1.本发明属于离心式压缩机领域，具体为一种应用于制冷行业的离心式压缩机进气工艺系统。
背景技术：2.离心式压缩机又称透平式压缩机：主要用来压缩气体，主要由转子和定子两部分组成：转子包括叶轮和轴，叶轮上有叶片、平衡盘和一部分轴封；定子的主体是气缸，还有扩压器、弯道、回流器、进气管、排气管等装置。离心式压缩机用于压缩气体的主要部件是高速旋转的叶轮和通流面积逐渐增加的扩压器。离心式压缩机是通过叶轮对气体作功，在叶轮和扩压器的流道内，利用离心升压作用和降速扩压作用，将机械能转换为气体的压力能的。在化工、石油精炼，冶金、制冷等行业中，离心式压缩机是极为关键的设备。
3.离心式压缩机的工作机理是：气体在流过离心式压缩机的叶轮时，高速运转的叶轮使气体在离心力的作用下，一方面压力有所提高，另一方面速度也极大增加，即离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。显然，叶轮对气体做功是气体得以升高压力的根本原因，而叶轮在单位时间内对单位质量气体作功的多少是与叶轮外缘的圆周速度密切相关的，圆周速度越大，叶轮对气体所作的功就越大。
4.制冷行业使用较为广泛的是排气压力小于5mpa的各类型离心式空气、氧气、氮气等压缩机。
5.根据离心式压缩机工作机理，各类型离心式压缩机全部设计有压缩机特性曲线，用以控制、调节离心式压缩机入口进气压力、流量与压缩比、出口压力及流量、效率、功率等工况变化量。离心式压缩机设计工况根据理论设计、现场喘振试验修正的实际运行特性曲线设置，进气压力、流量设计值可调节范围有限。
6.当进气压力、流量处于设计值范围内时，离心式压缩机处于设计工况区域运行，入口气体径向进入叶轮，气体在叶轮流道中流动工况符合设计计算，压缩机压缩效率与机械效率处于最佳工作点。当进气压力、流量降低，大于最低报警值小于设计值，但仍处于设计工况区域运行时，离心式压缩机压缩比增大，出口压力及流量减少，压缩机压缩效率与机械效率降低，偏离最佳工作点。当进气压力、流量降低至小于最低报警值大于联锁值，离心式压缩机偏离设计工况区域运行时，入口进气方向偏离径向进入角度，气体在叶轮叶片出现旋转脱离，叶片不能提高气体压力，导致离心式压缩机出口压力、流量降低、无法达到设计值。当入口进气压力、流量降低至小于联锁值时，离心式压缩机处于不稳定运行状态，叶轮流道中气体流动工况恶化，最终导致离心式压缩机发生喘振故障或联锁自动停机。
7.目前，应用于制冷行业的离心式压缩机均采用单一入口进气设计工艺，该工艺对进气压力和流量的调节范围非常有限，以氧氮液化装置中离心式循环氮压机为例：产品氮气经过增压透平膨胀机增压，换热器换热，经液化器液化后，一部分作为产品液体氮输出，
没有液化的氮气循环液化工艺流程；在此过程中离心式循环氮压机常因入口压力不足发生喘振现象，为维持入口进气压力，现有工艺通常采用二种调节方式，一是设置回流阀防止氮压机发生喘振，开启回流阀，将循环氮压机出口部分中压氮气回流至循环氮压机入口进气端，保持循环氮压机入口进气压力稳定，但会导致循环氮压机出口流量降低，氮气重复压缩，无功电耗增加；二是离心式循环氮压机设置放空阀的情况下，为防止喘振现象发生，减小氮压机入口导叶的开度，尽可能维持循环氮压机入口进气压力在额定范围内，但可能因此导致入口进气流量降低过多，从而引发氮压机发生喘振故障。
8.现有技术对离心式压缩机入口进气压力和流量的调节，无论采用设置回流阀的方式还是调节入口导叶开度的方式，对进气压力和流量的调节都十分有限；离心式压缩机单一入口进气方式决定了其进气压力和流量主要取决于上道工艺管线出口气体的压力和流量，上道工艺生产线运行的稳定性对离心式压缩机运行工况影响较大，加之离心式压缩机本体入口前对进气压力和流量的调节范围十分有限，故容易导致离心式压缩机运行不稳定，运行工况易受上道工艺产线影响而波动，当上道工艺产线运行不稳定时，导致进气压力时常偏离压缩机设计工况范围，造成离心式压缩机设备故障率高与运行能耗高。
技术实现要素：9.为了提高制冷领域离心式压缩机入口进气压力，确保进气压力、出口压力、流量处于设计值区域内，维持离心式压缩机安全、稳定、经济运行，通过对现有技术和设备的改进，本发明提供了一种离心式压缩机进气系统技术方案。
10.本发明一种离心式压缩机进气系统的技术方案包括二路进气管路：一路是主进气气源管路，即原有离心式压缩机入口进气管路，另一路是从原有进气系统外部引进一路相同气体介质的低压气源管路，为辅助外接气源进气管路，工作时两路同时进气。
11.通过现场采集离心式压缩机在不同工况条件下的特性曲线和各项参数，并进行对比分析，针对离心式压缩机入口进气压力不足的现象从外部引入一路相同介质的低压气源作为辅助外接气源，将所述辅助外接气源进气管路接入离心式压缩机入口导叶前主进气管路上。为确保辅助外接气源汇入主要进气气源，辅助外接气源的设定压力必须大于主进气气源的压力，流量小于主进气气源的流量。
12.为了对所述辅助外接气源的压力和流量进行调节和控制，所述辅助外接气源进气管路上部件按进气方向依次串联安装，包括：气动切断阀、气动节流薄膜调节阀、气体分配器；此外，压力变送器设置在离心式压缩机入口导叶前的主进气管道侧。首先在外接气源管道入口处设置一只气动切断阀，气动切断阀具有开关功能；其次在所述气动切断阀之后依次安装气动节流薄膜调节阀，用以调节进入离心式压缩机入口导叶前的外接低压气源的压力和流量；在所述气动节流薄膜调节阀之后的外接气源进气管道中还设置有专用的气体分配器，用以控制外接气源气体流速，使气流分配均均，避免压力波动现象，使气体以层流形式汇入主要进气管路，避免因外接气源汇入主进气管路引起的气流扰动，保证压缩机进气稳定。
13.可根据设计、安装、运行技术要求，将气体分配器设计为圆筒状或圆锥状，与外接气源进气管道圆形弧度相同，装配在外接气源进气管道内径中，材料为不锈钢材质。
14.本发明进一步技术方案为：将所述辅助外接气源进气管路上设置的气动切断阀、
气动节流薄膜调节阀与离心式压缩机dcs集中控制系统电性连接，实现离心式压缩机进气系统全自动控制功能。气动切断阀具有开关功能，能够快速全开或切断辅助外接气源进气管路与主进气管路的联通。气动节流薄膜调节阀，可调节进入离心压缩机入口导叶侧的外接气源进气管路中气体压力和流量；为了不干扰离心式压缩机dcs一体化自动控制系统，所述气动节流薄膜调节阀设为单一控制逻辑，只接受压力变送器传输的信号控制，根据压力设定值进行自动调节，不参与离心式压缩机进气系统的集中控制。
15.在离心式压缩机dcs控制系统中增设气动切断阀开、关反馈信号与气动节流薄膜调节阀控制逻辑。在离心式压缩机运行状态，气动切断阀自动全开时，根据dcs控制系统中离心式压缩机入口进气压力变送器显示值，气动节流薄膜调节阀自动调节阀门开度，调节离心式压缩机入口进气压力。在离心式压缩机停机状态，气动切断阀自动全关时，气动节流薄膜调节阀自动全关。同时，气动节流薄膜调节阀控制逻辑为单一控制逻辑，不参与离心式压缩机入口导叶、防喘振阀控制。离心式压缩机入口进气压力值经压力变送器以4～20ma电信号传输至dcs控制系统的总线组件，通过设置专用的入口进气压力模拟量输入、输出模块控制逻辑调节气动节流薄膜调节阀的开度。此外，在dcs控制系统中增设离心式压缩机入口进气压力高联锁值，当离心式压缩机入口进气压力大于高联锁值时，气动切断阀自动全关，外接低压气源不进入离心式压缩机入口进气管道。
16.通过采用本发明技术方案，使得离心式压缩机运行时，能够确保其入口进气压力达到设计值，其出口压力、流量处于设计值范围内，同时，完全实现离心式压缩机全自动、一键式操作，满足冶金、化工生产要求。
附图说明
17.图1现有技术离心式压缩机设置回流阀的进气工艺示意图；
18.图2现有技术离心式压缩机设置放空阀的进气工艺示意图；
19.图3本发明离心式压缩机设置放空阀的进气工艺实施例一示意图；
20.图4本发明离心式压缩机设置回流阀的进气工艺实施例二示意图；
21.符号说明：b1、增压透平膨胀机；e2、换热器；e3、液化器；b4、离心式循环氮压机；e4、气体分配器；v1、气动切断阀；v2、气动节流薄膜调节阀；p1、压力变送器；v3、产品气送气阀；v4、离心式循环氮压机回流阀；v5、离心式循环氮压机入口导叶；v6、离心式循环氮压机放空阀。
具体实施方式
22.下面结合附图3、4对本发明技术方案的实施做进一步详细说明：
23.实施例一：以马钢气体公司氧氮液化装置配套的20000m3/h离心式循环氮压机的入口进气工艺为例，具体说明本发明技术方案的实施、操作。
24.本发明实施例20000m3/h离心式循环氮压机的入口进气工艺设置有放空阀，外接气源采用制氧液化装置升温低压氮气，压力为0.5mpa，与原有入口进气管路中的产品氮气纯度相同。
25.经现场设计实施，将外接低压氮气管路接入循环氮压机b4入口导叶v5之前的原有主进气管路，有效提高循环氮压机b4入口进气压力。辅助外接气源的压力大于主要进气气
源的压力，流量小于主要进气气源的流量，最大限度导入最小外接低压氮气进气量达到提高入口压力的效果。
26.本发明实施例20000m3/h离心式循环氮压机b4的进气工艺装置包括：循环氮压机b4进气管道前设置有入口导叶v5、循环氮压机b4排气管道后设置有放空阀v6，将辅助外接低压氮气管路接入循环氮压机b4入口导叶v5之前的原有主进气管路，外接进气管路上依次串联有气动切断阀v1、气动节流薄膜调节阀v2、气体分配器e4、压力变送器p1、所述压力变送器p1设置在循环氮压机b4入口导叶v5前的进气管道侧；离心式循环氮压机b4、循环氮压机入口导叶v5、压力变送器p1、放空阀v6与外接低压氮气管道中气动切断阀v1、气动节流薄膜调节阀v2均由dcs控制系统自动调节控制。
27.经对马钢氧氮液化装置运行时，20000m3/h循环氮压机b4入口进气压力降幅数据统计、分析、计算，外接低压氮气管道直径设计为50mm，最大低压氮气流量为400m3/h。低压氮气管道材质为不锈钢材料。
28.在外接低压氮气管道进气侧设置1只气动切断阀v1，气动切断阀v1是2位阀门，可在1秒内实现全开、全关。在外接低压氮气管道出口侧设置1只气动节流薄膜调节阀v2，可调节进入循环氮压机b4入口导叶v5侧的进气管道中外接低压氮气压力、流量。经设计，在气动节流薄膜调节阀v2出口侧的外接低压氮气管道中设计、安装1只圆筒状气体分配器e4，气体分配器e4与外接低压氮气管道圆形弧度相同，镶嵌于外接低压氮气管道内径中，材质为不锈钢材料；气体分配器e4调节外接低压氮气流速，使汇入离心式循环氮压机b4入口进气管道中的低压氮气分配均匀，保持循环氮压机b4叶轮进气稳定，避免气流波动。
29.在原有氧氮液化装置dcs控制系统中增设气动切断阀v1、气动节流薄膜调节阀v2自动控制模块，循环氮压机b4处运行状态时，控制气动切断阀v1自动全开；根据压力变送器显示值，气动节流薄膜调节阀v2自动调节阀门开度，调节循环氮压机b4入口进气压力。循环氮压机b4停机时，控制气动切断阀v1自动全关，压力变送器无信号，气动节流薄膜调节阀v2自动全关。此外，在氧氮液化装置dcs控制系统中增设循环氮压机b4入口进气压力联锁值，在循环氮压机b4入口进气压力大于联锁值时，气动切断阀v1自动全关，辅助外接低压氮气不进入循环氮压机b4入口主进气管路。
30.20000m3/h离心式循环氮压机b4的入口进气工艺全自动操作方法如下：
31.首先，投运氧氮液化装置、启动20000m3/h循环氮压机b4，当20000m3/h循环氮压机b4转速升至设定值1500r/min时，为使出口压力、流量升至设计值，将20000m3/h循环氮压机b4入口导叶v5开度调至正常运行开度、放空阀v6调至全关状态。20000m3/h循环氮压机b4入口进气压力小于低报警值4kpa时，dcs控制联动投运辅助外接进气系统模块，气动切断阀v1自动全开，气动节流薄膜调节阀v2自动开启，根据压力变送器p1传输的压力信号自动调节气动节流薄膜调节阀v2的阀门开度。20000m3/h循环氮压机入口进气压力自动调至设定值8kpa，当入口进气压力超过该值，气动切断阀v1、气动节流薄膜调节阀v2自动关闭。
32.停运20000m3/h循环氮压机b04时，将20000m3/h循环氮压机b04入口导叶v5开度减至最小设定值、放空阀v6调至全开状态，在20000m3/h循环氮压机b04转速减至0r/min时，气动切断阀v1，气动节流薄膜调节阀v2自动全关。
33.实施例二：以马钢气体公司氧氮液化装置配套的14500m3/h离心式循环氮压机的入口进气工艺为例，具体说明本发明技术方案的实施、操作。
34.本发明实施例14500m3/h离心式循环氮压机入口进气工艺设置有回流阀，外接气源采用制氧液化装置升温低压氮气，压力为0.5mpa，与原有主进气管路中的中压管网氮气纯度相同。
35.经对14500m3/h循环氮压机b4入口进气压力降幅数据统计、分析计算后，外接低压氮气管道直径设计为45mm，接入循环氮压机b4入口导叶v5侧的0.5米处主进气管道，最大低压氮气流量设计值为350m3/h。低压氮气管道材质均为304不锈钢材料。
36.在外接低压氮气管道进气侧设置1只气动切断阀v1，阀径设计为45mm，气动切断阀v1是2位阀门，可在1秒内实现全开、全关。在外接低压氮气管道出口侧设置1只气动节流薄膜调节阀v2，气动节流薄膜调节阀v2设计有增速器，可精确调节进入14500m3/h循环氮压机b4入口导叶v5侧的进气管道中外接低压氮气压力、流量。在气动节流薄膜调节阀v2出口侧的外接低压氮气管道中设计、安装1只圆筒状气体分配器e4，气体分配器e4与外接低压氮气管道圆形弧度相同，镶嵌于外接低压氮气管道内径中，由4组气体分配板购成，材质为304不锈钢材料。气体分配器e4调节外接低压氮气流速，使汇入离心式循环氮压机b4主进气管道中的低压氮气分配均匀，保证氮压机b4叶轮进气稳定。
37.在氧氮液化装置dcs控制系统中增设气动切断阀v1、气动节流薄膜调节阀v2自动控制模块，通过气动切断阀v1开、关反馈信号与气动节流薄膜调节阀v2控制逻辑实现全自动控制。在14500m3/h循环氮压机b4运行状态下，气动切断阀v1自动全开，根据dcs控制系统中进气压力变送器p1显示值，气动节流薄膜调节阀v2自动调节阀门开度，满足循环氮压机b4入口进气压力要求。在14500m3/h循环氮压机b4停机状态时，气动切断阀v1自动全关，气动节流薄膜调节阀v2自动全关。同时，气动节流薄膜调节阀v2控制逻辑为专用控制逻辑，不参与循环氮压机b4入口导叶v5、回流阀v4的控制，14500m3/h循环氮压机b04入口进气压力值经压力变送器p1以4～20ma电信号输至dcs控制系统中总线组件，通过设置专用的入口进气压力模拟量输入、输出模块控制逻辑，调节气动节流薄膜调节阀v2开度。
38.本发明实施例二14500m3/h离心式循环氮压机b4的入口进气工艺全自动操作方法如下：
39.启动14500m3/h循环氮压机b4入口进气装置。在14500m3/h循环氮压机b4转速升至设定值1500r/min时，为使所述氮压机b04出口压力、流量升至设计值，将氮压机b4入口导叶v5开度调至正常运行值、回流阀v4调至全关状态，当氮压机b4入口进气压力小于低报警值5kpa时，气动切断阀v1自动全开，气动节流薄膜调节阀v2自动开启，将氮压机b4入口进气压力自动调至设定值10kpa，在入口进气压力升至大于联锁值12kpa时，气动切断阀v1、气动节流薄膜调节阀v2自动关闭。
40.停运14500m3/h循环氮压机b4入口进气装置时，开启14500m3/h循环氮压机b04回流阀v4、减小入口导叶v5开度，对氮压机b4卸压，在14500m3/h循环氮压机b4转速减至0r/min时，气动切断阀v1、气动节流薄膜调节阀v2控制模块开关自动关闭。