【壓縮機(jī)網(wǎng)】摘要：針對(duì)影響離心式壓縮機(jī)長(zhǎng)周期安全、平穩(wěn)運(yùn)行的固有特性-喘振,介紹了離心式空氣壓縮機(jī)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(jī)喘振的控制方法及實(shí)際操作中應(yīng)注意的問題。

　　前言

 

　　離心式空氣壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱離心式壓縮機(jī)）的喘振是離心式壓縮機(jī)固有的特性。只要離心式壓縮機(jī)處于運(yùn)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(jī)的喘振現(xiàn)象，能夠及時(shí)消除脫離喘振區(qū)，對(duì)于壓縮機(jī)安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行具有重要的意義。生產(chǎn)運(yùn)行過程中有時(shí)會(huì)突然產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)、氣體介質(zhì)的流量和壓力也出現(xiàn)大幅度脈動(dòng)、并伴有周期性沉悶的呼叫聲以及氣流波動(dòng)在管網(wǎng)中引起的呼哧呼哧的強(qiáng)噪聲這種現(xiàn)象通稱為壓縮機(jī)的喘振工況。壓縮機(jī)不能在喘振工況長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。一旦壓縮機(jī)進(jìn)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(jī)工況點(diǎn)脫離喘振區(qū)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行, 離心式壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象是1945年英國(guó)s*先發(fā)現(xiàn)并引起人們的注重。

 

　　離心式壓縮機(jī)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(jī)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(jìn)行。離心式壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)接構(gòu)成一個(gè)密閉的氣體介質(zhì)輸送體系壓縮機(jī)與管網(wǎng)同時(shí)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(jī)在輸送氣體介質(zhì)過程中其流量不斷減少當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)口流量減少到一定值時(shí)則氣體在葉輪流道內(nèi)s*先產(chǎn)生分離渦流流量進(jìn)一步減少氣體在葉輪流道內(nèi)的分離渦流區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大并形成嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象氣體流動(dòng)狀態(tài)嚴(yán)重惡化壓縮機(jī)排出壓力大幅度下降這時(shí)管網(wǎng)氣體會(huì)倒流至壓縮機(jī)直至壓縮機(jī)出口壓力大于管網(wǎng)壓縮機(jī)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(jī)的喘振。也就是說，當(dāng)壓縮機(jī)流量小到足夠時(shí)，會(huì)在整個(gè)擴(kuò)壓器流道中產(chǎn)生嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)失速，壓縮機(jī)出口壓力突然下降，使管網(wǎng)的壓力比壓縮機(jī)出口壓力高，迫使氣流倒回壓縮機(jī)，一直到管網(wǎng)壓力下降到低于壓縮機(jī)出口壓力使，壓縮機(jī)又開始向管網(wǎng)供氣，壓縮機(jī)恢復(fù)正常。當(dāng)管網(wǎng)壓力又恢復(fù)到原來壓力時(shí)，流量仍小于喘振流量，壓縮機(jī)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(huì)倒流回壓縮機(jī)。如此周而復(fù)始，使壓縮機(jī)的流量和出口壓力周期性的大幅度波動(dòng)，引起壓縮機(jī)強(qiáng)烈的氣流波動(dòng)，這種現(xiàn)象叫壓縮機(jī)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(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象的危害

 

　　離心式壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象對(duì)壓縮機(jī)的危害極為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①喘振時(shí)由于氣流強(qiáng)烈的脈動(dòng)和周期性振蕩，會(huì)使供氣參數(shù)(壓力、流量等)大幅度地波動(dòng)，破壞了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性。②會(huì)使葉片強(qiáng)烈振動(dòng)，葉輪應(yīng)力大大增加，噪聲加劇。③引起動(dòng)靜部件的摩擦和碰撞，使壓縮機(jī)的軸產(chǎn)生彎曲變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，碰壞葉輪。④加劇軸承、軸頸的磨損，破壞潤(rùn)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(jī)的級(jí)間密封及軸封，使壓縮機(jī)效率降低，甚至造成爆炸、火災(zāi)等事故。⑥影響和壓縮機(jī)相連的其他設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，于擾崗位人員的正常工作，使一些測(cè)量?jī)x表儀器準(zhǔn)確性降低，甚至失靈。⑦減少壓縮機(jī)壽命。一般機(jī)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(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象的判斷

 

　　由于離心式壓縮機(jī)喘振的危害較大，崗位人員應(yīng)能及時(shí)判斷，離心式壓縮機(jī)的喘振一般可從以下幾個(gè)方面判別:①聽測(cè)離心式壓縮機(jī)出口管路氣流的噪聲。當(dāng)離心式壓縮機(jī)接近喘振工況時(shí)，排氣管道中會(huì)發(fā)生周期性時(shí)高時(shí)低“呼哧呼哧”的噪聲。當(dāng)進(jìn)人喘振工況時(shí)，噪聲增大，甚至出現(xiàn)爆音。②觀測(cè)離心式壓縮機(jī)出口壓力和進(jìn)口流量的變化。喘振時(shí)，會(huì)出現(xiàn)周期性的、大幅度的脈動(dòng)，從而引起測(cè)量?jī)x表指針大幅度地?cái)[動(dòng)。③觀測(cè)離心式壓縮機(jī)的機(jī)體和軸承的振動(dòng)情況。喘振時(shí)，機(jī)體、軸承的振動(dòng)振幅顯著增大，機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。 ④查看離心式壓縮機(jī)電機(jī)電流，發(fā)生喘振時(shí)電機(jī)電流會(huì)瞬間急劇上升。

 

　　離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象的特征

 

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

 

　?、烹x心式壓縮機(jī)工況不穩(wěn)定，離心式壓縮機(jī)出口壓力和入口流量會(huì)發(fā)生周期性、大幅度波動(dòng)，頻率較低，同時(shí)系統(tǒng)壓力達(dá)不到設(shè)定壓力。

 

　?、拼裼袕?qiáng)烈的周期性氣流噪音，出現(xiàn)氣流吼叫。

 

　　⑶機(jī)組軸承振動(dòng)大幅度上升甚至達(dá)到報(bào)警、聯(lián)鎖值使壓縮機(jī)停機(jī)。

 

　?、入x心式壓縮機(jī)電機(jī)電流瞬間急劇上升。

 

　　防止離心式壓縮機(jī)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(shí)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(jī)的流量始終保持大于某一定值流量p，從而避免進(jìn)入喘振區(qū)運(yùn)行。此法優(yōu)點(diǎn)是控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，使用儀表較少。缺點(diǎn)是當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低，處在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，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(jī)負(fù)荷有可能通過調(diào)速來改變的場(chǎng)合，因?yàn)椴煌D(zhuǎn)速工況下，極限喘振流量是一個(gè)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?，使防喘振調(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(jī)的喘振現(xiàn)象，有以下幾個(gè)辦法:

 

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

 

　　2、在壓縮機(jī)的進(jìn)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(shí)報(bào)警。

 

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

 

　　4、在小流量下運(yùn)行時(shí)，可降低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得壓縮機(jī)流量減小時(shí)不致進(jìn)入喘振狀態(tài)。

 

　　5、機(jī)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(diǎn)。一旦機(jī)組進(jìn)口流量壓力低至z*低允許工況點(diǎn)，防喘振線可自動(dòng)打開，使機(jī)出口氣體流回進(jìn)口。

 

　　防止離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象的注意事項(xiàng) ?

 

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

 

　　（1）防止進(jìn)氣壓力低、進(jìn)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。

 

　?。?）在開、停機(jī)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。

 

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

　　結(jié)束語

 

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