[发明专利]单级高速离心鼓风机的防喘振节能控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种单级高速离心鼓风机的防喘振节能控制装置。主要应用于单级高速离心鼓风机的防喘振控制。

技术背景

单级高速离心鼓风机具有处理量大、体积小、结构简单、运转平稳、维修量小以及压缩气体不受油污的特点。近几年在石油化工、冶金、机械等行业广泛运用，比如在西气东输工程中全线选用的是离心鼓风机。但是它在一些特定工况下会发生喘振，使压缩机不能正常工作，稍有失误就会造成严重的事故。因此，压缩机不允许在喘振状态下运行，只能采取相应的防喘振控制。

常规防喘振系统是设置旁通阀，通过测量机组出口压力接近喘振点(旁通阀打开点)时，打开旁通阀来放出部分空气实现防喘振，经常开关防喘振阀门造成管网压力大幅波动，对管网造成损坏。旁通阀打开点的设定很重要。设定过高时，压缩机在低负荷下消耗更大的能量。设定过低时，压缩机将被允许穿过喘振线而发生喘振。

图1风机的特性曲线，为压力P与风量Q的关系曲线；图2为风机在某一转速时风机出口压力P2与入口压力P1之比与风量Q的关系曲线。喘振产生的原因如图1和图2所示：

大多数风机特性曲线如图1 所示，当风机在大容量的管路中工作时，如输出风量减少到Qc 以下，风机产生的压力将下降。可是由于管路容量较大，所以这一瞬间管路中的压力仍为Pc，它大于风机产生的压力，于是流体就会倒流入风机，工作点将由C 跳到D。随之管路中压力也将下降，工作点又跳到E，这时输出流量为零。但由于风机仍在运行，当管路中的压力降到E 点后，风机又要重新输出流量，为了与管路中的压力相平衡，工作点跳到B。B点虽然处在稳定区，但是只要此时外界条件变化，如风机负荷变小，使风机输出风量仍保持小于Qc，则上述过程又将重复出现，致使压力脉动，风机输出量被堵，产生机械振动的怪音。

如图2所示，对应于每一转速，压力与风量的关系曲线都不同，但是都有一个临界点C，把不同转速对应的临界点C连起来即可得到一条所谓的喘振曲线，图2中n为转速，其中，n1＞n2＞n3。喘振线左边部分为不稳定的喘振区，喘振线右边部分则是安全运行区。在安全运行区内，压缩比P2/P1 随风量Q增大而下降(即P2 在减少)，而在喘振区则P2/P1随风量Q 增大而增大(即P2 在增大)。发生喘振不但对管网有破坏性，而且能耗增加。

发明内容

本发明目的在于：提供一种单级高速离心鼓风机的防喘振节能控制装置，以克服常规防喘振控制系统使用过程中容易发生喘振、浪费能源的情况。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种单级高速离心鼓风机的防喘振节能控制装置，包括防喘振阀、进风口阀，通过控制系统控制，其中，所述的控制系统包括：数据采集单元、带微处理器的阀门位置控制单元、进风口阀执行单元和防喘振阀执行单元，其中，所述数据采集单元有设在风机进口的温度传感器，设在风机进、出口的压力传感器，风机入口压差流量dpF传感器，通过温度传感器采集进口实时温度T1并转换成模拟量信号，通过压力传感器采集进、出口实时压力P1、P2并转换成模拟量信号，风机入口压差流量传感器采集风机入口压差流量值dpF并转换成模拟量信号，对所述的风机制作喘振曲线，该曲线为二次曲线，在其右侧的稳定的工况区设定一与喘振曲线斜率相当的防喘振线，将设定的防喘振线对应的风量与入口与出口的压力差值设定为临界值，写入CPU微处理器内，与采集的数据比较，对防喘振阀进行实时控制。

在上述方案基础上，所述的控制系统采用可编程逻辑控制器（PLC）进行自动化控制，通过实时采集风机入口的温度、出入口压力信号，以及风阀的位置信号输入到PLC控制器，在PLC控制器中通过计算处理生成一个喘振控制数据点与预先设置的防喘振线中对应的数据点进行计算比较，从而对防喘振阀（或称放空阀）的开度进行调节，其中，所述的防喘振线通过以下公式1、公式2和公式3计算得出：

式中： K1—系数；

dpF—风机入口测得的差压流量值；

T1—风机入口测得的温度；

P1—风机入口测得的压力；

X—计算得到的实际流量点的风机入口流量值；

式中： K2—系数；

T1—风机入口测得的温度；

P1—风机入口压力；

P2—风机出口压力；

Y—为计算后所得的风机实际升压值；

防喘振曲线W为：

式中，b—曲线极限的增加值；

a—斜率，根据喘振曲线而定的斜率；