離心壓縮系統(tǒng)反轉(zhuǎn)動力學(xué)特性研究與分析.pdf

1、當前隨著設(shè)計、制造技術(shù)的進步，在節(jié)能減排的要求下，離心式壓縮機向著大型化、高壓比的趨勢發(fā)展。大型多級離心壓縮機組的運行必然會出現(xiàn)新的系統(tǒng)運行問題，如系統(tǒng)調(diào)控、轉(zhuǎn)子動力學(xué)、流動部件匹配和機組啟動、停機控制等。由于大型流動系統(tǒng)中，流動管道多、容器大，系統(tǒng)慣性大，一般難以在短時間內(nèi)進行流動參數(shù)的調(diào)節(jié)。
　　在實際生產(chǎn)運行過程中，由于工藝的需要，流動系統(tǒng)中往往儲存著大量高壓氣體。一旦出現(xiàn)斷電情況，壓縮機組會因失去驅(qū)動力而停機。在這種情況下

2、，壓縮機組出口段的氣體壓力會因為遠大于進口段的壓力，而從機組的出口段通過壓縮內(nèi)部流向入口段，產(chǎn)生系統(tǒng)逆流。氣體的逆向流動在壓縮機內(nèi)部會產(chǎn)生反向的轉(zhuǎn)動力矩，使機組轉(zhuǎn)速迅速下降，在該轉(zhuǎn)動力矩克服轉(zhuǎn)子的慣性力矩與氣動阻力矩后，會進一步發(fā)生轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。壓縮機組的反轉(zhuǎn)會破壞軸承和級間密封，嚴重影響企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序。因此，有必要對現(xiàn)有大型機組進行反轉(zhuǎn)研究，提出有效的防反轉(zhuǎn)策略。
　　針對實際企業(yè)發(fā)生的反轉(zhuǎn)事故，本文對離心壓縮系統(tǒng)進行了簡化

3、，建立離心風機單轉(zhuǎn)子流動壓縮系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括管道進出口閥門、出口氣罐等。實驗測試基于LABVIEW軟件建立多通道實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以得到離心風機前后管道壓力、流量與轉(zhuǎn)速。實驗研究了風機轉(zhuǎn)子在惰走情況下氣動和摩擦阻力對轉(zhuǎn)速的影響，建立了考慮工質(zhì)氣動力矩、軸承摩擦力矩的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化模型。對實驗轉(zhuǎn)速與根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化模型的到的計算轉(zhuǎn)速進行對比，驗證了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化模型的準確性。對離心葉輪的結(jié)構(gòu)分步進行簡化得到轉(zhuǎn)動慣量的表達式，根據(jù)簡化固定容器

4、的充放氣模型得到逆流流量的變化規(guī)律，并分析了逆流閥門的調(diào)節(jié)對逆流流動特性的影響。對比相同轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)，正反轉(zhuǎn)情況下作用于轉(zhuǎn)子的扭矩、功率規(guī)律，說明反轉(zhuǎn)對離心轉(zhuǎn)子破壞的可能性加大。
　　根據(jù)離心風機單轉(zhuǎn)子實驗和理論分析結(jié)果，對某石化企業(yè)的乙烯裝置裂解氣離心壓縮機組發(fā)生反轉(zhuǎn)情況下各段進出口流動參數(shù)進行了分析，結(jié)合流動壓縮系統(tǒng)模型建立了由多級離心葉輪轉(zhuǎn)動慣量、初始轉(zhuǎn)速和防喘閥開度影響下的逆流驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化模型。將該模型應(yīng)用于實際大型