压缩机防喘振控制器的应用

　　离心式压缩机在运行过程中,有可能会出现这样一种现象,即当负荷降到一定程度时,气体的排出量会出现强烈振荡甚至会出现反向流量,同时机身也会剧烈振动,并发出“哮喘”或吼叫声,这种对机组极其有害的现象叫做离心式压缩机的“喘振”。由于喘振对机组的安全有着致命的危害,因此在压缩机的控制中,防喘振即成为首要任务。

　　1　传统的防喘振控制

　　1.1　防喘振控制的基本方法

　　1.1.1　最小流量防喘振

　　如图1所示,最小流量处于喘振线(SLL)的右侧,当运行点碰到这条线时,回流阀开启。这种方法的缺点是在正常运行的工况下仍存在大量的回流流量。流量的增加使过程需要更高的压缩机转速,但带动压缩机所需要的功率与转速的3次方成正比,因此,有必要严格限制回流以节约能源。

　　1.1.2　喘振控制线(SCL)防喘振

　　喘振控制线(SCL)在喘振线(SLL)的右侧,如图2所示,每一条恒速曲线与喘振控制线交织在喘振控制点(SCP)上。当在某一特定转速下工作点(OP)到达喘振控制点时,打开回流阀,并将OP保持在喘振控制线上。很显然,此种方法由于避免了在正常运行工况下的大量回流,因而避免了能量的浪费。API617规定压缩机所允许的最小流量应高于喘振流量的10%,由此估算,喘振控制线(SCL)在喘振线SLL的110%~115%的位置。

　　1.2　防喘振控制硬件的选用

　　早期的防喘振是常规模拟仪表,这种情况使用很多仪表,连线多,造成控制精度不高,易出故障,速度也慢。以后又采用单回路调节器,这种方法执行时间较长,功能有限且不易集成。近期又采用DCS和PLC系统,若采用DCS,由于系统较大,控制回路较多,因此,执行速度很慢。而PLC系统是侧重于逻辑控制的,作为过程控制,用小的系统,功能不够;用大的系统,造价又较高。在这种情况下,为了得到可靠的防喘振,人们选择了专用的防喘振控制器。

　　2　现代防喘振控制器的技术特点

　　一个良好的防喘振控制器,不仅具有安全性(能够迅速地动作,以防止喘振的发生),同时,它还应该具有经济性(以最少的放空量或回流量来防止喘振,以减少对工艺的干扰和能源的消耗)。为了满足这些工艺要求,现代的防喘振控制器通常综合了图3所示的几种控制方式。

　　2.1　喘振控制线

　　喘振控制线是喘振的第一条防御线,用于控制由于正常工艺变化引起的工作点缓慢移动。在此过程中,存在着喘振控制和速度控制间的解耦。当过程对流量的要求降低时,阻力线向左移,入口压力增高,过程控制开始起矫正作用,降低透平转速,维持压力恒定,当操作点移到喘振控制线时,两种情况同时发生:(1)喘振控制器检测到流量等于或小于设定值时打开回流阀,使工作点维持在喘振控制线上;(2)压力控制器继续起矫正作用,沿着阻力线降低速度,将使工作点靠近喘振线,这种作用和喘振控制器所起的作用相反,并使喘振更加恶化(如图4所示)。