離心式壓縮機(jī)的喘振分析與控制

楊鵬飛

（中國石油西部管道獨山子輸油氣分公司，新疆 克拉瑪依 833600）

一、離心式壓縮機(jī)的喘振

（一）壓縮機(jī)的喘振機(jī)理及影響因素

（1）吸入流量過低。當(dāng)壓縮比和轉(zhuǎn)速不變時，如果吸入流量減小，會導(dǎo)致壓縮機(jī)運行曲線中的運行工況點左移，進(jìn)入喘振區(qū)，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象。

（2）壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速偏高。當(dāng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到喘振臨界點時，在壓縮比和吸入流量不改變的情況下，如果壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速加大，則會使壓縮機(jī)運行曲線中的運行工況點上移，進(jìn)入喘振區(qū)，使壓縮機(jī)發(fā)生喘振。

（3）壓縮機(jī)排出口的管網(wǎng)壓力過高。當(dāng)吸入流量達(dá)到喘振臨界點時，在吸入流量和轉(zhuǎn)速不發(fā)生改變的情況下，壓縮機(jī)的排出壓力會越來越高，即氣體壓縮比升高，這時壓縮機(jī)的運行工況點會上移進(jìn)入喘振區(qū)，壓縮機(jī)會發(fā)生喘振。

（4）壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度升高。氣體的密度減小。所以，壓縮機(jī)在夏季發(fā)生喘振的頻率與其他季節(jié)相比較高。

（5）動力供給異常導(dǎo)致壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速減小，從而致使壓縮機(jī)發(fā)生喘振。

（6）級見氣體冷卻器的換熱效果降低，導(dǎo)致壓縮機(jī)各級的排氣溫度升高，也會誘發(fā)喘振的發(fā)生。

離心式壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象多發(fā)生于機(jī)組開工、停工和生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整時，因為這期間的吸入流量、壓力比和轉(zhuǎn)速會頻繁的發(fā)生改變，在開工、停工和生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整期間，上有系統(tǒng)共贏的原料量會較大的變化，需要及時調(diào)整轉(zhuǎn)速和返回線開度，以確保壓縮機(jī)能夠在穩(wěn)定工況下工作。

（二）喘振的危害

喘振現(xiàn)象對離心式壓縮機(jī)的危害極大，會縮短壓縮機(jī)的使用壽命，喘振現(xiàn)象的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

①喘振會使氣流強(qiáng)烈的脈動以及周期性的震蕩，會導(dǎo)致供氣參數(shù)（流量、轉(zhuǎn)速等）的大幅度上下波動，這會破壞工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行。

②喘振現(xiàn)象的發(fā)生會使葉片產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動，葉輪的應(yīng)力也會大大地增加，使噪聲加劇。

③喘振會加劇軸頸和軸承的磨損，破壞潤滑油膜的穩(wěn)定性，導(dǎo)致軸承合金產(chǎn)生疲勞裂紋，甚至燒毀軸承。

④喘振現(xiàn)象會致使壓縮機(jī)機(jī)件密封及軸封遭受損壞，導(dǎo)致壓縮機(jī)的工作效率降低，甚至造成火災(zāi)、爆炸等重大事故。

⑤喘振會致使動靜部件之間的摩擦與碰撞，使壓縮機(jī)的軸彎曲變形，嚴(yán)重時會產(chǎn)生軸向竄動，破壞葉輪；

⑥喘振會影響與壓縮機(jī)相連的其他設(shè)備的正常運行，干擾操作人員的正常工作，使部分測量儀器儀表準(zhǔn)確性降低，甚至是失靈。一般情況下，機(jī)組的壓力比、排氣壓力、氣體密度和排氣量越大，喘振現(xiàn)象就會越嚴(yán)重，其危害就越大。

（三）喘振的判斷

由于喘振的危害極大，所以操作人員在工作過程中對喘振現(xiàn)象的正確判斷是十分重要的。對于喘振現(xiàn)象的判斷主要由以下幾個方面：①離心式壓縮機(jī)正常運行時，其發(fā)出的噪聲較低而且是連續(xù)穩(wěn)定的，但當(dāng)壓縮機(jī)將要發(fā)生喘振現(xiàn)象，壓縮機(jī)的排氣管中的氣流發(fā)出的噪聲會時高時低，并且是周期性變化的，而當(dāng)壓縮機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象時，噪聲會明顯增大并且發(fā)出異常的周期性吼聲，甚至出現(xiàn)爆音；②壓縮機(jī)的進(jìn)口流量和出口壓力發(fā)生周期性的大幅度脈動，流量指示值急劇下降；③壓縮機(jī)發(fā)生喘振時，軸承、機(jī)體的振動幅度會明顯增大，機(jī)組會發(fā)生強(qiáng)烈的振動。

二、針對喘振的防止措施和控制有如下措施：

①在壓縮機(jī)的出口管線上可設(shè)置自動防喘振控制閥，而且防喘振控制閥的尺寸和型號應(yīng)根據(jù)壓縮機(jī)的操作條件和性能來選取，除此之外，防喘振控制閥的變送器應(yīng)該盡量安裝在離閥門較近的地方，以縮短反應(yīng)時間。

②采用固定極限流量的防喘振系統(tǒng)，使壓縮機(jī)的流量始終高于某一定值流量，從而避免進(jìn)入喘振區(qū)運行，這種控制系統(tǒng)較為簡單，而且實用的儀表較少。

③定期的對壓縮機(jī)校驗防喘振控制閥、安全閥、壓力以及流量聯(lián)鎖儀表，以保證其整定值的準(zhǔn)確性、動作靈敏。另外，還要定期對壓縮機(jī)的出口單向閥進(jìn)行維護(hù)，以確保其靈活好用。

④要全面提升壓縮機(jī)的操作質(zhì)量，重點提高崗位錯做人員的綜合素質(zhì)。操作人員在機(jī)組啟動前，要對壓縮機(jī)的盡心各項檢查工作，確保無誤后再啟動。在機(jī)組啟動后，對系統(tǒng)的升壓要平穩(wěn)并且緩慢，盡量減少工況的大幅度波動。聯(lián)合檢查和維護(hù)要到位，并且要加強(qiáng)對機(jī)組運行狀態(tài)的檢測以及對壓縮機(jī)的故障隱患的排查。

⑤在壓縮機(jī)工作運行期間，通常會使葉片、葉輪、轉(zhuǎn)子產(chǎn)生腐蝕和結(jié)構(gòu)，這會導(dǎo)致壓縮機(jī)的特性曲線發(fā)生變化，從而致使喘振線的位移，當(dāng)喘振線位移范圍過大時，會使最初的防喘振線無法對防止喘振產(chǎn)生作用。所以，應(yīng)每隔一段時間驗證一次原喘振曲線的準(zhǔn)確性，若變化較大需重新改正。

結(jié)語

喘振現(xiàn)象是離心式壓縮機(jī)固有的機(jī)械特性，在壓縮機(jī)的運行生產(chǎn)中，喘振有著較大的危害和隱患，所以在生產(chǎn)的過程中，要結(jié)合實踐，弄清喘振機(jī)理和引起喘振的影響因素，根據(jù)問題的實際情況，采取相對應(yīng)的有效防止和抑止喘振的措施，同時準(zhǔn)確地判斷喘振現(xiàn)象并加以控制，喘振現(xiàn)象就能夠完全避免，從而實現(xiàn)提高離心式壓縮機(jī)的工作效率，確保離心式壓縮機(jī)運行穩(wěn)定性和可靠性。

[1]唐善華，薛先忠.離心式壓縮機(jī)喘振問題分析[J].油氣儲運，2004（1）.

[2]潘寧.離心式壓縮機(jī)防喘振控制探討[J].環(huán)球市場信息導(dǎo)報，2012（22）.

[3]周興榮.離心式壓縮機(jī)喘振分析和處理[J].科技與生活，2012（16）.