CN109458355A - 压缩机的喘振控制方法及压缩机的喘振控制系统 - Google Patents

压缩机的喘振控制方法及压缩机的喘振控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压缩机的喘振控制方法，包括下列步骤：建立设计温度下压缩机的出入口气压比‑流量的压差表示的喘振控制线。建立压缩机的入口温度与流量的压差偏移量函数。获取压缩机的入口温度。根据入口温度与流量的压差偏移量函数计算压缩机的流量的压差偏移量。根据出入口气压比‑流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量X控制压缩机防止喘振。本发明提供的喘振控制方法，能够根据压缩的入口的温度控制压缩机防止喘振，使压缩机的防喘振控制更精确，并且能够防止防喘振阀频繁放空造成能源的浪费。本发明还提供了用于执行上述喘振控制方法的压缩机的喘振控制系统。

Description

压缩机的喘振控制方法及压缩机的喘振控制系统
技术领域
本发明涉及一种喘振控制方法，尤其是一种用于压缩机的喘振控制方法。本发明还涉及用于执行上述喘振控制方法的压缩机的喘振控制系统。
背景技术
喘振是透平式压缩机(也叫叶片式压缩机)在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动，强烈的喘振会使止推轴承损坏，机器内部产生摩擦，严重损伤压缩机部件，持续喘振对压缩机会造成严重危害，压缩机组在整个工艺系统运行中，必须避免喘振工况。
现有的防喘振控制都是通过压缩机喘振曲线来实现，常规喘振曲线横坐标为体积流量，纵坐标为压缩机的出口压力与入口压力气的出入口气压比，防喘振控制系统通过喘振控制线控制防喘振阀。压缩机在实际运行过程中，工作温度往往会高于或低于压缩机的设计使用温度，其喘振曲线会因为环境的温度而变化，使原先的喘振曲线不准确，结果导致防喘振阀频繁放空造成能源的浪费，甚至不能阻止喘振发生。
发明内容
本发明的目的是提供一种压缩机的喘振控制方法,能够根据压缩的运行环境的温度控制压缩机防止喘振，使压缩机的防喘振控制更精确，并且能够防止防喘振阀频繁放空造成能源的浪费。
本发明的另一个目的是提供一种压缩机的喘振控制系统,能够根据压缩的运行环境的温度控制压缩机防止喘振，使压缩机的防喘振控制更精确，并且能够防止防喘振阀频繁放空造成能源的浪费。
本发明的压缩机的喘振控制方法，包括以下步骤：
建立设计温度下压缩机的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线。
建立压缩机的入口温度与流量的压差偏移量函数。
获取压缩机的入口温度。
根据入口温度与流量的压差偏移量函数计算压缩机的流量的压差偏移量。
根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量X控制压缩机防止喘振。
本发明提供的压缩机的喘振控制方法，先建立压缩机的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线，再通过压缩机的入口温度与压缩机的流量的压差偏移量函数计算压缩机实际使用时因入口温度变化造成的压缩机流量的压差偏移量X，根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量控制压缩机防止喘振，使压缩机的防喘振控制更精确，并且能够防止防喘振阀频繁放空造成能源的浪费。
在压缩机的喘振控制方法的再一种示意性实施方式中，步骤：建立设计温度下压缩机的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线包括:
获取压缩机的出入口气压比-体积流量表示的喘振控制曲线。
根据压缩机的出入口气压比-体积流量表示控制曲线通过柏努力方程换算为压缩机的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线。
在压缩机的喘振控制方法的又一种示意性实施方式中，步骤：获取压缩机的出入口气压比-体积流量表示的喘振控制曲线包括：根据压缩机参数获取压缩机在不同工况下的工作点，拟合数个工作点形成压缩机的喘振极限线，将压缩机的喘振极限线经过安全裕度偏移形成喘振控制线。
在压缩机的喘振控制方法的另一种示意性实施方式中，步骤：根据入口温度与流量的压差偏移量函数计算压缩机的流量的压差偏移量包括：
通过压缩机流量的压差偏移量函数计算得出压缩机的最大工作温度Tmax的流量的压差偏移量Xmax、压缩机的最小工作温度Tmin的流量的压差偏移量Xmin和压缩机的设计使用温度Tdes的流量的压差偏移量Xdes。
计算温度补偿系数K，入口温度小于设计温度Tdes时，温度系数K＝(Xdes-Xmin)/(Tdes-Tmin)，入口温度大于设计温度Tdes时，温度系数K＝(Xmax-Xdes)/(Tmax-Tdes。
计算流量偏移量X＝K(T-Tdes)，T为入口温度。
在压缩机的喘振控制方法的另一种示意性实施方式中，步骤：根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和压缩机流量的压差偏移量控制压缩机防止喘包括:
获取压缩机的出口压力与入口压力的出入口气压比。
获取压缩机的入口的流量的压差。
压缩机的防喘振控制器根据出入口气压比、入口的流量的压差，相对于出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线的位置以及压缩机流量的压差偏移量X控制压缩机的防喘振阀。
在压缩机的喘振控制方法的另一种示意性实施方式中，步骤：压缩机的防喘振控制器根据出入口气压比、入口流量的压差相对于出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线的位置以及流量的压差偏移量控制压缩机的防喘振阀包括：根据出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线和流量的压差偏移量生成补偿防喘振控制线，压缩机的防喘振控制器根据出入口气压比、入口流量的压差相对于偿防喘振控制线的位置控制压缩机的防喘振阀。
本发明还提供一种压缩机的喘振控制系统，用于执行上述的方法，包括一个防喘振阀和一个防喘振控制器。防喘振阀设置于压缩机的出口，防喘振阀被配置为通过喘振控制信号调整压缩机的出口流体压力。防喘振控制器被配置为能够根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量向防喘振阀发送喘振控制信号。
在压缩机的喘振控制系统的再一种示意性实施方式中，喘振控制系统还包括一个温度传感器、一个第一压力传感器、一个第二压力传感器和一个压差传感器。温度传感器被配置为检测压缩机的入口温度T并生成温度信号。第一压力传感器被配置为检测压缩机的入口流体压力并生成入口压力信号。第二压力传感器被配置为检测压缩机的出口流体压力并生成出口压力信号。压差传感器被配置为检测压缩机的流量的压差并生成压差信号。防喘振控制器被配置为接收温度信号并根据预设的压缩机的温度与流量的压差偏移量函数生成流量的压差偏移量，防喘振控制器被配置为接收入口压力信号和出口压力信号并生成出入口气压比，防喘振控制器被配置为接收压差信号，并根据出入口气压比和流量的压差相对预设的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线的位置以及流量的压差偏移量向防喘振阀发送喘振控制信号。
下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对压缩机的喘振控制方法及喘振控制系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一个步说明。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1用于说明压缩机的喘振控制方法的一种示意性实施方式的流程示意图；
图2用于说明压缩机的喘振控制方法的一种示意性实施方式的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线；
图3是用于说明压缩机的喘振控制系统的一种示意性实施方式的结构示意图。
标号说明
10 防喘振阀
20 防喘振控制器
30 温度传感器
40 第一压力传感器
50 第二压力传感器
60 压差传感器
Ls 喘振极限线
Ld 喘振控制线
L1 补偿防喘振控制线
L2 补偿防喘振控制线
S1 喘振区
S2 运行控制区
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
图1是用于说明压缩机的喘振控制方法的局部剖视示意图，参照图1，压缩机的喘振控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：建立设计温度下压缩机的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线。由于大部分压缩机厂家提供的喘振控制线为压缩机的出入口气压比-体积流量表示的喘振控制线，由于体积流量不是第一检测参数，所以转化喘振控制线为用压缩机的出入口气压比-流量的压差表示。
步骤S2：建立压缩机的温度与流量的压差偏移量函数ΔP＝f(T,ΔPdesign)。由压缩机的厂家可以得到的压缩机的具体的流道参数，根据流道参数可以得出压缩机的入口温度与流量的压差偏移量函数，用于计算压缩机在对应的入口温度T下的流量的压差偏移量X。
步骤S3：获取压缩机的入口温度T。
步骤S4：根据入口温度与流量的压差偏移量函数计算流量的压差偏移量X。结合压缩机的入口温度与流量的压差偏移量函数ΔP＝f(T,ΔPdesign)，以及获取的入口温度T计算流量的压差偏移量X，用于矫正喘振控制线。
步骤S5：根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量X控制压缩机防止喘振。
本发明提供的压缩机的喘振控制方法，先建立设计温度下压缩机的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线，再通过压缩机的入口温度T与流量的压差偏移量函数计算压缩机实际使用时因入口温度T变化造成的流量的压差偏移量X，根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量X控制压缩机防止喘振，使压缩机的防喘振控制更精确，并且能够防止防喘振阀频繁放空造成能源的浪费。
在示意性实施方式中，步骤S1包括:
建立压缩机的出入口气压比-体积流量表示的喘振控制曲线。出入口气压比-体积流量表示的喘振极限线很容易从压缩机的制造厂商处得到，当然也可以根据压缩机的具体参数获取，例如根据压缩机特性曲线获取压缩机在不同的转速下或者不同的导叶开度下的工作点，拟合数个工作点形成压缩机的喘振极限线，将压缩机的特性曲线经过安全裕度偏移形成喘振控制线。
根据压缩机的出入口气压比-体积流量表示控制曲线通过柏努力方程换算为如图2中所示的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线Ld。
在示意性实施方式中，步骤S4包括：
通过流量的压差偏移量函数计算得出压缩机的最大工作温度Tmax的流量的压差偏移量Xmax、压缩机的最小工作温度Tmin的流量的压差偏移量Xmin和压缩机的设计使用温度Tdes的流量的压差偏移量Xdes。压缩机的最大温度Tmax、最小温度Tmin和设计使用温度Tdes根据压缩机的实际设计参数决定，可以和压缩机的厂商直接获取，在示意性实施方式中，压缩机的最大温度Tmax＝38℃，最小温度Tmin＝0℃，设计使用温度Tdes＝24℃。计算温度补偿系数K，入口温度T小于设计温度Tdes时，温度系数K＝(Xdes-Xmin)/(Tdes-Tmin)＝0.146，入口温度T大于设计温度Tdes时，温度系数K＝(Xmax-Xdes)/(Tmax-Tdes)＝0.429。根据入口温度T计算流量偏移量X＝K(T-Tdes)。
在本发明的又一个示意性实施方式中，步骤S5包括：获取压缩机的出口压力与入口压力的出入口气压比，对应图2中的纵坐标，获取压缩机的入口流量的压差，对应图2中的横坐标。压缩机的防喘振控制器根据出入口气压比、入口流量的压差相对于出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线的位置以及压差偏移量X控制压缩机的防喘振阀。图2中出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线Ld左侧为喘振区S1，Ld右侧为运行区域S2，防喘振控制器通过控制防喘振阀可以控制压缩器出口处的压力，进而控制出入口气压比，避免实际运行点进入喘振区S1。在示意性实施方式中，根据出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线和流量的压差偏移量X生成补偿防喘振控制线，根据入口温度T与设计温度Tdes的关系，当入口温度T小于设计温度Tdes时，生成补偿防喘振控制线L1，当入口温度T大于设计温度Tdes时，生成补偿防喘振控制线L2，压缩机的防喘振控制器根据补偿防喘振控制线L1或L2和出入口气压比控制压缩机的防喘振阀。
本发明还提提供一种用于执行上述的方法的喘振控制系统，参照图3，喘振控制系统包括一个防喘振阀10和一个防喘振控制器20。防喘振阀10设置于压缩机的出口，防喘振阀10被配置为通过喘振控制信号调整压缩机的出口流体压力。防喘振控制器20被配置为能够根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量X向防喘振阀10发送喘振控制信号。
在本发明的一个示意性实施方式中，喘振控制系统还包括一个温度传感器30、一个第一压力传感器40、一个第二压力传感器50和一个压差传感器60。温度传感器30被配置为检测压缩机的入口温度T并生成温度信号。第一压力传感器40被配置为检测压缩机的入口流体压力并生成入口压力信号。第二压力传感器50被配置为检测压缩机的出口流体压力并生成出口压力信号。压差传感器60被配置为检测压缩机的入口流量的压差并生成压差信号。防喘振控制器20被配置为接收温度信号并根据预设的压缩机的温度与流量的压差偏移量函数生成流量的压差偏移量X，防喘振控制器20被配置为接收入口压力信号和出口压力信号并生成出入口气压比，防喘振控制器20被配置为接收压差信号，并根据出入口气压比和入口流量的压差相对预设的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线的位置以及流量的压差偏移量X向防喘振阀10发送喘振控制信号。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一个系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.压缩机的喘振控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立设计温度下压缩机的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线；
建立压缩机的入口温度与流量的压差偏移量函数，
获取压缩机的入口温度；
根据所述入口温度与所述流量的压差偏移量函数计算压缩机的流量的压差偏移量；
根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量控制压缩机防止喘振。
2.如权利要求1所述的压缩机的喘振控制方法，其特征在于，所述步骤：建立设计温度下压缩机的出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线包括:
获取压缩机的出入口气压比-体积流量表示的喘振控制曲线；
根据所述压缩机的出入口气压比-体积流量表示控制曲线通过柏努力方程换算为所述出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线。
3.如权利要求2所述的压缩机的喘振控制方法，其特征在于，所述步骤：获取压缩机的出入口气压比-体积流量表示的喘振控制曲线包括：
根据压缩机参数获取压缩机在不同工况下的工作点，拟合所述数个工作点形成所述压缩机的喘振极限线，将所述压缩机的特性曲线经过安全裕度偏移形成喘振控制线。
4.如权利要求1所述的压缩机的喘振控制方法，其特征在于，所述步骤：根据所述入口温度与所述流量的压差偏移量函数计算压缩机的流量的压差偏移量包括：
通过所述入口温度与流量的压差偏移量函数计算得出压缩机的最大工作温度Tmax的流量的压差偏移量Xmax、压缩机的最小工作温度Tmin的流量的压差偏移量Xmin和压缩机的设计使用温度Tdes的流量的压差偏移量Xdes；
计算温度补偿系数K，所述入口温度T小于设计温度Tdes时，温度系数K＝(Xdes-Xmin)/(Tdes-Tmin)，所述入口温度T大于设计温度Tdes时，温度系数K＝(Xmax-Xdes)/(Tmax-Tdes)；
计算流量偏移量X＝K(T-Tdes)，T为入口温度。
5.如权利要求1所述的压缩机的喘振控制方法，其特征在于，所述步骤：根据出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和流量的压差偏移量控制压缩机防止喘振包括:
获取压缩机的出口压力与入口压力的出入口气压比；
获取压缩机的入口的流量的压差；
压缩机的防喘振控制器(20)根据所述出入口气压比、所述入口流量的压差相对于所述出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线的位置以及所述所述流量的压差偏移量控制压缩机的防喘振阀(10)。
6.如权利要求5所述的压缩机的喘振控制方法，其特征在于，所述步骤：压缩机的防喘振控制器(20)根据所述出入口气压比、所述入口流量的压差相对于所述出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线的位置以及所述所述流量的压差偏移量控制压缩机的防喘振阀(10)包括：
根据所述出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线和压缩机流量的压差偏移量X生成补偿防喘振控制线，压缩机的防喘振控制器(20)根据所述出入口气压比、所述入口流量的压差相对于偿防喘振控制线的位置控制压缩机的防喘振阀(10)。
7.用于执行如权利要求1至6中任一项所述的喘振控制方法的压缩机的喘振控制系统，其特征在于，包括：
一个防喘振阀(10)，其设置于所述压缩机的出口，所述防喘振阀(10)被配置为通过喘振控制信号调整压缩机的出口流体压力；以及
一个防喘振控制器(20)，其被配置为能够根据所述出入口气压比-流量的压差表示的防喘振控制线和所述流量的压差偏移量向所述防喘振阀(10)发送所述喘振控制信号。
8.如权利要求4所述的压缩机的喘振控制系统，其特征在于，所述喘振控制系统还包括：
一个温度传感器(30)，其被配置为检测压缩机的入口温度T并生成温度信号；
一个第一压力传感器(40)，其被配置为检测压缩机的入口流体压力并生成入口压力信号；
一个第二压力传感器(50)，其被配置为检测压缩机的出口流体压力并生成出口压力信号；
一个压差传感器(60)，其被配置为检测压缩机的流量的压差并生成压差信号；
所述防喘振控制器(20)被配置为接收所述温度信号并根据预设的压缩机的温度与流量的压差偏移量函数生成所述流量的压差偏移量，所述防喘振控制器(20)被配置为接收所述入口压力信号和所述出口压力信号并生成所述出入口气压比，所述防喘振控制器(20)被配置为接收所述压差信号，并根据所述出入口气压比和所述流量的压差，相对预设的所述出入口气压比-流量的压差表示的喘振控制线的位置以及所述流量的压差偏移量向所述防喘振阀(10)发送所述喘振控制信号。
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