离心式压缩机防喘振控制的探析.docx

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；喘振控制前言离心式压缩机是一种高转速高精密度高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回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采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要从设计和运行的角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线交点其中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工作暂时恢复正常这时管网一方面继续给用户供气；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又会重复上述现象。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有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又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。正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隆声。有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、O形环等压缩机零部件甚至引起动、静零部件等重大碰撞损坏。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甚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的原因很多。除了内部流动情况因失速区的产生与发展结果