【壓縮機網(wǎng)】摘要：針對影響離心式壓縮機長周期安全、平穩(wěn)運行的固有特性-喘振,介紹了離心式空氣壓縮機發(fā)生喘振現(xiàn)象的原因分析、影響因素、喘振危害、具體特征以及預(yù)防方法. 提出了防止離心壓縮機喘振的控制方法及實際操作中應(yīng)注意的問題。

　　前言

 

　　離心式空氣壓縮機（以下簡稱離心式壓縮機）的喘振是離心式壓縮機固有的特性。只要離心式壓縮機處于運行狀態(tài)就有可能發(fā)生喘振現(xiàn)象。此現(xiàn)象只能有效的控制和減少發(fā)生喘振頻次，無法從根本上消除。因此，正確判斷離心式壓縮機的喘振現(xiàn)象，能夠及時消除脫離喘振區(qū)，對于壓縮機安全、平穩(wěn)、長周期運行具有重要的意義。生產(chǎn)運行過程中有時會突然產(chǎn)生強烈振動、氣體介質(zhì)的流量和壓力也出現(xiàn)大幅度脈動、并伴有周期性沉悶的呼叫聲以及氣流波動在管網(wǎng)中引起的呼哧呼哧的強噪聲這種現(xiàn)象通稱為壓縮機的喘振工況。壓縮機不能在喘振工況長時間運行。一旦壓縮機進入喘振工況操作人員應(yīng)立即采取調(diào)節(jié)措施降低出口壓力或增加入口流量使壓縮機工況點脫離喘振區(qū)實現(xiàn)壓縮機的穩(wěn)定運行, 離心式壓縮機的喘振現(xiàn)象是1945年英國s*先發(fā)現(xiàn)并引起人們的注重。

 

　　離心式壓縮機發(fā)生喘振現(xiàn)象原因分析

 

　　喘振現(xiàn)象的發(fā)生取決于管網(wǎng)的特性曲線和離心壓縮機的特性曲線。喘振形成的原因在于倒流和供氣的周期性地交替進行。離心式壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)接構(gòu)成一個密閉的氣體介質(zhì)輸送體系壓縮機與管網(wǎng)同時工作于該體系為氣體介質(zhì)的輸送升壓提供了必要的條件如果壓縮機在輸送氣體介質(zhì)過程中其流量不斷減少當(dāng)壓縮機進口流量減少到一定值時則氣體在葉輪流道內(nèi)s*先產(chǎn)生分離渦流流量進一步減少氣體在葉輪流道內(nèi)的分離渦流區(qū)進一步擴大并形成嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象氣體流動狀態(tài)嚴(yán)重惡化壓縮機排出壓力大幅度下降這時管網(wǎng)氣體會倒流至壓縮機直至壓縮機出口壓力大于管網(wǎng)壓縮機又開始排出氣體氣流在系統(tǒng)中產(chǎn)生的這種周期性振蕩現(xiàn)象通稱為壓縮機的喘振。也就是說，當(dāng)壓縮機流量小到足夠時，會在整個擴壓器流道中產(chǎn)生嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)失速，壓縮機出口壓力突然下降，使管網(wǎng)的壓力比壓縮機出口壓力高，迫使氣流倒回壓縮機，一直到管網(wǎng)壓力下降到低于壓縮機出口壓力使，壓縮機又開始向管網(wǎng)供氣，壓縮機恢復(fù)正常。當(dāng)管網(wǎng)壓力又恢復(fù)到原來壓力時，流量仍小于喘振流量，壓縮機又產(chǎn)生嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)失速，出口壓力下降，管網(wǎng)中的氣流又會倒流回壓縮機。如此周而復(fù)始，使壓縮機的流量和出口壓力周期性的大幅度波動，引起壓縮機強烈的氣流波動，這種現(xiàn)象叫壓縮機的喘振。一般管網(wǎng)容量大，喘振振幅就大，頻率就低，反之，管網(wǎng)容量小，喘振振幅就小，頻率就高。

 

　　離心式壓縮機發(fā)生喘振現(xiàn)象的危害

 

　　離心式壓縮機喘振現(xiàn)象對壓縮機的危害極為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①喘振時由于氣流強烈的脈動和周期性振蕩，會使供氣參數(shù)(壓力、流量等)大幅度地波動，破壞了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性。②會使葉片強烈振動，葉輪應(yīng)力大大增加，噪聲加劇。③引起動靜部件的摩擦和碰撞，使壓縮機的軸產(chǎn)生彎曲變形，嚴(yán)重時會產(chǎn)生軸向竄動，碰壞葉輪。④加劇軸承、軸頸的磨損，破壞潤滑油膜的穩(wěn)定性，使軸承合金產(chǎn)生疲憊裂紋，甚至燒毀。⑤損壞壓縮機的級間密封及軸封，使壓縮機效率降低，甚至造成爆炸、火災(zāi)等事故。⑥影響和壓縮機相連的其他設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，于擾崗位人員的正常工作，使一些測量儀表儀器準(zhǔn)確性降低，甚至失靈。⑦減少壓縮機壽命。一般機組的排氣量、壓力比、排氣壓力和氣體的密度越大，發(fā)生的喘振越嚴(yán)重，危害越大。 

 

　　離心式壓縮機發(fā)生喘振現(xiàn)象的判斷

 

　　由于離心式壓縮機喘振的危害較大，崗位人員應(yīng)能及時判斷，離心式壓縮機的喘振一般可從以下幾個方面判別:①聽測離心式壓縮機出口管路氣流的噪聲。當(dāng)離心式壓縮機接近喘振工況時，排氣管道中會發(fā)生周期性時高時低“呼哧呼哧”的噪聲。當(dāng)進人喘振工況時，噪聲增大，甚至出現(xiàn)爆音。②觀測離心式壓縮機出口壓力和進口流量的變化。喘振時，會出現(xiàn)周期性的、大幅度的脈動，從而引起測量儀表指針大幅度地擺動。③觀測離心式壓縮機的機體和軸承的振動情況。喘振時，機體、軸承的振動振幅顯著增大，機組發(fā)生強烈的振動。 ④查看離心式壓縮機電機電流，發(fā)生喘振時電機電流會瞬間急劇上升。

 

　　離心式壓縮機發(fā)生喘振現(xiàn)象的特征

 

　　離心式壓縮機一旦出現(xiàn)喘振現(xiàn)象則機組本體和管網(wǎng)的運行狀態(tài)將會發(fā)生明顯特征：出口壓力和入口流量大幅度變化，有時還可能產(chǎn)生氣體倒流現(xiàn)象引起機組振動過高聯(lián)鎖停機。管網(wǎng)有周期性振蕩、振幅大、頻率低、并伴有周期性吼叫聲。

 

　　⑴離心式壓縮機工況不穩(wěn)定，離心式壓縮機出口壓力和入口流量會發(fā)生周期性、大幅度波動，頻率較低，同時系統(tǒng)壓力達不到設(shè)定壓力。

 

　　⑵喘振有強烈的周期性氣流噪音，出現(xiàn)氣流吼叫。

 

　　⑶機組軸承振動大幅度上升甚至達到報警、聯(lián)鎖值使壓縮機停機。

 

　?、入x心式壓縮機電機電流瞬間急劇上升。

 

　　防止離心式壓縮機發(fā)生喘振現(xiàn)象的方法

 

　　目前常采用兩類防喘振方法，即固定極限流量（或稱z*小流量）法與可變極限流量法,工藝操作中的防喘振裝置是防喘振閥。防喘振自控系統(tǒng)的幾種實現(xiàn)方法：

 

　　1、固定極限流量法

 

　　固定極限流量的防喘振控制系統(tǒng)，就是使壓縮機的流量始終保持大于某一定值流量p，從而避免進入喘振區(qū)運行。此法優(yōu)點是控制系統(tǒng)簡單，使用儀表較少。缺點是當(dāng)壓縮機轉(zhuǎn)速降低，處在低負(fù)荷運行時，防喘振控制系統(tǒng)投用過早，回流量較大，能耗較大。

 

　　2、可變極限流量法

 

　　在壓縮機負(fù)荷有可能通過調(diào)速來改變的場合，因為不同轉(zhuǎn)速工況下，極限喘振流量是一個變數(shù)，它隨轉(zhuǎn)速的下降而變小，所以z*合理的防喘振控制方法，應(yīng)是留有適當(dāng)?shù)陌踩Ａ浚狗来裾{(diào)節(jié)器沿著喘振極限流量曲線右側(cè)的一條安全控制線工作，這便是可變極限流量法。

 

　　通過日常工作總結(jié)，要預(yù)防、解決壓縮機的喘振現(xiàn)象，有以下幾個辦法:

 

　　1、根據(jù)壓縮機性能曲線，找出喘振點。一般工業(yè)應(yīng)用，可取允許的z*低工況點即可。

 

　　2、在壓縮機的進口安裝溫度、流量監(jiān)視儀表，出口安裝壓力監(jiān)視儀表，一旦出現(xiàn)喘振及時報警。

 

　　3、生產(chǎn)中若必須減小壓縮機的流量，可在壓縮機出口設(shè)旁通回路，讓氣體放空或經(jīng)降壓后仍回進氣管。

 

　　4、在小流量下運行時，可降低壓縮機的轉(zhuǎn)速，使得壓縮機流量減小時不致進入喘振狀態(tài)。

 

　　5、機組出口應(yīng)設(shè)有防喘振線。設(shè)定值可設(shè)為z*低允許工況點。一旦機組進口流量壓力低至z*低允許工況點，防喘振線可自動打開，使機出口氣體流回進口。

 

　　防止離心式壓縮機發(fā)生喘振現(xiàn)象的注意事項 ?

 

　　防止離心式壓縮機發(fā)生喘振現(xiàn)象的注意事項可歸納為以下幾點。

 

　　（1）防止進氣壓力低、進氣溫度高和氣體分子量減少等。

 

　　（2）防止管網(wǎng)堵塞使管網(wǎng)特性改變。

 

　　（3）在開、停機過程中，并網(wǎng)、脫離管網(wǎng)速度不易過快，開關(guān)閥門要均勻、緩慢。升、降速不可太快，原則為先升速后升壓、先降壓后降速。

 

　?。?）開、關(guān)防喘閥時要平穩(wěn)緩慢。關(guān)防喘閥時要先低壓后高壓，開防喘閥時要先高壓后低壓。若出現(xiàn)喘振現(xiàn)象時，應(yīng)立即全部打開防喘閥，增加壓縮機流量，然后根據(jù)情況進行處理，規(guī)范操作。

　　結(jié)束語

 

　　應(yīng)當(dāng)結(jié)合生產(chǎn)實踐，逐步弄清喘振的機理，把握喘振的主要影響因素，熟悉常見的喘振實例，采取有效的防喘振控制辦法，提高壓縮機抗喘振性能和運行可靠性。保證機組安全、穩(wěn)定、連續(xù)長周期運行。不僅可以減少機組因喘振聯(lián)鎖引起的裝置非計劃停車，而且可以節(jié)約裝置運行成本、延長機組運行壽命。