工况变化对透平式压缩机性能的影响

工况变化对透平式压缩机性能的影响

高慧文

天津渤海石化有限公司 ,天津 300452

摘要：本文通过介绍压缩机入口进气状态和工作元件的变化对压缩机性能的影响，来对压缩机的性能进行有效的学习。通过改变压缩机的运行工况，以适应变化后的运行条件，防止压缩机进入喘振区域，确保压缩机始终处于平稳、经济且安全的运行状态。

关键词：压缩机；进气状态；工况变化

引言

在石油化工生产过程中，压缩机组的应用可以说是直观重要的。在石油化工生产过程中，压缩机组运行状态对于生产装置有着直接的影响。由此可见，压缩机组的良好运行是确保生产装置可以长时间正常运行的关键因素。但在实际的运行工作中，为了更好的满足工艺的要求，压缩机组的负荷需要进行不断的调节。在工艺参数波动的影响下，压缩机的运行工况便会随之发生变化。为了保证压缩机处于非设计条件下运行状态的稳定性与安全性，相关工作人员需要对其性能特点有着全面的了解与掌握。

1、压缩机进气状态和工作元件变化对特性的影响

在日常生产运行过程中，压缩机的运行工况时常会发生一定的变化，为了更加清晰的反映出不同工况下压缩机的性能，相关工作人员往往会借助曲线的形式来表述进气状态下对各种转速、进气流量与压缩机的排气压力（或压比）、功率及效率之间的关系。而这些曲线则被成为压缩机的性能曲线。

1.1进气状态与设计条件不同对性能的影响

（1）进气温度的影响

在压缩机运行过程中，为了进一步掌握近期温度变化对近期质量流量、压比、功率的影响，相关工作人员需要确保压缩机的转速以及容积流量始终不变的状态。

a、在进气压以及分子量不变的前提下，同一进气容积的质量流量与温度成反比。

b、在压比转速保持不变时，叶轮对气体做的功不变，通常而言这时的效率不会发生改变。根据公式G1/G=T/T1（G1、T1为新工况）可以得知，随着温度的降低，压比数值会随之增加；反之温度升高，压比数值减少。

C、根据上述公式可以得知，进气温度T与Hpol之间形成正比。在这一过程中，由于质量流量一致，因此其功率与进气温度之间也成正比的关系。

总而言之，随着进气温度的变化，压缩机性能曲线也会发生改变。一旦进气温度升高，压缩机性能曲线便会向左下方的方向移动。反之，温度降低，性能曲线便会向右上方移动。

（2）进气分子量的影响

结合上述公式可以得知，在气体相对分子质量越小的情况下，气体常数便会越大，其压缩比也随机减少。由此可见，相对分子质量越小的轻组分气体的压缩难度便会越高。另外，随着进气分子量的变化，压缩机的性能曲线也会随之改变。具体的将，在分子量变小的状态下，性能曲线会逐渐向左下方移动；反之，随着分子量的增大，性能曲线逐渐向右上方移动。

（3）进气压力的影响

质量流量与进气压力之间成正比，也就是所谓的G1/G=P1/P；但由于进气压力对于压比不会产生相应的影响，因此压缩机功率与进气压力之间成正比。

1.2压缩机叶轮、通流部分流道结垢和轮盖、级间密封的磨损对性能的影响

当压缩机入口的进去状态与初始设计进气状态的变化相对较大时，压缩机的性能曲线会发生一定的变化，甚至对压缩机的性能指标造成严重的影响。在压缩机运行条件与原始设计条件保持不变的状态下，随着压缩机做功能力的下降，功率消耗会随之增加。一旦在这一过程中压缩机本身存在一定的问题，如期流通部位存在沉积夹杂物或是叶轮出现腐蚀磨损等问题时，压缩机将会在运行一段时间后，严重偏离工况点，进而导致其功率消耗增加，振动持续增大，压缩机无法保持持久安全的运行状态。

2、防喘振控制方法

2.1操作条件优化在对压缩机性能曲线有着全面了解的基础上，性能曲线主要体现的是一定进气状态下压缩机的对应性能。因此在对于压缩机进行控制以及防喘振工作时，相关人员首先要对进气状态的变化进行高度的关注，以此为后续的操作条件提供有效的优化工作。

（1）增大进气分子量。

随着分子量的减少，压缩机的操作会发生一定的变化。在喘振线向右偏移时，压缩机会在极大程度上出现喘振现象。因此，相关工作人员可以通过增加进气分子量的方式来改变原有的喘振点，进而在最大程度上保证压缩机不会在运行过程中进入到喘振区域。以炼油厂中的催化裂化装置为例，在正式开工前，相关设备会通过提前喷石脑油的方式，来缓解富气压缩机的振喘问题。真实由于石脑油裂化生成的气体大于瓦斯气体分子量，因此提前喷石脑油的方式可以在极大程度上保证富气压缩机运行的稳定性与安全性。

（2）降低进气温度

与同分子量影响相似，进气温度的变化与喘振线的移动之前有着一定的联系。在进气温度提高的状态下，喘振线会向右下方移动，进而导致压缩机踏入喘振区域，产生喘振问题。但在实际的生产工作中，由于压缩机入口温度无法进行有效的调节，在环境温度的影响下，催化裂化装置主风机压缩的介质为空气，其入口温度与大气温度会保持一致。为了有效提高主风机组防喘振控制效率，相关部门会在入口处增加温度补偿的方式来进行相应的温度控制工作。

2.2分析独立变量对压缩机的影响，优化操作

独立变量指的是过程的输入量，它并不受所研究的特定控制系统控制，一个过程或操作单元的独立变量，通常是另外一工艺过程或操作单元的调节变量。例如催化裂化装置反再系统压差控制，是通过大小旁路和烟机入口调节阀分程控制，那么对于再生器压差控制，再生器出口烟气流量是调节变量，那么对于主风机来说就是独立变量，再生器出口烟气流量减小，导致再生器压力升高，主风机工作点向左上方移动，容易进入喘振区域。因此操作人员在实际操作过程中，一定要多了解工艺流程和工艺原理，以便更多的学习理解对机组造成影响的独立变量，才能使压缩机组安全平稳运行。

3、结束语

在实际操作过程中，机组都是在稳定状态下运行，都是因为独立变量的变化或工艺要求的变化，才对压缩机机组进行调节。然而有些独立变量的变化是很突然的或者操作很难察觉到。因此操作人员对压缩机机组的性能要非常熟悉，理解进气状态与设计条件不同对性能的影响，以及能够分析压缩机性能下降，是由于压缩机本身出了问题，还是因为运行工况严重偏移设计工况，使压缩机做功能力下降，功率消耗升高。

参考文献：

[1]黄钟岳王晓放等编著.透平压缩机【M】.北京.化学工业出版社.2004.-

[2]王福利.石油化工厂设备检修手册压缩机组【M】.北京.中国石化出版社.2007.123