在催化裂化装置中，为提供操作压力和催化剂再生所需的氧气，需配置主风机组，该类机组类型通常可为轴流式风机或离心式风机。大型静叶可调的轴流式风机较离心式风机具有效率高、稳定工作区宽、结构紧凑、单机能量大、占地少等优点，因而在大型流化催化裂化装置中的应用日益增多。同时大型轴流风机稳定工况区虽宽，但限制即多又严，而且还存在负流量特性区，一旦故障，经济损失将十分惨重，所以轴流风机的控制作为自控设计中的重点和难点，倍受重视。
1、概述
如图1所示为恒速静叶可调轴流式风机典型特性曲线，轴流风机的控制就是要使机组在各种情况下都能被限定在其特性曲线中由A、B、C、D所围成的安全区域内运行。
2、反喘振控制
轴流式风机的喘振现象是一种机内气流在低流量条件下，在叶片上产生气流脱离而形成脉动流，并于出口管线的气容和气阻之间形成的振荡现象。此时机内气流和出口管网的压力和流量脉动可能发展成增幅振荡。机组喘振的频率和振幅不仅与风机本身有关，而且与管网的气容和气阻有关。机组喘振对大型轴流风机的危害远远大于对离心式风机的危害，其危险主要有：
*大的机械振动可损坏机件；
*气流脉动和机内温度上升危及叶片；
*大的扰人噪声；
*可能导致逆流，造成更大的破坏。
正是基于轴流风机喘振的破坏的严重性，轴流机的反喘振控制显得格外重要。图1中的A线就是轴流风机的喘振线，大型轴流式风机的反喘振控制宜采用随动反喘振控制方案。确定随动的反喘振控制线有两种方法：
其一是根据机组制造厂所提供的机组特性曲线绘制所需的反喘振控制线。机组制造厂所给的特性曲线是轴流风机入口流量和出口压力的关系，而在实际设计中，由于风机入口空间有限，没有足够的直管段空间来安装入口流量计而使风机入口流量不能直接测出，所能测到的只是间接反应入口流量的喉部差压。这就需要求得喉部差压和入口流量的关系，其基本公式为：
其中吸入压力Pl接近于一个大气压，因而上式可
简化为：
式中：w-质量流量( kg/m3)
dP-喉部差压( Pa)
K2-流量系数（喘振点附近）
T-吸入温度(k)
流量系数K2可在现场烘两器阶段进行实测，因为这时全部主风均进两器而没有分支进增压机。这时我们就可以利用主风机出口总管的流量仪表和喉部差压变送器实测出公式中的W值和dP值，由此计算出K2值。这样有了流量系数K2就可以将机组制造厂提供的喘振线由流量和出口压力的关系换算成可测得的喉部差压和出口压力的关系了，当我们得到表示两者关系的喘振线后，只需向右移动喘振点流量的7—10%作为控制余量，就可以得到反喘振控制线了。
其二是可以通过现场实测轴流风机的运行数据，测出在不同静叶角度下喘振临界点的数据（出口压力值和喉部差压值），将这些实测点连接起来就是该轴流风机的实测喘振线，同方法一一样向右移动喘振点流量的7～10%作为控制余量，就可以得到反喘振控制线了。该方法由于来自于现场实测，比方法一获得的理论值具有更高的可靠性和可用性，在实际应用中被广泛采用。
我们假设绘制的反喘振线就如图2中所示。在反喘振控制中用喉部差压（入口流量）控制主风出口放空线上的反喘振调节阀，其反喘振调节器的设定值取自出口压力和静叶角的函数SP：f(P，d)，也就是图2中的反喘振线；而其检测信号则取自喉部差压。当轴流风机运行在反喘振线以下时(即PV>SP)，调节器输出20mA，反喘振放空阀全关，而当轴流风机运行超过反喘振线时(即PV<SP)，则放空阀自动打开，机组将运行在反喘振线上，此时虽己不是正常工况，但却避免了机组喘振所造成的严重破坏。一旦外部条件正常，轴流风机将重新运行在正常工况的工作点上。
2、旋转失速线和第一级阻塞线
图1中的D线是轴流式风机的旋转失速线，低于此线就表明风机入口叶栅冲角过大时（静叶片开度角过小），叶片背面气流产生脱离，机内气流形成脉动流而导致叶片疲劳损坏。防止的措施是严格限制风机静叶片在开度不小于制造厂规定的最小允许开度下操作，在风机启动时，应尽快通过旋转失速区。现在轴流机组制造厂己将风机的最小启动角设置为风机静叶最小允许开度角（一般为220），故风机旋转失速现象已从机械结构上得以根治。另外轴流机组制造厂也将风机的静叶可调最大角度进行了限制（一般为790），从而在机械结构上消除了第一级阻塞现象。
3、末级反阻塞控制
图1中的C线是轴流风机的末级阻塞线。当轴流式风机出口压力降至使末级附近叶栅处的流速达到声速时，风机进入阻塞工况，大的叶片压降可以导致后面几级叶片疲劳损坏。反阻塞控制亦可采用类似反喘振控制的随动反阻塞控制方案，用以控制主风出口总管上的调节阀来保证机组工作点位于末级阻塞线之上。在流化催化裂化装置的实际应用中，轴流式风机发生阻塞的几率是很低的，一般只在开机和开工烘两器阶段操作失误时才可能发生，发生后的危险性也较小（机组较长期处于阻塞状态才能造成叶片疲劳损坏）。而且目前机组制造厂都采用了具有较高的结构强度的叶片，故实际应用中一般不设置反阻塞控制。
4、负荷控制
大多数恒速运行的大型轴流式风机负荷都采用可调静叶转角开度控制，用风机出口流量控制静叶开度。图3给出了静叶调节的控制方块图，从图中可以看出静叶开度调节实际上是一个串级调节回路，而其副回路这个闭环是在伺服控制器实现的。为了能更好地理解静叶的原理，图4给出了静叶定位系统的原理图：
如图4所示，伺服控制器的给定信号来自流量调节器的输出，其检测值为由位移传感器测得的静叶位移信号，经位移变送器变换成标准的电信号送给控制器与设定值比较，其差值给控制器比例放大后送给伺服阀。动力油同时送给伺服阀，由伺服阀控制的液压油同时送给压缩机左右侧的两个油缸（伺服马达），油缸活塞同步驱动压缩机调节缸沿轴做往复运动，实现调节静叶角度，改变主风机出口流量的目的。
5、结束语
大型轴流风机的控制对确保机组的安全运行，确保整个催化裂化装置的平稳操作起着极其重要的作用。在设计轴流风机的控制时，应充分理解机组的固有特性与工艺操作之间的相互关系，合理选择控制方案，并配合采用机组的自动联锁保护系统，使轴流风机达到安全、高效运行的目的，进而提高整个装置的运行效果，创造更多的经济效益。
