離心式壓縮機喘振原因分析與防治措施

劉曉霞

摘要：壓縮機的控制在化工企業(yè)中是相當重要的， 而抗喘振控制系統(tǒng)是離心式壓縮機的一個重要控制系統(tǒng)，它的可靠性將直接關系到壓縮機的安全穩(wěn)定運行。充分認識和理解其控制方案對于改進和優(yōu)化壓縮機的控制是有益的，隨著科技的進步和發(fā)展，相信更加合理和先進的控制方案將會隨時出現(xiàn)。

關鍵詞：離心式壓縮機；喘振；原因分析；對策

喘振現(xiàn)象是離心式壓縮機固有的機械特性，在壓縮機的運行生產(chǎn)中，喘振有著較大的危害和隱患，所以在生產(chǎn)的過程中，要結合實踐，弄清喘振機理和引起喘振的影響因素，根據(jù)問題的實際情況，采取相對應的有效防止和抑止喘振的措施，同時準確地判斷喘振現(xiàn)象并加以控制，喘振現(xiàn)象就能夠完全避免，從而實現(xiàn)提高離心式壓縮機的工作效率，確保離心式壓縮機運行穩(wěn)定性和可靠性。文章重點介紹了壓縮機喘振及其預防方法，以供同行參考。

一、 空氣壓縮機喘振原因探討

某空氣壓縮機是通過燃氣輪機驅動， 是軸流式和兩缸三段式離心式組合壓縮機，該空氣壓縮機的高壓缸冷飲軸流式結構，而低壓缸利用離心式結構。。空氣壓縮機在正常工作時，

入口過濾器吸入空氣，通過入口消音器將大部分固體雜質(zhì)除去的空氣送入空氣壓縮機一段，

空氣被壓縮到180℃，0.20Mpa 后， 通過出口冷卻器后溫度降低到42℃，利用分離器把冷凝液除去，在空氣壓縮機二段將空氣繼續(xù)壓縮，溫度達到200℃，壓強達到0.81Mpa 經(jīng)過二段冷卻器出口進行冷卻，溫度降低到42℃，再次通過分離器將冷凝液除去；此時，被壓縮的其他一部分作為儀表空氣及公用空氣被送到合成裝置及成品裝置； 剩余的空氣將繼續(xù)被壓縮， 經(jīng)過預熱盤管之后，作為燃燒空氣。如果空氣壓縮機的空氣系統(tǒng)停車，那么用氣量就會變?yōu)榱悖藭r隨著PC109 輸出值的增加，PV109 沒有及時的放空空氣有時間的出口氣，從而造成了空氣壓縮機出口壓力越來越高，此時壓縮比變化迅速，從而引起了管網(wǎng)特性曲線向左移動，使得空氣壓縮機工作的工況點由小流量進入到了喘振區(qū)， 從而引起了空氣壓縮機的喘振現(xiàn)象。當PV109 全部打開之后， 由于空氣壓縮機低壓缸的出口的壓力不能立刻降低，此時，低壓缸存在著比較高的壓縮比，空氣壓縮機的工況點還位于喘振區(qū)里，因此，即使此時PV109全部打開，但是空氣壓縮機仍然會繼續(xù)發(fā)生喘振。因此，把HV171 全開后，實現(xiàn)低壓缸的壓力下降，使得壓縮比能夠迅速降低，此時，管網(wǎng)的特性曲線向右移動，重新回到安全區(qū)域，因此，消除了喘振現(xiàn)象。

二、 壓縮機喘振的危害及其判斷

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

①喘振會使氣流強烈的脈動以及周期性的震蕩，會導致供氣參數(shù)（流量、轉速等）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)生強烈的震

動，葉輪的應力也會大大地增加，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)象會致使壓縮機機

件密封及軸封遭受損壞，導致壓縮機的工作效率降低，甚至造成火災、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，使壓縮機的軸彎曲變形，嚴重時會產(chǎn)生軸向竄動，

破壞葉輪；⑥喘振會影響與壓縮機相連的其他設備的正常運行，干擾操作人員的正常工作，

使部分測量儀器儀表準確性降低，甚至是失靈。一般情況下，機組的壓力比、排氣壓力、氣

體密度和排氣量越大，喘振現(xiàn)象就會越嚴重，其危害就越大。

2、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，但當壓縮機將要發(fā)生喘振現(xiàn)象，壓縮機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，而當壓縮機發(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壓縮機的進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壓縮機發(fā)生喘振時，軸承、機體的振動幅度會明顯增大， 機組會發(fā)生強烈的振動。

三、空氣壓縮機預防喘振的對策

第一，當空氣壓縮機在低負荷運行時，利用PC109 對PV109的開度進行手動的控制，同時，對燃氣輪機的轉速進行手動的條件， 從而使得空氣壓縮機的氣量一直都能夠保持在喘振區(qū)的右側，同時具有安全裕量，通常情況下，對于喘振極限流量的控制要超過10%。第二，對PV109，HV171 進行定期的檢查，從而確?？諝鈮嚎s機的兩喘振閥以及PC109，F(xiàn)IC103 等控制調(diào)節(jié)閥開關自如，能夠正常的工作，確保在緊急情況下防喘振閥都能夠打開，而不會造成空氣壓縮機的喘振。第三，在空氣壓縮機出口管線上面安裝空管線，同時，通過兩位閥對空管線進行控制，這樣做的目的在于，當完全打開增加的放空閥時， 那么出口放空氣量和正常工作情況下的二段轉化爐空氣量是相等的，因此，實現(xiàn)了空氣壓縮機的過渡平穩(wěn)。第四，對空氣壓縮機進行實行定期檢測制度。對空氣壓縮機入口通道，流道以及葉輪內(nèi)的污垢進行徹底清除，為了確?？諝鈮嚎s機內(nèi)部的暢通，必須對空氣壓縮機冷卻器進行檢查，以確?？諝鈮嚎s機的冷卻器沒有發(fā)生堵塞； 對空氣壓縮機的過濾器的濾芯以及粗濾布要進行及時的更換。根據(jù)有關操作規(guī)范，當空氣壓縮機入口過濾器壓差達到了10kPa 時，就必須對空氣壓縮機入口過濾器濾芯及粗濾布進行更換。如果沒進行及時更換，那么一旦過濾器壓差繼續(xù)增大，此時，基于壓差作用，為了確保空氣壓縮機入口空氣的流量， 那么就會自動打開氣壓縮機入口過濾器的風門擋板，從而對空氣壓縮機喘振起到了預防的作用。第五，對空氣入口的溫度進行嚴格的控制。在空氣壓縮機入口過濾器的前面有入口空氣的加熱器及冷卻器，目的就是在冬季對進入到空氣壓縮機中的空氣進行加熱，以保證空氣溫度在5℃～10℃之間；在夏季對超過30℃的入口空氣進行冷卻， 為了預防空氣壓縮機出現(xiàn)喘振及空氣流量能夠提高的目的， 將夏季空氣溫度要盡可能的降低。另外，空氣壓縮機的工藝系統(tǒng)進行負荷的加減時，為了保持工況平穩(wěn)，必須要緩慢加減負荷；同時，在升高壓力之前，要先將空氣速度提高，升高壓力時，先將低壓升高，再降高壓升高，而降壓操作則相反。第六，要全面提升壓縮機的操作質(zhì)量，重點提高崗位錯做人員的綜合素質(zhì)。操作人員在機組啟動前，要對壓縮機的盡心各項檢查工作，確保無誤后再啟動。在機組啟動后，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)合檢查和維護要到位，并且要加強對機組運行狀態(tài)的檢測以及對壓縮機的故障隱患的排查。第七，在壓縮機工作運行期間，通常會使葉片、葉輪、轉子產(chǎn)生腐蝕和結構，這會導致壓縮機的特性曲線發(fā)生變化，從而致使喘振線的位移，當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，應每隔一段時間驗證一次原喘振曲線的準確性，若變化較大需重新改正。

四、結束語

當空氣壓縮機發(fā)生喘振事故時，會造成儀表的測量精度，使得空氣壓縮機內(nèi)部的元件破壞，嚴重的甚至可能危害到機組或者給管線帶來損害?；诖?，在生產(chǎn)過程中，必須對空氣壓縮機進行維護和保養(yǎng)，從而預防喘振的發(fā)生。然而當空氣壓縮機的空氣系統(tǒng)出現(xiàn)緊急停車的時候， 那么憂郁PV109 來不及打開或者不能打開時，就會使得空氣壓縮機出口憋壓造成了喘振。利用增加放空管線的措施， 能夠使得空氣壓縮機的空氣系統(tǒng)及時放空出口空氣，從而規(guī)避了超壓，也就防止了喘振的發(fā)生。

參考文獻

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