單級高速離心鼓風(fēng)機的防喘振節(jié)能控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種單級高速離心鼓風(fēng)機的防喘振節(jié)能控制裝置。主要應(yīng)用于單級高 速離心鼓風(fēng)機的防喘振控制。 技術(shù)背景
[0002] 單級高速離心鼓風(fēng)機具有處理量大、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、維修量小以及 壓縮氣體不受油污的特點。近幾年在石油化工、冶金、機械等行業(yè)廣泛運用，比如在西氣東 輸工程中全線選用的是離心鼓風(fēng)機。但是它在一些特定工況下會發(fā)生喘振，使壓縮機不能 正常工作，稍有失誤就會造成嚴重的事故。因此，壓縮機不允許在喘振狀態(tài)下運行，只能采 取相應(yīng)的防喘振控制。
[0003] 常規(guī)防喘振系統(tǒng)是設(shè)置旁通閥，通過測量機組出口壓力接近喘振點（旁通閥打開 點）時，打開旁通閥來放出部分空氣實現(xiàn)防喘振，經(jīng)常開關(guān)防喘振閥門造成管網(wǎng)壓力大幅 波動，對管網(wǎng)造成損壞。旁通閥打開點的設(shè)定很重要。設(shè)定過高時，壓縮機在低負荷下消耗 更大的能量。設(shè)定過低時，壓縮機將被允許穿過喘振線而發(fā)生喘振。
[0004] 圖1風(fēng)機的特性曲線，為壓力P與風(fēng)量Q的關(guān)系曲線；圖2為風(fēng)機在某一轉(zhuǎn)速時風(fēng) 機出口壓力P2與入口壓力P1之比與風(fēng)量Q的關(guān)系曲線。喘振產(chǎn)生的原因如圖1和圖2所 示： 大多數(shù)風(fēng)機特性曲線如圖1所示，當風(fēng)機在大容量的管路中工作時，如輸出風(fēng)量減少 到Qc以下，風(fēng)機產(chǎn)生的壓力將下降?？墒怯捎诠苈啡萘枯^大，所以這一瞬間管路中的壓力 仍為Pc，它大于風(fēng)機產(chǎn)生的壓力，于是流體就會倒流入風(fēng)機，工作點將由C跳到D。隨之管 路中壓力也將下降，工作點又跳到E，這時輸出流量為零。但由于風(fēng)機仍在運行，當管路中 的壓力降到E點后，風(fēng)機又要重新輸出流量，為了與管路中的壓力相平衡，工作點跳到B。B 點雖然處在穩(wěn)定區(qū)，但是只要此時外界條件變化，如風(fēng)機負荷變小，使風(fēng)機輸出風(fēng)量仍保持 小于Qc，則上述過程又將重復(fù)出現(xiàn)，致使壓力脈動，風(fēng)機輸出量被堵，產(chǎn)生機械振動的怪音。
[0005] 如圖2所示，對應(yīng)于每一轉(zhuǎn)速，壓力與風(fēng)量的關(guān)系曲線都不同，但是都有一個臨界 點C，把不同轉(zhuǎn)速對應(yīng)的臨界點C連起來即可得到一條所謂的喘振曲線，圖2中n為轉(zhuǎn)速，其 中，nl>n2 >n3。喘振線左邊部分為不穩(wěn)定的喘振區(qū)，喘振線右邊部分則是安全運行區(qū)。 在安全運行區(qū)內(nèi)，壓縮比P2/P1隨風(fēng)量Q增大而下降（即P2在減少），而在喘振區(qū)則P2/ P1隨風(fēng)量Q增大而增大（即P2在增大）。發(fā)生喘振不但對管網(wǎng)有破壞性，而且能耗增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的在于：提供一種單級高速離心鼓風(fēng)機的防喘振節(jié)能控制裝置，以克服 常規(guī)防喘振控制系統(tǒng)使用過程中容易發(fā)生喘振、浪費能源的情況。
[0007] 本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種單級高速離心鼓風(fēng)機的防喘振節(jié)能控制 裝置，包括防喘振閥、進風(fēng)口閥，通過控制系統(tǒng)控制，其中，所述的控制系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集 單元、帶微處理器的閥門位置控制單元、進風(fēng)口閥執(zhí)行單元和防喘振閥執(zhí)行單元，其中，所 述數(shù)據(jù)采集單元有設(shè)在風(fēng)機進口的溫度傳感器，設(shè)在風(fēng)機進、出口的壓力傳感器，風(fēng)機入口 壓差流量dpF傳感器，通過溫度傳感器采集進口實時溫度T1并轉(zhuǎn)換成模擬量信號，通過壓 力傳感器采集進、出口實時壓力Pl、P2并轉(zhuǎn)換成模擬量信號，風(fēng)機入口壓差流量傳感器采 集風(fēng)機入口壓差流量值dpF并轉(zhuǎn)換成模擬量信號，對所述的風(fēng)機制作喘振曲線，該曲線為 二次曲線，在其右側(cè)的穩(wěn)定的工況區(qū)設(shè)定一與喘振曲線斜率相當?shù)姆来窬€，將設(shè)定的防 喘振線對應(yīng)的風(fēng)量與入口與出口的壓力差值設(shè)定為臨界值，寫入CPU微處理器內(nèi)，與采集 的數(shù)據(jù)比較，對防喘振閥進行實時控制。
[0008] 在上述方案基礎(chǔ)上，所述的控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（PLC)進行自動化控 制，通過實時采集風(fēng)機入口的溫度、出入口壓力信號，以及風(fēng)閥的位置信號輸入到PLC控制 器，在PLC控制器中通過計算處理生成一個喘振控制數(shù)據(jù)點與預(yù)先設(shè)置的防喘振線中對應(yīng) 的數(shù)據(jù)點進行計算比較，從而對防喘振閥(或稱放空閥）的開度進行調(diào)節(jié)，其中，所述的防喘 振線通過以下公式1、公式2和公式3計算得出：
式中：K1 一系數(shù)； dpF-風(fēng)機入口測得的差壓流量值； T1 一風(fēng)機入口測得的溫度； P1-風(fēng)機入口測得的壓力； X-計算得到的實際流量點的風(fēng)機入口流量值；
式中：K2-系數(shù)； T1 一風(fēng)機入口測得的溫度； P1-風(fēng)機入口壓力； P2-風(fēng)機出口壓力； Y-為計算后所得的風(fēng)機實際升壓值； 防喘振曲線W為：
式中，b-曲線極限的增加值；a-斜率，根據(jù)喘振曲線而定的斜率； 當X>W時，風(fēng)機運行在安全區(qū)域范圍內(nèi)，防喘振閥關(guān)閉；當X〈W時，風(fēng)機運行進入喘振 區(qū)域，防喘振閥打開直到風(fēng)機入口流量值恢復(fù)到防喘振曲線X多W。
[0009] 本發(fā)明由于設(shè)定了安全的防喘振線，不僅可以有效的避免離心鼓風(fēng)機的喘振現(xiàn) 象，減小喘振對于鼓風(fēng)機的損害；而且可以節(jié)能控制，常規(guī)防喘振系統(tǒng)是通過測量機組出口 壓力接近喘振點（旁通閥打開點）時，打開旁通閥來放出部分空氣實現(xiàn)的，經(jīng)常開關(guān)防喘振 閥門造成能源的浪費，本發(fā)明可以根據(jù)實時采集的風(fēng)機狀態(tài)數(shù)據(jù)進行防喘振線換算，得到 精準的控制，減少防喘振閥門的開關(guān)頻率，從而可以達到節(jié)約能源的效果。
[0010] 本發(fā)明可以避免單級高速離心鼓風(fēng)機出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，鼓風(fēng)機組在防喘振系統(tǒng)控制 下，可以保持最為安全、最為經(jīng)濟的運行。
[0011] 在上述方案基礎(chǔ)上，所述的閥門位置控制單元，還含有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)輸出模 塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)據(jù)采集單元的輸入的模擬信號換算轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，提供給CPU微 處理器進行數(shù)據(jù)處理和比較，輸出調(diào)整值到數(shù)據(jù)輸出模塊；由數(shù)據(jù)輸出模塊將調(diào)整值傳送 到進風(fēng)口閥執(zhí)行單元(進口導(dǎo)葉）和防喘振閥執(zhí)行單元(放空閥)。
[0012] 在上述方案基礎(chǔ)上，所述的進風(fēng)口閥(進口導(dǎo)葉）執(zhí)行單元由一個電動執(zhí)行器、一 個進風(fēng)口閥組成，接收閥門位置控制單元的信號，對進風(fēng)口閥進行調(diào)整控制，并反饋進風(fēng)口 閥門的位置信號給數(shù)據(jù)采集單元。
[0013] 在上述方案基礎(chǔ)上，所述的防喘振閥門執(zhí)行單元由一個快開電動執(zhí)行器和一個防 喘振風(fēng)閥組成，接收閥門位置控制單元的信號，對防喘振閥門進行快開或者慢關(guān)的控制。
[0014] 本發(fā)明通過閥門位置控制單元及防喘振閥門（放空閥）快開執(zhí)行單元能夠控制防 喘振閥門進行快開或者慢關(guān)進一步提高風(fēng)機防喘振能力，從而有利于保護風(fēng)機提前避開喘 振區(qū)域，可自動調(diào)整喘振閥門打開點，使其高于喘振線的值來修正，避免導(dǎo)致壓縮機不能安 全、經(jīng)濟運行。
【附圖說明】
[0015] 附圖1風(fēng)機的特性曲線； 附圖2喘振曲線，其中，轉(zhuǎn)速nl>n2 >n3 ; 附圖3本發(fā)明單級高速離心鼓風(fēng)機的防喘振節(jié)能控制裝置； 附圖4防喘振曲線示意圖 圖中標號說明： 1一一數(shù)據(jù)采集單元； 2一一帶微處理器的閥門位置控制單元； 3-一進風(fēng)口閥執(zhí)行單元； 4 --防喘振閥執(zhí)行單兀； 41--防喘振閥；42--止逆閥； 5 --電機； 6 --鼓風(fēng)機； 7--導(dǎo)葉。
【具體實施方式】
[0016] 為實現(xiàn)鼓風(fēng)機的防喘振控制，在風(fēng)機的喘振線右邊考慮一定的余地再做一條防喘 振曲線，如圖2所示。此防喘振曲線十分關(guān)鍵，當風(fēng)機運行達到防喘振線時，本發(fā)明輸出信 號會自動打開喘振閥門，使風(fēng)機始終運行在穩(wěn)定的工況下。
[0017] 如附圖3本發(fā)明單級高速離心鼓風(fēng)機的防喘振節(jié)能控制裝置所示： 一種單級高速離心鼓風(fēng)機的防喘振節(jié)能控制裝置，包括用以控制風(fēng)機的防喘振閥、進 風(fēng)口閥，通過控制系統(tǒng)控制，所述的控制系統(tǒng)采用PLC控制器(如圖3虛線框內(nèi))控制，包括： 數(shù)據(jù)采集單元1、帶微處理器的閥門位置控制單元2、進風(fēng)口閥執(zhí)行單元3和防喘振閥執(zhí)行 單元4,由電機5帶動鼓風(fēng)機6,通過實時采集風(fēng)機入口的溫度T1、出入口壓力信號，以及 風(fēng)閥的位置信號輸入到PLC控制器，在PLC微處理器中