1引言風(fēng)機鼓風(fēng)機壓縮機是最常用的通用機械設(shè)備之一，在石油化工生物醫(yī)藥環(huán)保冶金電力等行業(yè)占有重要地位。軸流風(fēng)機由于其流量大結(jié)構(gòu)緊湊效率高調(diào)節(jié)方便等特點，在煉油廠催化裝置空分裝置以及冶金高爐裝置電廠鍋爐機組等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。喘振是軸流風(fēng)機的固有特性。
一旦喘振發(fā)生，風(fēng)機系統(tǒng)將處于不安全的工作狀態(tài)，甚至嚴重損壞機體。對于軸流風(fēng)機，喘振所帶來的危害更為嚴重；尤其是高壓軸流風(fēng)機，如果發(fā)生喘振，可能在短時間毀壞設(shè)備而造成重大損失，因此嚴禁在喘振的工況下運行。為了防止軸流風(fēng)機在工作中發(fā)生喘振，必須配置可靠的防喘振控制系統(tǒng)。
2軸流風(fēng)機喘振分析轉(zhuǎn)速與靜葉角度不變時，軸流風(fēng)機的性能曲線壓小，風(fēng)機向管網(wǎng)輸送的氣流量大壓力小，且氣流還不能立即充滿管網(wǎng)，此時通過管網(wǎng)的流量及其壓力均小于風(fēng)機的送風(fēng)流量和送風(fēng)壓力。隨著風(fēng)機繼續(xù)運行，管網(wǎng)中的風(fēng)壓逐漸上升，風(fēng)機流量逐漸減小，最終在風(fēng)機性能曲線與管網(wǎng)阻力特性曲線1的交匯點4達到穩(wěn)定狀態(tài)。在4點，風(fēng)機壓力送風(fēng)流量與管網(wǎng)阻力流量達到平衡，4點就是該風(fēng)機系統(tǒng)運行的實際工況點。在風(fēng)機性能曲線壓力最高點1〃管網(wǎng)阻力減少增加時，工況點偏離4點，工況點移到40，并在新的工況點穩(wěn)定運行。對這種情況可作如下解釋管網(wǎng)性能曲線由變?yōu)楣?〃時，管網(wǎng)的阻力下降上升，導(dǎo)致流量增加減少。風(fēng)機送風(fēng)壓力要與管網(wǎng)壓力維持平衡，故風(fēng)機送風(fēng)流量沿性能曲線增加減少，送風(fēng)壓力下降上升，風(fēng)機性能曲線與管網(wǎng)的阻力特性曲線1z工在，點相交風(fēng)機系統(tǒng)在新的工況點44達到平衡。風(fēng)機系統(tǒng)運行時，總是存在著各種小擾動，如氣流不均勻流量的微小變化等，這些小擾動都可能使系統(tǒng)工作點偏離平衡工況點。如果小擾動過后，系統(tǒng)仍能回到原來的工況點或到達新工況點，則系統(tǒng)的運行工況是穩(wěn)定的。管網(wǎng)阻力特性曲線變化時，只要工況點沿著風(fēng)機性能曲線在最高點的右下部即壓力上升則流量下降的性能曲線部分變化，風(fēng)機系統(tǒng)的工況總是穩(wěn)定的。
管網(wǎng)阻力特性曲線的關(guān)系及其變化若管網(wǎng)阻力突然大幅度增加，管網(wǎng)的阻力特性曲線由1變?yōu)椋瓜到y(tǒng)理論工況點越過壓力最高點落在左邊的點風(fēng)機性能曲線與管網(wǎng)阻力特性曲線的交點。這時風(fēng)機系統(tǒng)的工況點是不穩(wěn)定的，風(fēng)機及管網(wǎng)的流量和壓力將出現(xiàn)激烈的脈動，并引起設(shè)備與系統(tǒng)的劇烈振動，這種現(xiàn)象就稱為喘振。發(fā)生喘振時，風(fēng)機系統(tǒng)不可能在6定的運行，對這種情況可作如下解釋在1中，當(dāng)管網(wǎng)的阻力特性曲線由1變?yōu)闀r，風(fēng)機送風(fēng)壓力上升，工作點沿著風(fēng)機性能曲線到達最高點小而隨著風(fēng)機送風(fēng)壓力增加大于前時刻管網(wǎng)的壓力，風(fēng)機送風(fēng)量逐漸增加，且大于管網(wǎng)的出風(fēng)量，使管網(wǎng)的壓力進步增加，導(dǎo)致管網(wǎng)壓力大于風(fēng)機送風(fēng)壓力，風(fēng)機無法向管網(wǎng)送風(fēng)風(fēng)機仍在旋轉(zhuǎn)，反而使管網(wǎng)中的氣流向風(fēng)機倒流風(fēng)機短時間工作在負風(fēng)量區(qū)，戶軸風(fēng)口和出風(fēng)口排出，管網(wǎng)壓力很快下降。當(dāng)管網(wǎng)壓力低于風(fēng)機送風(fēng)壓力時，風(fēng)機重新向管網(wǎng)送風(fēng)，使管網(wǎng)壓力再次上升。如果管網(wǎng)的阻力特性仍是保持不變，則系統(tǒng)又會重復(fù)上述循環(huán)，周而復(fù)始，整個系統(tǒng)無法工作在理論工況點。風(fēng)機送風(fēng)壓力忽高忽低，流量時正時負；相應(yīng)地，管網(wǎng)中的氣壓也是忽高忽低，流量忽大忽小，從而導(dǎo)致風(fēng)機系統(tǒng)喘振。在喘振發(fā)生時，激烈的流量壓力脈動，使系統(tǒng)運行極不穩(wěn)定，并引發(fā)強烈的機械振動，甚至導(dǎo)致設(shè)備的損壞。高壓軸流風(fēng)機壓縮機若發(fā)生喘振，可能在短時間毀壞設(shè)備而造成重大損失，因此嚴禁系統(tǒng)在喘振工況下運行。從上面的分析可知，對于確定的風(fēng)機性能曲線都存在個臨界點，風(fēng)機流量低于臨界流量，風(fēng)機系統(tǒng)就要發(fā)生喘振。5點就是風(fēng)機性能上發(fā)生喘振的臨界點。
轉(zhuǎn)速恒定條件下，靜葉調(diào)節(jié)角度運行時的喘振線與穩(wěn)定區(qū)的性能曲線2中的實線。在轉(zhuǎn)速恒定條件下，軸流風(fēng)機不同的靜葉角度對應(yīng)不同點，將這些喘振臨界點連接起來形成的曲線稱為喘振線；喘振線將軸流風(fēng)機的工作特性劃分為喘振區(qū)喘振線的左上部和穩(wěn)定工作區(qū)喘振線的右下部。在靜葉角度不變的條件下，軸流風(fēng)機不同的轉(zhuǎn)速也有不同的性能曲線，每條性能曲線同樣存在個喘振臨界點，將這些喘振臨界點連接起來也形成條喘振線，這條喘振線也將軸流風(fēng)機的工作特性劃分為喘振區(qū)喘振線的左上部和穩(wěn)定工作區(qū)喘振線的右下部。風(fēng)機變速運行時的喘振線與穩(wěn)定區(qū)的性能曲線2中的虛線〃為軸流風(fēng)機額定轉(zhuǎn)速。防喘振控制的目的就是采用可靠有效的控制措施，保證風(fēng)機系統(tǒng)的工況點始終位于穩(wěn)定工作區(qū)在實際系統(tǒng)中還要考慮風(fēng)機葉片的阻塞和風(fēng)機旋轉(zhuǎn)失效等問，本文只討論喘振問，避免風(fēng)機系統(tǒng)發(fā)生喘振不能正常工作和造成設(shè)備的損毀。
恒定虛線時的性能曲線與喘振線3軸流風(fēng)機防喘振原理在風(fēng)機的實際運行中，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝過程負荷風(fēng)量的變化，改變風(fēng)機系統(tǒng)工況點以滿足負荷的需要是不可避免的，而改變后的理論工況點有可能位于喘振區(qū)，風(fēng)機系統(tǒng)無法正常工作。另外，風(fēng)機的性能曲線或系統(tǒng)管網(wǎng)的阻力特性自身也可能會發(fā)生變化，例如管網(wǎng)的意外阻塞，使1中的管網(wǎng)特性突然由曲線1變?yōu)榍€時，風(fēng)機系統(tǒng)的理論工況點由原先的穩(wěn)定工況點4移到理論工況點位于喘振區(qū)。無論什么原因使工況點進入喘振區(qū)都會引起風(fēng)機系統(tǒng)發(fā)生喘振，輕則影響正常生產(chǎn)，嚴重時會造成系統(tǒng)設(shè)備的損壞。因此，必須采取可靠措施，將風(fēng)機系統(tǒng)的實際工況點始終控制在穩(wěn)定工作區(qū)，防止喘振發(fā)生。
防止喘振發(fā)生，就是防止風(fēng)機系統(tǒng)的工況點越過喘振線進入喘振區(qū)。對1風(fēng)機性能曲線進行分析可以發(fā)現(xiàn)，對于給定的條性能曲線，若風(fēng)機理論工作點的流量小于臨界點的流量就會發(fā)生喘振。如果設(shè)法使風(fēng)機系統(tǒng)的流量始終大于臨界流量，就可以避免發(fā)生喘振。通過對2中風(fēng)機性能曲線的進步分析可以發(fā)現(xiàn)寸于個較小的流量在些性能曲線上的理論工況點可能進入喘振區(qū)，而在另條性能曲線上則可能位于穩(wěn)定工作區(qū)2中等流量線與不同性能曲線的交點可能在穩(wěn)定工作區(qū)，也可能在喘振區(qū)。如果通過選擇合適的性能曲線吏對應(yīng)給定小流量的工況點始終在穩(wěn)定工作區(qū)，也可以避免發(fā)生喘振。以上結(jié)論就是防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)。
由于喘振線的理論計算和設(shè)計喘振線的檢測很難做到非常準確，為了保證定的安全系數(shù)，在理論喘振線的基礎(chǔ)上，增加定的喘振裕度，即在理論喘振線之前預(yù)先給出條防喘振線，1.將工況點控制在防喘振線所限制的穩(wěn)定工作區(qū)，方面保證喘振控制有定的安全系數(shù)，另方面也可避免由于理論喘振線存在偏差或性能曲線變化臨界點偏移等因素使防喘振系統(tǒng)失效而導(dǎo)致軸流風(fēng)機發(fā)生喘振的潛在危險。下面討論幾種常用的防喘振原理。
31機后放風(fēng)法防喘振原理在軸流風(fēng)機轉(zhuǎn)速和靜葉角度恒定時常采用的機后放風(fēng)防喘系統(tǒng)的組成原理3.當(dāng)生產(chǎn)工藝要求的流量接近或小于喘振臨界點的流量時，為了保證風(fēng)機的流量大于并遠尚而振臨界點的流量而穩(wěn)定運行，可在風(fēng)機后送風(fēng)口的風(fēng)管上設(shè)置放風(fēng)閥，在工藝要求流量心接近或小于喘振臨界流量，的基礎(chǔ)上，通過放風(fēng)閥增加放風(fēng)流量，使風(fēng)機的總流量=+隊，風(fēng)機系統(tǒng)的工況點位于穩(wěn)定工作區(qū)，防止在小流量時軸流風(fēng)機發(fā)生喘振。放風(fēng)流量可按以下原則確定軸流風(fēng)機風(fēng)機總流量產(chǎn)工藝用氣量，防喘振M放風(fēng)閥放風(fēng)量么工藝氣流只有流量要求而沒有壓力要求。
在工藝流量心觀，服，時，則取。
隊；放風(fēng)閥開啟定角度，增加放風(fēng)量。在工藝風(fēng)閥關(guān)閉。
工藝氣流不但有流量要求而且對壓力也有要求。
應(yīng)按4，通過等壓線，在穩(wěn)定工作區(qū)找出對應(yīng)的工作點4，即可確定恒壓送風(fēng)時相應(yīng)的放風(fēng)32軸流風(fēng)機靜葉角度調(diào)節(jié)法和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法防喘振原理通過2可以發(fā)現(xiàn)，個比較小的工作流量在不同的性能曲線不同的性能曲線對應(yīng)于風(fēng)機不同穩(wěn)定工作區(qū)，也可能在喘振區(qū)。如果對于不同的工作流量需求，通過調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機靜葉角度或軸流風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，選擇合適的風(fēng)機性能曲線使對應(yīng)的工作流量在所選的性能曲線上的工況點位于穩(wěn)定區(qū)，通過軸流風(fēng)機的靜葉調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)進行性能曲線調(diào)整，確保實際工況點在穩(wěn)定工作區(qū)，實現(xiàn)軸流風(fēng)機的防喘振控制。
4基于單回路可編程調(diào)節(jié)器的防喘振控制系統(tǒng)近幾年來的實踐證明，基于單回路可編程調(diào)節(jié)器81的防喘振控制系統(tǒng)是實現(xiàn)軸流風(fēng)機防喘振比較成功的方案?，F(xiàn)在已有數(shù)套控制系統(tǒng)投入使用，取得了良好的效果。
41機后放風(fēng)防喘振控制系統(tǒng)基于8的軸流風(fēng)機機后放風(fēng)防喘振控制系統(tǒng)組成原理5.
原理與靜葉度度調(diào)節(jié)防喘振控制系統(tǒng)原理注溫度變送器；風(fēng)流量變送器；壓力變送器；控制模式控制模式2；外部控制設(shè)定通過軟件編程，控制系統(tǒng)完成以下功能，實現(xiàn)軸流風(fēng)機的防喘振控制由于軸流風(fēng)機性能曲線受溫度影響比較大，溫度升高時喘振線會前移。通過溫度傳感器檢測送風(fēng)溫度。對溫度的變化進1校正補防。消除由此引起的軸流風(fēng)機喘振線的變化。保證安個裕度不降低。在送風(fēng)溫度變化較小或特性曲線對溫度變化不太靈敏時，可不必進行溫度檢測和校正補償。
2通過8凡的折線函數(shù)變換逼近防喘振1線，般3的10段折線函數(shù)對防喘振曲線的逼近粘度可滿足實際控制的要求。
總的控制原則當(dāng)風(fēng)機工況點接近到達或越過喘振線時。調(diào)節(jié)器輸出控制，廠小調(diào)節(jié)放風(fēng)的開度。將工況點移到穩(wěn)定工作區(qū)域1況點本分已位于穩(wěn)定工作區(qū)域則放風(fēng)閥關(guān)閉。
在實際控制系統(tǒng)設(shè)計中，根據(jù)工況點的位置及其變化婦勢。汕過8的選擇控制功能551模塊實現(xiàn)種控制模式的選擇與轉(zhuǎn)換在工況點位于穩(wěn)定工作區(qū)域變化速度比較小或者遠離喘振區(qū)時，調(diào)節(jié)器選擇常規(guī)控制01模式防風(fēng)閥開度基本穩(wěn)定緩慢關(guān)小或完全關(guān)閉，的7較大。
在工況點趨近喘振線且移動速度比較快時，調(diào)節(jié)器選擇快開控制0附2模式按預(yù)置值將放風(fēng)閥開至預(yù)定開度。如果工況點移動速度減小，則進行，的抑7較小控制如果工況點停止或回移，返回常規(guī)控制01模式；測，選擇外部控制1模式。
當(dāng)工況點快速趨向防喘振線并接近防喘振線時。選擇外部控制了模式，將放風(fēng)閥全開。若工況點到達或越過喘振線，則報警。
這防喘振控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單實用，附加設(shè)備少投資較小。但其缺點將陰加的風(fēng)量向外排放，造成能源浪費。若氣體介質(zhì)是有害氣體，不允許向大氣排放，這時可將放風(fēng)管引到進風(fēng)管道，將放風(fēng)再送到進風(fēng)口，其防喘振控制系統(tǒng)與前面討論的相同。
42靜葉角度調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)防喘振控制系統(tǒng)基于3的靜葉角度調(diào)節(jié)防喘振控制系統(tǒng)原理與軸流風(fēng)機機后放風(fēng)防喘振控制系統(tǒng)原理相似。檢測與調(diào)節(jié)部分不變，將機后放風(fēng)防喘振控制系統(tǒng)中的放風(fēng)閥去掉，增加風(fēng)機靜葉角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，度調(diào)節(jié)機構(gòu)實現(xiàn)風(fēng)機靜葉角度調(diào)節(jié)。
在機后放風(fēng)防喘振控制系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)放風(fēng)量，確保風(fēng)機給定性能曲線上的工作點始終在穩(wěn)定工作區(qū)，防止軸流風(fēng)機發(fā)生喘振。而靜葉角度調(diào)節(jié)防喘振控制系統(tǒng)則是通過調(diào)節(jié)風(fēng)機靜葉角度。調(diào)整軸流風(fēng)機的性能曲線，將工況點控制在穩(wěn)定工作區(qū)，防止喘振發(fā)生。
相對于機后放風(fēng)防喘振控制系統(tǒng)。靜葉怕度調(diào)節(jié)防喘振控制系統(tǒng)沒有風(fēng)量的浪費，有利于節(jié)能。
但風(fēng)機機械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜是其缺點。
靜葉角度調(diào)節(jié)防喘振找制系統(tǒng)的功能要求與機后放風(fēng)防喘振控制系統(tǒng)相同，軟件編程也基本類似。
將靜葉角度調(diào)節(jié)換成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，就可構(gòu)成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)防喘振控制系統(tǒng)流程。其調(diào)節(jié)原理與靜葉角度調(diào)節(jié)完全相似，這里不再贅述。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)防喘振控制系統(tǒng)需要增加調(diào)速設(shè)備，投資大調(diào)節(jié)速度慢是其缺點。
5結(jié)束語瑞振是風(fēng)機的固有特性，對于軸流風(fēng)機，喘振所帶來的危害更為嚴重。因此，在軸流風(fēng)機的運行中定要防止喘振的發(fā)生。為了保證軸流風(fēng)機安全運行，必須配置可靠的防喘振控制系統(tǒng)。在基于孓0生的機理和可能出現(xiàn)的情況。充分利8提供數(shù)量少，功能全面可靠，投資少?，F(xiàn)在己有多套控制系統(tǒng)安裝使用，運行良好。