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這篇文章主要講述軸流壓縮機(jī)的研究與使用，分兩塊來概述的，一是對于軸流式壓縮機(jī)概述，接著講述了軸流壓縮機(jī)的研究與使用，希望能夠?qū)τ诖蠹业膶τ谳S流壓縮機(jī)更加的了解。
軸流式壓縮機(jī)概述：
壓縮機(jī)是為高爐提供壓縮空氣的動(dòng)力設(shè)備，是鋼鐵企業(yè)冶煉生鐵工藝流程中極其重要的設(shè)備， 壓縮機(jī)的工作狀態(tài)不但決定著工藝質(zhì)量， 同時(shí)也對高爐的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。較離心式壓縮機(jī)， 軸流壓縮機(jī)具有效率高、流量大、工況范圍寬、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)， 被大量應(yīng)用于大、中型高爐， 而壓縮機(jī)機(jī)組能否充分發(fā)揮應(yīng)有效率， 控制程序完善與否是決定性的因素。
軸流式壓縮機(jī)與離心式壓縮機(jī)都屬于速度型壓縮機(jī)均稱為透平式壓縮機(jī); 速度型壓縮機(jī)的含義是指它們的工作原理都是依賴葉片對氣體作功，并先使氣體的流動(dòng)速度得以極大提高，然后再將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋Ｍ钙绞綁嚎s機(jī)的含義是指它們都具有高速旋轉(zhuǎn)的葉片。
軸流壓縮機(jī)的研究與使用：
1、軸流縮機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
�。�1） 控制系統(tǒng)構(gòu)成
控制系統(tǒng)采用第四代 DCS系統(tǒng) HOLL iAS- MACS系統(tǒng)， 系統(tǒng)硬件為 SM 系列， 軟件為 MACSV系列。該系統(tǒng)由主控制器（ SM203）、擴(kuò)展 I/O機(jī)架、防喘振控制器 （ YS- 80）、繼電快速保護(hù)回路、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、操作員站、工程師站、TSI監(jiān)測儀表、硬操按鈕 /開關(guān)組成。為了保證壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和高爐的安全生產(chǎn)， 控制系統(tǒng)采用冗余配置。
�。�2） 控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)
軸流壓縮機(jī)的控制比較復(fù)雜， 其控制難點(diǎn)主要包括： 定風(fēng)量 /定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制、防喘振控制、連鎖控制等。
1> 定風(fēng)量 /定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制
在高爐煉鐵中， 高爐正常生產(chǎn)需要壓縮機(jī)為高爐提供穩(wěn)定的工藝特性， 即壓縮機(jī)需定風(fēng)量 /定風(fēng)壓運(yùn)行。但在實(shí)際生產(chǎn)中存在著很多干擾因素， 造成了風(fēng)量和風(fēng)壓的波動(dòng)， 因此需專門設(shè)置定風(fēng)量 /定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)對某個(gè)特定的風(fēng)量或壓力進(jìn)行操作。其調(diào)節(jié)手段是采用控制靜葉開度和改變轉(zhuǎn)速相結(jié)合的方式。定風(fēng)量 /定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以通過自動(dòng)或手動(dòng)操作方式進(jìn)行切換。手 /自動(dòng)切換時(shí)， 由 DCS 輸出信號驅(qū)動(dòng)伺服閥控制靜葉。
靜葉作為壓縮機(jī)定風(fēng)量 /定壓力操作的動(dòng)作執(zhí)行器， 可以采用串級調(diào)節(jié)。串級控制系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)是靜葉定位調(diào)節(jié)， 由靜葉伺服控制器、電液伺服閥、靜葉位置變送器組成； 外環(huán)為流量 /壓力傳感器、流量 /壓力控制器組成。當(dāng)內(nèi)環(huán)切換到串級狀態(tài)時(shí)， 由流量 /壓力控制器對比實(shí)際參數(shù)給定靜葉角度設(shè)定值。靜葉伺服控制器對設(shè)定值和位置反饋進(jìn)行對比， 輸出控制信號， 作用于電液伺服閥， 驅(qū)動(dòng)靜葉伺服油缸動(dòng)作， 以到達(dá)設(shè)定位置。
2> 防喘振控制
喘振是壓縮機(jī)特有的不正常運(yùn)行工況， 防喘振控制是壓縮機(jī)控制的核心。該機(jī)組中， 通過 YS80 判斷喘振。防喘振控制系統(tǒng)是通過對防喘閥開度的調(diào)節(jié)來完成的， 其原理為： 當(dāng)壓縮機(jī)接近喘振工況， 即出口壓力接近壓縮機(jī)喘振壓力時(shí)， 防喘振控制系統(tǒng)便及時(shí)將管線上的防喘振閥打開某個(gè)角度， 從而使壓縮機(jī)出口壓力降低， 進(jìn)而改變壓縮機(jī)的運(yùn)行工況。這樣就避免了壓縮機(jī)進(jìn)入喘振工況區(qū)。
軸流壓縮機(jī)的運(yùn)行工況分 3個(gè)區(qū)域： 喘振區(qū)域、安全區(qū)域和阻塞區(qū)域。喘振線將喘振區(qū)域與安全運(yùn)行區(qū)域分開， 防喘振控制的目的就是防止壓縮機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)域運(yùn)行。通常喘振線是利用現(xiàn)場實(shí)測的壓縮機(jī)不同喘振點(diǎn)所繪制出的喘振折線。在實(shí)際設(shè)計(jì)中考慮到為防喘振控制留下足夠的安全裕度而增加其安全和可靠性， 下移 5% 作為放風(fēng)線； 為了再次增加可靠性， 將喘振曲線平行下移 10% 作為防喘振的報(bào)警線。具體來說， 當(dāng)排氣壓力超過報(bào)警線時(shí)， 系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號，操作人員可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)； 當(dāng)排氣壓力值超過放風(fēng)值時(shí)， 防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)可自動(dòng)控制， 放風(fēng)閥按一定的角度打開， 使工況點(diǎn)回到放風(fēng)線以下運(yùn)行， 若工況繼續(xù)惡化， 放風(fēng)閥失電全部打開。
系統(tǒng)檢測壓縮機(jī)入口喉部差壓 p， 經(jīng)采集后進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算得 p X， 再將補(bǔ)償后的信號帶入折線函數(shù) p= f （ p X）， 經(jīng)過預(yù)先標(biāo)定的防喘振折線計(jì)算， 得出當(dāng)前工況下的調(diào)節(jié)壓力設(shè)定值SV1.設(shè)定值與當(dāng)前排氣壓力 PV2在調(diào)節(jié)功能塊中進(jìn)行比較計(jì)算， 輸出調(diào)節(jié)值作用于防喘調(diào)節(jié)閥， 形成完整的閉環(huán)控制回路。
若 SV1> PV2， 調(diào)節(jié)器輸出 0% 使 1放空閥全關(guān)。
若 SV1< PV2， 調(diào)節(jié)器輸出 > 0% 使 1 防喘閥開至某一開度。
3>連鎖控制
壓縮機(jī)組連鎖控制主要包括： 啟動(dòng)連鎖與停車連鎖。啟動(dòng)聯(lián)鎖是對機(jī)組開機(jī)前的保護(hù)， 只有在所有條件得到滿足之后， 才允許開機(jī)。其聯(lián)鎖條件是： 主放風(fēng)閥全開、副放風(fēng)閥全開、透平主蒸汽閥全關(guān)、軸承油壓 > 0 08 MPa、控制油壓 > 0 75 MPa、排汽壓力 < - 0 075 MPa、靜葉控制在自動(dòng)控制位、靜葉控制方式在啟動(dòng)模式、主放風(fēng)閥控制在自動(dòng)控制位、靜葉反饋在 - 1 1 、H IC - 101輸出 > 90% 、轉(zhuǎn)速 < 300 r/m in. 當(dāng)啟動(dòng)聯(lián)鎖完成后， 進(jìn)入待啟動(dòng)狀態(tài)。操作員根據(jù)汽輪機(jī)的升速曲線 進(jìn)行機(jī)組升速， 機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后， 按自動(dòng)操作按鈕將原控制程序中的流量調(diào)節(jié)和防喘振控制閉鎖解除， 并進(jìn)行機(jī)組加載， 直至滿足工藝生產(chǎn)要求。停機(jī)聯(lián)鎖是最后采取的一項(xiàng)保護(hù)措施。其條件是： 軸承油壓過低、推力軸承損壞、動(dòng)力油壓力過低、持續(xù)逆流發(fā)生， 其中任一條件得到滿足， 則聯(lián)鎖停機(jī)。
2、 監(jiān)視和操作界面
在軸流壓縮機(jī) DCS 界面中， 包括多幅單回路面板畫面和多幅運(yùn)行監(jiān)視畫面。分別是： 機(jī)組主控畫面、防喘振監(jiān)視畫面、機(jī)組軸系狀態(tài)監(jiān)測畫面、潤滑油站監(jiān)控畫面、蒸汽水系統(tǒng)監(jiān)控畫面、開機(jī)聯(lián)鎖畫面、停機(jī)聯(lián)鎖畫面以及歷史趨勢、報(bào)警、事件記錄、操作日志等。通過這些監(jiān)控畫面， 操作人員可以方便、直觀地了解壓縮機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)， 給機(jī)組故障分析、運(yùn)行管理提供了極大的方便。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期：2011-06-08
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