离心式压缩机国内外发展现状

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PPT补充介绍

第三张PPT

（1） 沈鼓空压机 ：DH90-6型空气透平压缩机系单进气、双轴、齿轮式、四级

等温压缩机。设计压力0.52MPA，流量75500 Nm3/H。低速轴转速7142转/分,高速轴9090转/分，由一台电压10000伏,功率7400KW的同步电动机拖动,为空分提供原料气源。

（2） 杭氧氧气透平压缩机：3TYS89+2TYS60型氧气透平压缩机系双缸，10级，

水平剖分型式。设计压力2.9MPA,流量16000Nm3/H，配置了一台功率3400kw的异步感应电动机。2TYS100+2TYS76型氧气透平压缩机系双缸，8级，设计压力2.9MPA,流量23500Nm3/H。

（3） 瑞士苏尔寿空压机系单进气、齿轮式、等温压缩，设计压力0.52MPa，流

量120000Nm3/H；为空分提供原料气源。

（4） 美国英格索兰压缩机 ： 2CLL35M×3N2型氮气透平压缩机系单进气，三

轴离心式压缩机，设计压力2.3MPA,流量5042Nm3/H，在生产上主要向炼钢压送氮气。

第四张PPT

瑞士MAN-turbo公司（苏尔寿）是世界上著名的压缩机制造商，德国ATLAS COPCO公司、美国COOPER公司相对于前一家公司要逊色一些，但他们均具有设计、制造此类空压机的实力。从技术上看，各制造商均有自己的特点，德国ATLAS COPCO公司、美国COOPER公司两家均采用齿轮式多轴三段压缩，而瑞士MAN-Turbo公司则采用单轴四级压缩。

第五张PPT

目前，国内大型空压机（15000Nm3/H以上）基本上采用进口，主要原因：

1、 沈鼓配15000Nm3/H空分的齿轮式压缩机在各个用户现场由于振动在而引起事故，并且至今仍未有大的改进，杭氧的齿轮式压缩机最大只能配到18000Nm3/H空分，业绩较小；

2、 国内压缩机等汽效率较低，等汽效率约为66～70%，而国外压缩机效率为78～81%，能耗相差较大；

3、 可靠性方面，进口设备要远优于国产。

第八张PPT

现有建模方法存在的不足

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（1） 模型中许多参数无法直接测量或不便于测量，给建模增加了难度;

（2） 压缩机的压力升是描述压缩机特性的关键参数，但是只能依靠三次曲线来模拟，降低了模型的精度;

（3） 没有将转速作为状态变量，降低了模型的普适性。

需要解决的问题：

（1） 模型的准确性，由于气体在离心压缩机内的运动是一个十分复杂的过程，涉及到气体的三元流动和能量转换，其过程是气体压缩、嫡增、升温升压的过程，如果完全按照机理建模，则建立的模型太过复杂，必定会降低模型的实用性，因此人们往往将气体在离心压缩机内的运动简化为气体的一元流动并将其视为等温、嫡不变过程，这样就不可避免的降低了模型的精度。此外，由于离心压缩机本身的非线性、大滞后等特点，目前仍缺少成熟的、通用性强、准确的动态模型，如目前广泛使用的Greitzer模型是以霍姆赫兹共振器为原型构建的，模型构建过程中做出了许多简化、假设，不可避免地降低了模型的精度。另外，在建模过程中应该考虑温度变化的影响。

（2） 建模的复杂性，现有的建模方法中，模型参数中有很多是无法直接测量或无法测量的，只能依靠实验获得或通过理论估算，增加了建模的复杂性。如何在保证模型精度的前提下，降低建模的复杂性是目前需要解决的问题。

（3）模型的实时性，对于控制工程人员，模型主要用于设计控制器和实现高级控制算法，这就对模型的实时性提出了严格的要求。但目前的许多模型都无法满足实时性的要求，如何在保证模型精度的前提下，提高模型的实时性，目前的研究还不完善。

（4）模型的普适性，目前的许多建模方法在某一型号或某一类的压缩机上能够取得较好的效果，但是在其它型号或其它类的压缩机上却无法得到令人满意的效果。研究具有普遍适用的模型和普遍适用的建模方法是进一步研究需要考虑的问题。

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如图1是Gravdahl等基于Greitzer模型提出的主动防喘振控制系统，使用驱动器作为执行器，通过流量反馈控制驱动器的转速来达到防喘振的目的。主动控制虽然能够将离心压缩机的工作范围扩展到喘振线上，甚至喘振线左侧，但是它并不能提高离心压缩机的运行效率，其只是把应有的能量损失转移到了执行器上，如常用的紧藕合阀、入口注气、移动壁等。而且，主动控制方法目前尚处于理论完善阶段，其实际应用还需要解决以下几个问题：

（1） 执行器的安装，由于主动控制需要通过反馈来干扰喘振初期的微小气流扰

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动，从而阻止喘振的形成，因此其执行器形式都比较特殊，如入口注气阀、紧藕合阀等，这类执行器不但难于安装，而且成本过高;

（2） 喘振检测技术不完善，主动控制的基本思想是检测喘振形成初期的微小气流扰动，从而发出控制动作来抑制气流扰动，但是目前尚无精确的喘振检测方法，目前较常用的方法是根据霍姆赫兹频率的变化来预测喘振，但是这一方法的精确性还有待进一步提高；

（3） 控制算法复杂，主动控制的算法复杂且对模型依赖程度大，若模型不准确或有干扰的时候，无法获得较好的控制效果。

第11张PPT

由于转子、轴承、元件、联轴节、密封和基础等部分的结构及加工和安装方面的缺陷，使机器在运行时引起振动，过大的振动又往往是机器损坏的主要原因，所以对旋转机械的振动测量、监视和分析是非常重要的。又由于振动这个参数比起其它状态参数，例如润滑油或内部流体的温度、压力、流量以及电机的电流等能更直接地、快速准确地反映机组运行状态，即正常状态还是异常状态，所以振动一般用来作为对机组状态进行诊断的主要依据。

70年代末80年代初，旋转机械的状态监视与故障诊断系统在许多发达国家开始研制，并把实验室的研究成果推向工业部门应用。例如，日本三菱公司的“旋转机械健康管理系统”，美国西屋公司的“可移动诊断中心”，美国中心发电部的“透平监测设备”和“试验设备监测”等。近几年来，随着诊断理论和方法的深入研究，计算机软件的大量开发，旋转机械的保护与诊断系统的功能更加完善，由在线监视机组工况离线分析诊断机组状态发展为在线监视与诊断机组状态。计算机应用软件系统趋向智能化，使机组的监视与诊断专家系统更能按照人们的意愿实现对机组进行健康管理。

为了更准确地实现离心压缩机振动故障诊断，需要加强以下几个问题的研究：

（1） 检测信号降噪。离心压缩机是高转速设备，检测其振动信号时会有很大的背景噪声，严重影响检测信号的准确性，从而影响到故障特征的提取，严重时有用信号完全淹没在背景噪声中而无法区分。对检测信号进行降噪预处理是准确提取故障特征的前提条件。

（2） 故障特征的提取。振动故障诊断中，故障特征向量必须能够及时、准确地反映故障状态并且容易提取，提取什么变量作为特征向量以及如何提取故障特征向量是振动故障诊断中的关键问题。

（3） 故障辨识网络建立。故障辨识网络必须能够根据特征向量及时、准确地诊

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断出故障形式，辨识网络形式的选择、学习律的确定对辨识结果的准确性有着很大的影响。

总结

随着气动力学全三元流动理论的发展，透平式压缩机的气动设 …… 此处隐藏：1847字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……