一种离心式压缩机的防喘振系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种离心式压缩机的防喘振系统及控制方法，离心式压缩机包含第一级压缩级至第N级压缩级，并且在第M‑1级压缩级与第M级压缩级之间设置一中抽空气管道，其中N为≥2的整数，M为≤N的整数，该防喘振系统包括：第一节流装置；第一压力传感器；第一温度传感器；第二压力传感器；第二节流装置；第二温度传感器；第三压力传感器；支线管道；防喘振回流阀；控制系统，包括第一防喘振控制器、第二防喘振控制器和高位选择器。本发明专利技术的主旨是将所述离心式压缩机以中抽空气管道为界，分为两个压缩段来进行防喘振控制，与常规做法中设置两组进口导叶、两条回流管线和分别设置在两条回流管线上的回流阀的做法相比，具有明显的经济性。

Anti surge system and control method of centrifugal compressor

【技术实现步骤摘要】
一种离心式压缩机的防喘振系统及控制方法
本专利技术属于空气分离设备领域，涉及一种离心式压缩机的防喘振系统及控制方法。
技术介绍
离心式压缩机在运行时，如果吸入流量减少到一定值时，压缩机就会出现一种不稳定的工作现象，其吸入流量和出口压力会快速连续波动，其表现为可伴有高振动、升温和轴向推力的迅速改变，导致压缩机产生强烈的振动，并伴有巨大的噪声，这种现象被称为压缩机的喘振，这可能损坏压缩机。为了防止喘振现象的发生，通常在多级压缩系统的性能图中设置喘振线和喘振控制线，并使用喘振控制线来控制多级压缩系统。多级压缩系统的制造商或设计者通过针对多级压缩系统进行理论分析和多次实验来设置发生喘振的喘振线，并通过预先设置10％的安全余量来设置喘振控制线。现有技术中，可以通过调节输入压缩机和从压缩机排放的流体的压力的比值(压比)、流体流量或可以控制的其它参数来设法远离喘振控制线。常规地，通过控制设置在压缩机内的进口导叶的开度来调节压缩机的排放压力，或者打开压缩机出口的回流阀，从而使得从压缩机排放的一些空气返回到压缩机的进口侧，达到远离喘振线和防止压缩机喘振的目的。空气分离装置中的增压机通常设置一中抽空气管道，所述中抽空气用于供给公共设施，其中抽空气量可能占增压机的进气流量的1％-30％。此时，由于通过增压机的空气流量的减少，增压机可视为以中抽空气管道为界的两段不同的离心式压缩机。现有技术中通常设置两组进口导叶、两条回流管线和分别设置在两条回流管线上的回流阀来进行防喘振控制，从经济性的角度考虑不是很理想。r>有鉴于此，如何设计一种新的离心式压缩机的防喘振系统及控制方法，以对有中抽空气情况的离心式压缩机进行分段的防喘振控制，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
技术实现思路
为了实现上述专利技术目的，本专利技术公开了一种离心式压缩机的防喘振系统，所述离心式压缩机具有N个压缩级，包含第一级压缩级至第N级压缩级，并且在第M-1级压缩级与第M级压缩级之间设置一中抽空气管道，其中N表示等于或大于2的整数，M表示小于或等于N的整数，所述离心式压缩机的防喘振系统包括第一节流装置，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口流量；第一压力传感器，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口压力；第一温度传感器，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口温度；第二压力传感器，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，用于测量所述第M级压缩级的进口压力；第二节流装置，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，并设置于所述中抽空气管道之后，用于测量所述第M级压缩级的进口流量；第二温度传感器，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，并设置于所述中抽空气管道之后，用于测量所述第M压缩级的进口温度；第三压力传感器，设置在所述第N级压缩级的出口管道上，用于测量所述第N级压缩级的出口压力；支线管道，其用于连接所述第N级压缩级的出口管道与所述第一级压缩级的进口管道；防喘振回流阀，其位于所述支线管道上，用于调节从所述第N级压缩级的出口管道经所述支线管道回流至所述第一级压缩级的进口管道的回流流量；控制系统，包括第一防喘振控制器、第二防喘振控制器和高位选择器；所述第一防喘振控制器，用于接收第一节流装置、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器输入的流量、压力、温度信号，经运算决定是否输出第一回流阀开度信号；所述第二防喘振控制器，用于接收第二节流装置、第二压力传感器、第三压力传感器、第二温度传感器输入的流量、压力、温度信号，经运算决定是否输出第二回流阀开度信号；所述高位选择器接收并比较第一回流阀开度信号和第二回流阀开度信号，按照较大的开度信号控制打开所述防喘振回流阀；若所述高位选择器没有接收到任一第一回流阀开度信号或第二回流阀开度信号，则不打开所述防喘振回流阀。更进一步地，所述中抽空气管道提供中抽空气，用于供给仪表气和/或工厂气，所述的中抽空气的流量占所述第一级压缩级的进口管道的进气流量的1％-30％。更进一步地，所述防喘振回流阀打开时，至少一部分第N级压缩级的出口管道上的空气经所述支线管道回流至所述第一级压缩级的进口管道，从而增加了所述第一级压缩级的进口管道的进气流量。本专利技术还公布了一种离心式压缩机的防喘振系统的控制方法，其中：定义离心式压缩机设置于中抽空气管道前的压缩级(即第一级压缩级至第M-1级压缩级)为第一压缩段；定义离心式压缩机设置于中抽空气管道后的压缩级(即第M级压缩级至第N级压缩级)为第二压缩段；所述控制方法包括与第一压缩段相关的第一防喘振控制，和与第二压缩段相关的第二防喘振控制；所述第一防喘振控制基于第一喘振控制线，所述第二防喘振控制基于第二喘振控制线；所述第一防喘振控制和所述第二防喘振控制被一起执行，使得所述离心式压缩机的第一压缩段和第二压缩段中的任意一个都不发生喘振现象。更进一步地，通过以下步骤对所述第一压缩段进行第一防喘振控制：根据第一压力传感器和第二压力传感器输入的压力信号计算第一操作点的压比，根据所述第一操作点的压比确定第一喘振控制线上的第一防喘振流量，定义为第一设定值；第一节流装置输入的流量信号定义为第一测量值；当所述第一测量值小于所述第一设定值时，则输出第一回流阀开度信号，开度信号是动态的，一直开到第一测量值等于第一设定值为止；当所述第一测量值不小于所述第一设定值时，则不输出第一回流阀开度信号。更进一步地，通过以下步骤对所述第二压缩段进行第二防喘振控制：根据第二压力传感器和第三压力传感器输入的压力信号计算第二操作点的压比，根据所述第二操作点的压比确定第二喘振控制线上的第二防喘振流量，定义为第二设定值；第二节流装置输入的流量信号定义为第二测量值；当所述第二测量值小于所述第二设定值时，则输出第二回流阀开度信号，开度信号是动态的，一直开到第二测量值等于第二设定值为止；当所述第二测量值不小于所述第二设定值时，则不输出第二回流阀开度信号。更进一步地，所述高位选择器接收并比较第一回流阀开度信号和第二回流阀开度信号，按照较大的回流阀开度信号控制打开所述防喘振回流阀，至少一部分第N级压缩级的出口管道上的空气经所述支线管道回流至所述第一级压缩级的进口管道，从而增加了所述第一级压缩级的进口管道的进气流量，使得操作点在喘振控制线上或在喘振控制线的右侧，达到防喘振的目的；若所述高位选择器没有接收到任一第一回流阀开度信号或第二回流阀开度信号，则不打开所述防喘振回流阀。与现有技术相比较，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：(1)有效地解决了空气流量发生变化的离心式压缩机的防喘振控制的技术问题，尤其能解决中抽空气量占压缩级的总进气流量较大的情况；(2)将多级压缩系统视为以中抽空气管道为界的两段不同的离心式压缩机，使得只需在第二压缩段增加一个节流装置及对应的防喘振控制器，即可完成分段的防喘振控制；(3)常规做法中通常设置两组进口导叶、两条回流管线和分别设置在两条回流管线上的回流阀来进行防喘振控制，而本专利技术保留一组进口导叶和一个回流阀即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心式压缩机的防喘振系统，所述离心式压缩机具有N个压缩级，包含第一级压缩级至第N级压缩级，并且在第M-1级压缩级与第M级压缩级之间设置一中抽空气管道，其中N表示等于或大于2的整数，M表示小于或等于N的整数，其特征在于：所述离心式压缩机的防喘振系统包括：/n第一节流装置，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口流量；/n第一压力传感器，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口压力；/n第一温度传感器，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口温度；/n第二压力传感器，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，用于测量所述第M级压缩级的进口压力；/n第二节流装置，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，并设置于所述中抽空气管道之后，用于测量所述第M级压缩级的进口流量；/n第二温度传感器，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，并设置于所述中抽空气管道之后，用于测量所述第M压缩级的进口温度；/n第三压力传感器，设置在所述第N级压缩级的出口管道上，用于测量所述第N级压缩级的出口压力；/n支线管道，其用于连接所述第N级压缩级的出口管道与所述第一级压缩级的进口管道；/n防喘振回流阀，其位于所述支线管道上，用于调节从所述第N级压缩级的出口管道经所述支线管道回流至所述第一级压缩级的进口管道的回流流量；/n控制系统，包括第一防喘振控制器、第二防喘振控制器和高位选择器；/n所述第一防喘振控制器，用于接收第一节流装置、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器输入的流量、压力、温度信号，经运算决定是否输出第一回流阀开度信号；/n所述第二防喘振控制器，用于接收第二节流装置、第二压力传感器、第三压力传感器、第二温度传感器输入的流量、压力、温度信号，经运算决定是否输出第二回流阀开度信号；/n所述高位选择器接收并比较第一回流阀开度信号和第二回流阀开度信号，按照较大的开度信号控制打开所述防喘振回流阀；若所述高位选择器没有接收到任一第一回流阀开度信号或第二回流阀开度信号，则不打开所述防喘振回流阀。/n...

【技术特征摘要】
1.一种离心式压缩机的防喘振系统，所述离心式压缩机具有N个压缩级，包含第一级压缩级至第N级压缩级，并且在第M-1级压缩级与第M级压缩级之间设置一中抽空气管道，其中N表示等于或大于2的整数，M表示小于或等于N的整数，其特征在于：所述离心式压缩机的防喘振系统包括：
第一节流装置，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口流量；
第一压力传感器，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口压力；
第一温度传感器，设置在所述第一级压缩级的进口管道上，用于测量所述第一级压缩级的进口温度；
第二压力传感器，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，用于测量所述第M级压缩级的进口压力；
第二节流装置，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，并设置于所述中抽空气管道之后，用于测量所述第M级压缩级的进口流量；
第二温度传感器，设置在所述第M级压缩级的进口管道上，并设置于所述中抽空气管道之后，用于测量所述第M压缩级的进口温度；
第三压力传感器，设置在所述第N级压缩级的出口管道上，用于测量所述第N级压缩级的出口压力；
支线管道，其用于连接所述第N级压缩级的出口管道与所述第一级压缩级的进口管道；
防喘振回流阀，其位于所述支线管道上，用于调节从所述第N级压缩级的出口管道经所述支线管道回流至所述第一级压缩级的进口管道的回流流量；
控制系统，包括第一防喘振控制器、第二防喘振控制器和高位选择器；
所述第一防喘振控制器，用于接收第一节流装置、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器输入的流量、压力、温度信号，经运算决定是否输出第一回流阀开度信号；
所述第二防喘振控制器，用于接收第二节流装置、第二压力传感器、第三压力传感器、第二温度传感器输入的流量、压力、温度信号，经运算决定是否输出第二回流阀开度信号；
所述高位选择器接收并比较第一回流阀开度信号和第二回流阀开度信号，按照较大的开度信号控制打开所述防喘振回流阀；若所述高位选择器没有接收到任一第一回流阀开度信号或第二回流阀开度信号，则不打开所述防喘振回流阀。


2.根据权利要求1所述的离心式压缩机的防喘振系统，其特征在于：所述中抽空气管道提供中抽空气，用于供给仪表气和/或工厂气，所述的中抽空气的流量占所述第一级压缩级的进口管道的进气流量的1％-30％。


3.根据权利要求1所述的离心式压缩机的防喘振系统，其特征在于：所述防喘振回流阀打开时，至少一部分第N级压缩级的出口管道上的空气经所述支...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，埃里克·戴，瞿立，李建伟，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR