Помпаж центробежного компрессора — это нежелательное явление, которое возникает, когда компрессор не может эффективно перемещать рабочую жидкость из-за недостатка давления на входе. В таких условиях скорость потока может упасть ниже критической, что приводит к возникновению поршневых потерь и, как следствие, снижению общей производительности устройства.
При помпаже компрессор может начать работать неустойчиво, что негативно сказывается на долговечности оборудования и может вызвать его повреждение. Для предотвращения этого явления важно правильно подбирать компрессор для конкретных условий работы и внимательно следить за параметрами системы, чтобы избежать критических состояний.
Что такое помпаж центробежного компрессора
Центробежный компрессор является ключевым оборудованием в компрессоре, работа компрессора против помпажа имеет большое значение. в данной статье анализируются причины возникновения помпажа, описываются явления помпажа, методы оценки и решения.
Явление помпажа и причина возникновения помпажа
Явление помпажа При недостаточном потоке воздуха, вдыхаемого в компрессор, при эксплуатации компрессора расход всасываемого газа ниже дебита помпажа, фильтр на входе в трубопровод компрессора возникает аномалия, приводящая к помпажу компрессора. Астма является неотъемлемым свойством компрессора, является фактором, отрицательно влияющим на срок службы компрессора и длительное время эксплуатации производственных установок, поэтому защита от помпажа является ключевым вопросом, который необходимо решить для обеспечения долгосрочной стабильности работы всех компрессоров, является одной из приоритетных задач для повседневных операций. Причина помпажа При работе компрессора крыльчатка вдыхает газ, поднимает давление, увеличивает скорость и удаляет цилиндры, параметры жидкости меняются, но при динамическом балансе, когда рабочая точка компрессора находится в зоне помпажа, газ вращается на крыльце и отделяется от него, а общий объем энергии, которую обеспечивает крыльчатка для жидкости массы (кинетическая энергия и энергия давления сжатого газа), ниже общей энергии газов, входящих в выходную сеть компрессора, выбросы газов с крыльчатки не могут нейтрализовать давление на выходную сеть при нормальном обратном течении, нарушен баланс потока газа. в связи с тем, что давление на выходную сеть больше давления, чем давление выхлопа крыльчатки компрессора, газ, хранимый в сети трубопроводов системы, будет подвергаться обратному потоку, давление на выходную сеть компрессора постепенно снижается, а когда падает до определенной степени, то общий объём газа, выделяемого единицей массы крыльчатки компрессора (в основном это проявляется в давлении), превышает количество энергии, выделяемой единицей массы газа экспортной сети, скорость преобразуется в энергию давления, газ начинает течь в прямом направлении, а давление на выходную сеть постепенно растет, если не регулировать всасывающий поток и скорость вращения, давление на выходную сеть восстановится до величины, существовавшей до колебания, и начинается обратный поток газа в следующем цикле, так что по очереди компрессор подвергается еженедельным колебаниям.
- Низкий расход всасывания. когда расход всасывания достигает критической точки помпажа, при постоянной скорости вращения, сжатия и при дальнейшем снижении всасывания возникает помпаж в компрессоре. Меры по обработке: входные клапаны не имеют достаточного открытия, фильтры слишком грязные или обледенение, блокировка входного канала, сокращение или отключение входного газа, необходимо выявить причины и принять соответствующие меры.
- Недостаточная защита от астмы Меры по борьбе с астматизмом: заблаговременное определение безопасности при различных режимах должно контролироваться от 1.03 до 1.50, не должно быть слишком маленьким.
- Эксплуатационные точки попадают в зону помпажа или слишком близко к границе помпажа по дальности. Меры по обработке: проверьте положение рабочей точки центробежного компрессора на кривой характеристики, например, расстояние от границы помпажа слишком близко или впадает в область помпажа, вовремя отделяйтесь и устраните помпаж, проверьте положение точки режима работы компрессора на кривой характеристики, например, граница помпажа слишком близко или заходит в зону помпажа, надо вовремя отделиться и устранить помпаж.
- Наднапорное отделение системы выходного газа центробежного компрессора Меры по обработке: при торможении или остановке компрессора газ не пропускает и не возвращается, выход обратный клапан не работает или не является серьезным, перекачивание газа должно быть установлено, причина должна быть принята соответствующая мера.
- Клапан выпуска или возврата не открывался вовремя при изменении режима Меры по обработке: при уменьшении объема импорта или снижении оборотов, или быстром повышении оборотов необходимо определить характеристики, своевременно открыть воздушный клапан или обратный клапан.
- Астматический автомат режима Меры по ликвидации: при нормальной работе противоастматическое устройство должно автоматически запускаться.
Источник3: habr.com
Центробежные компрессорные установки. Защита от помпажа
Компрессорные установки в промышленности используются во многих технологических операциях. Сжатый воздух получают разными типами компрессорных установок. От роторного типа, до вихревых турбомашин. Центробежные компрессорные установки типа К-250 имеют широкое распространение в промышленности. Но у всех типов компрессоров есть критический режим работы – помпаж.
Введение
Динамическое сжатие газа в центробежных компрессорах достигается увеличением политропного напора потока газа. Такой процесс описывается газодинамическими характеристиками компрессора, которые представлены на двухмерном графике кривой показывающей рабочие точки компрессора.
На режимах работы компрессора близких к расчетной точке (точка А), поток газа согласуется с формой элементов проточной части. При существенном отклонении режимов в потоке возникают различные вторичные течения, возникают сложные физические процессы. Пересечение линии помпажа (точка В) сопровождается высокочастотными колебаниями, при этом происходит скачкообразное изменение расхода от максимального значения до отрицательного (реверсирование потока).
ПОМПАЖ – это нестационарный, автоколебательный режим работы компрессора с частотой колебаний давления и расхода порядка 0,5 – 2,0 Гц в зависимости от аккумулирующих характеристик сети. Помпаж сопровождается быстрым ростом температуры газа, появлением сильных толчков и вибрации, что может привести к разрушению компрессора. Помпаж – недопустимое явление для компрессоров.
Как защититься от помпажа?
Современные системы управления компрессорными установками в своем арсенале имеют много различных алгоритмов для защиты компрессора от помпажных явлений. Математические модели описывающие процессы, протекающие при сжатии воздуха, заложенные в системы управления компрессорными установками позволяют осуществить управление исполнительными механизмами по кривой помпажа КУ (компрессорной установки), для уменьшения эксплуатационных затрат, без ущерба механической части КУ.
В процессе эксплуатации механические характеристики КУ меняются не в лучшую сторону. Мат. Модель может быть адаптивна к новым характеристикам КУ, но она сложна в реализации. Поэтому на стадии пусковой наладке, настраивают мат. модель под конкретную КУ.
Но само детектирование начала помпажных явлений или установившегося помпажа имеет место быть в независимости от применяемой системы управления КУ. Поэтому данный вид аварийной остановки КУ присутствует в любой САУ (системы автоматического управления) КУ. Для детектирования помпажных явлений используется много входных данных: изменение давления на выходе, температуры и т.д.
Детектор помпажа КУ
Центробежный, многоступенчатый компрессор, имеющий промежуточные отводы к газоохладителям. В рабочем режиме, когда КУ вышел на номинальные характеристики, ток статора имеет практически номинальное значение, если двигатель подобран без запаса по мощности.
Во время помпажных явлений, давление на выходе повышается до максимально возможного, для данного типа КУ, после чего происходит перетекание сжатого воздуха под воздействием давление из ступеней высшего порядка к низшим. В момент перетекания нагрузка на валу двигателя резко уменьшается, возникает механический удар.
Этот момент необходимо детектировать на ранней стадии, чтобы предотвратить механические повреждения КУ. Почему возникают эти помпажные явления, останутся за рамками этой статьи. Рассмотрим график тока статора в рабочем режиме.
Во время начавшегося помпажа, когда сжатый воздух перетекает из высшей ступени в низшую, происходит «подталкивание» электродвигателя, в этот момент происходит всплеск действующего значения тока, а затем в связи с уменьшением нагрузки происходит провал тока, затем набор рабочего тока, сжатие продолжается и цикл повторяется вновь, вплоть до исчезновения помпажа. График такого режима. 
На данном графике колебания происходят с частой в 1 Герц. Такое поведение тока статора, прямое следствие начавшегося помпажа КУ. Как программно детектировать?
Программная реализация противопомпажной защиты
В рабочем режиме, ток меняется плавно и в небольших пределах. В момент начинающегося или уже случившегося помпажа, колебания имеют большую амплитуду и частоту. Значит обычным, цифровым ФНЧ, можно детектировать данную аварийную ситуацию.
К примеру, раз в 100 мс, будем вызывать функцию фильтра, формула которого выглядит следующим образом: 
Где 0 Посмотрим на график такого фильтра. 
Теперь, если у нас начнется помпаж, то посмотрим, как себя поведет фильтр.
а графике видно, что ток пересекает фильтр несколько раз в режиме помпажа, но такой детектор будет иметь ложные срабатывания в рабочем режиме. Следовательно, необходимо отфильтрованный сигнал сместить вверх и вниз на значение, которое соответствует амплитуде помпажа. На пример на 5 А в ту и другую сторону.
Рабочий режим находится в диапазоне, что говорит о нормальном режиме работы, а помпаж уже пересекает наши границы, и можно смело детектировать помпаж на 7-8 пересечении и аварийно отключить КУ. Можно пойти еще дальше и на первом же пересечении попробовать остановить помпажное состояние, управляя исполнительными механизмами дроссельной заслонки и помпажного клапана.
На примере ПЛК Siemens S7-300 я опишу данную функцию. В данном файле архиве, проект STEP7, для ЦПУ 314-2PN/DP. В нем показана основная мысль детектирования помпажа. Код не оптимизирован и не доведен до ума.
Видео, демонстрирующее работу защиты от помпажа, смотри ниже.
Наряду с программными реализациями по глубокому дросселированию КУ по границе помпажа, необходимо иметь аварийную отработку уже начинающего или начавшегося помпажа в КУ.
- программирование ПЛК
- защиты АСУ ТП
- помпаж
- помпажное состояние
- помпаж компрессора
- защита от помпажа
Источник4: habr.com