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

1、當(dāng)前隨著設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的進(jìn)步，在節(jié)能減排的要求下，離心式壓縮機(jī)向著大型化、高壓比的趨勢(shì)發(fā)展。大型多級(jí)離心壓縮機(jī)組的運(yùn)行必然會(huì)出現(xiàn)新的系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題，如系統(tǒng)調(diào)控、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、流動(dòng)部件匹配和機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)控制等。由于大型流動(dòng)系統(tǒng)中，流動(dòng)管道多、容器大，系統(tǒng)慣性大，一般難以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)參數(shù)的調(diào)節(jié)。
　　在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，由于工藝的需要，流動(dòng)系統(tǒng)中往往儲(chǔ)存著大量高壓氣體。一旦出現(xiàn)斷電情況，壓縮機(jī)組會(huì)因失去驅(qū)動(dòng)力而停機(jī)。在這種情況下

2、，壓縮機(jī)組出口段的氣體壓力會(huì)因?yàn)檫h(yuǎn)大于進(jìn)口段的壓力，而從機(jī)組的出口段通過(guò)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(dòng)在壓縮機(jī)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生反向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使機(jī)組轉(zhuǎn)速迅速下降，在該轉(zhuǎn)動(dòng)力矩克服轉(zhuǎn)子的慣性力矩與氣動(dòng)阻力矩后，會(huì)進(jìn)一步發(fā)生轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。壓縮機(jī)組的反轉(zhuǎn)會(huì)破壞軸承和級(jí)間密封，嚴(yán)重影響企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有大型機(jī)組進(jìn)行反轉(zhuǎn)研究，提出有效的防反轉(zhuǎn)策略。
　　針對(duì)實(shí)際企業(yè)發(fā)生的反轉(zhuǎn)事故，本文對(duì)離心壓縮系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)化

3、，建立離心風(fēng)機(jī)單轉(zhuǎn)子流動(dòng)壓縮系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括管道進(jìn)出口閥門、出口氣罐等。實(shí)驗(yàn)測(cè)試基于LABVIEW軟件建立多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以得到離心風(fēng)機(jī)前后管道壓力、流量與轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)研究了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子在惰走情況下氣動(dòng)和摩擦阻力對(duì)轉(zhuǎn)速的影響，建立了考慮工質(zhì)氣動(dòng)力矩、軸承摩擦力矩的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化模型。對(duì)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速與根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化模型的到的計(jì)算轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化模型的準(zhǔn)確性。對(duì)離心葉輪的結(jié)構(gòu)分步進(jìn)行簡(jiǎn)化得到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的表達(dá)式，根據(jù)簡(jiǎn)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(duì)逆流流動(dòng)特性的影響。對(duì)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(shuō)明反轉(zhuǎn)對(duì)離心轉(zhuǎn)子破壞的可能性加大。
　　根據(jù)離心風(fēng)機(jī)單轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)和理論分析結(jié)果，對(duì)某石化企業(yè)的乙烯裝置裂解氣離心壓縮機(jī)組發(fā)生反轉(zhuǎn)情況下各段進(jìn)出口流動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了分析，結(jié)合流動(dòng)壓縮系統(tǒng)模型建立了由多級(jí)離心葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、初始轉(zhuǎn)速和防喘閥開度影響下的逆流驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化模型。將該模型應(yīng)用于實(shí)際大型