高性能防喘振控制閥在石化、化工、冶金領(lǐng)用使用比較廣泛,比如石化、化工領(lǐng)用的空分裝置的壓縮機(jī)上。再比如冶金行業(yè)的高爐鼓風(fēng)機(jī),在煉鐵高爐中,風(fēng)機(jī)的使用非常廣泛。這些設(shè)備上都安裝有防喘振裝置,而防喘振裝置大多會(huì)使用到高性能防喘振控制閥,也稱(chēng)作傍通閥或放空閥。高性能防喘振控制閥是壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)的一個(gè)保護(hù)裝置,最終防止壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振,防止設(shè)備產(chǎn)生加速磨損、疲勞或損壞。
喘振就是壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)在正常工作時(shí)若流量減小,則出口壓力升高,壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)向喘振點(diǎn)移動(dòng)。當(dāng)流量減小到低于喘振點(diǎn)流量時(shí),則會(huì)發(fā)生倒流現(xiàn)象。倒流到一定程度壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)出口壓力下降,又恢復(fù)正向流動(dòng)。這種氣流在壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)中來(lái)回流動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為喘振。此時(shí),壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)會(huì)發(fā)出類(lèi)似哮喘的巨大響聲,同時(shí)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)氣體流量大幅波動(dòng)、振動(dòng)劇烈上升,若不能得到有效的控制可能對(duì)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p傷。
鼓風(fēng)機(jī)(特別是軸流風(fēng)機(jī))是嚴(yán)格禁止在喘振工況運(yùn)行的,防喘振保護(hù)控制系統(tǒng)就是通過(guò)監(jiān)控實(shí)時(shí)工況點(diǎn)在防喘振曲線圖上的位置變化來(lái)對(duì)防喘振閥進(jìn)行控制,從而避免風(fēng)機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)。風(fēng)機(jī)排氣壓力超高、進(jìn)氣阻力大或原動(dòng)機(jī)失速均會(huì)造成喘振。
喘振的危害性極大,當(dāng)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振后,不能正常工作,出口壓力減小,低于出口管道系統(tǒng)壓力,使氣體從管道系統(tǒng)向壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)倒流,直到管道系統(tǒng)中壓力低于壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)出口壓力,此時(shí)倒流停止,壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)恢復(fù)工作,但是當(dāng)出口管道系統(tǒng)的壓力恢復(fù)到原值時(shí),通過(guò)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)的氣體流量再一次減小,這時(shí)又發(fā)生喘振,如此反復(fù),使系統(tǒng)呈周期性震蕩,在整個(gè)過(guò)程中,壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng),伴有異常噪聲,對(duì)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)內(nèi)部的迷宮式密封、軸承和葉輪等附屬設(shè)施造成極大的損傷,嚴(yán)重時(shí)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)會(huì)受到損壞,與機(jī)組出口相連的管道也發(fā)生周期振動(dòng),官道上的壓力表、溫度表及進(jìn)口相連的管道也發(fā)生周期振動(dòng),管道省的壓力表、溫度及進(jìn)口處流量計(jì)發(fā)生大幅的擺動(dòng),與此同時(shí),壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)從空載道過(guò)載,這對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都是非常不利的。
而防喘振就是防止壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)在工作中出現(xiàn)喘振現(xiàn)象的發(fā)生。
而防喘振控制通常采用兩種方法:
1.在壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)段間進(jìn)出口安裝回流閥,利用回流量提高壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)氣體流量(見(jiàn)圖 2);
2.在壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)出口安裝放空閥,利用放空來(lái)提高壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)氣體流量(見(jiàn)圖3)。
這些回流閥或者放空閥也稱(chēng)作為防喘振閥。
防喘振控制最終目的是通過(guò)防喘振PID回路控制防喘振閥的開(kāi)度,保證壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)內(nèi)有足夠的氣體流量,使壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)工作在安全區(qū)域,喘振線是機(jī)組臨界工況下風(fēng)機(jī)入口風(fēng)量與風(fēng)機(jī)出口壓力對(duì)應(yīng)的二維曲線,如右圖所示。喘振線左側(cè)為喘振區(qū),右側(cè)為工作區(qū)。考慮到為防喘振系統(tǒng)留下足夠的安全裕度值(設(shè)定),在喘振線右側(cè)平行于喘振線設(shè)置一條防喘振線,工作點(diǎn)進(jìn)入喘振線和防喘振線之間的區(qū)域時(shí),系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)工作點(diǎn)越過(guò)防喘振線,系統(tǒng)發(fā)出喘振報(bào)警,當(dāng)喘振報(bào)警持續(xù)一段時(shí)間(設(shè)定),在防喘振調(diào)節(jié)閥PID運(yùn)算輸出的基礎(chǔ)上疊加一定的開(kāi)度輸出,直到工作點(diǎn)遠(yuǎn)離防喘振線設(shè)定值后再無(wú)擾地取消開(kāi)度疊加。(見(jiàn)圖4、圖5所示)
防喘振控制就是當(dāng)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)在輸出壓力一定而流量減小到某一數(shù)值時(shí),就將發(fā)生喘振。為了防止喘振發(fā)生,要保持流量不進(jìn)入喘振區(qū)。壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中,當(dāng)管路系統(tǒng)阻力升高時(shí),流量將隨之減小,有可能降低到允許值以下。防喘振系統(tǒng)的任務(wù)就是在流量降到某一安全下限時(shí),自動(dòng)地將通大氣的放空閥或回流到進(jìn)口的旁通閥打開(kāi),增大經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)的流量,防止進(jìn)入喘振區(qū)。在渦輪增壓器上也有廣泛應(yīng)用,在渦輪增壓器和節(jié)氣門(mén)之間會(huì)產(chǎn)生很大的背壓,打開(kāi)喘振閥,使增壓器壓氣機(jī)前后壓力平衡,避免增壓器喘振。
防喘振意義:
其防喘振控制的優(yōu)劣對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行和減少輕負(fù)荷下的能耗具有重要意義。
防喘振控制大多是通過(guò)防喘振閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因此防喘振閥的性能就關(guān)系到防喘振控制性能的優(yōu)劣程度。
高性能防喘振控制閥保養(yǎng):
防喘振閥具有高靈敏度、高可控性,動(dòng)作反應(yīng)快等特點(diǎn)。由于防喘振閥這些特點(diǎn),使得防喘振閥在使用過(guò)程中就容易出現(xiàn)故障,因此用戶在現(xiàn)場(chǎng)定期巡檢的的基礎(chǔ)上也要做好周期性的檢維修保養(yǎng)工作,防患于未然,這樣才可以保證機(jī)組長(zhǎng)周期穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。長(zhǎng)遠(yuǎn)的從穩(wěn)定性、安全性以及能耗環(huán)保上考慮,也必將會(huì)給公司帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)場(chǎng)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)機(jī)組巡視內(nèi)容建議如下:
1、 氣源、定位器輸入/輸出信號(hào)的壓力指示;
2、 氣動(dòng)信號(hào)線、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、風(fēng)管及連接是否有泄漏;
3、 閥位指示是否正常;反饋桿是否可靠連接,調(diào)節(jié)閥及其附件、連接管線、配管是否 有損壞或松動(dòng);
4、 周期性觀察和記錄:防喘振閥的調(diào)節(jié)靈敏度、開(kāi)關(guān)時(shí)間、閥本體是否密閉以及閥門(mén)開(kāi)啟有無(wú)卡澀或滯后現(xiàn)象。
就以上常見(jiàn)問(wèn)題,巡視期間如發(fā)現(xiàn)有異常應(yīng)及早排查和解決,對(duì)于部分問(wèn)題要做定期檢查和預(yù)防性處理。