防喘振；控制；壓縮機
1簡介
壓縮機也是工業中非常重要的設備，主要為石化行業提供制冷和分離部件。由於石油化工行業是高風險行業，生產處於連續運行狀態，這就要求壓縮機具有良好的性能。然而，喘振是離心式壓縮機的固有特性，因此對離心式壓縮機的喘振進行探討是非常必要的。
2喘振的產生和危害
2.1浪湧生成
喘振現象壹般出現在壓縮機流道中。由於工況的變化，流量很快會降低，造成更嚴重的氣流分離，但流動情況也會惡化。此時，雖然工作葉輪仍在旋轉，但對氣體所做的功大部分變成了能量損失，而氣體的壓力卻得不到提高，於是壓縮機出口壓力明顯下降。因為壓縮機是和管網壹起工作的，如果管網容量大，它的反應不靈敏，然後管網壓力沒有馬上降低，所以管網壓力可能大於壓縮機出口壓力，從而造成氣體回流的現象，直到管網壓力小於壓縮機出口壓力。
2.2浪湧危險
當壓縮機喘振時，會導致運行異常，出口壓力降低，低於出口管路系統壓力，使氣體從管路系統向壓縮機回流，直至管路系統內壓力低於壓縮機出口壓力，此時回流停止，壓縮機恢復工作。但是，當出口管路系統中的壓力恢復到原來的值時，通過壓縮機的氣體流量又會減少，然後再次發生喘振，以此類推。該系統周期性振蕩。整個過程中，壓縮機組振動強烈，並伴有異常噪音，對壓縮機內部的迷宮密封、軸承和葉輪等附屬設施造成極大的損壞。嚴重時會損壞壓縮機，連接到機組出口的管道也會出現周期性振動，管道入口處的壓力表、溫度計、流量計也會出現較大幅度的擺動。同時，壓縮機會在短時間內反復從空載到過載，對驅動系統(如連接器和驅動軸)產生很大影響
3防喘振控制技術
3.1防喘振控制過程
在離心式壓縮機的防喘振控制過程中，進氣的進出口壓力、溫度和實際流量的測量值作為喘振控制系統的輸入。壓縮機出口設有單向閥，防止天然氣倒流。為了防止回流氣體的溫度過高，防喘振回流入口處的氣體應由空氣冷卻器冷卻。如果部分壓氣站沒有工藝氣空冷器，應專門設置防喘振回流天然氣空冷器。
3.2控制曲線輸入
在正常操作下，壓縮機在操作點(OP)運行，並且操作點處的壓力和流量適應工藝所需的操作條件。壓縮機運行狀態的典型特性曲線，O P的位置取決於流量和壓頭。當入口流速降低而出口壓力升高時，壓縮機工作點(OP)將更靠近喘振線。當壓縮機運行工況在任何時候發生變化時，如停機時，入口或出口流量閥可能會關小或關閉，即壓縮機運行會受到流量變化的影響，從而可能導致喘振。為了防止離心式壓縮機進入喘振區，被動控制的方法是在系統的最小流量點和喘振點之間留出足夠大的穩定區域，以防止工作點達到喘振點。
4控制方法
(1)在喘振點進行閉環控制。在壓縮機控制軟件中，喘振控制線(SCL)建立在喘振線的右側。SCL和恒速線的交點就是喘振控制點。當操作點O P達到喘振控制點時，控制器打開回流閥。當op緩慢移動時，防喘振控制將打開帶有受控PID回路的回流閥，以將OP保持在喘振控制點。
(2)快速斜坡開路，由於防喘振控制不能控制工作點的移動速率，只能預測和補償導致工作點移動較快的因素。壓縮機控制軟件在喘振線和喘振控制線之間建立第二條線(快速斜坡線)。如果防喘振控制不能將工作點保持在喘振控制線，當工作點接近R A M P線時，防喘振控制會將其發送至回流閥。信號，開至預定開度。來自控制器的信號是階躍信號，閥門響應是快速開啟動作，是開環控制動作。之後，開環控制回路要求防喘振控制等待壹段短時間。如果O P停止移動，它將開始關閉閥門，直到指令信號達到PID回路的設定值。如果OP在第壹次開環控制後仍然移動到喘振點，防喘振控制將使用開環控制再次打開閥門。
(3)微分控制:如果工作點快速移動，回流閥和管路回路的延時較大，防喘振控制要預測工作點將超過喘振控制點，即微分控制測量工作點的快速移動，在工作點到達喘振控制線之前向回流閥發出指令。何時給出開啟閥門的命令取決於工作點的移動速度和回流閥的響應時間，因為控制系統必須在工作點到達喘振控制線之前使閥門有足夠的開度。
5防喘振控制系統設計要求
每個單元都有自己的壹套單元控制系統U . C . S，其中包含防喘振控制單元，防喘振控制單元由傳感器、變送器、喘振控制器和防喘振閥或回流閥組成。在運行過程中，機組的喘振控制器通過接收進出口壓力、溫度和入口流量信號來判斷壓縮機的工作狀態，從而決定是否關閉防喘振閥或回流閥。如果沒有機組的喘振控制，壓縮機從異常到喘振的時間很短，這就要求設備和工藝設計要滿足準確快速響應的特點。入口流量測量設備應安裝在氣體幹擾最小的位置，並設計為壓縮機的全工作範圍。變送器應盡可能靠近測量設備安裝，以減少反應時間。在設計工藝管道時，應根據實際需要盡量減小壓縮機出口管道和回流管道的體積，包括減小管徑(和長度)。喘振是離心式壓縮機的固有特性，這主要是由其工作原理決定的。如果發生喘振，會對機組造成損壞，影響管道的正常運行。因此，必須保證機組、進出口管道和附屬設備形成可靠的防喘振系統，避免設備運行中發生事故。
參考
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龐趙天。離心壓縮機防喘振模糊PID控制系統的研究[J].科技創新指南. 2011 (13)