1引言風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)是最常用的通用機(jī)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(jī)由于其流量大結(jié)構(gòu)緊湊效率高調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，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(jī)組等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。喘振是軸流風(fēng)機(jī)的固有特性。

　　一旦喘振發(fā)生，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)將處于不安全的工作狀態(tài)，甚至嚴(yán)重?fù)p壞機(jī)體。對于軸流風(fēng)機(jī)，喘振所帶來的危害更為嚴(yán)重；尤其是高壓軸流風(fēng)機(jī)，如果發(fā)生喘振，可能在短時(shí)間毀壞設(shè)備而造成重大損失，因此嚴(yán)禁在喘振的工況下運(yùn)行。為了防止軸流風(fēng)機(jī)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(jī)喘振分析轉(zhuǎn)速與靜葉角度不變時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)的性能曲線壓小，風(fēng)機(jī)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(shí)通過管網(wǎng)的流量及其壓力均小于風(fēng)機(jī)的送風(fēng)流量和送風(fēng)壓力。隨著風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，管網(wǎng)中的風(fēng)壓逐漸上升，風(fēng)機(jī)流量逐漸減小，最終在風(fēng)機(jī)性能曲線與管網(wǎng)阻力特性曲線1的交匯點(diǎn)4達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在4點(diǎn)，風(fēng)機(jī)壓力送風(fēng)流量與管網(wǎng)阻力流量達(dá)到平衡，4點(diǎn)就是該風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際工況點(diǎn)。在風(fēng)機(jī)性能曲線壓力最高點(diǎn)1〃管網(wǎng)阻力減少增加時(shí)，工況點(diǎn)偏離4點(diǎn)，工況點(diǎn)移到40，并在新的工況點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。對這種情況可作如下解釋管網(wǎng)性能曲線由變?yōu)楣?〃時(shí)，管網(wǎng)的阻力下降上升，導(dǎo)致流量增加減少。風(fēng)機(jī)送風(fēng)壓力要與管網(wǎng)壓力維持平衡，故風(fēng)機(jī)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(jī)性能曲線與管網(wǎng)的阻力特性曲線1z工在，點(diǎn)相交風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在新的工況點(diǎn)44達(dá)到平衡。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，總是存在著各種小擾動(dòng)，如氣流不均勻流量的微小變化等，這些小擾動(dòng)都可能使系統(tǒng)工作點(diǎn)偏離平衡工況點(diǎn)。如果小擾動(dòng)過后，系統(tǒng)仍能回到原來的工況點(diǎn)或到達(dá)新工況點(diǎn)，則系統(tǒng)的運(yùn)行工況是穩(wěn)定的。管網(wǎng)阻力特性曲線變化時(shí)，只要工況點(diǎn)沿著風(fēng)機(jī)性能曲線在最高點(diǎn)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(jī)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)?，使系統(tǒng)理論工況點(diǎn)越過壓力最高點(diǎn)落在左邊的點(diǎn)風(fēng)機(jī)性能曲線與管網(wǎng)阻力特性曲線的交點(diǎn)。這時(shí)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的工況點(diǎn)是不穩(wěn)定的，風(fēng)機(jī)及管網(wǎng)的流量和壓力將出現(xiàn)激烈的脈動(dòng)，并引起設(shè)備與系統(tǒng)的劇烈振動(dòng)，這種現(xiàn)象就稱為喘振。發(fā)生喘振時(shí)，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)不可能在6定的運(yùn)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(shí)，風(fēng)機(jī)送風(fēng)壓力上升，工作點(diǎn)沿著風(fēng)機(jī)性能曲線到達(dá)最高點(diǎn)小而隨著風(fēng)機(jī)送風(fēng)壓力增加大于前時(shí)刻管網(wǎng)的壓力，風(fēng)機(jī)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(jìn)步增加，導(dǎo)致管網(wǎng)壓力大于風(fēng)機(jī)送風(fēng)壓力，風(fēng)機(jī)無法向管網(wǎng)送風(fēng)風(fēng)機(jī)仍在旋轉(zhuǎn)，反而使管網(wǎng)中的氣流向風(fēng)機(jī)倒流風(fēng)機(jī)短時(shí)間工作在負(fù)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(jī)送風(fēng)壓力時(shí)，風(fēng)機(jī)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(gè)系統(tǒng)無法工作在理論工況點(diǎn)。風(fēng)機(jī)送風(fēng)壓力忽高忽低，流量時(shí)正時(shí)負(fù)；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(jī)系統(tǒng)喘振。在喘振發(fā)生時(shí)，激烈的流量壓力脈動(dòng)，使系統(tǒng)運(yùn)行極不穩(wěn)定，并引發(fā)強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)，甚至導(dǎo)致設(shè)備的損壞。高壓軸流風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)若發(fā)生喘振，可能在短時(shí)間毀壞設(shè)備而造成重大損失，因此嚴(yán)禁系統(tǒng)在喘振工況下運(yùn)行。從上面的分析可知，對于確定的風(fēng)機(jī)性能曲線都存在個(gè)臨界點(diǎn)，風(fēng)機(jī)流量低于臨界流量，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)就要發(fā)生喘振。5點(diǎn)就是風(fēng)機(jī)性能上發(fā)生喘振的臨界點(diǎn)。

　　轉(zhuǎn)速恒定條件下，靜葉調(diào)節(jié)角度運(yùn)行時(shí)的喘振線與穩(wěn)定區(qū)的性能曲線2中的實(shí)線。在轉(zhuǎn)速恒定條件下，軸流風(fēng)機(jī)不同的靜葉角度對應(yīng)不同點(diǎn)，將這些喘振臨界點(diǎn)連接起來形成的曲線稱為喘振線；喘振線將軸流風(fēng)機(jī)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(jī)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(gè)喘振臨界點(diǎn)，將這些喘振臨界點(diǎn)連接起來也形成條喘振線，這條喘振線也將軸流風(fēng)機(jī)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(jī)變速運(yùn)行時(shí)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(jī)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(jī)系統(tǒng)的工況點(diǎn)始終位于穩(wěn)定工作區(qū)在實(shí)際系統(tǒng)中還要考慮風(fēng)機(jī)葉片的阻塞和風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失效等問，本文只討論喘振問，避免風(fēng)機(jī)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(shí)的性能曲線與喘振線3軸流風(fēng)機(jī)防喘振原理在風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝過程負(fù)荷風(fēng)量的變化，改變風(fēng)機(jī)系統(tǒng)工況點(diǎn)以滿足負(fù)荷的需要是不可避免的，而改變后的理論工況點(diǎn)有可能位于喘振區(qū)，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)無法正常工作。另外，風(fēng)機(jī)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(shí)，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的理論工況點(diǎn)由原先的穩(wěn)定工況點(diǎn)4移到理論工況點(diǎn)位于喘振區(qū)。無論什么原因使工況點(diǎn)進(jìn)入喘振區(qū)都會引起風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生喘振，輕則影響正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)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(jī)系統(tǒng)的實(shí)際工況點(diǎn)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(jī)系統(tǒng)的工況點(diǎn)越過喘振線進(jìn)入喘振區(qū)。對1風(fēng)機(jī)性能曲線進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，對于給定的條性能曲線，若風(fēng)機(jī)理論工作點(diǎn)的流量小于臨界點(diǎn)的流量就會發(fā)生喘振。如果設(shè)法使風(fēng)機(jī)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(jī)性能曲線的進(jìn)步分析可以發(fā)現(xiàn)寸于個(gè)較小的流量在些性能曲線上的理論工況點(diǎn)可能進(jìn)入喘振區(qū)，而在另?xiàng)l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(diǎn)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(diǎn)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(jì)依據(jù)。

　　由于喘振線的理論計(jì)算和設(shè)計(jì)喘振線的檢測很難做到非常準(zhǔn)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(diǎn)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(diǎn)偏移等因素使防喘振系統(tǒng)失效而導(dǎo)致軸流風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的潛在危險(xiǎn)。下面討論幾種常用的防喘振原理。

　　31機(jī)后放風(fēng)法防喘振原理在軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和靜葉角度恒定時(shí)常采用的機(jī)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(diǎn)的流量時(shí)，為了保證風(fēng)機(jī)的流量大于并遠(yuǎn)尚而振臨界點(diǎn)的流量而穩(wěn)定運(yùn)行，可在風(fēng)機(jī)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(jī)的總流量=+隊(duì)，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的工況點(diǎn)位于穩(wěn)定工作區(qū)，防止在小流量時(shí)軸流風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振。放風(fēng)流量可按以下原則確定軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)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(shí)，則取。

　　隊(duì)；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(diǎn)4，即可確定恒壓送風(fēng)時(shí)相應(yīng)的放風(fēng)32軸流風(fēng)機(jī)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(gè)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(jī)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(jī)靜葉角度或軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，選擇合適的風(fēng)機(jī)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(diǎn)位于穩(wěn)定區(qū)，通過軸流風(fēng)機(jī)的靜葉調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)進(jìn)行性能曲線調(diào)整，確保實(shí)際工況點(diǎn)在穩(wěn)定工作區(qū)，實(shí)現(xiàn)軸流風(fēng)機(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)軸流風(fēng)機(jī)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(jī)后放風(fēng)防喘振控制系統(tǒng)基于8的軸流風(fēng)機(jī)機(jī)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(shí)現(xiàn)軸流風(fēng)機(jī)的防喘振控制由于軸流風(fēng)機(jī)性能曲線受溫度影響比較大，溫度升高時(shí)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(jìn)1校正補(bǔ)防。消除由此引起的軸流風(fēng)機(jī)喘振線的變化。保證安個(gè)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(shí)，可不必進(jìn)行溫度檢測和校正補(bǔ)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(shí)際控制的要求。

　　總的控制原則當(dāng)風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)接近到達(dá)或越過喘振線時(shí)。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(diǎn)移到穩(wěn)定工作區(qū)域1況點(diǎn)本分已位于穩(wěn)定工作區(qū)域則放風(fēng)閥關(guān)閉。

　　在實(shí)際控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)工況點(diǎn)的位置及其變化婦勢。汕過8的選擇控制功能551模塊實(shí)現(xiàn)種控制模式的選擇與轉(zhuǎn)換在工況點(diǎn)位于穩(wěn)定工作區(qū)域變化速度比較小或者遠(yuǎn)離喘振區(qū)時(shí)，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(diǎn)趨近喘振線且移動(dòng)速度比較快時(shí)，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(diǎn)移動(dòng)速度減小，則進(jìn)行，的抑7較小控制如果工況點(diǎn)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(diǎn)快速趨向防喘振線并接近防喘振線時(shí)。選擇外部控制了模式，將放風(fēng)閥全開。若工況點(diǎn)到達(dá)或越過喘振線，則報(bào)警。

　　這防喘振控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，附加設(shè)備少投資較小。但其缺點(diǎn)將陰加的風(fēng)量向外排放，造成能源浪費(fèi)。若氣體介質(zhì)是有害氣體，不允許向大氣排放，這時(shí)可將放風(fēng)管引到進(jìn)風(fēng)管道，將放風(fēng)再送到進(jìn)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(jī)機(jī)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(jī)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(jī)靜葉角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)靜葉角度調(diào)節(jié)。

　　在機(jī)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(jī)給定性能曲線上的工作點(diǎn)始終在穩(wěn)定工作區(qū)，防止軸流風(fēng)機(jī)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(jī)靜葉角度。調(diào)整軸流風(fēng)機(jī)的性能曲線，將工況點(diǎn)控制在穩(wěn)定工作區(qū)，防止喘振發(fā)生。

　　相對于機(jī)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(fèi)，有利于節(jié)能。

　　但風(fēng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜是其缺點(diǎn)。

　　靜葉角度調(diào)節(jié)防喘振找制系統(tǒng)的功能要求與機(jī)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(diǎn)。

　　5結(jié)束語瑞振是風(fēng)機(jī)的固有特性，對于軸流風(fēng)機(jī)，喘振所帶來的危害更為嚴(yán)重。因此，在軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行中定要防止喘振的發(fā)生。為了保證軸流風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行，必須配置可靠的防喘振控制系統(tǒng)。在基于孓0生的機(jī)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(yùn)行良好。