【壓縮機網】今天給大家科普一下風機喘振的相關問題。

 

　　1   喘振定義

 

　　喘振，顧名思義就象人哮喘一樣，風機出現周期性的出風與倒流，相對來講軸流式風機更容易發生喘振，嚴重的喘振會導致風機葉片疲勞損壞。

 

 

　　流體機械及其管道中介質的周期性振蕩，是介質受到周期性吸入和排出的激勵作用而發生的機械振動。例如，泵或壓縮機運轉中可能出現的喘振過程是：流量減小到最小值時出口壓力會突然下降，管道內壓力反而高于出口壓力，于是被輸送介質倒流回機內，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質為止；當管道中的壓力恢復到原來的壓力時,流量再次減少，管道中介質又產生倒流，如此周而復始。

 

　　喘振的產生與流體機械和管道的特性有關，管道系統的容量越大，則喘振越強，頻率越低。一旦喘振引起管道、機器及其基礎共振時，還會造成嚴重后果。為防止喘振，必須使流體機械在喘振區之外運轉。在壓縮機中，通常采用最小流量式、流量-轉速控制式或流量-壓力差控制式防喘振調節系統。當多臺機器串聯或并聯工作時，應有各自的防喘振調節裝置。

 

　　2   風機喘振的現象

 

　　風機抽出的風量時大時小，產生的風壓時高時低，系統內氣體的壓力和流量也發生很大的波動。

 

　　風機的電動機電流波動很大，最大波動值有50A左右。

 

　　風機機體產生強烈的振動，風機房地面、墻壁以及房內空氣都有明顯的抖動。

 

　　風機發出“呼嚕、呼嚕”的聲音，使噪聲劇增。

 

　　風量、風壓、電流、振動、噪聲均發生周期性的明顯變化，持續一個周期時間在8s左右。

 

　　3   喘振原因

　　根據對軸流式通風機做的大量性能試驗來看，軸流式通風機的p－Q性能曲線是一組帶有駝峰形狀的曲線（這是風機的固有特性，只是軸流式通風機相對比較敏感），如左圖所示。當工況點處于B點（臨界點） 左側B、C之間工作時，將會發生喘振，將這個區域劃為非穩定區域。發生喘振，說明其工況已落到B、C之間。

 

　　離心壓縮機發生喘振，根本原因就是進氣量減少并達到壓縮機允許的最小值。理論和實踐證明：能夠使離心壓縮機工況點落入喘振區的各種因素，都是發生喘振的原因。

 

　　進氣溫度升高，空氣密度減少，夏季比冬季易發生喘振。
 

　　進氣壓力下降，如入口過濾器堵塞或吸氣負壓值高。

 

　　出口系統管網壓力提高，即排氣不暢造成出口堵塞喘振。

 

　　離心壓縮機出口工作壓力值設定在喘振區邊緣。

 

　　離心機轉速降低時易發生喘振。

 

　　4   喘振的危害

 

　　喘振現象對壓縮機的危害

 

　　喘振現象對壓縮機十分有害，主要表現在以下幾個方面：

 

　　喘振時由于氣流強烈的脈動和周期性震蕩，會使供氣參數（壓力、流量等）大幅度地波動，破壞了工藝系統的穩定性。

 

　　會使葉片強烈振動，葉輪應力大大增加，噪音加劇。

 

　　引起動靜部件的摩擦與碰撞，使壓縮機的軸產生彎曲變形，嚴重時產生軸向竄動，碰壞葉輪。

 

　　加劇軸承、軸頸的磨損，破壞潤滑油膜的穩定性，使軸承合金產生疲勞裂紋，甚至燒毀。

 

　　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、火災等事故。

 

　　影響與壓縮機相連的其他設備的正常運轉，干擾操作人員的正常工作，使一些測量儀表儀器準確性降低，甚至失靈。

 

　　一般機組的排氣量、壓力比、排氣壓力和氣體的密度越大，發生的喘振越嚴重，危害越大。

 

　　軸流風機發生喘振時的危害

 

　　當風機發生喘振時，風機的流量周期性地變化，變化幅度比較大，可能出現零甚至負值。風機流量的這種劇烈的正負波動，會發生氣流的猛烈撞擊，使風機本身產生劇烈振動，同時風機工作的噪聲加劇。大容量、高壓頭風機發生喘振的危害很大,可能導致軸承和設備的損壞。

 

　　5  影響壓縮機喘振的因素

 

　　壓縮機轉速

 

　　當離心壓縮機轉速變化時，其性能曲線也將隨之改變，當轉速提高時，壓縮機葉輪對氣體所做的功將增大，在相同的容積流量下，氣體的壓力也增大，性能曲線上移。反之，轉速降低則性能曲線下移。

 

　　管道特性對喘振的影響

 

　　離心壓縮機的工作點是壓縮機性能曲線與管網特性曲線的交點，只要其中一條曲線發生變化,則工作點就會改變。管網阻力增大（如壓縮機出口閥關小）， 其特性曲線將變陡，致使工作點向小流量方向移動，如圖所示：當工作點由A移至A時便進人了喘振工況區。管網容量越大，喘振的振幅越高，頻率越低，喘振越嚴重，破壞性越強。喘振的頻率大致與管網容量的平方根或容量的0.56次方成反比。

 

　　另外，管網的容量對壓縮機的喘振流量也有影響，戴冀等對一小型低壓離心壓縮機的喘振試驗表明：管網的容量對喘振點的影響很大, 容量大時喘振點流量也增大，壓縮系統穩定性變差。

 

　　影響喘振的其他因素

 

　　壓縮機的參數結構：入口導葉開度、葉輪結構、擴壓機的結構

 

　　壓縮機的進氣狀態：進氣溫度、壓力、氣體組成。

 

 

　　6  防止喘振的具體措施

 

　　針對軸流式風機喘振采取的措施

 

　　使泵或風機的流量恒大于QK。如果系統中所需要的流量小于QK時，可裝設再循環管或自動排出閥門，使風機的排出流量恒大于QK 。

 

　　如果管路性能曲線不經過坐標原點時，改變風機的轉速，也可能得到穩定的運行工況。通過風機各種轉速下性能曲線中最高壓力點的拋物線，將風機的性能曲線分割為兩部分，右邊為穩定工作區，左邊為不穩定工作區，當管路性能曲線經過坐標原點時，改變轉速并無效果，因此時各轉速下的工作點均是相似工況點。

 

　　對軸流式風機采用可調葉片調節。當系統需要的流量減小時，則減小其安裝角，性能曲線下移，臨界點向左下方移動，輸出流量也相應減小。

 

　　最根本的措施是盡量避免采用具有駝峰形性能曲線的風機，而采用性能曲線平直向下傾斜的風機。

 

　　防止離心式壓縮機喘振的條件

 

　　防止進氣壓力過低、進氣溫度高和氣體分子量減少等

 

　　防止管網堵塞使管網特性改變。

 

　　要堅持在開、停車過程中，升降速度不可太快，并且先升速后升壓和先降壓后降速。
 

　　開、關防喘振閥時要平穩緩慢。