[科普中國]-防喘振調節(jié)

喘振是由于透平壓縮機的氣流產生旋轉脫流，工況點脫離了平衡點，而導致的一種周期性振蕩的現象。喘振發(fā)生時，壓力和流量產生劇烈的周期性振蕩，使壓縮機效率大幅降低，甚至對壓縮機造成致命傷害。因此必須采取有效的調節(jié)措施阻止喘振現象的發(fā)生。

簡介喘振是透平式壓縮機（也叫葉片式壓縮機）在流量減少到一定程度時所發(fā)生的一種非正常工況下的振動。離心式壓縮機是透平式壓縮機的一種形式，喘振對于離心式壓縮機有著很嚴重的危害。

防喘振控制的目的就是要始終保證工況點運行在防喘振線以下的安全區(qū)域內。從喘振的形成過程可以看出，在一定的排氣壓力下，防止壓縮機流量過小就能避免喘振發(fā)生。降低系統(tǒng)阻力是避免喘振的一項重要措施，然而工藝管網的阻力是一定的，所以實際中采用降低排氣壓力（放空）來增大壓縮機流量，消除喘振。

喘振控制原理喘振控制的目的就是要在喘振出現先兆時將其消除，始終保證壓縮機工況點運行在喘振線以下，即安全區(qū)域內。防喘振控制就是利用這一原理，在喘振線以下設置一條防喘振線，防止喘振的發(fā)生。

如圖1所示，防喘振控制線是喘振控制的基準線，一般將喘振線對應的排氣壓力下移8%～10%作為防喘振線，使工況點始終運行在防喘振線以下。如果工況點在防喘振線以上，控制系統(tǒng)自動調節(jié)防喘振閥門開度，降低壓縮機出口壓力，防止喘振發(fā)生。防喘振線是一個動態(tài)折線函數,

隨著工況點的壓力變化而做動態(tài)的變化，其調節(jié)過程也是一個動態(tài)響應過程。為了保證機組的安全，通常在喘振線和防喘振線之間設置一條放空線，用于機組危險時刻，立即卸壓，通常將喘振線下移2%～ 3%作為放空線。因此，防喘振控制是透平壓縮機的重要控制內容。

因出口流量是壓縮機入口壓差（喉部壓差）的函數f(Δp)，而實際采用的方法是實測出的壓縮機喉部壓差(Δp)與排氣壓力p的函數關系，得出壓縮機的喘振曲線，即在不同的喉部壓差下，測量對應的喘振壓力，將測量的點用折線連接即可繪出橫坐標為喉部差壓，縱坐標為排氣壓力的曲線，稱為該機組的喘振線。為了安全實際中將喘振線縱坐標參數下移3%作為放空線，工況點在放空線以下，系統(tǒng)根據喘振線自動調節(jié)喘振閥狀態(tài)，如果工況點在放空線以上，則放空閥全開，系統(tǒng)卸壓，以達到防止喘振的目的。通常實測喘振線縱坐標參數下移8%得到該機組的防喘振線，當出口壓力到達防喘振線時，控制系統(tǒng)自動調節(jié)防喘振閥開度，降低出口壓力來防止喘振發(fā)生1。

防喘振控制系統(tǒng)設計經入口溫度補償校正后的喉部壓差的計算函數f(Δp、T1)作為防喘振調節(jié)器計算壓力設定值SV，壓縮機實際出口壓力PV作為測量值，防喘振調節(jié)器通過對設定值和測量比較來調節(jié)喘振閥門實現壓縮機的防喘振控制。系統(tǒng)采集喉部差壓、入口溫度進行溫度力補償，將補償過的差壓，送給防喘振折線函數進行計算，得出該工況點下的排氣壓力上限，將該上限作為PID的設定值，將經過換算的排氣壓力測量值作為過程測量值。如圖2所示，PID根據設定值和過程測量值偏差的大小及負號進行可變增益和可變積分的計算實現防喘振閥的快開慢關。由于防喘振閥為氣關閥，故將PID調節(jié)輸出值與手動壓力調節(jié)制進行信號低選，即開度信號優(yōu)先。當壓縮機運行在安全域時，防喘振控制器的輸出為最大，一般為20mA，防喘振調節(jié)閥門處于完全關閉狀態(tài)2。

如圖3所示，系統(tǒng)設置了放空閥閉鎖和快速打開程序。這兩個程序由放空閥閉鎖邏輯和打開邏輯組成。在壓縮機進入運行狀態(tài)時，沒有執(zhí)行“自動操作調節(jié)器輸入”之前，調節(jié)器輸出閉鎖，放空閥全開，保證機組安全啟動。當機組運行不正常，需要進入“安全運行”或停機時，控制邏輯給出聯鎖信號使調節(jié)器由原來的輸出跳變到最小值0.0的值（4mA），使放空閥在2s內快速打開。當實際出口壓力接近防喘振線時，系統(tǒng)通過和喘振報警設定值比較給出喘振預報警提示。防喘振控制調節(jié)系統(tǒng)與防喘振保護系統(tǒng)存在著密切的聯系，這主要體現在放空閥的調節(jié)與控制上。

當通過靜葉調節(jié)壓力不能滿足工藝的要求時，通過低選功能來實現防喘振控制器對放空閥的控制作用，即在不同的工況下，進行選擇性調節(jié)。所謂選擇性調節(jié)是指兩個以上調節(jié)器的輸出迭加后，按預定高或低選關系選擇控制信號，以適應不同的工況。當工況異常時,防喘振器控制調節(jié)控制放空閥，實現機組的防喘振保護功能，此時，壓力調節(jié)器控制器處于待命狀態(tài)，直到工況恢復正常后，壓力調節(jié)器再次控制放空閥。這一功能主要靠低選邏輯來實現放空閥門對壓力輔助調節(jié)的作用。

本詞條內容貢獻者為:

張靜 - 副教授 - 西南大學