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离心式压缩机喘振及控制

一、什么是喘振？离心式压缩机产生喘振的原因？

当离心机压缩机的负荷降低，排气量小于某一定值时，气体的正常输送遭到破坏，气体

的排出量时多时少，忽进忽出，产生强烈的震荡，并发出如哮喘病人的喘气的噪声，此时可

看到气体出口压力表、流量表的指示发生大幅度的波动，随之，机身也会发生剧烈的震动，

并带动出口管道，厂房振动，压缩机将会发生周期性、间断的吼响声。如不及时采取措施，

压缩机将会产生严重的破坏，这种现象就叫做压缩机的喘振，也称飞动。

喘振是因为离心式压缩机的特性曲线程驼峰状引起的，离心式压缩机是其压缩比（出口

绝压P2与入口绝压P1之比）与进口气体的体积流量之间的关系曲线，具体图如下（其中n

为压缩机的转速）：

从上图可以看出每种转速下都有一个P2/P1的最高点，这个点称之为驼峰，将各个驼峰

点连接起来就可以得到一条喘振边界线，如图中虚线所示，边界线左侧的阴影部分为不稳定

的喘振区，边界线右侧部分则为安全运行区，在安全运行区压缩比P2/P1随流量Q的增大

而减小，而在喘振区P2/P1随流量的增大而增大

举例说明：

假设压缩机在n2转速下工作在A点，对应的流量为QA，如果此时有某个干扰使流量

减，小，但仍在安全区内，这时压缩比会增大，即P2增大，这时就会使压缩机的排出压力

增大并恢复到稳定时的流量QA。但如果流量继续下降到小于n2转速下的驼峰值QB，这时

压缩比不但不会增大，反而会下降，即出口压力P2会下降，这时就会出现恶性循环，压缩

机的排出量会继续小，P2会继续下降，当P2下降到低于管网压力时瞬间将会出现气体的倒

流，随着倒流的产生，管网压力下降，当管网压力降到与压缩机出口压力相等时倒流停止，

然而压缩机仍处于运转状态，于是压缩机又将倒流回来的气体又重新压缩出去，此时又会引

起P2/P1下降，被压出的气体又重新倒流回来，这种现象将反复的出现，气体反复进出，产

生强烈的整理，这就是所谓的喘振。

二、防喘振控制的方案（两种）

固定极限流量防喘振控制：把压缩机最大转速下的喘振点的流量作为极限值，是压缩运

行时流量始终大于该极限值。

这种方案的优点是控制系统简单，使用仪表较少，系统可靠性高，缺点是在转速降低，

压缩机在低负荷运行时，极限流量的裕量显得过多而造成浪费，会增加运行费用。

可变极限流量防喘振控制：在喘振的边界线上做一条安全操作线，使防喘振调节器沿着

安全线工作，也就是压缩机在不同转速下运行时，其流量均不小于该转速下的极限流量。

三.TRICONEX防喘振控制系统的主要功能

喘振图说明：1.喘振图中纵坐标为压比，横坐标为入口压力补偿后的流量差压。

2.红色线是喘振线，绿色是控制线

3.绿色十字点表示实际工作点，随实际的流量压差及出入口压比而移动。

4.黄色十字点表示盘旋控制点。

喘振参数说明：1.工艺测量值：喘振控制相关参数实时值，具体有压缩机入口压力，出

口压力，入口流量，入口温度，防喘振阀开度

2.控制裕度：工作点与控制线间的水平距离

3.工作裕度：工作点与喘振线间的水平距离

4.喘振次数：从喘振投用到目前所发生喘振的次数

5.喘振点：当前压比下喘振线横坐标

6.控制点：当前压比下控制线横坐标

7.实际工作点：当前压比下工作点横坐标

8.压缩比：压缩机出口压力和入口压力之比（绝压）

控制系统的主要功能：

1.控制线移位（安全裕度重校）

如果系统检测到工作点越过喘振线，表示喘振已经发生，喘振控制线将被自动右移一个
校准量，即增加安全裕度。系统可设置每次增加的校准量为一个固定值或一个比例值，本机

组设每次增加的校准量为一个固定值2%。本机组设重校发生的最多次数为10次，超过10

次后，安全裕度不再增加。

例如，系统检测到第1次喘振，控制线会右移2%，安全裕度就会由原来的8%增加到

10%；如果检测到第5次喘振，控制线会发生第5次右移，总移动量为2%×5=10%，安全裕

度会变为18%。

如何检测喘振呢？当工作点越过喘振线1%时，系统认为喘振发生，当工作点回到喘振

线右侧1%处时，系统认为脱离喘振。

当查明喘振原因并消除使喘振发生的因素后，在操作画面上可以将校准次数和校准增量

复位为零，使安全裕度重新回到原始的喘振控制线位置。

2.PI控制

最基本的防喘振控制采用PI控制（比例积分控制），它将所测得的实际值与设定值进行

比较后，进入比例积分控制过程。若实际值>设定值（工作点位于设定点右侧），调节器输出

为高（100%），防喘振阀保持关闭，当实际值=设定值时（工作点与设定点重合），阀门准备

打开

3.设定点跟踪

当压缩机的工作点在喘振控制线右方（安全区域）时，防喘振控制器的