风机喘振知识介绍

等设备运行参数采集进来,实现集中监控和连锁保护,提高了设备的自动化水平,提
高了设备的运行可靠性,该控制器采用触摸屏人机界面,彩色画面直观清晰,操作方 便。
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八、风机防喘振控制方案研究分析
1、目前，国内外炼化企业来看，防喘振控制通常用两种方法：
一是早期 专用的防喘振控制器，如WORDWARD公司的505C控制器、 ELLIOT公司的ASCC控制器等；
。
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3、影响喘振的其他因素
（1）压缩机的参数结构：入口导叶开度、叶轮结构、扩压机的结构 （2）压缩机的进气状态：进气温度、压力、气体组成。
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六、防止喘振的具体措施
1、针对轴流式风机喘振采取的措施
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使泵或风机的流量恒大于QK。如果系统中所需要的流量小于QK时， 可装设再循环管或自动排出阀门，使风机的排出流量恒大于QK 。 如果管路性能曲线不经过坐标原点时，改变风机的转速，也可能得 到稳定的运行工况。通过风机各种转速下性能曲线中最高压力点的 抛物线，将风机的性能曲线分割为两部分，右边为稳定工作区，左 边为不稳定工作区，当管路性能曲线经过坐标原点时，改变转速并 无效果，因此时各转速下的工作点均是相似工况点。 对轴流式风机采用可调叶片调节。当系统需要的流量减小时，则减
在压力闭环控制的同时,自动检测鼓风机流量,按照安全操作线规定的流量值自动 调整旁路回流调节阀的开口度,保证在速度下鼓风机的流量均大于等于安全操作
流量,不发生喘振现象。
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给出了两条典型的安全操作线。安全操作线1 为一条直线,其流量固定,在转 速较低时,安全操作流量远大于极限流量,会引起较多的气体从旁路回流阀回流,造 成能源浪费。因此,按固定流量安全操作控制,系统的节能效果较差,一般只在简单 的控制器中采用。安全操作线2 为一条曲线,与喘振极限线相似,一般其安全操作 流量比喘振极限流量大5 %～15 % ,解决了转速较低时安全操作线1 存在的耗能
Harvest 八、结束语
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喘振是风机固有的特性，具有较大的危害。应当结合生产实践， 逐步弄清喘振的机理，掌握喘振的主要影响因素，采取有效的防喘振 控制措施，提高风机抗喘振性能和运行可靠性。
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Harvest 三、喘振原因
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根据对轴流式通风机做的大量性能试验来看，轴流式通风机的p－ Q性能曲线是一组带有驼峰形状的曲线 （这是风机的固有特性，只是轴流式通风 机相对比较敏感），如左图所示。当工况 点处于B点（临界点） 左侧B、C之间工作 时，将会发生喘振，将这个区域划为非稳 定区域。发生喘振，说明其工况已落到B、 C之间。
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一、喘振定义
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喘振，顾名思义就象人哮喘一样，风机出现周期性的出风与倒流，相对 来讲轴流式风机更容易发生喘振，严重的喘振会导致风机叶片疲劳损坏。
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流体机械及其管道中介质的周期性振荡，是介质受到周期性吸入和排出的 激励作用而发生的机械振动。例如，泵或压缩机运转中可能出现的喘振过程是： 流量减小到最小值时出口压力会突然下降，管道内压力反而高于出口压力，于是 被输送介质倒流回机内，直到出口压力升高重新向管道输送介质为止；当管道中 的压力恢复到原来的压力时,流量再次减少,管道中介质又产生倒流，如此周而复 始。喘振的产生与流体机械和管道的特性有关，管道系统的容量越大，则喘振越 强，频率越低。一旦喘振引起管道、机器及其基础共振时，还会造成严重后果。 为防止喘振，必须使流体机械在喘振区之外运转。在压缩机中，通常采用最小流
量式、流量-转速控制式或流量-压力差控制式防喘振调节系统。当多台机器串联
或并联工作时，应有各自的防喘振调节装置。
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二、风机喘振的现象
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风机抽出的风量时大时小，产生的风压时高时低，系统内气体的压力和流量
也发生很大的波动。
风机的电动机电流波动很大，最大波动值有50A左右。 风机机体产生强烈的振动，风机房地面、墙壁以及房内空气都有明显的抖动。 风机发出“呼噜、呼噜”的声音，使噪声剧增。 风量、风压、电流、振动、噪声均发生周期性的明显变化，持续一个周期时 间在8s左右。
康吉森TS3000透平压缩机组综合控 制系统（ITCC）是基于多年旋转设备控 制方面的经验，为用户提供一种ITCC (Integrated Turbine & Compressor Control System)机组综合控制系统。它 将传统上需要多个分立仪表如防喘调节器、 联锁自保系统、电子调速器、负荷调节器 等实现的功能集成在一套可靠性极高的三 重模件（TMR）冗余容错控制系统中完 成；因此，减少了各个系统间的连接和故 障率，降低了长周期运行成本，并提供了 先进的控制技术和良好的监控界面.
二是目前常用的PLC专用软件包，如GE公司的9070系列PLC（用Logic
Master或Field Control编的软件包）、TRICONEX公司的TS3000（用MSW311或 TS1131软件包）等。
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每个厂家出于对知识产权的保护，均不会公开其防喘振控制的算法。专用的 控制器只给用户提供接口参数，专用的软件包是用高级语言编写的软件包（如Ｃ 语言）。用户无法打开，只能在程序中调用。这些技术封索直接影响用户对防喘
一般机组的排气量、压力比、排气压力和气体的密度越大，发生的喘 振越严重，危害越大。
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2、轴流风机发生喘振时的危害
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当风机发生喘振时,风机的流量周期性地变化,变化幅度比较大,可能出现零甚 至负值。风机流量的这种剧烈的正负波动,会发生气流的猛烈撞击,使风机本身产 生剧烈振动,同时风机工作的噪声加剧。大容量、高压头风机发生喘振的危害很 大,可能导致轴承和设备的损坏。
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下图给出了变频节能与防喘振的协调控制系统示意图。根据工艺要求,在负载 流量波动时要维持出口压力恒定,因此,测取出口压力P2 ,送入变频节能与防喘振 的协调控制器中,由压力变送器、协调控制器、高压变频器、电动机和风机构成
一个闭环控制系统,通过不断地自动调整鼓风机转速,达到稳定出口压力的目的。
小其安装角，性能曲线下移，临界点向左下方移动，输出流量也相
应减小。 最根本的措施是尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的风机，而采用
性能曲线平直向下倾斜的风机。
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2、防止离心式压缩机喘振的条件
防止进气压力过低、进气温度高和气体分子量减少等 防止管网堵塞使管网特性改变。
问题,是一个最节能安全的控制方式。安全操作线一般由设备制造厂家给出,主要
的两种形式是: P2/ P1 = a + bQ12/ T1 P2/ P1 = ao + a1 Q1 + a2 Q12 其中, a 、b、a0 、a1 、a2 是常数。
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变频节能与防喘振的协调控制器采用安全操作线2 进行控制,尽可能地减少了 气体回流量,具有良好的节能与防喘振控制效果。另外,该控制器还把各级压力、 温度和流量、各级油压和油温、各阀门状态、振动、噪声、轴向推力、轴向位移
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北京利德华福电气技术有限公司 2011年09月
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的危害 五、影响压缩机喘振因素
录
六、防止喘振的具体措施
七、变频节能与防喘振控制 八、风机防喘振控制方案研究分析 九、结束语
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向移动，如图所示：当工作点由A移至A时便进人了
喘振工况区。管网容量越大，喘振的振幅越高，频 率越低，喘振越严重，破坏性越强。喘振的频率大致
与管网容量的平方根或容量的0.56次方成反比。另外，管网的容量对压缩机的
喘振流量也有影响，戴冀等对一小型低压离心压缩机的喘振试验表明：管网的 容量对喘振点的影响很大, 容量大时喘振点流量也增大，压缩系统稳定性变差
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离心压缩机发生喘振，根本原因就是进气量减少并达到压缩机允许的最小值。理 论和实践证明：能够使离心压缩机工况点落入喘振区的各种因素，都是发生喘振 的原因。 进气温度升高，空气密度减少，夏季比冬季易发生喘振。 进气压力下降，如入口过滤器堵塞或吸气负压值高。 出口系统管网压力提高，即排气不畅造成出口堵塞喘振。 离心压缩机出口工作压力值设定在喘振区边缘。 离心机转速降低时易发生喘振。
Harvest 四、喘振的危害
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1、喘振现象对压缩机十分有害，主要表现在以下几个方面： 喘振时由于气流强烈的脉动和周期性震荡，会使供气参数（压力、流量 等）大幅度地波动，破坏了工艺系统的稳定性。
会使叶片强烈振动，叶轮应力大大增加，噪音加剧。 引起动静部件的摩擦与碰撞，使压缩机的轴产生弯曲变形，严重时产生 轴向窜动，碰坏叶轮。 加剧轴承、轴颈的磨损，破坏润滑油膜的稳定性，使轴承合金产生疲劳 裂纹，甚至烧毁。 损坏压缩机的级间密封及轴封，使压缩机效率降低，甚至造成爆炸、火 灾等事故。 影响与压缩机相连的其他设备的正常运转，干扰操作人员的正常工作， 使一些测量仪表仪器准确性降低，甚至失灵。
Harvest 五、影响压缩机喘振的因素
1、压缩机转速
当离心压缩机转速变化时，其性能曲线也将随 之改变，当转速提高时，压缩机叶轮对气体所 做的功将增大，在相同的容积流量下，气体的 压力也增大，性能曲线上移。反之，转速降低 则性能曲线下移。
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2、管道特性对喘振的影响
离心压缩机的工作点是压缩机性能曲线与管网 特性曲线的交点，只要其中一条曲线发生变化,则工 作点就会改变。管网阻力增大（如压缩机出口阀关 小）， 其特性曲线将变陡，致使工作点向小流量方
振控制方案的深入理解，给程序的移植带来了相当大的难度。笔者通过对多套机
组喘振方案的研究，发现 只有TS3000系统中的源程序对用户是相对开放的，于 是对其进行了反复实验，最终弄清了其算法.这种算法仅仅是不同厂家、不同设
备中众多算法中常用的，也是相对减化的算法。
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2、康吉森TS3000透平压缩机组综合控制系统
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TS3000响应速度快，安全性高，能以最少的放空量或回流量防止机 组的喘振，减少对工艺的干扰和能源的消耗。主要功能是： ●通用防喘振线计算模块消除了分子量变化的影响 ●温度、压力补偿功能 ●任意折线函数功能 ●防止积分饱和功能 ●在喘振控制线附近进行控制 ●根据需要可以设置喘振控制快开线 ●对快速扰动进行超前控制 ●最低负荷启车和停车的功能 ●死区设定实现稳定性 ●动超驰功能 ●安全裕度（Margin）重校功能 ●可变增益控制 ●喘振预报功能 ●分程控制功能 ●快开慢关功能
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要坚持在开、停车过程中，升降速度不可太快，并且先升速后升压和先降压 后降速。 开、关防喘振阀时要平稳缓慢。
Harvest 七、变频节能与防喘振控制
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风机、泵类设备变频调速运行,可以大幅度节省能耗。运行速度较低,压力和 流量越小,节能效果越好。但是,流量越小越易进入喘振区,发生喘振事故。因此, 为了在节能和防喘振两个方面找到最佳配合点,达到既有最好的节能效果,又不发 生喘振这一理想状态,必须考虑变频节能与防喘振的协调控制问题。