离心压缩机非稳定工况的动态解析.pdf

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1、第52卷第4期化　工　设　备　与　管　道Vol.52No.42015年8月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGAug.2015离心压缩机非稳定工况的动态解析熊飞（东洋工程（上海）有限公司，上海200122）摘要：在离心压缩机跳闸和启动这样剧烈的非稳定性工况下，压缩机的运行状态将如何变化？是目前研究较少的问题。文章以某一项目上实施的离心压缩机动态解析为例，对压缩机伴有强烈的非稳定性跳闸和启动时的动态进行解析。由于在离心压缩机运行上最危险的是被称为喘振的自激振荡型的不稳定现象，为了防止这种情况通常采用防喘振控制。在离心压缩

2、机非稳定工况的动态解析中，对该防喘振控制也有考虑。关键词：离心压缩机；跳闸；启动；喘振；堵塞中图分类号：TQ051.3；TH45文献标识码：A文章编号：1009-3281（2015）04-0053-006当离心压缩机的工作点从额定点向小流量一侧方法二：调节时，得到的压头将增大。即以横轴为流量、以纵（1）在性能曲线上将额定点水平移动，求出最轴为压头画出离心压缩机的性能曲线，则形成向右下大转速时与性能曲线的交点。降的曲线，称之为离心压缩机性能曲线的向右下降特（2）算出在交叉点上的Cv值，以此作为建议Cv性（参见图1）。由该特性曲线可

3、知，在正常的运行值使用。范围内减小流量则压头上升，但如果流量进一步减过去这种设计上的考虑是基于若干个稳定（固小，则由于气流从叶轮上脱离等，压头将不能再充定）状态下的静态分析以及个人的经验进行的，但压分上升，因此离心压缩机的性能曲线实际上呈现图2缩机跳闸、启动等是典型的非稳定状态，静态分析不所示的山形特性。足以正确地预测非稳定状态下离心压缩机的运行点[1-3]由于离心压缩机的性能曲线具有山形特性，因动向，需要有动态的解析。此如想要通过减小流量达到图2上A点以上的运行1非稳定状态下压缩机的运行动向方向，则将不能再得到系统所要求的压头

4、。而运行点将以A→B→C→D→A……的循环变动，形成在1.1压缩机跳闸时的动向短时间内反复逆流和顺流的不稳定状态，这种不稳定现以某一项目上的乙烯冷冻压缩机（C201）为的现象称为喘振。在喘振状态下连续运行的离心压缩例说明跳闸时压缩机运行点的动向。以下一系列的解机，则会在压缩机和管道系统等处发生过大的振动，析中，使用的是我公司自己开发的名为“GASNET”严重时会导致压缩机损伤或管道系统的破坏等。因此的解析工具。关于“GASNET”解析工具，由于保密在设计时，需要事先予以考虑，防止在运行时发生喘的原因，再此不做介绍。振。具体说来，

5、可以在防喘振阀（简称ASV）的容图3所示为乙烯冷冻系统的模型。解析时做了量及控制方法等方面入手，使得离心压缩机的运行点如下假定：不进入图1所示“喘振线”以左的区域。作为防喘振（1）来自系统内各用户的流量在压缩机跳闸后阀的简易控制方法，可以有如下两种。方法一：收稿日期：2014-03-04；修回日期：2015-04-20作者简介：熊飞（1980—），男，江苏通州人，工程师。主要从事（1）求出流量达到最大喘振点上的Cv值（Cvs）。石油化工行业压缩机、风机和泵等动设备的工程设计（2）建议Cv值=1.8×Cvs~2.2×Cvs。工作。

6、·54·化　工　设　备　与　管　道第52卷第4期图2离心压缩机的性能曲线（山形特性）Fig.2Performancecurveofcentrifugalcompressor(mountaincharacter)图1离心压缩机的性能曲线（向右下降特性）循环运行时的吸入温度高于正常运行时的情况，处Fig.1Performancecurveofcentrifugalcompressor(right于防止出口温度上升过高的同时减少进口体积流量downcharacter)的目的，需要将循环气进行冷却。该冷却液称之为10s之内线性地变为零。

7、急冷液。（2）由于注重跳闸后数秒钟的短时间应答，因（3）所有的防喘振阀在压缩机跳闸后以行程时此急冷液的量始终为零（短时间内不能随动）；由于间2s由全关转为全开。图3乙烯冷冻压缩机系统解析模型Fig.3Modelanalysisofethylenerfrigerationcompressorsystem众所周知，一旦压缩机在正常运行过程中跳闸，透平驱动，跳闸后10多秒钟转速基本上减为零。则将因失去驱动力（抵抗扭矩的驱动力，该扭矩来自压缩机的特性曲线随着转速的下降向坐标系的于压缩机进出口的压差和流量，来自流体一侧），而原点一侧靠近（

8、图1）。靠近后特性曲线在喘振线右导致转速下降。转速的下降速度取决于压缩机本体、侧仍然呈现右下降的特性，因此当跳闸后的压缩机前驱动机和联轴器等加在一起的旋转系统惯性力矩和后压力变化较小，压头下降不大时，将形成转速下降来自流体一侧的扭矩的大小。惯性力矩越小，流体一的