617标准中的喘振要求(1)——漫话API617-2022

文摘   其他   2024-11-19 06:09   北京  
Surge requirements in 617 standard ?


 617标准中的喘振要求 (1)


离心压缩机实践



1、什么是喘振

喘振,是离心压缩机和轴流压缩机特有的现象。

喘振的原因是,当入口流量下降到一定程度后,由于旋转失速,导致压缩机出口的气体压力小于了背压,从而导致出口的气体倒流,倒流的气体补充了压缩机的气体量,旋转失速现象缓解,压缩机出口压力又大于了背压,气体成功被排出。一旦气体排出,压缩机内气体量又不足了,旋转失速又发生,出口压力又小于了背压,不断循环的过程。

2、喘振危害

API617说明的危害如下:

a) A reversal of significant mass flow that can result in large dynamic forces on the impeller or blading within the compressor, on components of the compressor exposed to large changes in axial force on the rotor such as thrust bearings, bearing, housings or their attachment to the compressor casing, and piping connected to the compressor. Left uncorrected, surge may result in fatigue damage to compressor or piping components.

a) 大量的质量流逆转可能会导致压缩机内的叶轮或叶片承受巨大的动态力,对承受轴向力变化大的压缩机部件(如止推轴承、轴承、机壳或其与压缩机外壳的连接)以及与压缩机相连的管道造成影响。如果不加以纠正,喘振可能会导致压缩机或管道部件的疲劳损伤

b) A reversal of flow within the compressor results in hot compressed gas returning to the compressor inlet to be recompressed once flow is stabilized to a point to restore normal flow within the compressor. Left uncorrected, surge can result in ever-increasing temperatures within the compressor leading to potential rubs created by differential expansion of components within the compressor.

b) 压缩机内部的流量逆转会导致热压缩气体返回到压缩机入口,一旦流量稳定到足以恢复压缩机内部的正常流量,这些气体将被重新压缩。如果不加以纠正,喘振可能会导致压缩机内部温度不断升高,从而导致由于压缩机内部部件的膨胀差异而产生的潜在摩擦。


c) A reversal of flow may lead to process related problems that could shut down a plant

c) 流量逆流可能会导致与工艺相关的问题,这些问题可能会导致工厂停产。

3、压缩机防喘振控制策略的要求

因为喘振可能会导致问题,那就需要一种算法来控制压缩机不发生喘振。控制算法有很多种,有监测入口流量的方案,有监测压缩机出口压力的方案,有监测电机电流的方案,有使用模糊PID方案的,有使用强化学习方案等各种算法和控制方案。

API617要求无论采用哪种算法,都应该满足如下要求:


a) Combination of closed loop and open loop control. If closed loop control is not able to avoid large overshoots beyond the surge control line, the open loop control should be activated and open the antisurge valve. This can be achieved either in step changes through analogue output or staggered/full opening through solenoid valve(s).

应该使用闭环控制和开环控制组合的方案。如果闭环控制不能避免超过喘振控制线的大幅超调,应激活开环控制并打开防浪涌阀。这可以通过模拟输出的阶跃变化或通过电磁阀的错开/全开来实现。——开环控制用于紧急情况

b) Rapid transients toward surge should be detected and the anti-surge valve should open in open loop or closed loop control before the anti-surge control line is reached.

b) 应该检测到快速向喘振方向的瞬态变化,并在达到防浪涌控制线之前,在开环或闭环控制中打开防浪涌阀。——这就是趋势控制

c) Manual controlled opening of the anti-surge valve should be possible without risk of closing the valve further than allowed for surge protection

c) 应允许手动控制打开防喘振阀,且不会因关闭阀门而危及喘振保护。

4、环路的响应时间要求

a) 控制器的最佳最大死区时间应小于10毫秒。

b) 防喘振控制器的扫描时间(从输入信号变化到输出信号变化的测量)应小于40毫秒。

c) 流量变送器的扫描时间应小于100毫秒。

d) 应通过分析预测关闭仪表和回路的时序,并进行验证。需要验证程序,以便业主执行现场验证步骤以进行性能测试。

注:对于大多数情况,由于与这些系统相关的扫描时间,不建议使用DCS进行防喘振控制。——DCS的扫描时间大多是200ms左右,不满足防喘振更精细的控制。


END

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