在催化裂化裝置中，為提供操作壓力和催化劑再生所需的氧氣，需配置主風(fēng)機組，該類機組類型通�？蔀檩S流式風(fēng)機或離心式風(fēng)機。大型靜葉可調(diào)的軸流式風(fēng)機較離心式風(fēng)機具有效率高、穩(wěn)定工作區(qū)寬、結(jié)構(gòu)緊湊、單機能量大、占地少等優(yōu)點，因而在大型流化催化裂化裝置中的應(yīng)用日益增多。同時大型軸流風(fēng)機穩(wěn)定工況區(qū)雖寬，但限制即多又嚴(yán)，而且還存在負(fù)流量特性區(qū)，一旦故障，經(jīng)濟損失將十分慘重，所以軸流風(fēng)機的控制作為自控設(shè)計中的重點和難點，倍受重視。
1、概述
    如圖1所示為恒速靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機典型特性曲線，軸流風(fēng)機的控制就是要使機組在各種情況下都能被限定在其特性曲線中由A、B、C、D所圍成的安全區(qū)域內(nèi)運行。
2、反喘振控制
    軸流式風(fēng)機的喘振現(xiàn)象是一種機內(nèi)氣流在低流量條件下，在葉片上產(chǎn)生氣流脫離而形成脈動流，并于出口管線的氣容和氣阻之間形成的振蕩現(xiàn)象。此時機內(nèi)氣流和出口管網(wǎng)的壓力和流量脈動可能發(fā)展成增幅振蕩。機組喘振的頻率和振幅不僅與風(fēng)機本身有關(guān)，而且與管網(wǎng)的氣容和氣阻有關(guān)。機組喘振對大型軸流風(fēng)機的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對離心式風(fēng)機的危害，其危險主要有：
    *大的機械振動可損壞機件；
    *氣流脈動和機內(nèi)溫度上升危及葉片；
    *大的擾人噪聲；
    *可能導(dǎo)致逆流，造成更大的破壞。
    正是基于軸流風(fēng)機喘振的破壞的嚴(yán)重性，軸流機的反喘振控制顯得格外重要。圖1中的A線就是軸流風(fēng)機的喘振線，大型軸流式風(fēng)機的反喘振控制宜采用隨動反喘振控制方案。確定隨動的反喘振控制線有兩種方法：
    其一是根據(jù)機組制造廠所提供的機組特性曲線繪制所需的反喘振控制線。機組制造廠所給的特性曲線是軸流風(fēng)機入口流量和出口壓力的關(guān)系，而在實際設(shè)計中，由于風(fēng)機入口空間有限，沒有足夠的直管段空間來安裝入口流量計而使風(fēng)機入口流量不能直接測出，所能測到的只是間接反應(yīng)入口流量的喉部差壓。這就需要求得喉部差壓和入口流量的關(guān)系，其基本公式為：
    其中吸入壓力Pl接近于一個大氣壓，因而上式可
簡化為：
    式中：w-質(zhì)量流量( kg/m3)
    dP-喉部差壓( Pa)
    K2-流量系數(shù)（喘振點附近）
    T-吸入溫度(k)
    流量系數(shù)K2可在現(xiàn)場烘兩器階段進行實測，因為這時全部主風(fēng)均進兩器而沒有分支進增壓機。這時我們就可以利用主風(fēng)機出口總管的流量儀表和喉部差壓變送器實測出公式中的W值和dP值，由此計算出K2值。這樣有了流量系數(shù)K2就可以將機組制造廠提供的喘振線由流量和出口壓力的關(guān)系換算成可測得的喉部差壓和出口壓力的關(guān)系了，當(dāng)我們得到表示兩者關(guān)系的喘振線后，只需向右移動喘振點流量的7—10%作為控制余量，就可以得到反喘振控制線了。
    其二是可以通過現(xiàn)場實測軸流風(fēng)機的運行數(shù)據(jù)，測出在不同靜葉角度下喘振臨界點的數(shù)據(jù)（出口壓力值和喉部差壓值），將這些實測點連接起來就是該軸流風(fēng)機的實測喘振線，同方法一一樣向右移動喘振點流量的7～10%作為控制余量，就可以得到反喘振控制線了。該方法由于來自于現(xiàn)場實測，比方法一獲得的理論值具有更高的可靠性和可用性，在實際應(yīng)用中被廣泛采用。
    我們假設(shè)繪制的反喘振線就如圖2中所示。在反喘振控制中用喉部差壓（入口流量）控制主風(fēng)出口放空線上的反喘振調(diào)節(jié)閥，其反喘振調(diào)節(jié)器的設(shè)定值取自出口壓力和靜葉角的函數(shù)SP：f(P，d)，也就是圖2中的反喘振線；而其檢測信號則取自喉部差壓。當(dāng)軸流風(fēng)機運行在反喘振線以下時(即PV>SP)，調(diào)節(jié)器輸出20mA，反喘振放空閥全關(guān)，而當(dāng)軸流風(fēng)機運行超過反喘振線時(即PV<SP)，則放空閥自動打開，機組將運行在反喘振線上，此時雖己不是正常工況，但卻避免了機組喘振所造成的嚴(yán)重破壞。一旦外部條件正常，軸流風(fēng)機將重新運行在正常工況的工作點上。
2、旋轉(zhuǎn)失速線和第一級阻塞線
    圖1中的D線是軸流式風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)失速線，低于此線就表明風(fēng)機入口葉柵沖角過大時（靜葉片開度角過小），葉片背面氣流產(chǎn)生脫離，機內(nèi)氣流形成脈動流而導(dǎo)致葉片疲勞損壞。防止的措施是嚴(yán)格限制風(fēng)機靜葉片在開度不小于制造廠規(guī)定的最小允許開度下操作，在風(fēng)機啟動時，應(yīng)盡快通過旋轉(zhuǎn)失速區(qū)。現(xiàn)在軸流機組制造廠己將風(fēng)機的最小啟動角設(shè)置為風(fēng)機靜葉最小允許開度角（一般為220），故風(fēng)機旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象已從機械結(jié)構(gòu)上得以根治。另外軸流機組制造廠也將風(fēng)機的靜葉可調(diào)最大角度進行了限制（一般為790），從而在機械結(jié)構(gòu)上消除了第一級阻塞現(xiàn)象。
3、末級反阻塞控制
    圖1中的C線是軸流風(fēng)機的末級阻塞線。當(dāng)軸流式風(fēng)機出口壓力降至使末級附近葉柵處的流速達(dá)到聲速時，風(fēng)機進入阻塞工況，大的葉片壓降可以導(dǎo)致后面幾級葉片疲勞損壞。反阻塞控制亦可采用類似反喘振控制的隨動反阻塞控制方案，用以控制主風(fēng)出口總管上的調(diào)節(jié)閥來保證機組工作點位于末級阻塞線之上。在流化催化裂化裝置的實際應(yīng)用中，軸流式風(fēng)機發(fā)生阻塞的幾率是很低的，一般只在開機和開工烘兩器階段操作失誤時才可能發(fā)生，發(fā)生后的危險性也較�。�機組較長期處于阻塞狀態(tài)才能造成葉片疲勞損壞）。而且目前機組制造廠都采用了具有較高的結(jié)構(gòu)強度的葉片，故實際應(yīng)用中一般不設(shè)置反阻塞控制。
4、負(fù)荷控制
    大多數(shù)恒速運行的大型軸流式風(fēng)機負(fù)荷都采用可調(diào)靜葉轉(zhuǎn)角開度控制，用風(fēng)機出口流量控制靜葉開度。圖3給出了靜葉調(diào)節(jié)的控制方塊圖，從圖中可以看出靜葉開度調(diào)節(jié)實際上是一個串級調(diào)節(jié)回路，而其副回路這個閉環(huán)是在伺服控制器實現(xiàn)的。為了能更好地理解靜葉的原理，圖4給出了靜葉定位系統(tǒng)的原理圖：
    如圖4所示，伺服控制器的給定信號來自流量調(diào)節(jié)器的輸出，其檢測值為由位移傳感器測得的靜葉位移信號，經(jīng)位移變送器變換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號送給控制器與設(shè)定值比較，其差值給控制器比例放大后送給伺服閥。動力油同時送給伺服閥，由伺服閥控制的液壓油同時送給壓縮機左右側(cè)的兩個油缸（伺服馬達(dá)），油缸活塞同步驅(qū)動壓縮機調(diào)節(jié)缸沿軸做往復(fù)運動，實現(xiàn)調(diào)節(jié)靜葉角度，改變主風(fēng)機出口流量的目的。
5、結(jié)束語
    大型軸流風(fēng)機的控制對確保機組的安全運行，確保整個催化裂化裝置的平穩(wěn)操作起著極其重要的作用。在設(shè)計軸流風(fēng)機的控制時，應(yīng)充分理解機組的固有特性與工藝操作之間的相互關(guān)系，合理選擇控制方案，并配合采用機組的自動聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，使軸流風(fēng)機達(dá)到安全、高效運行的目的，進而提高整個裝置的運行效果，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。