离心压缩机的喘振分析和控制.docx

《离心压缩机的喘振分析和控制.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、离心压缩机的喘振分析和控制一、概述离心压缩机是透平式压缩机的一种，具有处理量大、体积小、结构简单、运转平稳、维修量小以及压缩气体不受油污的特点。离心压缩机的安全可靠运行对生产有着非常重要的意义。然而，离心压缩机对气体压力、流量、温度变化较敏感，易发生喘振。喘振是离心压缩机的一种固有现象，具有较大的危害性，是压缩机损坏的主要原因之一。如果能有效避免发生喘振，离心压缩机的维修量非常小；而发生喘振往往造成设备叶轮、主轴、轴承、导叶、干气密封等重要部件损坏，有时甚至导致整个机组报废。因此，应当结合生产实践，逐步掌握喘振的机理，掌握喘振的影响因素，采取有效的防喘振控制措施，提高压缩机的抗喘振性能

2、和运行可靠性。二、喘振及相关名词(一)喘振离心压缩机在运行过程中，当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象叫做压缩机的“喘振”。（二）特性曲线压缩机出口绝压Pd与入口绝压Ps之比（或称压缩比）和入口体积流量的关系曲线。（三）喘振极限线将不同导叶开度下的压缩机特性曲线最高点连接起来所得的一条曲线，即为压缩机喘振极限线，安全防护线增加流量约5%-10%（设计流量的8%）。多级与单级相比，整机的喘振流量增大，性能曲线的形状变陡，稳定工况范围变窄。（四）喘振工况离心式压缩机最小流量时的工况称为喘振工况。二段由于压力高，又经过冷却

3、器所以比一级更容易出现喘振，喘振流量比一段低。三、喘振现象的产生1、喘振的机理离心式压缩机工作的基本原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力，从而将能量传递给气体，使气体压力升高，速度增大，气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件（扩压器），从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压，使气体的部分动能转变为压力能。离心式压缩机的压缩过程主要是在叶轮和扩压器内完成。当离心式压缩机的操作工况发生变动并偏离设计工况时，如果气体流量减少则进入叶轮或扩压器流道的气流方向就会发生变化。当流量减少到一定程度，由于叶轮的连续旋转和气流的连续性，使这种边界层分离现象

4、讲扩大到整个流道，而且由于气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展，从而使叶道中形成气流漩涡，再从叶轮外园折回到叶轮内圆，此现象称为气流旋离，又称旋转失速。发生旋转脱离时叶道中的气流通不过去，级的压力也突然下降，排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间，倒流回级中的气体就补充了级流量的不足，使叶轮又恢复了正常工作，从而从新把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减少，于是压力又突然下降，级后的压力气体又倒流回级中来，如此周而复始，在系统中产生了周期性的气体振荡现象，这种现象称为“喘振”。2、造成喘振的原因影响离心式喘振的因素不是单一的，往往是多种因素综合作用的结果，运行中可能造成喘振的各种原

5、因有：（1）流量每台离心式压缩机在不同转速n下都对应着1条出口压力P与流量Q之间的曲线，随着流量的减少，压缩机的出口压力逐渐增大，当达到该转速下最大出口压力时，机组进入喘振区,压缩机出口压力开始减小，流量也随之减小，压缩机发生喘振。从曲线上看，流量减小是发生喘振的根本原因，在实际生产中尽量避免压缩机在小流量的工况下运行。一般认为，压缩机在最小流量下应低于设计流量60%。（2）气体相对分子质量在恒压运行工况下，相对分子质量越小，越容易发生喘振。（3）入口压力入口压力越低，压缩机越容易发生喘振不同入口压力时的性能不同入口温度时的性能（4）入口温度如上图所示，恒压恒转速下进行的离心式压缩机在

6、不同入口气体温度时的进行曲线，从曲线上可以看出在恒压运行工况下，气体入口温度越高，越容易发生喘振。因此，对同一台离心式压缩机来说，夏季比冬季更容易发生喘振。以上几种情况都是因压缩机性能曲线下移而导致喘振的，管网性能并未改变。有时候则是因为管网性能曲线发生变化而造成喘振，2015年11月28日发生的喘振就是气相节流阀关闭导致的。四、防止喘振的方法防喘振的原理就是针对着引起喘振的原因，在喘振将要发生时，立即设法把压缩机的流量加大。（1）在空压机出口管线上设置自动防喘振阀（公司应该尽快完成自动比例跟随）。在运行时，压缩机入口导叶（IGV）用于控制压缩机的流量及压力，如增加压缩机的流量及出口压

7、力时需增大导叶开度，运行中，压缩机进入最小流量前喘振放空阀会自动打开，为确保压缩机远离喘振线而安全运行。防喘振放空阀和入口导叶控制压缩机流量。压缩机额定流量的30%左右由导叶调节控制，即通过导叶调节可使压缩机额定流量从100%减少到70%，如果流量需进一步减小，只能依靠调节喘振放空阀的开度来实现。当压缩机流量＞70%时，喘振放空阀可以完全关闭。（2）在压缩机出口管路上增设非放空安全阀，以确保防喘振阀出现故障时能及时、迅速地卸压。　　（3）设置回