離心壓縮機防喘振曲線計算

代爽等

摘 要 離心式壓縮機是工業生產中的關鍵設備，目前已在各個領域廣泛應用。但是，離心式壓縮機的穩定運行工況較窄，容易發生喘振現象，喘振現象對于離心式壓縮機的安全穩定運行具有較大危害，因此，繪制出喘振曲線進行防喘振控制尤為重要。

關鍵詞 離心式壓縮機；防喘振曲線；喘振控制

中圖分類號 TB6 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2015）09-0037-02

為防止離心壓縮機發生喘振，保證離心式壓縮機安全平穩的運行，對其進行防喘振的控制成為必要，而防喘振控制的基礎即為喘振曲線的計算[1]。

1 離心式壓縮機喘振特性曲線概述

喘振曲線的繪制是以壓比為縱坐標，以流量為橫坐標，在不同轉速下進行繪制，得到一系列曲線，這些曲線的臨界運行點即為喘振線。

獲得離心壓縮機喘振線的方法有兩種，一種是直接通過實驗方法測得。第二種是通過離心壓縮機的特性曲線，改變轉速，計算在各個轉速下的壓比與流量值，再進行多項式的擬合，得到最終的喘振曲線。本文采用第二種方法。

2 離心式壓縮機性能曲線的確定方法

離心式壓縮機性能曲線的確定方法一般有以下三種。第一種，通過壓縮機的現場調試，改變轉速，實際測得在各個轉速下的壓縮機的相應參數，將這些特性參數進行擬合，進而得到壓縮機的性能曲線。第二種，根據離心壓縮機廠家提供的理想性能曲線，結合現場的環境與運行條件，進行換算，得到壓縮機的性能曲線。第三種，通過離心壓縮機廠家提供的設計轉速下的壓縮機性能曲線相關參數。通過改變轉速，運用相似原理，分別計算在相應點下的壓比、流量等參數值，將這些參數進行多項式的擬合即可得到在不同轉速下壓縮機的性能曲線。

以一臺10×104Nm3/d的壓縮機性能曲線相關參數為例，壓縮機在設計轉速上的5個不同點a、b、c、d、e的設計參數如下表1所示。

如果轉速改變，則得到的新的對應點數值就能組成一條新的轉速下的性能曲線。

式中：Qm—質量流量（kg/h）；Q—體積流量（m3/h）；n—壓縮機的設計轉速（r/min）；v—氣體比體積（m3/kg）；Rg—氣體常數；m—多變指數；P1—進口壓力（MPag）；P2—出口壓力（MPag）；T1—進口溫度（K）；T2—出口溫度（K）；

經過換算，即可得到在轉速分別為10300r/min、10200r/min、9800r/min、9300r/min、8060r/min、7170r/min時性能曲線a、b、c、d、e這5個點的性能參數。用最小二乘法進行多項式的擬合，可以得到不同轉速下的壓縮機性能曲線如下圖1所示。

3 離心式壓縮機喘振曲線的確定方法

確定離心壓縮機的性能曲線后，取喘振的表達式ε=a2+bQ+C

根據各轉速下性能曲線的表達式就可以計算出對應轉速下的喘振點。將這些喘振點利用最小二乘法多項式擬合，可得到喘振曲線，并得出a=11.543×10-8，b=-0.002，c=8.617。

4 離心式壓縮機防喘振曲線的繪制方法

為保障壓縮機的安全穩定運行，必須通過控制的方法使運行的管網流量控制在某一安全的范圍內，因此，需要設定一條喘振控制線，保障管網中流量發生變化時，壓縮機還能保證穩定運行，通常是將喘振線右移5%～8%的流量，當流量過剩時，往往通過放空或者打回流的方式保證壓縮機的安全運行。

5 離心式壓縮機防喘振措施

目前常采用的有以下兩類。一是在壓縮機的結構設計上，通過改變葉輪、擴壓器等關鍵部件的結構，擴大壓縮機的穩定運行工況的范圍。二是通過改變管網的特性，改變壓縮機與管網的穩定運行工況點。

第二種方法是通常采取相應的防喘振措施。常采用喘振的被動控制方法與喘振的主動控制方法[2]。喘振的被動控制方法包括固定極限流量法與可變極限流量法。固定極限流量方法是使壓縮機的流量始終大于發生喘振的極限流量值，若大于此極限值，則采取打回流或者放空等方式，使壓縮機處于安全狀態。可變極限流量方法是設定發生喘振現象的極限方程，使壓縮機的極限流量值始終隨著轉速的變化發生變化，始終保持壓縮機的流量大于發生喘振的流量值。目前，隨著模糊控制技術的蓬勃發展，喘振的主動控制方法得以得到進一步的研究與應用。通過喘振的主動控制，實現喘振線向穩定運行區移動，使其穩定運行的范圍進一步擴展。

6 結論

1）離心式壓縮機的喘振將會嚴重危害到它的安全可靠地運行，在選型時為保證其安全性，應充分考慮喘振現象。

2）通過離心壓縮機的性能曲線，改變轉速，可以計算出防喘振曲線，防喘振曲線的設置將為離心壓縮機的防喘振策略提供了依據。

3）離心壓縮機的防喘振控制策略就是基于壓縮機的喘振線設立不同的控制線，工作點在不同的控制區域時防喘振閥有不同的控制動作。

參考文獻

[1]姬忠禮，鄧志安，趙會軍.泵和壓縮機[M].北京：石油工業出版社，2008：126-128.

[2]劉超.模糊理論在壓縮機防喘振中的應用與研究[D].上海交通大學，2011.