离心式压缩机防喘振控制的探析

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1、离心式压缩机防喘振控制的探析【摘要】喘振（又称之为飞动）是使离心式压缩机性能反常的一种不稳定的运行状态。离心式压缩机发生喘振时，将出现整个压缩机管网系统的气流周期性振荡现象。不但会使压缩机的性能显著恶化，气体参数（压力、流量）产生大幅度脉动，而・且会发生一种如同喘息病患者呼吸时的“呼哧、呼哧”的噪音，并大大地加剧整个机组的振动。喘振会使压缩机的转子和定子的元件经受交变应力；级间压力失调引起强烈的振动，使密封和轴承损坏；甚至发生转子与定子元件相碰、压送的气体外泄、引起爆炸等恶性事故。【关键词】离心式；压缩机；喘振控制♦八1一刖§离心式压缩机是一种高转速，高精密度，高

2、可靠性的机械，它具有流量稳定、经久耐用、节能、保养简易等优点，广泛应用于冶金、化工、石油化工等领域。但是，使用离心式压缩机无法冋避喘振问题，因为喘振是离心式压缩机的特殊工况，它是在一定的操作条件（流量、压力和转速）下，由于被压缩气流的倒流而引起的一种不正常现象。这一现象的产生是由离心式压缩机的结构特点决定的，因而是无法消除的。发生喘振时机组剧烈振动，流量大幅度波动，若不及时釆取措施加以处理很可能造成重大事故。事实上，喘振这一现象对于从事离心式压缩机运行的操作人员并不陌生，现主耍从设计和运行的和度对离心式压缩机组发生喘振的原因、防喘振系统的设计以及不机组发生喘振时应

3、采取的措施谈几点看法。1、压缩机的喘振及危害压缩机入口流量减少时，可能出现另一种不稳定工况现象，压缩机的气体流量和排气压力周期性地低频率、大振幅压缩机的喘振及危害压缩机入口流量减少时，可能出现另一种不稳定工况现象，压缩机的气体流量和排气压力周期性地低频率、大振幅地波动，引起机器的强烈振动，这种现象称为压缩机的喘振。喘振时，气流轴向波动，通过压缩机的整个气体流量（或平均流量值）大幅波动，喘振频率和振幅由流路的容积大小决定。形成喘振的内在原因是气流的严重失速和扩展，外部条件是压缩机与管网联合运行工况条件。下面利用特性线来说明（如图），A点与B点为管网特性线与压缩机特性

4、线交点，其屮AE为正常特性线，CB为突跃失速后可能工作的特性线。设A点为压缩机工作失速点，B点是失速后一个可能的稳定工作点，压缩机在A点工作时，流量微小的减少便引起压缩机的施转失速（图中所示为突变失速），压缩机排气压力突然减少，如果管网的容积非常小，管网的压力能迅速调整到和压缩机排气压力相适应，运行点移至新的平衡点B（如双点划线所示）。如果管网容积很大，压力变化很慢，高于压缩机排气压力，会迫使气体倒流，工作点由A点移至D点（如虚线所示）。由于在叶栅脱离区充以气体，T作暂时恢复正常，这时管网一方I何继续给用户供气;另一方面一部分气倒流入到压缩机使管网压力迅速下降，压

5、缩机又可以向管网正常供气，很有可能工况点沿虚线至A点，如果引起喘振原因未消除,乂会重复上述现象。实际管网的容积是有限的，开始可能出现倒流时，管网的压力跟着降低。暂时排不出的气体，叶片槽道的脱离区可能缩小，叶栅工况很可能瞬时恢复正常。压缩机的排气量迅速增加，然后又很快达到稳定运行点A（如点划线所示的喘振循环路线所示），如果上述引起失速的原因未消除，就会重复上述现象（如图中所示的喘振循环路线），出现压缩机压力、流量大幅度地波动，这就是喘振。一般管网容量大，喘振的频率低，振幅大。反之，管网容量小，喘振振幅小，频率高。从以上分析来看喘振可以分为弱喘振和深度喘振，它们之间没

6、冇分界线，一般出现倒流的喘振肯定为深度喘振。喘振现象通常具有如下宏观特征。⑴、压缩机工作极不稳定。压缩机正常运转时，排气压力、流量等参数脉动值小，频率高（图a）。减少流量到接近喘振流量时，脉动加剧，时而出现时而消失。无明显规律，继续减少流量到出现喘振时，气动参数会出现周期性的波动，振幅大，频率低，同时平均排气压力值下降（图b）。对深度喘振来说，由于气体从排气管网倒流入压缩机继而乂经压缩再排出，使气流温度可能急剧升高⑵、喘振有强烈的周期性气流噪声，出现气流吼叫声。止常运转时气流的声音为哨声，到喘振前气流声音变化不大。喘振时突然出现周期性的爆声，再减少流量，会出现轰隆

7、隆声。冇时由于现场其他的杂声，或对双缸体压缩机，在喘振轻微时，也可能听得不明显，但多数情况下是能明显听得到的。⑶、机器强烈振动。机体、轴承等振幅急剧增加。压缩机是不允许在喘振条件下运行的，因为危害很大。第一，它可能损坏如密封、0形环等压缩机零部件，其至引起动、静零部件等重人碰撞损坏。对止推轴承产生冲击力，破坏轴承油膜稳定，损坏轴承。可能破坏油密封系统，使油膜密封的油气压差失调，造成油膜密封故障。第二，可能破坏机器的安装质量，破坏各部分调整好的间隙值，其至引起轴的变形等，引起机器在以后运行中振动加剧。第三，可能使一些有关仪表失灵或使仪表准确性降低。实际运行中引起喘振

8、的原因很多