喘振的监测诊断与防治

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1、喘振的监测诊断与防治喘振的监测诊断与防治屮石油人庆石化公司王平黑龙江省大庆市163714摘要文中从不同角度分析了，在役运行的设计制造精良的离心式压缩机发生喘振的机理，并叙述了喘振的现场监测、诊断与防治对策。关键词：离心压缩机喘振机理监测诊断防治1、引言喘振是速度式压缩机所特有的一种异常现彖。即使是一些从国外引进的，设计制造精良的离心式压缩机，正常运行--段时间后也常常会发生喘振。而有些速度式压缩机在运行小反复间断性地发生喘振。喘振是压缩机流到中气体旋转分离的高级阶段，严重的喘振会造成机器或部件损坏，不严垂的喘振（即气流的

2、旋转分离）同样是一•种潜在的危险，它不仅加剧设备的损坏速度，而且会增加能耗，造成生产成木的提高。木文就此讨论实际生产运行中，离心式压缩机发生喘振的原因、危害性、诊断方法和防治対策。2、喘振机理机及危害性离心式压缩机叶轮的叶片，扩压器叶片在制造时，无论是采用焊接、精密铸造、钏接还是电解腐蚀方法，都不会保证安装尺寸的绝对精确，那么气流进入各个流道就不对能是特别均匀的。例如，取三个流道，当压缩机入I】流量较小时，首先会在2通道非工作血-侧，边界层内开始发牛气流分离，曲于分离层堵塞了2通道的通流截面，通流截面会变小，使木应流过2

3、通道的气体，掉转方向分别流向1、3通道，这两股气流屮，流向1通道的气流使1通道负冲角增人即iV0,这样的流动对1通道的流动状态有所改善。另外一股气流，则流向3通道，使3通道的非工作而发生边界层分离，3通道发生分离后将重复2通道所发生的过程。于是就会逆旋转方向在各流道中依次出现分离现象。这种分离现象就是所谓的气流旋转分离。这也就是喘振的初级阶段，叶轮或叶片扩压器中的旋转分离过程如图1（展开图）所示。图1气流旋转分离展开示意图在压缩机运行过程中，当流量减小到最小流量Qmin时，旋转分离达到最严重的程度，流动状况极端恶化，流道

4、内再也建立不起足够的压力，压缩机出口压力将突然大大下降，这吋与压缩机联合运行的管网屮的压力，便会大于压缩机出口和缸内的压力，管网小的高压气体就急剧倒流回压缩机中，当管网中气体压力降到压缩机出口压力时，倒流停止，旋转方向1压缩机缸1内重新建立起足够的压力，压缩机又重新开始向管网供气，压缩机恢复正常工作。当管网中压力恢复时，如果流量没有得到调整，压缩机内气体的圧力又会降低、流最减少，系统又会重复上述过程，如此周而复始，这种压缩机与管网系统联合作用产牛:的周期性气流振荡现象，称为喘振。喘振通常发纶在设计制造不精的压缩机，或发纶

5、在压缩机处理量-与系统不匹配的情况Fo其实在实际生产过程中，设计制造精良的压缩机，经过正常运行数月、数年之后，系统没有做任何修改、调整也会发生喘振，或者频繁发生气流旋转分离。另外，不适当的操作也会引起短暂的喘振。喘振会使叶片、叶轮、转子、隔板和扩压器等强烈振动，叶轮、转子、管道所承受的动载荷急剧增大，噪声加剧。如不采取扌昔丿施，会使整台机组发生强烈振动，损坏轴承、密封，振裂振断管线，进而造成严重事故。即使是只发生气流旋转分离，持续时间过长同样会损坏密封、叶轮、管件等部件。压缩机内发纶气流分离时，气流反向流动会引起很人的能

6、量损失，此时的能量损失超过摩擦损失，从而使整机效率下降。我们在工作屮，分析处理过数起现场压缩机组发生严重喘振、无法运行、气流旋转分离损坏气封部件、振断引压管线等部件的故障。下面以实际问题为例叙述喘振以及气流分离的监测、诊断与防治。3、喘振监测与诊断3.1气流旋转分离的监测与诊断气流旋转分离时振的初级阶段，此时如上节所述，只是在少数流道中发生叶片非工作面部位的边界成分离，分离气团堵塞了部分通道，使得各流道岀口的气流压力、流量的脉动会传到集气管系屮，由此产生频率为fs的振动，『s即是气流旋转分离频率；fs=n*V/2式中：n

7、・・•・转速（R/S）；v.・・.旋转分离区的数量。某厂一台由意大利新比隆公司设计制造的大型高压离心式压缩机纟II,介质是二氧化碳气。机组的高压缸和出口管线，在生产运行中振动突然增大，振幅在54〜65微米Z间波动。该缸出口管线上振动位移值达480微米，振动速度值达65mm/s0为了分析振动原因，分别在高压缸转了轴承部位采用在线监测系统的涡流传感器进行监测和采集信号、对该缸出口管线采用加速度传感器和便携式分析仪进行现场监测分析。两个部位所测得的波形与频谱图及轴心轨迹见图2与图3o当时机组转速为13200转/分。从转子轴承支

8、座振动信号的谱图中可以看到，220HZ分量幅值为52微米，半频的110HZ分量为50微米，见图2的左图。在该缸出口管线上得到的加速度信号频谱图中110IIZ的半频成分的幅値也达到了一倍频的50%,见图3。出公式fs=n*v/2可得fs=110HZ,即旋转分离频率的计算值与实际测量的振动频率值相符。通过以上数据分析，对