离心式压缩机的喘振与防范1

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1、离心式压缩机的喘振与防范离心式压缩机是空分设备中的关键部机，离心式压缩机能否安全运行，关系到整套空分设备的正常运行。喘振是离心式压缩机的最大隐患，喘振现彖对压缩机的破坏性是巨大的，是损坏压缩机的主要祸根之一。当压缩机喘振时，由于气流强烈的脉动和周期性振荡，在叶片末端形成的激波，叶轮动应力大大增加，使叶片产生强烈振动，发生疲劳断裂。发生逆流时，高温气倒流回压缩机，这时压缩机仍维持原转向不变，会使压缩机转子产生强烈振动，并可能损坏轴承、密封，进而造成严重的事故。因而，压缩机的喘振机理及防喘振措施的研究探讨是很有必要

2、的。1、喘振的机理1.1喘振产生的原因压缩机发生喘振的一个原因是压缩机的运行工况，流量超过最小值，在压缩机流道屮出现严重的旋转脱离和失速。发生喘振的另一个原因是压缩机管网系统不稳眾，管网性能曲线发生变动，其工作点离开原来的平衡点进入喘振区，如图1中的S点。图1压缩机管网系统产生喘振的条件1.2喘振工况的判断方法（1）听测压缩机出口管路气流的噪咅压缩机在稳定工况范围内运行时，其噪音是连续的，且较低；而当接近喘振丁况时,周期性的气流振荡，会使排气管道屮发出的噪音时高时低，产生周期变化。当进入喘振工况时，噪音立即大增

3、，甚至有爆音出现。（2）观察压缩机出口压力和流量的变化在稳定工况运行时，其出口压力和进口流量的变化幅度不大，在平均值附近摆动；当接近或进入喘振工况时，两者的变化都很大，发生周期性大幅度的脉动，甚至有气体从压缩机进口处被倒推出来。（3）观测压缩机的机体和轴承的振动在稳定工况运行时，机体和轴承的振动振幅是很小的；当接近或进入喘振工况时，两者都发生强烈振动，其振幅将显著增加。当压缩机运行屮出现上述现象之一，说明已经接近或进入喘振工况。1.3喘振的程度喘振的程度与许多因素有关，一般机组输气量、压缩比、排气压力和气体的密

4、度越大，发生喘振越严重；实际进气量越小，运行工况点在喘振区距离喘振曲线越远，喘振越严克；管网容量越大，喘振的振幅越大，频率越低，喘振的越严重，破坏性越强。2、防喘振措施的探讨2.1合理选取设计参数为了尽量避免压缩机在运行中发生喘振现彖，在设计时就耍注意合理设计压缩机通流部分的结构和几何尺寸、气动参数，使压缩机具有一个较宽的稳定工况范围。设计工况点要离喘振点有一定距离。一般要求Qmin<0.8Qp（Qp为设计工况的流量），如图2o图2压缩机的喘振保护曲线①近似喘振曲线②喘振保护曲线2.2合理设置防喘振工艺流程压缩

5、机应设置口动和手动两用的防喘振控制调节系统。压缩机的防喘振就是使压缩机的运行工况始终在喘振曲线的右侧，为了安全起见，在喘振曲线的右侧预先设计好一条“保护曲线”，当压缩机运行工况点因某些原因从右侧逐渐移向保护曲线时，从而增加压缩机进口流量，防止运行工况点进入喘振区。日前，国内常用的有单参数、双参数控制两种防喘振工艺流程。单参数乂分压力控制和流量控制两种。1、压力控制压缩机的排气压力根据空分设备的要求保持一个恒定的值（以卜-简称PC）不变，若排气压力超过该值时，调节器就输出一个信号，经气电转换器后通过阀门定位器的功

6、率放人及定位作用，推动活塞式调节阀的活塞，把阀门打开放出部分压缩机空气，从而使排气压力下降到PC值以下，此时调节阀又自动关闭，压缩机排气压力又冋升到PC值不变。在正常情况下，压缩机不会因排气压力过高以及气量减少使其工作点进入喘振区，从而保证压缩机的安全运行。即使上述排气压力自动调节系统由于某种原因失效，而压缩机同时出现不正常的工况而使排气压力继续升高达到某一值时，调节阀还可以通过排出管路上另一取压点引出的管线上的压力控制器及其继电控制回路被迅速自动打开。如图3。压缩机根据本身情况一定值Qo,当压缩机流量小丁，Q

7、（）时，就适当开启回流阀，保证压缩机在Q2Qo的范围内运行，见图4。图4流量控制防喘振示意图3、双参数控制保护曲线Q"Pw入为常数，当Q/PmW入时，适当开启冋流阀，保护压缩机在Q=Pout的右侧范围内运行，见图5。Q进气/图5双参数控制防喘振示意图目前，国际上一种先进的双参数防喘振工艺流程很值得我们借鉴，•其原理如图6。图6国外某压缩机防喘振系统示意图当压缩机排气管网压力大于设计值时，自动调整进口导叶，使压缩机进气量减少，从而降低管网压力，以保证排气压力恒定。但由于某种特殊原因，排气压力继续升高，达到喘振保护

8、线时，通过流量、压力的双参数选择，防喘振阀开始动作。如压力继续升高至设定值时，防喘振阀全部打开，使压缩机脱离喘振工况。此流程的优点是节能、安全，更有利于保证压缩机工况的稳定。另外，压缩机出口应设置止逆阀，防止管网气体倒流。压缩机出口第一道阀门距压缩机出口法兰要尽量进一些，减少管网容量，降低通流能量。□常检查与维护：定期对调节阀进行检查维护保养（放空调节阀、进口导叶等），HlU.ll:冋