淺析離心式壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象及控制方案.pdf

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1、淺析離心式壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象及控制方案張立軍(洛陽智達(dá)石化工程有限公司，河南洛陽471003)摘要：離心式壓縮機(jī)是在石油化工、冶金、電力等行業(yè)廣泛使用的核心設(shè)備，但離心式壓縮機(jī)在某些特定工況下會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象，使壓縮機(jī)不能正常穩(wěn)定工作，如處理不及時(shí)或操作不當(dāng)會(huì)影響正常生產(chǎn)甚至發(fā)生事故。因此，壓縮機(jī)不允許在喘振狀態(tài)下進(jìn)行只能采取相應(yīng)的防喘振控制方案。本文將介紹喘振現(xiàn)象及產(chǎn)生喘振的原因和危害，常用防喘振控制方案的介紹和分析對比。關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī)；喘振；控制離心式壓縮機(jī)具有處理和輸氣量大、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少。同時(shí)可由電動(dòng)機(jī)，蒸汽輪機(jī)，煙氣輪機(jī)等拖動(dòng)，拖動(dòng)形式的多樣化可以有效的

2、回收企業(yè)的廢氣，廢熱，不僅為企業(yè)降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本而增加了效益，節(jié)能減排也為企業(yè)實(shí)現(xiàn)效益與環(huán)保雙贏，所以離心式壓縮機(jī)在石油化工、冶金、電力等行業(yè)廣泛使用，做為裝置或單元的重要設(shè)備，如何使離心壓縮機(jī)能夠平穩(wěn)的運(yùn)行，其的安全性，可靠性至關(guān)重要。加之離心式壓縮機(jī)也有其固有的缺點(diǎn)，容易在某些運(yùn)行工況(溫度，流量，壓力的變化)下，壓縮機(jī)發(fā)生喘振。喘振一旦發(fā)生會(huì)對裝置平穩(wěn)生產(chǎn)和壓縮機(jī)本身造成危害，因?yàn)榇癯潭鹊牟煌瑢?huì)造成機(jī)組葉輪、主軸、軸瓦、導(dǎo)葉(靜葉)，密封等重要部件的損壞，嚴(yán)重可導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)組報(bào)廢，造成生產(chǎn)裝置的工藝波動(dòng)或停產(chǎn)，給企業(yè)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在了解和分析產(chǎn)

3、生喘振的原因后，采取有效的防喘振控制措施，制定出高效可靠的防喘振控制方案，避免和防止喘振產(chǎn)生，才能確保離心式壓縮機(jī)的正常平穩(wěn)運(yùn)行。1喘振現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因1．1什么是喘振現(xiàn)象離心壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，在某一壓力，轉(zhuǎn)速下都對應(yīng)最小流量，當(dāng)該流量降低到一定程度時(shí)，機(jī)組出口介質(zhì)流量和出口壓力將產(chǎn)生周期性大幅波動(dòng)而引起機(jī)身劇烈振動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做壓縮機(jī)的“喘振”或“飛動(dòng)”1．2喘振現(xiàn)象的機(jī)理離心式壓縮機(jī)工作的基本原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)氣體一起旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生離心力，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力動(dòng)能。在葉輪后部設(shè)置有通流截面逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓元件(擴(kuò)壓器)，從葉輪流出的高速氣體在擴(kuò)壓器內(nèi)進(jìn)行降

4、速增壓，將此部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能。當(dāng)離心式壓縮機(jī)的實(shí)際工況偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，如果氣體流量減少則進(jìn)入葉輪或擴(kuò)壓器流道的氣流方向就會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)流量減少到一定程度，由于葉輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)和氣流的連續(xù)性，使這種邊界層分離現(xiàn)象擴(kuò)大到整個(gè)流道，而且由于氣流分離沿著葉輪旋轉(zhuǎn)的反方向擴(kuò)展，從而使葉道中形成氣流漩渦，又稱旋轉(zhuǎn)失速。此時(shí)級(jí)的壓力暫形成真空，氣體輸出管道中較高壓力的氣體便倒流回級(jí)里來。此時(shí)倒流回級(jí)中的氣體就補(bǔ)充級(jí)中流量的不足，使葉輪又恢復(fù)了正常工作，把倒流回來的氣體再次壓縮后輸送出去。于是又失壓氣體接著回流，如此周而復(fù)始，在系統(tǒng)中產(chǎn)生了周期性的氣體振蕩現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為“喘振”

5、。2喘振產(chǎn)生的因素下面我們對有可能引起離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振的工藝參數(shù)逐一進(jìn)行分析：2．1流量每臺(tái)離心式壓縮機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都對應(yīng)著最小流量值，在同一轉(zhuǎn)速下隨著流量的減少，壓縮機(jī)的出口壓力逐漸增大，當(dāng)達(dá)到該轉(zhuǎn)速下最大出口壓力時(shí)，機(jī)組進(jìn)入喘振區(qū)，所以說流量減小是發(fā)生喘振的根本原因，在實(shí)際生產(chǎn)中盡量避免壓縮機(jī)在小流量的工況下運(yùn)行。一般認(rèn)為，壓縮機(jī)在最小流量下應(yīng)低于設(shè)計(jì)流量60％。2．2氣體相對分子質(zhì)量離心壓縮機(jī)在相同轉(zhuǎn)速、在恒壓運(yùn)行工況下，相對分子質(zhì)量越小，越容易發(fā)生喘振。2．3壓力在壓縮機(jī)恒壓的運(yùn)行工況下：入口壓力越低，壓縮機(jī)越容易發(fā)生喘振；出口壓力越高，壓縮機(jī)越容易發(fā)生喘

6、振。2．4入口溫度在恒壓運(yùn)行工況下，氣體入口溫度越高，越容易發(fā)生喘振。因此，對同一臺(tái)離心式壓縮機(jī)來說，夏季比冬季更容易發(fā)生喘振。2．5轉(zhuǎn)速在外界用氣量一定的情況下，轉(zhuǎn)速越高，越容易發(fā)生喘振。綜上出現(xiàn)喘振的主要因素是壓縮機(jī)的流量過小，小于壓縮機(jī)的最小流量限；另外接管網(wǎng)的壓力高于壓縮機(jī)排氣壓力，都將會(huì)引起排出氣體倒流回壓縮機(jī)。3喘振的危害喘振的危害性較大，當(dāng)壓縮機(jī)發(fā)生喘振后，壓縮機(jī)組在振動(dòng)的同時(shí)并伴有異常噪聲，振動(dòng)程度和頻次不同對機(jī)組造成的損壞程度也不同，輕者對壓縮機(jī)內(nèi)部的密封、軸承等附屬設(shè)施造成損傷，嚴(yán)重時(shí)對壓縮機(jī)的葉輪，主軸重要部件造成損壞，甚至整臺(tái)機(jī)組報(bào)廢；同時(shí)也會(huì)

7、造成生產(chǎn)裝置緊急停車停工。為企業(yè)造成安全事故隱患和帶來經(jīng)濟(jì)損失。4防止喘振的措施4．1防喘振曲線的建立根據(jù)每臺(tái)壓縮機(jī)實(shí)際性能繪制出壓縮機(jī)防喘振性能曲線，確保壓縮機(jī)運(yùn)行在防喘振(控制)線右側(cè)的安全區(qū)域。蘊(yùn)毫尹2f化l蓄砰2017年02月4．2防喘振的工藝措施a保持流量值不小于發(fā)生喘振最小流量限，可以通過調(diào)節(jié)回流閥使壓縮機(jī)出口介質(zhì)返回到壓縮機(jī)入口，以此增加壓縮機(jī)入口流量，b保持壓縮機(jī)入口與出口的差壓值，可以通過調(diào)節(jié)出口放空閥將介質(zhì)排空，以此降低壓縮機(jī)出口壓力。a方法更適宜有毒、易燃、易爆或經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高而不宜放空的氣體情況，但兩種方法同樣浪費(fèi)部分壓縮功。5