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摘要：离心式压缩机是速度式压缩机的一种，具有排气量大、效率高、结构简单、体积小、气流不受油污染以及正常工况下运行平稳、压缩气流无脉动等特点，在很多化工生产装置中得到了应用。在有些生产化工基础原料（如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等）的石油化工厂中，离心式压缩机也占有重要地位。然而，离心式压缩机对气体的压力、流量、温度变化较敏感，易发生喘振。喘振是离心式压缩机的一种固有现象，具有较大的危害性，是压缩机损坏的主要诱因之一。
关键词：离心式；机组检测；控制系统；防喘振
本文以仪表工程设计的角度，就离心式压缩机从现场仪表选型、控制系统设计等做一些探讨。
离心式压缩机根据原动机、压缩等级、排气压力等参数不同，其结构也不尽相同，但其保护原理是一致的。以某石化企业500ktaEOEG装置循环气压缩机为例，该装置通过电动式离心压缩机把乙烯和氧气等混合气经过压缩后送至反应器。
1机组检测系统（MMS）
MMS系统用于压缩机主要转动设备参数的在线监控，对转动设备的性能进行分析和诊断，支持转动设备的故障预维护和资产管理。重要运行参数（轴振动、轴位移、转速、键相等）传送到MMS系统，操作人员在管理站上直接读取转动设备运行参数，在线诊断分析结果。
MMS系统的信号10模块和数据处理器安装在现场机柜室中，目前多采用Bently 3500系列的产品，采用TMR技术实现对压缩机的监控和保护。
1.1 MMS系统跳閘倍增方案
压缩机刚启动时，由于瞬间振动和位移较大，按MMS系统联锁方案会导致联锁停车，为避免出现此现象，设计跳闸倍增方案，主要用于在启机时，手动使机组顺利通过高振动转速范围，而不会停机。原理为在一定时间范围内（如10s），临时将振动位移报警停机设定值调高2-3倍。需SIS系统输出一个DO信号接入Bently 3500系统的TDI模块TM引脚。
2控制系统
2.1机组安全联锁保护
除MMS系统外，其他条件的联锁保护由SIS系统来实现，主要为压缩机允许启动和压缩机联锁停车两部分。
压缩机在正常运行时，如果检测到异常情况时，需紧急停压缩机。
在逻辑中，联锁条件正常时信号输出为“1”，当条件异常时输出为“0”；
在联锁逻辑设计时需注意，有些外部工艺条件出现异常时，允许延时一定时间后再停压缩机，以便工艺介质得到安全处理，但压缩机本体的条件（如轴振动、轴位移、密封气等）出现异常时需立刻停机。设计时需进一步与工艺人员和压缩机厂家明确。
2.2防喘振控制
当压缩机出口压力达到一定值时，压缩机运行过程中流量减小压力升高。这时出口压力大于压缩机的最大压缩能力，压缩机出现负流量即出现倒流，倒流到一定程度压缩机出口压力下降，又恢复到正向流动。
这样气流在压缩机中来回流动这一现象称作喘振。伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升类似哮喘病人的巨大异常响声等。如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤。
喘振的发生与压缩机的功率有关，在不同功率下压缩机的喘振点是不同的，选取不同功率下的几个喘振点，连成曲线，可得到喘振曲线。
2.2.1防喘振方案设计
喘振是离心压缩机的固有特性，但并不是所有的离心压缩机都需要进行防喘振控制，压缩机厂家主要根据气体出口压力、压缩比等工艺参数来决定是否需要设计防喘振保护。
根据压缩机入口流量、人口压力、出口压力及入口和出口温度来计算当前工作点，在实际应用中，喘振线和工作点可根据情况，选择压比（出口压力/人口压力，Pd/Ps）进行计算。
在上图中，x轴为出口压力从口压力，Pd/Ps，Y轴为入口流量的百分比（h%），同时入口流量需温压补偿，确保气体分子量的变化不会影响喘振的检测。
黄色线是喘振线，绿色线是防喘振线，蓝色线为控制设定值徘徊线。
喘振线：即当运行点在线上时为机组发生喘振，由压缩机厂家提供。
防喘振线：在喘振线右侧10%，当运行点移动到防喘振线的左侧时，防喘阀动作，保护机组不发生喘振。
控制设定值徘徊线：一般情况下，压缩机不会在喘振线上持续运行或长时间运行。当工作点在控制线右方（安全区域），控制器设定值将在当前工作点（Hx）的左侧，并与工作点（Hx）始终保持某一设定值（如5%）。如果设定值徘徊线与喘振控制线重合时，此时徘徊线讲不再左移，这是如果工作点还向左移动，系统讲逐渐打开防喘阀以防机组喘振。
当工作点向喘振区移动的速度大于设定值徘徊点向左移动的速度，并且越过设定徘徊点时防喘阀将迅速打开，设定徘徊点将按相同的速率快速减小，直至防喘阀打开。
当工作点移动到控制线左方，此時正常的Pl控制器无法提供足够的响应，可能导致严重的过程失序，此时需进行纯比例调节。当工作点达到喘振线右方1%时，防喘阀全开。
如果系统检测到工作点越过喘振线，表示喘振已经发生，此时控制线和安全裕度需重设，喘振控制线按原先设定的参数自动向右调节一定的裕度，从而再次加大安全余量。安全裕度的重设可根据等百分比增加（如2%），重设发生的最大次数可限定。同时安全裕度还可以复位回零，即清除每次喘振发生时自动累加的裕度量，使恢复到初始安全裕度值。
3结束语
本文探讨了压缩机仪表专业设计过程中需要注意的一些问题。目前，压缩机厂家众多，在压缩机控制领域也有很多专业公司，如CCC，Triconex，Woodward等，他们有丰富的经验和业绩，可以提供各种形式和规模的控制系统软硬件和软件，并且能够完成系统的组态、调试和开车。在工程设计过程中，需要压缩机厂家、工艺、专业压缩机控制公司等各方配合，才能得出比较完善的控制方案和控制系统，保证压缩机的安全、平稳、高效运行。
关键词：离心式；机组检测；控制系统；防喘振
本文以仪表工程设计的角度，就离心式压缩机从现场仪表选型、控制系统设计等做一些探讨。
离心式压缩机根据原动机、压缩等级、排气压力等参数不同，其结构也不尽相同，但其保护原理是一致的。以某石化企业500ktaEOEG装置循环气压缩机为例，该装置通过电动式离心压缩机把乙烯和氧气等混合气经过压缩后送至反应器。
1机组检测系统（MMS）
MMS系统用于压缩机主要转动设备参数的在线监控，对转动设备的性能进行分析和诊断，支持转动设备的故障预维护和资产管理。重要运行参数（轴振动、轴位移、转速、键相等）传送到MMS系统，操作人员在管理站上直接读取转动设备运行参数，在线诊断分析结果。
MMS系统的信号10模块和数据处理器安装在现场机柜室中，目前多采用Bently 3500系列的产品，采用TMR技术实现对压缩机的监控和保护。
1.1 MMS系统跳閘倍增方案
压缩机刚启动时，由于瞬间振动和位移较大，按MMS系统联锁方案会导致联锁停车，为避免出现此现象，设计跳闸倍增方案，主要用于在启机时，手动使机组顺利通过高振动转速范围，而不会停机。原理为在一定时间范围内（如10s），临时将振动位移报警停机设定值调高2-3倍。需SIS系统输出一个DO信号接入Bently 3500系统的TDI模块TM引脚。
2控制系统
2.1机组安全联锁保护
除MMS系统外，其他条件的联锁保护由SIS系统来实现，主要为压缩机允许启动和压缩机联锁停车两部分。
压缩机在正常运行时，如果检测到异常情况时，需紧急停压缩机。
在逻辑中，联锁条件正常时信号输出为“1”，当条件异常时输出为“0”；
在联锁逻辑设计时需注意，有些外部工艺条件出现异常时，允许延时一定时间后再停压缩机，以便工艺介质得到安全处理，但压缩机本体的条件（如轴振动、轴位移、密封气等）出现异常时需立刻停机。设计时需进一步与工艺人员和压缩机厂家明确。
2.2防喘振控制
当压缩机出口压力达到一定值时，压缩机运行过程中流量减小压力升高。这时出口压力大于压缩机的最大压缩能力，压缩机出现负流量即出现倒流，倒流到一定程度压缩机出口压力下降，又恢复到正向流动。
这样气流在压缩机中来回流动这一现象称作喘振。伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升类似哮喘病人的巨大异常响声等。如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤。
喘振的发生与压缩机的功率有关，在不同功率下压缩机的喘振点是不同的，选取不同功率下的几个喘振点，连成曲线，可得到喘振曲线。
2.2.1防喘振方案设计
喘振是离心压缩机的固有特性，但并不是所有的离心压缩机都需要进行防喘振控制，压缩机厂家主要根据气体出口压力、压缩比等工艺参数来决定是否需要设计防喘振保护。
根据压缩机入口流量、人口压力、出口压力及入口和出口温度来计算当前工作点，在实际应用中，喘振线和工作点可根据情况，选择压比（出口压力/人口压力，Pd/Ps）进行计算。
在上图中，x轴为出口压力从口压力，Pd/Ps，Y轴为入口流量的百分比（h%），同时入口流量需温压补偿，确保气体分子量的变化不会影响喘振的检测。
黄色线是喘振线，绿色线是防喘振线，蓝色线为控制设定值徘徊线。
喘振线：即当运行点在线上时为机组发生喘振，由压缩机厂家提供。
防喘振线：在喘振线右侧10%，当运行点移动到防喘振线的左侧时，防喘阀动作，保护机组不发生喘振。
控制设定值徘徊线：一般情况下，压缩机不会在喘振线上持续运行或长时间运行。当工作点在控制线右方（安全区域），控制器设定值将在当前工作点（Hx）的左侧，并与工作点（Hx）始终保持某一设定值（如5%）。如果设定值徘徊线与喘振控制线重合时，此时徘徊线讲不再左移，这是如果工作点还向左移动，系统讲逐渐打开防喘阀以防机组喘振。
当工作点向喘振区移动的速度大于设定值徘徊点向左移动的速度，并且越过设定徘徊点时防喘阀将迅速打开，设定徘徊点将按相同的速率快速减小，直至防喘阀打开。
当工作点移动到控制线左方，此時正常的Pl控制器无法提供足够的响应，可能导致严重的过程失序，此时需进行纯比例调节。当工作点达到喘振线右方1%时，防喘阀全开。
如果系统检测到工作点越过喘振线，表示喘振已经发生，此时控制线和安全裕度需重设，喘振控制线按原先设定的参数自动向右调节一定的裕度，从而再次加大安全余量。安全裕度的重设可根据等百分比增加（如2%），重设发生的最大次数可限定。同时安全裕度还可以复位回零，即清除每次喘振发生时自动累加的裕度量，使恢复到初始安全裕度值。
3结束语
本文探讨了压缩机仪表专业设计过程中需要注意的一些问题。目前，压缩机厂家众多，在压缩机控制领域也有很多专业公司，如CCC，Triconex，Woodward等，他们有丰富的经验和业绩，可以提供各种形式和规模的控制系统软硬件和软件，并且能够完成系统的组态、调试和开车。在工程设计过程中，需要压缩机厂家、工艺、专业压缩机控制公司等各方配合，才能得出比较完善的控制方案和控制系统，保证压缩机的安全、平稳、高效运行。