应用可编程型单回路调节器防止轴流压缩机喘振

　　0　引言

　　在炼油厂催化裂化装置中,作为最核心的动力设备主风能量回收三机组的运行状态直接影响到全厂的正常生产.三机组中的主设备轴流压缩机所具有的喘振固有特性,是一种使轴流压缩机工作性能反常的非稳定运行状态.如果发生喘振,反应气体的正常输送状态被破坏,整个压缩机和管路系统会出现气流周期性振荡现象,压力、流量都发生大幅度脉动,并伴有周期性的气流吼叫声,压缩机的性能显著恶化;同时,机组发生强烈振动,进而导致压缩机损坏,气体外漏而造成严重事故.事实上,任何一台轴流压缩机的防喘振控制系统通常都是优于紧急停车等自保动作的第一级别保护系统.

　　图1喘振曲线是轴流压缩机的工作特性:曲线¹表示发生喘振的极限,其上方的阻影部分是喘振发生区,在任一入口流量Q下,轴流压缩机的出口压力P2都不能超过喘振上限.例如A,点就是非正常工作点,称为喘振工况点.工业上经常采用的双参数调节防喘振控制方案思路是:不断地根据轴流压缩机当前静叶角度(或转速)或入口流量Q,调节压缩机的出口压力P2,使其工作在喘振极限之下.当喘振即将发生时,提前将一部分出口气体放空,增加压缩机入口流量Q,降低出口压力P2,工况点从A^,点沿虚线移入非喘振区内的安全工作点(比如A点).另外,根据压缩机生产厂家提供的喘振线,从保证设备安全出发,留出5%～10%的裕度,即可确定一条防止喘振的防护曲线(曲线),其目的是确保绝对不发生真正的喘振.当工况点一旦出现在防喘振曲线以上,就立即打开压缩机放空阀进行放空降压.待工况点下降,再停止放空.

　　1.防喘振控制方案分析与设计

　　轴流压缩机发生喘振的工作机理很复杂,不仅与设备本身有关,还与网管以及其它因素(如介质、温度等)有关,目前尚不能完全用理论计算方法得出精确的动态数学模型,通常都是通过实验或实测的方法获得;但是与工业上其它过程控制类似,它的动态特性也具有惯性大,滞后长,非线性等特点.

　　根据如前所述的双参数调节防喘振控制方案思路,本控制方案为按出口压力进行调节的闭环随动控制系统.当压缩机的实际工作点P2越过防喘线上方(P2≥P^,2),即将进入喘振区域时,控制器要立即动作,将防喘阀开放适当角度,降低出口压力,使工作点回到安全区;当P2回到防喘线下方(P2<P^,2),压缩机处在稳定工况范围内运行,调节器为动态平衡状态,此时要使放空阀完全闭合.具体工况控制要求分析如下:

　　(1)当压缩机进入喘振工况时,放空阀立即打开一定角度,降低气流压力,使工况得以改变,迅速离开喘振区,保证压缩机安全,同时减少不必要的停车事故.