分析离心式压缩机运行性能的主要困难之一涉及数据的呈现方式。预期性能通常使用与设计入口气体条件(即气体混合成分、入口压力和温度)相关的排放压力和温度、多营养压头、效率和吸收功率的图表来描述。
然而，实际性能与现场入口气体条件严格相关，这些条件与设计条件不同。将现场测量值与期望值进行比较是复杂的，因为预期性能必须根据实际吸力场条件进行调整。本文介绍了一种评估离心压缩机现场性能的方法和工具，并将其与设计/预期性能进行比较。
目前的实践是基于简化的理论，这在工厂/机器层面经常被忽视。这种疏忽可能导致缺乏评估机器健康状况和性能的分析支持能力，从而对维护决策产生负面影响。
这些简化的理论逐渐变得更加近似，特别是在接近高压范围时。为了执行这一先进的性能分析，采用这些评估方法的研究实验室使用了基于最新气体理论和离心机模型的专用软件工具。该软件工具旨在方便快捷地显示离心式压缩机的性能评估。它为离心压缩机分析师和行业用户提供了一个强大而简单的工具来预测不同操作条件下的机器性能。
方法
对于离心式压缩机，其性能与进气条件严格相关。准确地比较不同的入口条件是不可能的。有必要将性能调整到相同的参考入口条件。
当试图通过比较现场测量参数和预期参数来评估性能时，诀窍是要记住，两种性能中的一种必须根据另一种的入口条件进行操作和调整。换句话说，进气道条件必须均匀(见图1)。
图1。压缩机性能计算示意图(图片由IPC提供)按照以下步骤成功进行绩效评估:
- 步骤1:根据现场吸入条件调整与设计入口条件相关的预期性能。
- 步骤2:将现场表现与调整后的预期表现进行比较。
软件
起点是是否有离心式压缩机性能曲线、相关气体混合成分和热力学条件(压力和温度)。使用这些输入数据，软件以完全自动化的方式执行计算。它还产生了与设计或参考性能不同的进口压力、进口温度和气体混合成分的预期压缩机性能。该软件是直观的，它提供了自动数据存储快速咨询和历史趋势。该软件允许分析师和工程师建立自己的机械数据库，并维护所有已执行计算的记录。
一旦项目建立，软件就有了执行计算所需的所有数据。开始计算需要在计算新的入口压力和温度之前输入新的气体混合物。一旦完成，该软件将显示新的压缩机性能图。
在第一个计算步骤之后，性能分析工具可以将现场测量数据与预期数据进行比较。
案例研究
在下面的例子中，一台压缩机在非设计进气条件下运行。分析提供了性能评估和与设计值的比较。离心压缩机在两种不同的进口压力和温度条件下的性能图(见表1)。
表1。在实例研究中，两种进口条件显示离心压缩机的压力和温度从D1条件的曲线出发，利用Cmap软件计算出D2条件下的期望性能曲线。然后将得到的曲线D2calc与可用的D2曲线作为输入进行比较。
图2、3、4和5中的图表比较了用Cmap软件获得的D2计算(X点)与D2(连续线)性能曲线。值得注意的是，这些曲线几乎是重叠的——计算出的最大误差小于0.2%(在最大速度下的多向工作)。为了评估压缩机的现场性能，测量误差被认为是可容忍的。
图2。在D1和D2条件下的排放压力
图3。在D1和D2条件下的排放温度
图4。标记为D1和D2的条件下的多向效率
图5。在标记为D1和D2的条件下，多向功这证实了所提出的方法能够预测与设计额定值一致的压缩机性能。
所提出的方法可用于防雷系统和诊断目的。典型的离心压缩机保护系统是基于简化的算法，使用进口流量，吸气和排气压力和温度。这些算法是基于一个基本的浪涌轨迹方程，使用理想气体定律，水力亲和定律的有效性，参考气体混合和进口条件。
因此，这些算法完全依赖于吸力热力学参数(压力、温度和气体混合成分)。保护动作与设计吸入参数相关联，仅对设计指定的气体混合有效。因此，这些系统在设计条件周围的小操作范围内提供了有限的浪涌保护。
当进气条件偏离设计值时，压缩机保护不能正确启动，特别是在接近高压范围时，引入的误差无法对更严重的应用进行足够准确的预测。
因此，这些算法的保护是局部的和有限的。当压缩机被要求在设计条件之外运行时，保护动作可能会变得低效，并可能损坏压缩机。喘振限制取决于气体混合物和热力学吸入条件(温度和压力)，因此在技术上很难实现对喘振现象的有效和完整的压缩机保护。
所提出的离心性能预测方法可用于预测离心压缩机在各种工况下的整体性能和检测各种工况下的喘振点。
所提出的方法的应用提供了新的诊断能力。该软件可以自动存储数据，并提供压缩机效率的实时指示，并与预期值进行比较。
这可能是一个强大的功能，可以连续指示机器的行为如何与设计预期保持一致。这些评估显示了历史趋势，并建立了机器运行期间状态的图片。
收集到的数据将有助于支持预测性维护计划和操作的决策。
结论
本文中提出和描述的方法可以为最终用户提供以下好处:
- 预测离心压缩机在不同进口气体热力学条件下的性能。即使在高压下，通常使用的理想气体理论也会引入相当大的误差，但对压缩机性能的预测也是准确的。
- 分析压缩机在运行过程中的性能，并将结果与制造商提供的预期结果进行比较。
- 实施先进的防浪涌保护，克服了当前技术的局限性。
- 基于以简单和即时的方式分析机器性能和效率的能力，提供有关压缩机健康状况的有用指示(诊断)。
- 支持预测性维护和活动的决策和计划。
与其他压缩机技术数据和油气研究领域现有的热力学气体理论科学论文相比，该方法和软件工具已经得到了验证。