CN117869356A - 考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，属于设备运行控制与安全防护技术领域；方法包括：采用折合质量流量、折合转速和压比作为喘振检测的基本参量；依据低温轴流压缩机所处真实气体工质的热力和热值物性参数，进行折合计算，获取折合质量流量和折合转速，并将低温轴流压缩机的出口静压与入口静压的比值作为压比；进行喘振边界实际测试并设置裕量，获取喘振报警线和防喘振线，并基于喘振报警线和防喘振线，实施喘振检测和防喘振控制；本发明考虑了真实气体效应，可准确获得喘振报警线、防喘振线和折合质量流量裕度、压比裕度，通过主、被动喘振检测与判定方式的结合，实现了安全、稳妥、精细的防喘振效果。
Description
技术领域
本发明属于设备运行控制与安全防护技术领域，应用于复杂大型旋转机械设备中，具体为考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法。
背景技术
轴流压缩机的喘振检测通常基于等转速性能曲线上运行工况点的实际运动轨迹，该轨迹与轴流压缩机所处的温度、压力环境和转速密切相关。为了便于研究分析与表示，通常采用折合方式，将流量和转速等性能参数折合为某一目标状态，从而获得通用的性能曲线。在折合计算过程中，涉及气体工质的热力和热值物性参数。
完全气体是自然界中的一种假想气体模型，在绝大多数理论计算或工程应用时，为了便于研究分析，通常会忽略气体分子自身体积和分子间作用力，将气体视为完全气体。但在深低温或高压强等实际环境中，分子间作用力不可忽略，气体将表现出热力和热值的不完全性，其状态不满足完全气体的假设，因此需要考虑真实气体效应。
最新研发成功的低温轴流压缩机的运行温域覆盖77K至323K的范围，并在110K的深低温环境下常态运行；运行压力覆盖115kPa至450kPa的范围，并在高压强的环境下常态运行。在低温轴流压缩机的常态运行环境中，处于深低温和高压强的气体工质已经偏离了完全气体假设，热力和热值等物理特性不再适用于完全气体的分析计算，主要表现为：气体工质的压缩性因子和绝热指数不再是常数，而是工质温度与压力的多项式函数，因此需要基于工质的实际温度与压力进行计算，从而为折合计算过程提供参数依据。
此前，还不具备拥有长期处于110K深低温甚至更低温域运行能力、且已投入实际工程应用的深低温轴流压缩机。大多数轴流压缩机均应用于高温、常温或浅低温环境，因此已有的折合计算过程均未考虑工质的真实气体效应，其折合流量、折合转速等与喘振检测及其防喘振控制相关的性能参数，均基于完全气体特性折合后生成。
此外，现有的喘振报警线和防喘振线、折合流量和压比裕度的确定方法均与轴流压缩机运行工况点的实际运动轨迹存在一定偏差。若将现有方法直接应用至低温轴流压缩机，则结果将与实际情况产生很大偏差，甚至影响压缩机的安全稳定运行。因此，本领域内急需一种考虑了真实气体效应，并可准确获取防喘振相关参量的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法。
发明内容
基于背景技术中的现状，本发明的目的在于解决轴流压缩机在深低温、高压强气体工质条件下的喘振检测与防喘振控制问题；本发明准确选择了喘振检测的基本参量，并采用低温轴流压缩机喘振边界实际测试与设置裕量的方法获取了喘振报警线和防喘振线，因此顺利满足了低温轴流压缩机安全稳定运行的需求。
本发明采用了以下技术方案来实现目的：
一种考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，该方法采用折合质量流量、折合转速和压比作为喘振检测的基本参量，并基于喘振报警线和防喘振线，实施喘振检测和防喘振控制。
进一步的，依据低温轴流压缩机所处真实气体工质的热力和热值物性参数，进行折合计算，通过折合计算获取折合质量流量和折合转速，并将低温轴流压缩机的出口静压与入口静压的比值作为压比。
进一步的，采用低温轴流压缩机喘振边界实际测试并设置裕量的方式，获取喘振报警线和防喘振线。
进一步的，所述热力和热值物性参数，为低温轴流压缩机所处真实气体工质的压缩性因子和绝热指数。
进一步的，获取喘振报警线和防喘振线的步骤如下：
S01、以折合质量流量为横坐标，以压比为纵坐标，建立二维坐标系；
S02、在低温轴流压缩机的全转速范围内，测试出共计个折合转速下的等转速性能曲线和喘振线，并在二维坐标系中显示；
S03、依据等转速性能曲线上的低温轴流压缩机运行工况点的实际轨迹，选取各个等转速性能曲线上，喘振点的折合质量流量的和/>及其对应的实际压比，从而分别得到对应于参数/>的/>个喘振报警点和对应于参数/>的/>个防喘振点的折合质量流量及其实际压比；
S04、采用光滑曲线，将各个等转速性能曲线上的喘振报警点相连，得到对应的喘振报警线；同样采用光滑曲线，将各个等转速性能曲线上的防喘振点相连，得到对应的防喘振线。
进一步的，基于喘振报警线和防喘振线，实施喘振检测的步骤如下：
S11、获取低温轴流压缩机在任意工况运行点的实际折合质量流量裕度和实际压比裕度，从而确定当前运行工况点的安全边界裕量；
S12、确定喘振检测的首要方法，将低温轴流压缩机当前运行工况点的折合质量流量、折合转速和压比作为首要判定依据；
S13、确定喘振检测的第一辅助方法，布置高频响应脉动压力传感器，监测低温轴流压缩机出口气流的实际脉动状态，依据低温轴流压缩机当前运行工况点的折合转速，获取对应的脉动量裕量，作为第一辅助判定依据；
S14、确定喘振检测的第二辅助方法，计算低温轴流压缩机当前运行工况点的折合质量流量的实际负向速率，作为第二辅助判定依据；
S15、通过安全边界裕量、首要判定依据、第一辅助判定依据和第二辅助判定依据，实施低温轴流压缩机在当前运行工况点的喘振检测。
进一步的，步骤S12中，低温轴流压缩机的控制程序实时检测运行工况点的折合质量流量、折合转速和压比；依据当前的折合转速，实时获取当前折合转速下对应的喘振报警点压比和防喘振点压比，并将当前运行工况点获取的实际压比分别与喘振报警点压比、防喘振点压比进行大小比较；若当前的实际压比喘振报警点压比，控制程序判定并输出喘振报警信息；若当前的实际压比/>防喘振点压比，控制程序判定并输出喘振信息。
进一步的，基于喘振报警线和防喘振线，实施防喘振控制的步骤如下：
S21、设置防喘振控制的折合转速使能区间，在该区间对应的转速范围内，防喘振控制功能有效；
S22、依据低温轴流压缩机的控制程序的输出信息，确定出以循环重复方式触发自动降速过程的防喘振控制逻辑；
S23、基于喘振报警线和防喘振线，以及低温轴流压缩机的控制程序的输出信息，设置低温轴流压缩机的安全裕度修正与复位指令。
综上所述，由于采用了本技术方案，本发明的有益效果如下：
1、本发明采用了考虑真实气体效应的折合方法，将低温轴流压缩机全温域和全压力范围内的真实工质条件折合至国际标准大气状态，从而获得了准确的折合质量流量与折合转速。
2、本发明中低温轴流压缩机的喘振报警线和防喘振线，是以运行工况点在等转速性能曲线上的实际轨迹为依据，将喘振点的折合质量流量放大一定裕度后，使压比沿着等转速性能曲线实际变化后获取的，而非传统的采用等压比的形式进行曲线平移来获取；因此，本发明方法能最准确的获取喘振报警线和防喘振线。
3、本发明中低温轴流压缩机的折合质量流量裕度和压比裕度，是以实际折合转速对应喘振点的折合质量流量和压比为基准而获取的，而非传统的采用沿等流量线确定压比裕度、沿等压比线确定折合质量流量裕度的方式获取；因此，本发明方法能最准确的获取折合质量流量裕度和压比裕度。
4、本发明提出了多种喘振检测的方式与判定依据，喘振未实际发生时，通过检测低温轴流压缩机的折合质量流量裕度或压比裕度、出口气流脉动量、折合质量流量负向速率，进行主动判定；喘振即将发生或已实际发生时，通过对比喘振报警点压比和防喘振点压比，进行被动判定，从而很好的实现了喘振的多维检测过程与实时判定。
5、本发明采用的低温轴流压缩机实时阶梯降速和喘振实时判定并行方式的防喘振控制策略，可实现精细化的防喘振控制，防止大范围瞬时降速时的二次触发喘振，使低温轴流压缩机安全稳妥的降速至防喘振控制使能的最低折合转速以下。
6、本发明提出了低温轴流压缩机安全运行裕度的修正与复位方法，依据已经历的实际运行工况，自动修正喘振报警线与防喘振线，兼顾了安全运行边界和有效运行范围，小定量增大了低温轴流压缩机的安全运行裕度，并可依据实际情形进行复位。
7、本发明的喘振检测与控制方法，实施了考虑真实气体效应的折合计算，获得了准确的喘振报警线、防喘振线以及折合质量流量裕度、压比裕度；采用了主、被动喘振检测与判定方式，实现了安全、稳妥、精细的防喘振效果，达到了预期目的；该方法经证明是合理有效的，保证了低温轴流压缩机在深低温、高压强等极端条件下的安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明方法的整体原理示意图；
图2为本发明中喘振线、防喘振线和喘振报警线的设置示意图；
图3为本发明中喘振线和防喘振线的偏差对比示意图；
图4为本发明中喘振点折合质量流量随折合转速的变化示意图；
图5为本发明中喘振点压比随折合转速的变化示意图；
图6为本发明中折合质量流量裕度和压比裕度的偏差对比示意图；
图7为本发明中喘振报警线和防喘振线的修正示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以按各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，请同步参看图1示出的该方法的原理，该方法采用折合质量流量、折合转速和压比作为喘振检测的基本参量；依据低温轴流压缩机所处真实气体工质的热力和热值物性参数，进行折合计算，通过折合计算获取折合质量流量和折合转速，并将低温轴流压缩机的出口静压与入口静压的比值作为压比；随后，采用低温轴流压缩机喘振边界实际测试并设置裕量的方式，获取喘振报警线和防喘振线；基于获取的喘振报警线和防喘振线，实施喘振检测和防喘振控制。
本实施例将循序渐进的介绍此方法中每一部分的详细内容。
本实施例中所述的热力和热值物性参数，为低温轴流压缩机所处真实气体工质的压缩性因子和绝热指数。压缩性因子和绝热指数是工质温度和压力的多项式函数，具体应用时需基于工质的实际温度和压力进行计算。
折合计算过程中，考虑低温轴流压缩机工质的真实气体效应，折合至国际标准大气状态的折合方法如下：
按下式计算折合质量流量：
按下式计算折合转速：
本实施例的上述各式中，为实际折合质量流量，单位kg/s；/>为实际压力，单位Pa；/>为实际温度，单位K；/>为真实气体工质的压缩性因子，无量纲；/>为氮气气体常数，取296.8 Nm/(kg·K)；/>为真实气体工质的绝热指数，无量纲；/>为实际转速，单位r/min；/>、、/>、/>为国际标准大气状态下前述参数的对应参数，/>取101325 Pa，/>取288.15 K，取1，/>取1.4；/>为国际标准大气状态下的空气气体常数，取287.058 Nm/(kg·K)。
本实施例中，喘振报警线和防喘振线，采用低温轴流压缩机喘振边界实际测试并设置裕量的方法获取，具体包括如下步骤：
S01、以折合质量流量为横坐标，以压比为纵坐标，建立二维坐标系；
S02、在低温轴流压缩机的全转速范围内，测试出共计个折合转速下的等转速性能曲线和喘振线，并在二维坐标系中显示；本实施例的/>；
S03、依据等转速性能曲线上的低温轴流压缩机运行工况点的实际轨迹，选取各个等转速性能曲线上，喘振点的折合质量流量的和/>及其对应的实际压比，从而分别得到对应于参数/>的/>个喘振报警点和对应于参数/>的/>个防喘振点的折合质量流量及其实际压比；本实施例中，参数/>的取值范围为：/>，参数/>的取值范围为：；
S04、采用光滑曲线，将各个等转速性能曲线上的喘振报警点相连，得到对应的喘振报警线；同样采用光滑曲线，将各个等转速性能曲线上的防喘振点相连，得到对应的防喘振线。
如图2所示，本实施例采用实验方法测试出了低温轴流压缩机在172 r/min、257r/min、343 r/min、429 r/min、600 r/min、694 r/min、771 r/min、857 r/min、900 r/min的共计9个折合转速下的等转速性能曲线和喘振线；选取各个等转速性能曲线上喘振点折合质量流量的108%和104%及其对应于等转速性能曲线上的实际压比，分别得到9个喘振报警点和9个防喘振点，进而得到喘振报警线和防喘振线。
如此，可有效避免仅放大折合质量流量裕量，而压比保持不变进行曲线平移时带来的偏差，本实施例因此反映的是低温轴流压缩机运行工况点的真实运动轨迹，可获得准确的喘振报警线和防喘振线。
如图3所示，喘振点折合质量流量依旧分别选取108%和104%的裕量，压比保持不变，即采用传统方法的等压比平移方式得到的喘振报警点和防喘振点；从图中可以看出，传统方法与本实施例所提方法得到的喘振报警点和防喘振点均存在较大偏差，以传统方法设置的喘振报警线和防喘振线并不能真实反映低温轴流压缩机的安全运行边界。
以下内容为本实施例中喘振检测部分的详细介绍，步骤详述如下：
S11、获取低温轴流压缩机在任意工况运行点的实际折合质量流量裕度和实际压比裕度；
将实际测试出的个折合转速下喘振点的折合质量流量和压比，分别与对应的折合转速进行数据拟合，得到喘振点折合质量流量随折合转速变化的函数，以及喘振点压比随折合转速变化的函数/>；其中，/>为折合转速数据值，即二次函数的横坐标；/> 、/>分别为折合质量流量和压比的数据值，即对应二次函数的纵坐标；/>、/>和/>、/>为经过数据拟合后确定的对应二次函数的系数，/>、/>为确定的对应二次函数的常数。
分别参看图4的喘振点折合质量流量与图5的喘振点压比的示意，将9个折合转速下喘振点的折合质量流量和压比，分别与对应的折合转速进行数据拟合，得到了喘振点折合质量流量随折合转速变化的二次函数，二次函数的曲线相关系数/>；以及喘振点压比随折合转速变化的二次函数，二次函数/>的曲线相关系数/>。
低温轴流压缩机的控制程序实时采集全转速范围内的折合转速，分别代入上述二次函数后，得到低温轴流压缩机全转速范围内任意折合转速下的喘振点折合质量流量和喘振点压比/>；控制程序同时实时采集任意折合转速下实际运行工况点的实际折合质量流量/>和实际压比/>，依照下述计算式，与当前对应折合转速下喘振点的折合质量流量和压比进行计算，即得到实际折合质量流量裕度和实际压比裕度。
实际折合质量流量裕度的计算式为：
实际压比裕度的计算式为：
控制系统可实时显示低温轴流压缩机在任意折合转速下实际运行工况点的实际折合质量流量裕度和实际压比裕度，从而准确获知当前运行工况点的安全边界裕量，并作为后续主动判定的依据。
如图6所示的传统方法数据示意，选取低温轴流压缩机折合转速为600 r/min的等转速性能曲线上的运行工况点（即1536.7 kg/s，/>1.1219），以1536.7 kg/s的折合质量流量不变，压比逐渐增大的传统方式给出了等质量流量线，等质量流量线与喘振线之间的交点/>即为采用等质量流量方式确定的喘振点；以1.1219的压比不变，质量流量逐渐减小的传统方式给出了等压比线，等压比线与喘振线之间的交点/>即为采用等压比方式确定的喘振点。
如此一来，确定的喘振点并不唯一，且与低温轴流压缩机运行工况点的实际轨迹以及真实的喘振点均不符。可见，传统方法获取到的折合质量流量裕度和压比裕度均与对应的真实裕度存在很大的偏差，从而印证了本实施例方法改进的有效性。
S12、确定喘振检测的首要方法，将低温轴流压缩机当前运行工况点的折合质量流量、折合转速和压比作为首要判定依据；
低温轴流压缩机的控制程序实时检测运行工况点的折合质量流量、折合转速和压比；依据当前的折合转速，实时获取当前折合转速下对应的喘振报警点压比和防喘振点压比，并将当前运行工况点获取的实际压比分别与喘振报警点压比、防喘振点压比进行大小比较；若当前的实际压比喘振报警点压比，控制程序判定并输出喘振报警信息；若当前的实际压比/>防喘振点压比，控制程序判定并输出喘振信息。
S13、确定喘振检测的第一辅助方法与对应的第一辅助判定依据；
在低温轴流压缩机出口侧沿机壳圆周方向的同一截面布置只高频响应脉动压力传感器，本实施例的/>，实时采集出口气流的脉动状态；进行喘振边界实际测试时，各喘振点处的出口气流的实际脉动量获取过程如下：
式中，脉动量的单位为Pa；为脉动压力测量点的测量值；/>个折合转速共计/>个喘振点，每个喘振点处有/>个脉动压力测量点，即得到矩阵/>。
分别取个喘振点处/>个脉动压力测量点的算数平均数，得到每个喘振点处的出口气流的脉动量平均值数组/>如下：
取脉动量平均值数组中每个脉动量平均值的/>，本实施例中，参数/>的取值范围为：/>，得到脉动量裕量数组/>如下：
将脉动量裕量数组与对应的/>个折合转速进行数据拟合，得到低温轴流压缩机全转速范围内出口气流的脉动量裕量随折合转速变化的函数/>；其中，/>为折合转速数据值，即二次函数的横坐标；/>为脉动量裕量数据值，即对应二次函数的纵坐标；/>和/>为经过数据拟合后确定的二次函数的系数，/>为确定的二次函数的常数。
低温轴流压缩机的控制程序实时采集折合转速并监测出口气流的实际脉动状态，将折合转速代入上述函数，得到低温轴流压缩机全转速范围内任意折合转速下的脉动量裕量；依据当前的折合转速，实时获取当前折合转速下对应的脉动量裕量，并将当前运行工况点获取的实际脉动量与脉动量裕量进行大小比较；若实际脉动量脉动量裕量，控制程序判定并输出喘振信息。
S14、确定喘振检测的第二辅助方法与对应的第二辅助判定依据；
依据低温轴流压缩机恒定的降速速率，确定折合质量流量的第一降低速率，依据低温轴流压缩机所在流道恒定的降压速率，确定折合质量流量的第二降低速率/>，依据低温轴流压缩机所在流道节流部件的负向运动速率，确定折合质量流量的第三降低速率/>；由此得到折合质量流量的综合负向速率/>，如下式：
低温轴流压缩机的控制程序实时采集折合质量流量并计算实际负向速率，此时取综合负向速率的/>作为折合质量流量负向速率的喘振阈值/>，本实施例中，参数/>的取值范围为：/>；将当前运行工况点获取的实际负向速率与折合质量流量负向速率的喘振阈值进行大小比较，若实际负向速率/>喘振阈值，控制程序判定并输出喘振信息。
S15、通过安全边界裕量、首要判定依据、第一辅助判定依据和第二辅助判定依据，实施低温轴流压缩机在当前运行工况点的喘振检测。
以下内容为本实施例中防喘振控制的详细介绍，步骤详述如下：
S21、设置防喘振控制的折合转速使能区间；
设置低温轴流压缩机防喘振控制使能的最低折合转速，在最低折合转速/>的范围内，低温轴流压缩机不会发生喘振现象；由此得到防喘振控制折合转速使能区间，其中/>为低温轴流压缩机的折合转速上限值；当低温轴流压缩机在当前运行工况点的折合转速处于该区间对应的转速范围内，防喘振控制功能有效，当折合转速低于/>时，防喘振控制功能无效。
S22、确定以循环重复方式触发自动降速过程的防喘振控制逻辑；
低温轴流压缩机的控制程序输出喘振报警信息时，实时显示报警，同时输出DO信号至低温轴流压缩机所在流道节流部件的控制系统，立即停止节流部件的负向运动指令并使其恢复至初始位置。
低温轴流压缩机的控制程序输出喘振信息时，自动触发低温轴流压缩机降速的过程，本实施例中，参数/>的取值范围为：3 r/min/>5 r/min；设置大于降速/>过程所需时间的折合转速扫描周期，并实时判定当前降速/>的过程完成后，控制程序是否仍输出喘振信息。若控制程序仍输出喘振信息，则再次触发自动降速/>的过程；通过循环重复方式，直至折合转速以/>的梯度降至/>以下；任意自动降速过程中，若控制程序未输出喘振信息，则由当前折合转速直接降至/>以下。
S23、设置低温轴流压缩机的安全裕度修正与复位指令；
低温轴流压缩机的控制程序输出喘振信息时，自动将等转速性能曲线上的个喘振报警点和/>个防喘振点的折合质量流量均增大/>，本实施例中，参数/>的取值范围为：，并选取等转速性能曲线上的实际压比，得到修正后的喘振报警线和防喘振线，从而增大低温轴流压缩机的安全运行裕度；设置进行修正操作的次数上限，令修正次数次，以及设置手动复位方式，使经过修正的喘振报警线和防喘振线可恢复至初始设置位置。
如图7所示，当喘振信息输出时，控制程序自动将等转速性能曲线上的9个喘振报警点和9个防喘振点的折合质量流量均分别增大1%，等转速性能曲线上的实际压比对应降低，得到修正后的喘振报警点和防喘振点；再将修正后的喘振报警点和防喘振点分别采用光滑曲线相连后，即得到修正后且增大了安全运行裕量的喘振报警线和防喘振线。此处折合质量流量裕度的选取范围要兼顾低温轴流压缩机的安全运行边界和有效运行范围，因此在参数的取值范围确定上，确定为1%至2%的小定量。
Claims (10)
1.一种考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：采用折合质量流量、折合转速和压比作为喘振检测的基本参量；依据低温轴流压缩机所处真实气体工质的热力和热值物性参数，进行折合计算，通过折合计算获取折合质量流量和折合转速，并将低温轴流压缩机的出口静压与入口静压的比值作为压比；随后，采用低温轴流压缩机喘振边界实际测试并设置裕量的方式，获取喘振报警线和防喘振线；基于获取的喘振报警线和防喘振线，实施喘振检测和防喘振控制。
2.根据权利要求1所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：所述热力和热值物性参数，为低温轴流压缩机所处真实气体工质的压缩性因子和绝热指数。
3.根据权利要求1所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：折合计算过程中，折合质量流量的计算式为：
折合转速的计算式为：
上述各式中，为实际折合质量流量；/>为实际压力；/>为实际温度；/>为真实气体工质的压缩性因子；/>为氮气气体常数；/>为真实气体工质的绝热指数；/>为实际转速；/>、/>、/>、为国际标准大气状态下前述参数的对应参数；/>为国际标准大气状态下的空气气体常数。
4.根据权利要求1所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：获取喘振报警线和防喘振线的步骤如下：
S01、以折合质量流量为横坐标，以压比为纵坐标，建立二维坐标系；
S02、在低温轴流压缩机的全转速范围内，测试出共计个折合转速下的等转速性能曲线和喘振线，并在二维坐标系中显示；
S03、依据等转速性能曲线上的低温轴流压缩机运行工况点的实际轨迹，选取各个等转速性能曲线上，喘振点的折合质量流量的和/>及其对应的实际压比，从而分别得到对应于参数/>的/>个喘振报警点和对应于参数/>的/>个防喘振点的折合质量流量及其实际压比；
S04、采用光滑曲线，将各个等转速性能曲线上的喘振报警点相连，得到对应的喘振报警线；同样采用光滑曲线，将各个等转速性能曲线上的防喘振点相连，得到对应的防喘振线。
5.根据权利要求1所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：基于获取的喘振报警线和防喘振线，实施喘振检测的步骤如下：
S11、获取低温轴流压缩机在任意工况运行点的实际折合质量流量裕度和实际压比裕度，从而确定当前运行工况点的安全边界裕量；
S12、确定喘振检测的首要方法，将低温轴流压缩机当前运行工况点的折合质量流量、折合转速和压比作为首要判定依据；
S13、确定喘振检测的第一辅助方法，布置高频响应脉动压力传感器，监测低温轴流压缩机出口气流的实际脉动状态，依据低温轴流压缩机当前运行工况点的折合转速，获取对应的脉动量裕量，作为第一辅助判定依据；
S14、确定喘振检测的第二辅助方法，计算低温轴流压缩机当前运行工况点的折合质量流量的实际负向速率，作为第二辅助判定依据；
S15、通过安全边界裕量、首要判定依据、第一辅助判定依据和第二辅助判定依据，实施低温轴流压缩机在当前运行工况点的喘振检测。
6.根据权利要求5所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：步骤S11中，对低温轴流压缩机进行实际测试，得出个折合转速下喘振点的折合质量流量和压比，将得出的数据分别与对应的折合转速进行数据拟合，得到喘振点折合质量流量随折合转速变化的函数/>，以及喘振点压比随折合转速变化的函数/>；其中，/>为折合转速数据值，即二次函数的横坐标；/> 、/>分别为折合质量流量和压比的数据值，即对应二次函数的纵坐标；/>、/>和/>、/>为经过数据拟合后确定的对应二次函数的系数，/>、/>为确定的对应二次函数的常数；
低温轴流压缩机的控制程序实时采集全转速范围内的折合转速，分别代入上述二次函数后，得到低温轴流压缩机全转速范围内任意折合转速下的喘振点折合质量流量和喘振点压比/>；控制程序同时实时采集任意折合转速下实际运行工况点的实际折合质量流量/>和实际压比/>，则：
实际折合质量流量裕度的计算式为：
实际压比裕度的计算式为：
依据低温轴流压缩机在任意折合转速下实际运行工况点的实际折合质量流量裕度和实际压比裕度，从而确定当前运行工况点的安全边界裕量。
7.根据权利要求5所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：步骤S12中，低温轴流压缩机的控制程序实时检测运行工况点的折合质量流量、折合转速和压比；依据当前的折合转速，实时获取当前折合转速下对应的喘振报警点压比和防喘振点压比，并将当前运行工况点获取的实际压比分别与喘振报警点压比、防喘振点压比进行大小比较；若当前的实际压比喘振报警点压比，控制程序判定并输出喘振报警信息；若当前的实际压比/>防喘振点压比，控制程序判定并输出喘振信息。
8.根据权利要求6所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：步骤S13中，在低温轴流压缩机出口侧沿机壳圆周方向的同一截面布置只高频响应脉动压力传感器，实时采集出口气流的脉动状态；进行喘振边界实际测试时，各喘振点处的出口气流的实际脉动量获取过程如下：
式中，为脉动压力测量点的测量值；/>个折合转速共计/>个喘振点，每个喘振点处有个脉动压力测量点，即得到矩阵/>；
分别取个喘振点处/>个脉动压力测量点的算数平均数，得到每个喘振点处的出口气流的脉动量平均值数组/>如下：
取脉动量平均值数组中每个脉动量平均值的/>，得到脉动量裕量数组/>如下：
将脉动量裕量数组与对应的/>个折合转速进行数据拟合，得到低温轴流压缩机全转速范围内出口气流的脉动量裕量随折合转速变化的函数/>；其中，为折合转速数据值，即二次函数的横坐标；/>为脉动量裕量数据值，即对应二次函数的纵坐标；/>和/>为经过数据拟合后确定的二次函数的系数，/>为确定的二次函数的常数；
低温轴流压缩机的控制程序实时采集折合转速并监测出口气流的实际脉动状态，将折合转速代入上述函数，得到低温轴流压缩机全转速范围内任意折合转速下的脉动量裕量；依据当前的折合转速，实时获取当前折合转速下对应的脉动量裕量，并将当前运行工况点获取的实际脉动量与脉动量裕量进行大小比较；若实际脉动量脉动量裕量，控制程序判定并输出喘振信息；
步骤S14中，依据低温轴流压缩机恒定的降速速率，确定折合质量流量的第一降低速率，依据低温轴流压缩机所在流道恒定的降压速率，确定折合质量流量的第二降低速率，依据低温轴流压缩机所在流道节流部件的负向运动速率，确定折合质量流量的第三降低速率/>；由此得到折合质量流量的综合负向速率/>，如下式：
低温轴流压缩机的控制程序实时采集折合质量流量并计算实际负向速率，此时取综合负向速率的/>作为折合质量流量负向速率的喘振阈值/>；将当前运行工况点获取的实际负向速率与折合质量流量负向速率的喘振阈值进行大小比较，若实际负向速率/>喘振阈值，控制程序判定并输出喘振信息。
9.根据权利要求4所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：基于获取的喘振报警线和防喘振线，实施防喘振控制的步骤如下：
S21、设置防喘振控制的折合转速使能区间，在该区间对应的转速范围内，防喘振控制功能有效；
S22、依据低温轴流压缩机的控制程序的输出信息，确定出以循环重复方式触发自动降速过程的防喘振控制逻辑；
S23、基于喘振报警线和防喘振线，以及低温轴流压缩机的控制程序的输出信息，设置低温轴流压缩机的安全裕度修正与复位指令。
10.根据权利要求9所述的考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法，其特征在于：步骤S21中，设置低温轴流压缩机防喘振控制使能的最低折合转速，得到防喘振控制折合转速使能区间/>，其中/>为低温轴流压缩机的折合转速上限值；当低温轴流压缩机在当前运行工况点的折合转速处于该区间对应的转速范围内，防喘振控制功能有效，当折合转速低于/>时，防喘振控制功能无效；
步骤S22中，低温轴流压缩机的控制程序输出喘振报警信息时，实时显示报警，同时输出DO信号至低温轴流压缩机所在流道节流部件的控制系统，立即停止节流部件的负向运动指令并使其恢复至初始位置；低温轴流压缩机的控制程序输出喘振信息时，自动触发低温轴流压缩机降速的过程；设置大于降速/>过程所需时间的折合转速扫描周期，并实时判定当前降速/>的过程完成后，控制程序是否仍输出喘振信息；若仍输出喘振信息，再次触发降速/>的过程；通过循环重复方式，直至折合转速以/>的梯度降至/>以下；任意自动降速过程中，若控制程序未输出喘振信息，则由当前折合转速直接降至/>以下；
步骤S23中，低温轴流压缩机的控制程序输出喘振信息时，自动将等转速性能曲线上的个喘振报警点和/>个防喘振点的折合质量流量均增大/>，并选取等转速性能曲线上的实际压比，得到修正后的喘振报警线和防喘振线，从而增大低温轴流压缩机的安全运行裕度；通过手动复位方式，使经过修正的喘振报警线和防喘振线恢复至初始设置位置。
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