一种离心式压缩机进气系统技术方案

本发明专利技术一种离心式压缩机进气系统，所述进气系统包括二路进气管路，一路是原有离心式压缩机入口进气管路，另一路是辅助外接气源进气管路；在所述辅助外接气源进气管路上按进气方向依次串联安装各部件包括：气动切断阀、气动节流薄膜调节阀、气体分配器，压力变送器设置在离心式压缩机入口导叶前的进气管道侧；所述气动切断阀、气动节流薄膜调节阀的调节并入离心式压缩机进气系统全自动控制系统。本发明专利技术的实施能有效提高制冷领域离心式压缩机入口进气压力，确保进气压力、出口压力、流量处于设计值范围内，维持离心式压缩机安全、稳定、经济运行，显著降低离心式压缩机因压力不足导致的喘振停机故障率。振停机故障率。振停机故障率。

【技术实现步骤摘要】
一种离心式压缩机进气系统


[0001]本专利技术属于离心式压缩机领域，具体为一种应用于制冷行业的离心式压缩机进气工艺系统。

技术介绍

[0002]离心式压缩机又称透平式压缩机：主要用来压缩气体，主要由转子和定子两部分组成：转子包括叶轮和轴，叶轮上有叶片、平衡盘和一部分轴封；定子的主体是气缸，还有扩压器、弯道、回流器、进气管、排气管等装置。离心式压缩机用于压缩气体的主要部件是高速旋转的叶轮和通流面积逐渐增加的扩压器。离心式压缩机是通过叶轮对气体作功，在叶轮和扩压器的流道内，利用离心升压作用和降速扩压作用，将机械能转换为气体的压力能的。在化工、石油精炼，冶金、制冷等行业中，离心式压缩机是极为关键的设备。
[0003]离心式压缩机的工作机理是：气体在流过离心式压缩机的叶轮时，高速运转的叶轮使气体在离心力的作用下，一方面压力有所提高，另一方面速度也极大增加，即离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。显然，叶轮对气体做功是气体得以升高压力的根本原因，而叶轮在单位时间内对单位质量气体作功的多少是与叶轮外缘的圆周速度密切相关的，圆周速度越大，叶轮对气体所作的功就越大。
[0004]制冷行业使用较为广泛的是排气压力小于5MPa的各类型离心式空气、氧气、氮气等压缩机。
[0005]根据离心式压缩机工作机理，各类型离心式压缩机全部设计有压缩机特性曲线，用以控制、调节离心式压缩机入口进气压力、流量与压缩比、出口压力及流量、效率、功率等工况变化量。离心式压缩机设计工况根据理论设计、现场喘振试验修正的实际运行特性曲线设置，进气压力、流量设计值可调节范围有限。
[0006]当进气压力、流量处于设计值范围内时，离心式压缩机处于设计工况区域运行，入口气体径向进入叶轮，气体在叶轮流道中流动工况符合设计计算，压缩机压缩效率与机械效率处于最佳工作点。当进气压力、流量降低，大于最低报警值小于设计值，但仍处于设计工况区域运行时，离心式压缩机压缩比增大，出口压力及流量减少，压缩机压缩效率与机械效率降低，偏离最佳工作点。当进气压力、流量降低至小于最低报警值大于联锁值，离心式压缩机偏离设计工况区域运行时，入口进气方向偏离径向进入角度，气体在叶轮叶片出现旋转脱离，叶片不能提高气体压力，导致离心式压缩机出口压力、流量降低、无法达到设计值。当入口进气压力、流量降低至小于联锁值时，离心式压缩机处于不稳定运行状态，叶轮流道中气体流动工况恶化，最终导致离心式压缩机发生喘振故障或联锁自动停机。
[0007]目前，应用于制冷行业的离心式压缩机均采用单一入口进气设计工艺，该工艺对进气压力和流量的调节范围非常有限，以氧氮液化装置中离心式循环氮压机为例：产品氮气经过增压透平膨胀机增压，换热器换热，经液化器液化后，一部分作为产品液体氮输出，
没有液化的氮气循环液化工艺流程；在此过程中离心式循环氮压机常因入口压力不足发生喘振现象，为维持入口进气压力，现有工艺通常采用二种调节方式，一是设置回流阀防止氮压机发生喘振，开启回流阀，将循环氮压机出口部分中压氮气回流至循环氮压机入口进气端，保持循环氮压机入口进气压力稳定，但会导致循环氮压机出口流量降低，氮气重复压缩，无功电耗增加；二是离心式循环氮压机设置放空阀的情况下，为防止喘振现象发生，减小氮压机入口导叶的开度，尽可能维持循环氮压机入口进气压力在额定范围内，但可能因此导致入口进气流量降低过多，从而引发氮压机发生喘振故障。
[0008]现有技术对离心式压缩机入口进气压力和流量的调节，无论采用设置回流阀的方式还是调节入口导叶开度的方式，对进气压力和流量的调节都十分有限；离心式压缩机单一入口进气方式决定了其进气压力和流量主要取决于上道工艺管线出口气体的压力和流量，上道工艺生产线运行的稳定性对离心式压缩机运行工况影响较大，加之离心式压缩机本体入口前对进气压力和流量的调节范围十分有限，故容易导致离心式压缩机运行不稳定，运行工况易受上道工艺产线影响而波动，当上道工艺产线运行不稳定时，导致进气压力时常偏离压缩机设计工况范围，造成离心式压缩机设备故障率高与运行能耗高。

技术实现思路

[0009]为了提高制冷领域离心式压缩机入口进气压力，确保进气压力、出口压力、流量处于设计值区域内，维持离心式压缩机安全、稳定、经济运行，通过对现有技术和设备的改进，本专利技术提供了一种离心式压缩机进气系统技术方案。
[0010]本专利技术一种离心式压缩机进气系统的技术方案包括二路进气管路：一路是主进气气源管路，即原有离心式压缩机入口进气管路，另一路是从原有进气系统外部引进一路相同气体介质的低压气源管路，为辅助外接气源进气管路，工作时两路同时进气。
[0011]通过现场采集离心式压缩机在不同工况条件下的特性曲线和各项参数，并进行对比分析，针对离心式压缩机入口进气压力不足的现象从外部引入一路相同介质的低压气源作为辅助外接气源，将所述辅助外接气源进气管路接入离心式压缩机入口导叶前主进气管路上。为确保辅助外接气源汇入主要进气气源，辅助外接气源的设定压力必须大于主进气气源的压力，流量小于主进气气源的流量。
[0012]为了对所述辅助外接气源的压力和流量进行调节和控制，所述辅助外接气源进气管路上部件按进气方向依次串联安装，包括：气动切断阀、气动节流薄膜调节阀、气体分配器；此外，压力变送器设置在离心式压缩机入口导叶前的主进气管道侧。首先在外接气源管道入口处设置一只气动切断阀，气动切断阀具有开关功能；其次在所述气动切断阀之后依次安装气动节流薄膜调节阀，用以调节进入离心式压缩机入口导叶前的外接低压气源的压力和流量；在所述气动节流薄膜调节阀之后的外接气源进气管道中还设置有专用的气体分配器，用以控制外接气源气体流速，使气流分配均均，避免压力波动现象，使气体以层流形式汇入主要进气管路，避免因外接气源汇入主进气管路引起的气流扰动，保证压缩机进气稳定。
[0013]可根据设计、安装、运行技术要求，将气体分配器设计为圆筒状或圆锥状，与外接气源进气管道圆形弧度相同，装配在外接气源进气管道内径中，材料为不锈钢材质。
[0014]本专利技术进一步技术方案为：将所述辅助外接气源进气管路上设置的气动切断阀、
气动节流薄膜调节阀与离心式压缩机DCS集中控制系统电性连接，实现离心式压缩机进气系统全自动控制功能。气动切断阀具有开关功能，能够快速全开或切断辅助外接气源进气管路与主进气管路的联通。气动节流薄膜调节阀，可调节进入离心压缩机入口导叶侧的外接气源进气管路中气体压力和流量；为了不干扰离心式压缩机DCS一体化自动控制系统，所述气动节流薄膜调节阀设为单一控制逻辑，只接受压力变送器传输的信号控制，根据压力设定值进行自动调节，不参与离心式压缩机进气系统的集中控制。
[0015]在离心式压缩机DCS控制系统中增设气动切断阀开、关反馈信号与气动节流薄膜调节阀控制逻辑。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离心式压缩机进气系统，所述进气系统包括二路进气管路，一路是主进气气源管路，即原有离心式压缩机入口进气管路，另一路是从原有进气系统外部引进一路相同气体介质的低压气源管路，为辅助外接气源进气管路，所述辅助外接气源进气管路接入离心式压缩机入口导叶前主进气管路上。2.根据权利要求1所述的一种离心式压缩机进气系统，其特征在于：辅助外接气源的压力大于主要进气气源的压力，流量小于主要进气气源的流量。3.根据权利要求1所述的一种离心式压缩机进气系统，其特征在于：所述辅助外接气源进气管路上部件按进气方向依次串联安装，包括：气动切断阀、气动节流薄膜调节阀、气体分配器；此外，压力变送器设置在离心式压缩机入口导叶前的主进气管道侧。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金城，刘江淮，沈冰，袁苑，王胜利，张应武，
申请(专利权)人：安徽马钢气体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：