张天喜
新疆广汇新能源有限公司, 新疆 哈密 839303
摘要：离心式压缩机在机械运转试验时，最为典型的故障问题就是试车振动超差而引发的机械故障。此类振动问题，影响机组试车合格率，增加试车运行时间，影响项目进度，从而造成相应的经济损失。振动故障严重时，将很有可能直接损害压缩机部件，威胁到人们的人生安全。鉴于此，就必须对离心式压缩机的的试车振动问题进行深入分析，找出并判断导致振动问题的原因，并为此推出相应的解决措施以供参考。
关键词：离心压缩机；流量波动；多孔孔板；诊断
引言
离心压缩机因其突出的优点，被广泛用于大型化工、炼油、冶金、制氧、制药等领域，在相关生产装置中承担着重要的作用，被誉为装置的“心脏”。然而，对大型化工、炼油等装置来说，连续运转周期可能是几年的时间，一旦离心压缩机这样的关键设备出现问题，直接将造成装置停产，给生产单位造成巨大的经济损失，因此强化离心压缩机的维护保养,保障其平稳运行具有十分重要的意义。
1离心式压缩机控制系统现状
离心压缩机控制系统主要是保障压缩机的安全、稳定运行，充分应用压缩机工艺区域，在工艺压力与流量范围内，保障工况稳定运行，提升离心压缩机操作的便捷性与自动化水平。通过应用控制系统，可将离心压缩机的工作状态实时展现出来，促使操作人员掌握相应的信息，实时储存运行数据，为后期查询与分析奠定基础。
受到某些原因的影响，若离心式压缩机运行不稳定，控制系统可及时预测各类影响因素，在出现故障与问题的情况下，通知操作人员。系统能够依据不同的情形，采取针对性的解决对策，合理做出动作，促使离心式压缩机迅速恢复到正常的运行轨道。离心式压缩机控制系统设计本身属于关键性问题，本文主要从以下三方面入手，深入分析离心式压缩机控制系统设计现状，主要包括：（1）选择控制系统硬件平台，目前国内是在经典压缩机控制系统基础上，选择模拟调节器，实现运行参数（比如：排气量、排气压力等）调节，以此实现对保护装置安全运行提供保障，更好的满足实际工艺需求。但就实际情况而言，这类调节器难以应变大负荷，就突发工况变化无法精准应对，难以促使机组处于最佳运行状态中。（2）合理选择控制系统软件，国外进口的压缩机组，供货商一般会选择配套的控制系统，这类系统的针对性较强，且控制效果比较理想。也可购买第三方厂家的主要控制软件，将其直接应用在上位机监控系统内，可实现开发周期缩短，但这类方式会增加开发成本。（3）选择控制策略，在离心式压缩机控制系统设计工作中，应当将防喘振数字划分为直接控制，实现最小流量控制，就不同故障情形，采取不同的解决对策。
2离心压缩机的日常维护和保养
2.1强化日常巡回检查
内外相结合：内操利用透平控制系统来加强重点参数的监测，认真对各项参数进行记录和检查，牢记各参数的正常范围，报警值，联锁值等等。发现异常要及时进行上报，联系相关维保专业人员进行检查。外操要提升巡检质量，对现场一次表进行检查，定期和室内透平控制系统画面的示数进行对比，对于室内没有显示的参数，要更加认真的观察和记录，通过机组的运行声音来初步判断机组的运行状态等。
3.3稳定工艺条件，提前应对系统波动
要尽量保证工艺条件的稳定，避免对压缩机转速进行频繁的调节，以免对调速机构以及压缩机密封系统造成影响。通畅要保证压缩机的工况点在设计范围内，长时间的偏离工况点，会对压缩机的机械系统造成不良影响。
例如，从工艺气方面来说，压缩机的入口压力，出口压力，入口温度，出口温度，流量，这些参数的变化都会对机组的运行造成较大的影响。从动力角度来说，汽轮机入口蒸汽的温度和压力也会对机组运行影响较大，蒸汽温度突然大幅度降低，可能造成蒸汽带水，造成汽轮机水击现象，对汽轮机造成损害。笔者所在装置选用的汽轮机为背压式汽轮机，这种形式的汽轮机，一旦被压蒸汽压力大幅度波动，轻者会造成汽轮机主汽门的大幅度频繁动作，甚至可能造成压缩机超速跳停，从而造成停产的风险。
2.2离心式压缩机的防喘振控制技术
在上述离心式压缩机的防喘振原因及危害性分析基础上，为实现喘振防治、最大程度避免离心式压缩机的防喘振故障的发生，需要深入研究离心式压缩机的防喘振控制技术。目前应用较为广泛的离心式压缩机的防喘振技术主要包括：①压缩机本体设计阶段，应当以扩大工作范围，保障压缩机稳定运行为目的；②压缩机运行条件需要确保压缩机与管网联合运行，实现离心式压缩机的防喘振控制。
就第一种离心式压缩机的防喘振控制技术，在离心式压缩机设计阶段，应当采取对应的措施，合理选择启动参数、结构参数，比如：无叶扩压器、后弯式叶轮、无叶扩压器导尿管。且在设计阶段，还需要选取导叶可调节机构。第二种方式是目前应用较为普遍的离心式压缩机的防喘振控制技术，主要是通过减少管网流量，增加压缩机本身流量，促使压缩机始终处于大喘振流量下运行。控制压缩机进出口压力，一般需要借助离心式压缩机特性曲线表示，促使压缩机稳定运行，以此实现喘振线流量极限控制。为保障压缩机稳定运行，切实减少管网流量，就可能发生的喘振故障，需要明确其类型，选取最佳的控制方式。比如：可设置一条喘振控制线，一般将喘振控制线右移5.0%-10.0%，在管网流量小于离心式压缩机的防喘振控制线流量时，应当将压缩机的运行点控制在稳定区域内，实现多余流量的回流与放空，促使压缩机稳定运行。
2.3多孔孔板力学分析与验证测试
更换前进行孔板流量计的应力应变分析和水压试验，验证其可靠性。使用有限元分析软件对孔板流量计做应力应变分析。经模拟分析得出正常工况下孔板的等效应力分布云图和总变形图，其最大等效应力为54.4MPa，远小于材料屈服强度310MPa；其最大变形为0.06mm，满足设计要求。经水压试验验证，多空孔板流量计能够满足现场高压工况。更换多孔孔板流量计后启机测试，未出现流量波动现象。现场安装的轴流式防喘阀选型过大，调节回流流量时开度变化灵敏。通过进一步分析和行业内调研，防喘振测试时出现流量波动，是由于防喘阀选型时尺寸过大(DN250)，与压缩机入口管径(DN500)不匹配，造成防喘阀回流气量过大，冲击入口天然气，导致流体出现紊流，紊流流体通过孔板流量计测量，出现大幅度流量波动。
结语
由于压缩机组设计选型阶段未充分考虑防喘振阀与工艺管线的匹配性，导致防喘振小循环回流的气流过大，造成压缩机入口流体的紊流状态，标准孔板流量计无法准确测量真实流量。多孔孔板流量计具备良好的整流作用，能够提高抗干扰能力，流量更稳定，测量值更符合实际。建议依据实际系统特性，全面充分考虑压缩机与工艺管线、配套设备的匹配度，辅助管线离心压缩机组的设计选型；设计阶段应对防喘振阀、孔板流量计等设备与工艺系统做流体力学计算分析和流态模拟，以满足压缩机系统的运行需要。
参考文献
[1]周乃君,向衍,余亚雄.多孔均流式流量计的结构设计与特性仿真[J].仪表技术与传感器,2015(5):50-52.
[2]宋晓明,贾志宁,杨洋等.一种对称多孔孔板差压式流量计设计[J].电子测量与仪器学报,2018(6):33-38.
[3]宋海成.离心式压缩机的防喘振控制[J].自动化技术与应用,2015,34(12):9-14.
[4]陈浩然,陈奎,赵冬,孟飞,林凡.离心式压缩机防喘振方法的应用现状[J].重庆理工大学学报(自然科学),2015,29(03):42-47.