离心压缩机的防喘振控制

作者:王欣亚,作者任职于罗克韦尔自动化公司。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-04-19
ICS Triplex控制系统在离心式压缩机组防喘振控制的应用——喘振是离心式压缩机的固有特性,当发生喘振时需采取措施降低出口压力或增大进口流量,尽量降低喘振时间。ICS Triplex透平机械控制系列不仅提高了已有旋转设备的控制,而且还为几乎所有透平机械自动化应用提供了新的特性。

利用压缩机系统产生的压缩空气已成为仅次于电力的第二大动力能源,成为全球经济发展的重要动力。而在制冷和气体分离应用中,压缩机也当仁不让地扮演着骨干角色。另外在化学工业,石油炼制等行业,压缩机更是不可或缺的重要设备。

压缩机按工作原理分为容积式和动力式两种。前者利用可变容积来提高气体压力,后者则将气体动能转化为压力能,即将气体速度转化为压力。常用的空气压缩机有活塞式空气压缩机,螺杆式空气压缩机(螺杆式空气压缩机又分为双螺杆式空气压缩机和单螺杆式空气压缩机);离心式压缩机以及滑片式空气压缩机;涡旋式空气压缩机。

其中离心式压缩机由于其气量大,结构简单紧凑,重量轻,机组尺寸小,占地面积小,运转平衡,操作可靠,运转率高,摩擦件少,因之备件需用量少,维护费用及人员少等诸多优点,在各类工业应用中得到了广泛的应用。

离心式压缩机为一种回转运动的机器,它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。对一般大型化工厂,常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力,为热能综合利用提供了可能。

汽轮机(或电动机)带动压缩机主轴叶轮转动,在离心力作用下,气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带,前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮,由于工作轮不断旋转,气体能连续不断地被甩出去,从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力,还可以很大的速度离开工作轮,气体经扩压器逐渐降低了速度,动能转变为静压能,进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够,可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通,回流器来实现。

对离心式压缩机的控制,主要挑战在于压缩机在工作过程中,当进叶轮的气体流量小于机组该工况下的最小流量(即喘振流量)限时,管网气体会倒流至压缩机,当压缩机的出口压力大于管网压力时,压缩机又开始排出气体,气流会在系统中产生周期性的振荡,具体体现在机组连同它的外围管道一起会作周期性大幅度的振动,这种现象工程上称之为喘振。

喘振是离心式压缩机的固有特性,当发生喘振时需采取措施降低出口压力或增大进口流量,尽量降低喘振时间。为了确保压缩机稳定可靠地工作,防止用量波动发生喘振,该装置设计了防喘振放空阀,当下游工艺设备空气用量减少或压缩机出现喘振时,可由放空阀减量放空来平衡。

ICS Triplex透平机械控制系列不仅提高了已有旋转设备的控制,而且还为几乎所有透平机械自动化应用提供了新的特性。

经验证的应用技术与固化软件解决方案把可行性最高的控制技术融为一体。如:压缩机喘振临界值计算方法、独创的初始喘振防护技术、提高并联和/或串联压缩机负载分配效率的技术、透平超速防护技术以及容错技术。

嵌入ICS Triplex 软件包的人机界面使您可以通过基于电脑的人机界面运行ICS Triplex 开发的软件包来对控制器进行操作并且监控透平机械的性能。这些软件包可以传送实时运行数据、压缩机与透平实时操作图、运行趋势及趋势历史记录、报警显示与报警/事件历史记录、在线与离线控制器配置数据。

ICS Triplex在透平机械控制上采用了与三重冗余安全系统、燃烧器管理系统以及其它关键控制使用的相同软件和基础硬件。如:获得NFPA 72/85/86认证的火灾气体保护技术、BMS应用技术。获得TUV认证并符合SIL 3标准。

先进的压缩机控制功能被预先组态,因此不仅对技术熟练的专家操作简便,而且对普通的控制/过程工程师也极易使用。预设的应用模块包含了最新的控制和信息技术,以及传统的和最先进的控制理念。这些理念的精华使控制系统操作简便,性能优良。这些处理设备自动控制系统的灵活性使多类型应用的集成成为可能。

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