【壓縮機網】摘要：針對影響離心式壓縮機長周期安全、平穩運行的固有特性-喘振,介紹了離心式空氣壓縮機發生喘振現象的原因分析、影響因素、喘振危害、具體特征以及預防方法. 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就有可能發生喘振現象。此現象只能有效的控制和減少發生喘振頻次，無法從根本上消除。因此，正確判斷離心式壓縮機的喘振現象，能夠及時消除脫離喘振區，對于壓縮機安全、平穩、長周期運行具有重要的意義。生產運行過程中有時會突然產生強烈振動、氣體介質的流量和壓力也出現大幅度脈動、并伴有周期性沉悶的呼叫聲以及氣流波動在管網中引起的呼哧呼哧的強噪聲這種現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立即采取調節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實現壓縮機的穩定運行, 離心式壓縮機的喘振現象是1945年英國s*先發現并引起人們的注重。

 

　　離心式壓縮機發生喘振現象原因分析

 

　　喘振現象的發生取決于管網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聯接構成一個密閉的氣體介質輸送體系壓縮機與管網同時工作于該體系為氣體介質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過程中其流量不斷減少當壓縮機進口流量減少到一定值時則氣體在葉輪流道內s*先產生分離渦流流量進一步減少氣體在葉輪流道內的分離渦流區進一步擴大并形成嚴重的旋轉脫離現象氣體流動狀態嚴重惡化壓縮機排出壓力大幅度下降這時管網氣體會倒流至壓縮機直至壓縮機出口壓力大于管網壓縮機又開始排出氣體氣流在系統中產生的這種周期性振蕩現象通稱為壓縮機的喘振。也就是說，當壓縮機流量小到足夠時，會在整個擴壓器流道中產生嚴重的旋轉失速，壓縮機出口壓力突然下降，使管網的壓力比壓縮機出口壓力高，迫使氣流倒回壓縮機，一直到管網壓力下降到低于壓縮機出口壓力使，壓縮機又開始向管網供氣，壓縮機恢復正常。當管網壓力又恢復到原來壓力時，流量仍小于喘振流量，壓縮機又產生嚴重的旋轉失速，出口壓力下降，管網中的氣流又會倒流回壓縮機。如此周而復始，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，這種現象叫壓縮機的喘振。一般管網容量大，喘振振幅就大，頻率就低，反之，管網容量小，喘振振幅就小，頻率就高。

 

　　離心式壓縮機發生喘振現象的危害

 

　　離心式壓縮機喘振現象對壓縮機的危害極為嚴重，主要表現在以下幾個方面：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(壓力、流量等)大幅度地波動，破壞了工藝系統的穩定性。②會使葉片強烈振動，葉輪應力大大增加，噪聲加劇。③引起動靜部件的摩擦和碰撞，使壓縮機的軸產生彎曲變形，嚴重時會產生軸向竄動，碰壞葉輪。④加劇軸承、軸頸的磨損，破壞潤滑油膜的穩定性，使軸承合金產生疲憊裂紋，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、火災等事故。⑥影響和壓縮機相連的其他設備的正常運轉，于擾崗位人員的正常工作，使一些測量儀表儀器準確性降低，甚至失靈。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，發生的喘振越嚴重，危害越大。 

 

　　離心式壓縮機發生喘振現象的判斷

 

　　由于離心式壓縮機喘振的危害較大，崗位人員應能及時判斷，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。當離心式壓縮機接近喘振工況時，排氣管道中會發生周期性時高時低“呼哧呼哧”的噪聲。當進人喘振工況時，噪聲增大，甚至出現爆音。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，機組發生強烈的振動。 ④查看離心式壓縮機電機電流，發生喘振時電機電流會瞬間急劇上升。

 

　　離心式壓縮機發生喘振現象的特征

 

　　離心式壓縮機一旦出現喘振現象則機組本體和管網的運行狀態將會發生明顯特征：出口壓力和入口流量大幅度變化，有時還可能產生氣體倒流現象引起機組振動過高聯鎖停機。管網有周期性振蕩、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定，離心式壓縮機出口壓力和入口流量會發生周期性、大幅度波動，頻率較低，同時系統壓力達不到設定壓力。

 

　　⑵喘振有強烈的周期性氣流噪音，出現氣流吼叫。

 

　　⑶機組軸承振動大幅度上升甚至達到報警、聯鎖值使壓縮機停機。

 

　　⑷離心式壓縮機電機電流瞬間急劇上升。

 

　　防止離心式壓縮機發生喘振現象的方法

 

　　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。防喘振自控系統的幾種實現方法：

 

　　1、固定極限流量法

 

　　固定極限流量的防喘振控制系統，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運行。此法優點是控制系統簡單，使用儀表較少。缺點是當壓縮機轉速降低，處在低負荷運行時，防喘振控制系統投用過早，回流量較大，能耗較大。

 

　　2、可變極限流量法

 

　　在壓縮機負荷有可能通過調速來改變的場合，因為不同轉速工況下，極限喘振流量是一個變數，它隨轉速的下降而變小，所以z*合理的防喘振控制方法，應是留有適當的安全裕量，使防喘振調節器沿著喘振極限流量曲線右側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，要預防、解決壓縮機的喘振現象，有以下幾個辦法:

 

　　1、根據壓縮機性能曲線，找出喘振點。一般工業應用，可取允許的z*低工況點即可。

 

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

 

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

 

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

 

　　5、機組出口應設有防喘振線。設定值可設為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生喘振現象的注意事項 ?

 

　　防止離心式壓縮機發生喘振現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）防止管網堵塞使管網特性改變。

 

　　（3）在開、停機過程中，并網、脫離管網速度不易過快，開關閥門要均勻、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、關防喘閥時要平穩緩慢。關防喘閥時要先低壓后高壓，開防喘閥時要先高壓后低壓。若出現喘振現象時，應立即全部打開防喘閥，增加壓縮機流量，然后根據情況進行處理，規范操作。

　　結束語

 

　　應當結合生產實踐，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、穩定、連續長周期運行。不僅可以減少機組因喘振聯鎖引起的裝置非計劃停車，而且可以節約裝置運行成本、延長機組運行壽命。