防喘阀常见故障处理

防 喘 阀 常 见 故 障 处 理

侯志军

山西输气管理处灵丘压气站

摘 要：喘振是离心压缩机本身固有的现象，它对离心压缩机的损害非常大，因此在实际运行中应设法避免喘振。在天然气压气站常用的避免喘振的方法是在压缩机进出口管线上增加防喘振系统。本文主要以灵丘压气管理站机型（美国德莱塞兰离心式压缩机CDP-416）为例，介绍了离心式压缩机防喘振系统的原理及工作情况，结合事例重点讲述了离心压缩机防喘振阀发生故障的原因及处理措施，并提出了一些优化整改意见。

主题词：离心压缩机 喘振 喘振检测器 防喘振阀 阀位

一、概述

喘振是离心式压缩机的一种固有特性，是使压缩机性能反常的一种不稳定的运行状态。在工艺操作过程中喘振控制通常并不是主要的，但作为一个压缩机的保护装置来说却又是主要的，因为一旦喘振发生，压缩机将处于不安全的工作状态，因此任何一个操作中可能导致喘振的系统，都应该设置喘振控制。

二、预防喘振的方法

在实际运行中，为了防止压缩机出现喘振，我们可以采取以下措施：

1.工艺上增加压缩机的入口流量。

2.通过旁路，使压缩机出口的部分气体经过冷却器后回流到压缩机入口，从而增加压缩机的入

口流量。

3.在流量不变时，可通过降低压缩机出口压力、增加入口压力或两者相结合方法，减小出、进口压比，以此来防止压缩机喘振。

这三种方法基本上是相互关联的，比如说采取措施2，那么通过天然气在管路中走内循环，间接的增加了机组进口流量和入口压力，降低了出、进口的压比。一般情况下压缩机防喘振系统中，采用方法2时最为普遍的。具体系统如下图所示：

在压缩机出入口之间安装一个带有循环阀的喘振控制器，当压缩机入口流量变送器检测到流量急速变化时，就预示着压缩机将要发生喘振工况。此时循环阀打开，使一部分天然气流回入口端，从而保持有足够的入口流量是压缩机远离喘振工况。喘振检测器检测的是通过压缩机的流量与流量波动率的累加值。在1秒钟内流量每波动25%，则循环阀相应打开15%；如10秒钟内如流量波动5次，则机组停机。

防喘振控制系统图

图中：ENGINE—燃气轮机（驱动设备）

COMP —离心压缩机（被驱动设备）

SV（SUCTION V ALVE）—压缩机进口阀门

DV（DISCHARGE V ALVE）—压缩机出口阀门

TT（T1、T2）—压缩机进出口温度变送器

PT（P1、P2）—压缩机进出口压力变送器

ANTISURGE CONTROLLER—防喘振控制器

SOV—防喘阀（加载阀）

FT—压缩机进口流量变送器

VV（VENT V ALVE）—压缩机出口放空阀

图中最核心的部分是防喘振控制器，它是一个PLC集成模块，所有检测到的进出口压力、温度、入口流量等参数均汇集于此，由它判断是机组运行状况，经过P+I运算法则发出4～20mA来控制防喘振阀的开度，以控制启机期间和正常运行期间流量突然减少发生喘振。控制器的目标是使压缩机的流量大于喘振线上的流量。由于喘振线的理论计算和实际喘振线的检测都有误差，所以为了安全起见，实际种往往在喘振线之前设一道“防线”，称为喘振控制线。两线之间有一定量的安全裕量。

三、防喘振系统

一个适于特定用途的喘振控制系统，取决于许多因素，它包括：压缩机的种类；负荷的变化；测量元件的简易性、可靠性和喘振控制系统所要求的精确度等。笔者以自己所在压气站的SOLAR Taurus TM 60—DRESSER-RAND CDP-416机组来说明喘振控制。

1.喘振检测器：

喘振检测器是防喘振系统的一部分。它通过检测流量孔板（本站为文丘里管）的差压值（单位为英寸水柱）来计算压缩机的流量下降率，并且将此值与预设值进行对比。如果最大流量超过最小流量达到预设值（一般为25%），喘振检测器就会纪录一个流量变化率脉冲，并将防喘阀打开20%。如果在10秒出现5个脉冲，机组停机，并向显示终端提示压缩机组进入喘振。

如果在10秒内出现的脉冲少于5个，防喘阀将会缓慢的关闭。从全开到全关大概需要1分钟，而从全关到全开只需要几毫秒。

2.系统操作：

机组转速低于80%NGP时防喘振系统不起作用，此时防喘阀全开，通过压缩机的流量最大。机组转速高于80%NGP时，防喘振系统激活，防喘阀关闭。机组检测进口和出口管线的压力和温度值，并计算压缩机的压比。压缩机的流量由经过进口管线、出口管线或叶轮入口的孔板产生的压降决定。变送器传送的信号由控制系统处理，如果喘振裕量低于预先设定值，防喘阀信号值降低，并按给定百分比打开。防喘阀打开后，排气端的部分气体回流至进气端，使压缩机流量增加。当引起喘振的条件消失后，防喘阀关闭，压缩机恢复正常。

3.多重程序控制：

在多重程序控制中，由系统（最小值检测器）选择（使速度设定最小的）低增益误差值。这个被选择的增益误差较低的参数进入积分器后，通过改变实际的燃气透平转速设定值，使误差变为零。

如果压缩机运行点在或即将处于防喘振控制死区线的左侧，则燃气透平的转速降低率为：典型值为0.1%/秒，本站为0.2 %/秒。

4.带防喘阀控制器的工艺控制

喘振控制器的正常功能是通过比例微分作用操作循环阀，防止压缩机流量降到喘振控制线以下。这有利于快速进行控制器的比例微分调谐，以帮助消除压缩机的不稳定工作状态。

防喘振控制包含2个控制回路：防喘控制回路和工艺控制回路。在防喘控制回路下，压缩机实时流量与设定值进行比较。如果小于设定值，防喘阀快速打开，气体回流，直到机组实时流量大于设定值。如果大于设定值，防喘阀缓慢关闭，直到处于全关位置或直到运行点与死区线接触的那一点，阀门维持既有位置不再变化为止。

在工艺控制回路下，如果压缩机进气压力下降到比设定值允许的偏移值还低或排气压力升高到比设定值允许的偏移值还高，则防喘阀打开，使进气压力增加，排气压力减小，从而使机组不会因为低进气压力或高排气压力停机。偏移值可通过程序常量值画面进行调解。