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，需配置主風機組，該類機組類型通常可為軸流式風機或離心式風機。大型靜葉可調的軸流式風機較離心式風機具有效率高、穩定工作區寬、結構緊湊、單機能量大、占地少等優點，因而在大型流化催化裂化裝置中的應用日益增多。同時大型軸流風機穩定工況區雖寬，但限制即多又嚴，而且還存在負流量特性區，一旦故障，經濟損失將十分慘重，所以軸流風機的控制作為自控設計中的重點和難點，倍受重視。
1、概述
如圖1所示為恒速靜葉可調軸流式風機典型特性曲線，軸流風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所圍成的安全區域內運行。
2、反喘振控制
軸流式風機的喘振現象是一種機內氣流在低流量條件下，在葉片上產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象。此時機內氣流和出口管網的壓力和流量脈動可能發展成增幅振蕩。機組喘振的頻率和振幅不僅與風機本身有關，而且與管網的氣容和氣阻有關。機組喘振對大型軸流風機的危害遠遠大于對離心式風機的危害，其危險主要有：
*大的機械振動可損壞機件；
*氣流脈動和機內溫度上升危及葉片；
*大的擾人噪聲；
*可能導致逆流，造成更大的破壞。
正是基于軸流風機喘振的破壞的嚴重性，軸流機的反喘振控制顯得格外重要。圖1中的A線就是軸流風機的喘振線，大型軸流式風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機入口流量和出口壓力的關系，而在實際設計中，由于風機入口空間有限，沒有足夠的直管段空間來安裝入口流量計而使風機入口流量不能直接測出，所能測到的只是間接反應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-質量流量( kg/m3)
dP-喉部差壓( Pa)
K2-流量系數（喘振點附近）
T-吸入溫度(k)
流量系數K2可在現場烘兩器階段進行實測，因為這時全部主風均進兩器而沒有分支進增壓機。這時我們就可以利用主風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系換算成可測得的喉部差壓和出口壓力的關系了，當我們得到表示兩者關系的喘振線后，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。
其二是可以通過現場實測軸流風機的運行數據，測出在不同靜葉角度下喘振臨界點的數據（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，在實際應用中被廣泛采用。
我們假設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）控制主風出口放空線上的反喘振調節閥，其反喘振調節器的設定值取自出口壓力和靜葉角的函數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。當軸流風機運行在反喘振線以下時(即PV>SP)，調節器輸出20mA，反喘振放空閥全關，而當軸流風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重破壞。一旦外部條件正常，軸流風機將重新運行在正常工況的工作點上。
2、旋轉失速線和第一級阻塞線
圖1中的D線是軸流式風機的旋轉失速線，低于此線就表明風機入口葉柵沖角過大時（靜葉片開度角過小），葉片背面氣流產生脫離，機內氣流形成脈動流而導致葉片疲勞損壞。防止的措施是嚴格限制風機靜葉片在開度不小于制造廠規定的最小允許開度下操作，在風機啟動時，應盡快通過旋轉失速區。現在軸流機組制造廠己將風機的最小啟動角設置為風機靜葉最小允許開度角（一般為220），故風機旋轉失速現象已從機械結構上得以根治。另外軸流機組制造廠也將風機的靜葉可調最大角度進行了限制（一般為790），從而在機械結構上消除了第一級阻塞現象。
3、末級反阻塞控制
圖1中的C線是軸流風機的末級阻塞線。當軸流式風機出口壓力降至使末級附近葉柵處的流速達到聲速時，風機進入阻塞工況，大的葉片壓降可以導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，用以控制主風出口總管上的調節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用中，軸流式風機發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生，發生后的危險性也較小（機組較長期處于阻塞狀態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構強度的葉片，故實際應用中一般不設置反阻塞控制。
4、負荷控制
大多數恒速運行的大型軸流式風機負荷都采用可調靜葉轉角開度控制，用風機出口流量控制靜葉開度。圖3給出了靜葉調節的控制方塊圖，從圖中可以看出靜葉開度調節實際上是一個串級調節回路，而其副回路這個閉環是在伺服控制器實現的。為了能更好地理解靜葉的原理，圖4給出了靜葉定位系統的原理圖：
如圖4所示，伺服控制器的給定信號來自流量調節器的輸出，其檢測值為由位移傳感器測得的靜葉位移信號，經位移變送器變換成標準的電信號送給控制器與設定值比較，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的兩個油缸（伺服馬達），油缸活塞同步驅動壓縮機調節缸沿軸做往復運動，實現調節靜葉角度，改變主風機出口流量的目的。
5、結束語
大型軸流風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操作起著極其重要的作用。在設計軸流風機的控制時，應充分理解機組的固有特性與工藝操作之間的相互關系，合理選擇控制方案，并配合采用機組的自動聯鎖保護系統，使軸流風機達到安全、高效運行的目的，進而提高整個裝置的運行效果，創造更多的經濟效益。
