离心式压缩机的防喘振控制与阀门选型

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论文编号：＿＿＿＿＿＿＿

专业：生产过程自动化

论文题目：

离心式压缩机的防喘振控制与阀门选型

内容摘要：

离心式压缩机在工业生产中的应用越来越广泛。

本文对离心式压缩机的固有特性喘振进行了详细的

分析。重点分析了乙烯装置裂解气压缩机防喘振系

统的独特设计、工作原理及在TPS控制平台上的逻

辑实现，并对防喘振控制阀的合理选型进行了有益

的探讨。这为离心式压缩机防喘振控制系统的设计

提供了值得借鉴的经验。

目录

前言........................................... 错误!未定义书签。第一章喘振的产生及预防.......................... 错误!未定义书签。

一、喘振的产生过程..................................................... 错误!未定义书签。

二、喘振的预防......................................................... 错误!未定义书签。

三、常用的防喘振控制系统............................................... 错误!未定义书签。第二章乙烯装置裂解气压缩机的防喘振控制.......... 错误!未定义书签。

一、概述............................................................... 错误!未定义书签。

二、防喘振控制系统的实现............................................... 错误!未定义书签。第三章防喘振控制阀的合理选型.................... 错误!未定义书签。

一、合理选型防喘振阀，至关重要......................................... 错误!未定义书签。

二、防喘振控制阀计算的步骤............................................. 错误!未定义书签。

三、以防喘振控制阀FV205为例说明阀门选型的计算......................... 错误!未定义书签。第四章结束语................................... 错误!未定义书签。

前言

随着石油化学工业不断的向大型化发展，越来越多的要求压缩机向高压、高速、大容量、高度自动化水平方向发展。离心式压缩机由于有调节性能好、控制气量范围大、运行效率高，维修简单，较好的经济性能等特点，因此在大型化工装置中离心式压缩机使用的越来越多。在某厂乙烯装置中，裂解气压缩机（GB201）、丙烯压缩机（GB501）、乙烯压缩机（GB601）、三元制冷压缩机（GB801）都采用的是离心式压缩机。

虽然离心式压缩机的应用非常普遍，但压缩机在运行过程中，有可能出现一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现剧烈震荡，同时压缩机本身也会剧烈震动，并发出“哮喘”似的吼叫声，这种现象叫做离心式压缩机的喘振。喘振是离心式压缩机的固有特性，且对压缩机本身来说危害巨大，因此必须设置相应的防喘振控制系统，以确保压缩机的安全运行。

第一章喘振的产生及预防

一、喘振的产生过程

图1-1为离心式压缩机的P-Q特性曲线。

P B

P

入口流量

m A D

图1-1 离心式压缩机特性曲线

曲线上的A点为压缩机正常工作点，压缩机的转速为N。当压缩机减低负荷，流量逐渐减

小到Qm时，工作点将由运转下限B点突变到C点，压缩机的出口压力就由P

B 突变到P

C

，在

此变化瞬间，与压缩机相连的管路系统的压力仍然为P

B ，也即管路系统的压力P

B

高于压缩

机的出口压力P

C ，于是气流向压缩机倒流，管路系统的压力P

B

渐渐降低到P

C

。由于压缩机

在此过程中继续在运转，故一旦机内压力与管路系统压力接近时，它又开始向管路系统输

送物料，则流量Q

C 迅速突变到Q

D

，工作点由C点突变到D点，而D点的流量大于A点（正

常工作点）的流量，超过系统的要求，管路系统压力憋高，当高到P

B

时，工作点又到达B 点，接着又突变到C点，反复上述过程，气体从管网向压缩机倒流，喘振重复发生。由于压缩机在高速运转，这种循环过程进行的非常迅速因而气体由压缩机忽进忽出，使转子受到高变负荷，机体发生剧烈震动并波及到所连接的管线。同时机器发出周期性间断的巨大噪声，使压缩机各部件轴承和密封环损坏，严重时打碎叶轮，烧坏轴瓦，使压缩机受到严重破坏。喘振现象的发生与管网特性有关。管网容量越大，喘振的振幅越大，频率就低；反之振幅也小，频率就高。

二、喘振的预防

使压缩机发生喘振的原因很多。一般来说，离心式压缩机在吸入气体流量小到一定程度时会产生喘振；被压缩气体吸入状态（如分子量、温度、压力等）的改变往往也是造成喘振的原因。如裂解气压缩机，裂解气组分的改变、吸入气体压力降低、压缩后气体温度升高导致聚合生成积聚物堵塞流道等都会造成压缩机喘振。

为了防止压缩机在喘振状态下运行，采用的办法就是将压缩机出口的部分气体返回其入口。如上面所述，离心式压缩机在某一转速下有一个喘振点流量。如果把不同转速下不同的喘振点连接起来，就得到该压缩机的喘振边界线（如图1-2）。此线左侧为喘振区。防

入口流量

B

喘振边界线

图1-2 压缩机的喘振边界线