離心壓縮系統(tǒng)反轉動力學特性研究與分析.pdf

1、當前隨著設計、制造技術的進步，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新的系統(tǒng)運行問題，如系統(tǒng)調控、轉子動力學、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進行流動參數的調節(jié)。
　　在實際生產運行過程中，由于工藝的需要，流動系統(tǒng)中往往儲存著大量高壓氣體。一旦出現斷電情況，壓縮機組會因失去驅動力而停機。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部流向入口段，產生系統(tǒng)逆流。氣體的逆向流動在壓縮機內部會產生反向的轉動力矩，使機組轉速迅速下降，在該轉動力矩克服轉子的慣性力矩與氣動阻力矩后，會進一步發(fā)生轉子反轉現象。壓縮機組的反轉會破壞軸承和級間密封，嚴重影響企業(yè)的正常生產秩序。因此，有必要對現有大型機組進行反轉研究，提出有效的防反轉策略。
　　針對實際企業(yè)發(fā)生的反轉事故，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據采集系統(tǒng)，可以得到離心風機前后管道壓力、流量與轉速。實驗研究了風機轉子在惰走情況下氣動和摩擦阻力對轉速的影響，建立了考慮工質氣動力矩、軸承摩擦力矩的轉子轉速變化模型。對實驗轉速與根據轉子轉速變化模型的到的計算轉速進行對比，驗證了轉子轉速變化模型的準確性。對離心葉輪的結構分步進行簡化得到轉動慣量的表達式，根據簡化固定容器

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節(jié)對逆流流動特性的影響。對比相同轉速變化范圍內，正反轉情況下作用于轉子的扭矩、功率規(guī)律，說明反轉對離心轉子破壞的可能性加大。
　　根據離心風機單轉子實驗和理論分析結果，對某石化企業(yè)的乙烯裝置裂解氣離心壓縮機組發(fā)生反轉情況下各段進出口流動參數進行了分析，結合流動壓縮系統(tǒng)模型建立了由多級離心葉輪轉動慣量、初始轉速和防喘閥開度影響下的逆流驅動轉子轉速變化模型。將該模型應用于實際大型