一種離心式壓縮機進氣系統技術方案

本發明專利技術一種離心式壓縮機進氣系統，所述進氣系統包括二路進氣管路，一路是原有離心式壓縮機入口進氣管路，另一路是輔助外接氣源進氣管路；在所述輔助外接氣源進氣管路上按進氣方向依次串聯安裝各部件包括：氣動切斷閥、氣動節流薄膜調節閥、氣體分配器，壓力變送器設置在離心式壓縮機入口導葉前的進氣管道側；所述氣動切斷閥、氣動節流薄膜調節閥的調節并入離心式壓縮機進氣系統全自動控制系統。本發明專利技術的實施能有效提高制冷領域離心式壓縮機入口進氣壓力，確保進氣壓力、出口壓力、流量處于設計值范圍內，維持離心式壓縮機安全、穩定、經濟運行，顯著降低離心式壓縮機因壓力不足導致的喘振停機故障率。振停機故障率。振停機故障率。

【技術實現步驟摘要】
一種離心式壓縮機進氣系統


[0001]本專利技術屬于離心式壓縮機領域，具體為一種應用于制冷行業的離心式壓縮機進氣工藝系統。

技術介紹

[0002]離心式壓縮機又稱透平式壓縮機：主要用來壓縮氣體，主要由轉子和定子兩部分組成：轉子包括葉輪和軸，葉輪上有葉片、平衡盤和一部分軸封；定子的主體是氣缸，還有擴壓器、彎道、回流器、進氣管、排氣管等裝置。離心式壓縮機用于壓縮氣體的主要部件是高速旋轉的葉輪和通流面積逐漸增加的擴壓器。離心式壓縮機是通過葉輪對氣體作功，在葉輪和擴壓器的流道內，利用離心升壓作用和降速擴壓作用，將機械能轉換為氣體的壓力能的。在化工、石油精煉，冶金、制冷等行業中，離心式壓縮機是極為關鍵的設備。
[0003]離心式壓縮機的工作機理是：氣體在流過離心式壓縮機的葉輪時，高速運轉的葉輪使氣體在離心力的作用下，一方面壓力有所提高，另一方面速度也極大增加，即離心式壓縮機通過葉輪首先將原動機的機械能轉變為氣體的靜壓能和動能。此后，氣體在流經擴壓器的通道時，流道截面逐漸增大，前面的氣體分子流速降低，后面的氣體分子不斷涌流向前，使氣體的絕大部分動能又轉變為靜壓能，也就是進一步起到增壓的作用。顯然，葉輪對氣體做功是氣體得以升高壓力的根本原因，而葉輪在單位時間內對單位質量氣體作功的多少是與葉輪外緣的圓周速度密切相關的，圓周速度越大，葉輪對氣體所作的功就越大。
[0004]制冷行業使用較為廣泛的是排氣壓力小于5MPa的各類型離心式空氣、氧氣、氮氣等壓縮機。
[0005]根據離心式壓縮機工作機理，各類型離心式壓縮機全部設計有壓縮機特性曲線，用以控制、調節離心式壓縮機入口進氣壓力、流量與壓縮比、出口壓力及流量、效率、功率等工況變化量。離心式壓縮機設計工況根據理論設計、現場喘振試驗修正的實際運行特性曲線設置，進氣壓力、流量設計值可調節范圍有限。
[0006]當進氣壓力、流量處于設計值范圍內時，離心式壓縮機處于設計工況區域運行，入口氣體徑向進入葉輪，氣體在葉輪流道中流動工況符合設計計算，壓縮機壓縮效率與機械效率處于最佳工作點。當進氣壓力、流量降低，大于最低報警值小于設計值，但仍處于設計工況區域運行時，離心式壓縮機壓縮比增大，出口壓力及流量減少，壓縮機壓縮效率與機械效率降低，偏離最佳工作點。當進氣壓力、流量降低至小于最低報警值大于聯鎖值，離心式壓縮機偏離設計工況區域運行時，入口進氣方向偏離徑向進入角度，氣體在葉輪葉片出現旋轉脫離，葉片不能提高氣體壓力，導致離心式壓縮機出口壓力、流量降低、無法達到設計值。當入口進氣壓力、流量降低至小于聯鎖值時，離心式壓縮機處于不穩定運行狀態，葉輪流道中氣體流動工況惡化，最終導致離心式壓縮機發生喘振故障或聯鎖自動停機。
[0007]目前，應用于制冷行業的離心式壓縮機均采用單一入口進氣設計工藝，該工藝對進氣壓力和流量的調節范圍非常有限，以氧氮液化裝置中離心式循環氮壓機為例：產品氮氣經過增壓透平膨脹機增壓，換熱器換熱，經液化器液化后，一部分作為產品液體氮輸出，
沒有液化的氮氣循環液化工藝流程；在此過程中離心式循環氮壓機常因入口壓力不足發生喘振現象，為維持入口進氣壓力，現有工藝通常采用二種調節方式，一是設置回流閥防止氮壓機發生喘振，開啟回流閥，將循環氮壓機出口部分中壓氮氣回流至循環氮壓機入口進氣端，保持循環氮壓機入口進氣壓力穩定，但會導致循環氮壓機出口流量降低，氮氣重復壓縮，無功電耗增加；二是離心式循環氮壓機設置放空閥的情況下，為防止喘振現象發生，減小氮壓機入口導葉的開度，盡可能維持循環氮壓機入口進氣壓力在額定范圍內，但可能因此導致入口進氣流量降低過多，從而引發氮壓機發生喘振故障。
[0008]現有技術對離心式壓縮機入口進氣壓力和流量的調節，無論采用設置回流閥的方式還是調節入口導葉開度的方式，對進氣壓力和流量的調節都十分有限；離心式壓縮機單一入口進氣方式決定了其進氣壓力和流量主要取決于上道工藝管線出口氣體的壓力和流量，上道工藝生產線運行的穩定性對離心式壓縮機運行工況影響較大，加之離心式壓縮機本體入口前對進氣壓力和流量的調節范圍十分有限，故容易導致離心式壓縮機運行不穩定，運行工況易受上道工藝產線影響而波動，當上道工藝產線運行不穩定時，導致進氣壓力時常偏離壓縮機設計工況范圍，造成離心式壓縮機設備故障率高與運行能耗高。

技術實現思路

[0009]為了提高制冷領域離心式壓縮機入口進氣壓力，確保進氣壓力、出口壓力、流量處于設計值區域內，維持離心式壓縮機安全、穩定、經濟運行，通過對現有技術和設備的改進，本專利技術提供了一種離心式壓縮機進氣系統技術方案。
[0010]本專利技術一種離心式壓縮機進氣系統的技術方案包括二路進氣管路：一路是主進氣氣源管路，即原有離心式壓縮機入口進氣管路，另一路是從原有進氣系統外部引進一路相同氣體介質的低壓氣源管路，為輔助外接氣源進氣管路，工作時兩路同時進氣。
[0011]通過現場采集離心式壓縮機在不同工況條件下的特性曲線和各項參數，并進行對比分析，針對離心式壓縮機入口進氣壓力不足的現象從外部引入一路相同介質的低壓氣源作為輔助外接氣源，將所述輔助外接氣源進氣管路接入離心式壓縮機入口導葉前主進氣管路上。為確保輔助外接氣源匯入主要進氣氣源，輔助外接氣源的設定壓力必須大于主進氣氣源的壓力，流量小于主進氣氣源的流量。
[0012]為了對所述輔助外接氣源的壓力和流量進行調節和控制，所述輔助外接氣源進氣管路上部件按進氣方向依次串聯安裝，包括：氣動切斷閥、氣動節流薄膜調節閥、氣體分配器；此外，壓力變送器設置在離心式壓縮機入口導葉前的主進氣管道側。首先在外接氣源管道入口處設置一只氣動切斷閥，氣動切斷閥具有開關功能；其次在所述氣動切斷閥之后依次安裝氣動節流薄膜調節閥，用以調節進入離心式壓縮機入口導葉前的外接低壓氣源的壓力和流量；在所述氣動節流薄膜調節閥之后的外接氣源進氣管道中還設置有專用的氣體分配器，用以控制外接氣源氣體流速，使氣流分配均均，避免壓力波動現象，使氣體以層流形式匯入主要進氣管路，避免因外接氣源匯入主進氣管路引起的氣流擾動，保證壓縮機進氣穩定。
[0013]可根據設計、安裝、運行技術要求，將氣體分配器設計為圓筒狀或圓錐狀，與外接氣源進氣管道圓形弧度相同，裝配在外接氣源進氣管道內徑中，材料為不銹鋼材質。
[0014]本專利技術進一步技術方案為：將所述輔助外接氣源進氣管路上設置的氣動切斷閥、
氣動節流薄膜調節閥與離心式壓縮機DCS集中控制系統電性連接，實現離心式壓縮機進氣系統全自動控制功能。氣動切斷閥具有開關功能，能夠快速全開或切斷輔助外接氣源進氣管路與主進氣管路的聯通。氣動節流薄膜調節閥，可調節進入離心壓縮機入口導葉側的外接氣源進氣管路中氣體壓力和流量；為了不干擾離心式壓縮機DCS一體化自動控制系統，所述氣動節流薄膜調節閥設為單一控制邏輯，只接受壓力變送器傳輸的信號控制，根據壓力設定值進行自動調節，不參與離心式壓縮機進氣系統的集中控制。
[0015]在離心式壓縮機DCS控制系統中增設氣動切斷閥開、關反饋信號與氣動節流薄膜調節閥控制邏輯。在本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種離心式壓縮機進氣系統，所述進氣系統包括二路進氣管路，一路是主進氣氣源管路，即原有離心式壓縮機入口進氣管路，另一路是從原有進氣系統外部引進一路相同氣體介質的低壓氣源管路，為輔助外接氣源進氣管路，所述輔助外接氣源進氣管路接入離心式壓縮機入口導葉前主進氣管路上。2.根據權利要求1所述的一種離心式壓縮機進氣系統，其特征在于：輔助外接氣源的壓力大于主要進氣氣源的壓力，流量小于主要進氣氣源的流量。3.根據權利要求1所述的一種離心式壓縮機進氣系統，其特征在于：所述輔助外接氣源進氣管路上部件按進氣方向依次串聯安裝，包括：氣動切斷閥、氣動節流薄膜調節閥、氣體分配器；此外，壓力變送器設置在離心式壓縮機入口導葉前的主進氣管道側。4.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周金城，劉江淮，沈冰，袁苑，王勝利，張應武，
申請(專利權)人：安徽馬鋼氣體科技有限公司，
類型：發明
國別省市：