離心式壓縮機(jī)的喘振原因及控制

黃安安 原時超（山西潞安煤基合成油有限公司 山西 長治 046103）

離心式壓縮機(jī)，又稱徑流壓縮機(jī)，被壓縮的氣體沿著徑向流動的透平式壓縮機(jī)。其具有氣量大，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，重量輕，機(jī)組尺寸小，占地面積小，操作可靠等特點，而且離心式壓縮機(jī)對化工介質(zhì)可以做到絕對無油的壓縮過程；被廣泛地應(yīng)用于化工、冶煉等行業(yè)。然而，離心壓縮機(jī)易發(fā)生喘振。喘振對于離心式壓縮機(jī)有著很嚴(yán)重的危害因此如何控制喘振對離心式壓縮機(jī)的運行尤為重要。

一、喘振機(jī)理

1.1 工作原理

離心壓縮機(jī)工作的原理相對簡單，主要是利用汽輪機(jī)帶動高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，氣體在流過葉輪時，一方面氣體的壓力有所提高，另一方面速度也極大增加，使得氣體獲得了動能；從葉輪流出的高速氣體在擴(kuò)壓器內(nèi)速度急速降低，使氣體的部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ??？梢姡x心壓縮機(jī)的壓縮過程主要在葉輪和擴(kuò)壓器內(nèi)完成。即離心式壓縮機(jī)通過葉輪首先將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的靜壓能和動能。

1.2 喘振機(jī)理

離心壓縮機(jī)在運行過程中由于系統(tǒng)工況變化或人為誤操作產(chǎn)生氣體流量減小的狀況，使得進(jìn)人葉輪或擴(kuò)壓器管道的氣流方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)，當(dāng)氣流量降到很低時，分離現(xiàn)象則達(dá)到最大化。當(dāng)氣流發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫離時阻礙了氣流的通過，這就使得另一端有著較高壓力的氣體返流到級里來。此時級里面氣體壓力增加，流量增加，又會重新把倒流回來的氣體重新壓出去。因此氣體在級與管道間往復(fù)徘徊，這就使得系統(tǒng)中產(chǎn)生了周期性的氣流振蕩現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為“喘振”。

1.3 影響喘振的因素

影響喘振的因素主要有兩方面；一是離心式壓縮機(jī)中的氣流在葉道中形成氣流旋渦即“旋轉(zhuǎn)脫離”這是內(nèi)在因素；二是壓縮機(jī)管網(wǎng)系統(tǒng)具有的一種特性，這是外部因素。當(dāng)外界條件使得兩種因素相匹配時，喘振便會發(fā)生?？蓺w納出以下幾個方面：

1.3.1 壓縮機(jī)出口壓力升高

出口壓力升高時，使得系統(tǒng)壓力大于出口壓力，氣流量會降低，達(dá)到符合喘振的流量。穩(wěn)定系統(tǒng)壓力高，使得壓縮機(jī)出口憋壓，大量氣體回流入壓縮機(jī)，形成氣體低流量。

1.3.2 停、開機(jī)時

當(dāng)停、開機(jī)時入口流量低于規(guī)定值。

1.3.3 氣體組分發(fā)生變化

氣體組分發(fā)生變化，氣體的摩爾質(zhì)量變化，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)不變，離心力卻會變化，可導(dǎo)致出口壓力及排量下降。

1.3.4 系統(tǒng)氣體含有油類雜質(zhì)

這類雜質(zhì)使壓縮機(jī)入口氣體帶油，液體組分進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)部，則會降低氣體流量。

1.3.5 汽輪機(jī)出力下降

由于帶動汽輪機(jī)的蒸汽壓力低或品質(zhì)差時，機(jī)組出力下降，轉(zhuǎn)速降低，相應(yīng)流量會降低。

1.3.6 機(jī)組附件原因

輔助系統(tǒng)發(fā)生故障，或者調(diào)速系統(tǒng)失靈，等等原因?qū)е抡婵招氏陆担瑱C(jī)組出力降低。

二、喘振的危害和判斷方法

2.1 喘振的危害

傳真造成的危害主要有以下幾個方面：

2.1.1 影響工藝穩(wěn)定

喘振時氣流強(qiáng)烈的脈動和，會造成供氣的壓力大幅度地波動，影響工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全。

2.1.2 損壞壓縮機(jī)

喘振發(fā)生破壞了潤滑系統(tǒng)平衡，加劇了軸承等磨損件磨損程度，不斷的震動會使軸承產(chǎn)生疲勞形成裂紋、形變、損毀。

2.1.3 破壞密封

喘振產(chǎn)生的震動擴(kuò)大了密封的間隙一方面降低壓縮機(jī)效率，另一方面造成介質(zhì)氣泄露，導(dǎo)致爆炸、中毒、火災(zāi)等事故。

2.1.4 產(chǎn)生噪聲

振動直接產(chǎn)生巨大的噪聲破壞作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，對操作人員造成一定的職業(yè)傷害。

2.1.5 沖擊儀表

喘振會直接，降低壓力表等測量儀表儀器準(zhǔn)確性，甚至損壞這些儀表。

2.2 喘振的判斷

喘振不僅具有以上危害，而且會破壞整個系統(tǒng)的平衡，應(yīng)此操作人員必須及時判斷，作出響應(yīng)，通?？蓮倪@幾個方面判斷喘振：

2.2.1 聽聲音

當(dāng)壓縮機(jī)工況接近喘振時，排氣管道中會有周期性的噪聲。當(dāng)進(jìn)人喘振工況時，噪聲迅速增大，甚至出現(xiàn)爆音現(xiàn)象，如果聲音增大，則很可能是喘振。

2.2.2 看儀表

喘振的一個特點就是氣流減小，并且氣流會出現(xiàn)周期性的脈動，這時可以觀察到流量表、壓力表指針大幅度地擺動，通過觀察可以判定是否為喘振。

三、喘振的預(yù)防和處理措施

3.1 預(yù)防措施：

3.1.1 在壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)未投自動的情況下，調(diào)整機(jī)組的參數(shù)使其運行狀態(tài)離喘振區(qū)，保留足夠的防喘振空間。

3.1.2 在開車、停車或者調(diào)整過程中，必須遵守“升壓過程先升速，降速過程先降壓”的原則。操作中嚴(yán)格按照調(diào)整動作緩慢、均勻的過程。

3.1.3 連接壓縮機(jī)的設(shè)備控制氣參數(shù)必須控制在額定工況內(nèi)。

3.1.4 操作過程中必須密切觀察汽輪機(jī)主蒸汽及后系統(tǒng)設(shè)備的各項參數(shù)，發(fā)現(xiàn)有喘振的傾向時提前做出調(diào)整。

3.2 處理措施。

3.2.1 阻塞工況

如果發(fā)生出口阻塞工況，應(yīng)立即適當(dāng)打開出口放空閥進(jìn)行減壓。

3.2.2 低流量工況

低流量工況時，應(yīng)立即打開反飛動閥，增加出口流量。

3.2.3 氣體參數(shù)變化工況

當(dāng)氣體參數(shù)變化出現(xiàn)的喘振時，首先要適當(dāng)打開放空閥消除喘振狀態(tài)，再調(diào)整操作回復(fù)氣體參數(shù)。

3.2.4 不明原因

發(fā)生喘振工況時，崗位操作人員在不能明確判斷其原因時，應(yīng)先開出口放空閥，消除喘振狀態(tài)后，再根據(jù)實際情況作出判斷后，進(jìn)行防喘振操作。

四、結(jié)束語

實踐證明，喘振的發(fā)生是完全可以避免的。采取相應(yīng)的預(yù)防措施和操作，提高操作人員的預(yù)防技能，加強(qiáng)對機(jī)組的保養(yǎng)和管理，可以有效地防止壓縮機(jī)的喘振的發(fā)生及其帶來的危害，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運行提供可靠的保障，從而增加機(jī)組運行周期，降低檢維修保養(yǎng)費用，不斷提高經(jīng)濟(jì)運行效率。

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