試論離心式壓縮機(jī)喘振的原因及控制措施

閆 鑫

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司玉門油田分公司，甘肅 酒泉 735200）

離心式壓塑機(jī)是一種周期性運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，具有大氣量、小體積、輕重量、緊結(jié)構(gòu)、穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，可以有效實(shí)現(xiàn)氣體與外界進(jìn)行隔離，得到了工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的高度認(rèn)可。喘振是離心式壓縮機(jī)專有的故障，要加強(qiáng)對(duì)其控制方法的研究和完善，保障離心式壓縮機(jī)的工作效率。

1 離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振的原因

離心式壓縮機(jī)會(huì)產(chǎn)生喘振的原因有很多種：離心式壓縮機(jī)的葉輪有較大程度的磨損或者葉輪周邊的雜質(zhì)過(guò)多時(shí)，喘振故障的發(fā)生頻率較高。在離心式壓縮機(jī)工作過(guò)程中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪提高了氣體的速度和壓力，若葉輪過(guò)量磨損或附著物過(guò)多就會(huì)將葉輪本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，降低了葉輪的工作效率和工作能力，最終導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振的故障；葉輪與擴(kuò)壓器之間的距離變化也會(huì)導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振故障。雖然離心式壓縮機(jī)嚴(yán)格控制葉輪與擴(kuò)壓器之間的距離，若兩者距離過(guò)小，氣體的流入量相對(duì)較少，會(huì)導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)后端的壓力軸磨損過(guò)度，增加設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定性，從而引發(fā)設(shè)備喘振的故障；壓縮比也是引發(fā)離心式壓縮機(jī)喘振故障產(chǎn)生的原因，壓縮比與入口的流入量成反比，這也是離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振故障的主要原因；離心式壓縮機(jī)的故障產(chǎn)生同樣也受轉(zhuǎn)動(dòng)速度的影響，當(dāng)設(shè)備轉(zhuǎn)速較高時(shí)，離心式壓縮機(jī)的出口壓力和壓縮比就會(huì)增加，導(dǎo)致氣密性的不斷增加。

2 控制離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振情況的措施

（1）固定極限流量法。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，最常用的方法就是固定極限流量法，這種方法可以維護(hù)離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。為了能夠?qū)α髁亢蛪毫M(jìn)行有效的控制，必須要對(duì)離心式壓縮機(jī)的閥門實(shí)施控制節(jié)流或者回流統(tǒng)一的方法。另外，部分循環(huán)法也可以幫助離心式壓縮機(jī)的流量最大化，甚至超過(guò)流量的固定值，從根本上解決離心式壓縮機(jī)喘振情況的發(fā)生。雖然固定極限流量法簡(jiǎn)化的操作，但是會(huì)增加管網(wǎng)的勞損程度，使能源過(guò)度浪費(fèi)，而且不能在離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行工作區(qū)完全展開，使離心式壓縮機(jī)在沒(méi)有產(chǎn)生喘振故障時(shí)也打開預(yù)防裝置。

（2）變頻器調(diào)速法。在工業(yè)生產(chǎn)中，變頻器的應(yīng)用十分普及。不僅可以提高離心式壓縮機(jī)穩(wěn)定性，還能夠?qū)Υ襁M(jìn)行有效預(yù)防，減少設(shè)備的能源損耗。這種方法在一定程度上能減少離心式壓縮機(jī)的損耗。離心式壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)荷處于最大值，利用儀表設(shè)備對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察并將得到的信息數(shù)據(jù)輸送到數(shù)字運(yùn)算電子操作系統(tǒng)中，數(shù)字運(yùn)算電子操作系統(tǒng)的控制變頻器抬高了輸出的頻率，造成了離心式壓縮機(jī)的超負(fù)荷工作。所以，離心式壓縮機(jī)在工作過(guò)程中，當(dāng)數(shù)字運(yùn)算電子操作系統(tǒng)接收到回傳的信號(hào)，就證明了現(xiàn)階段設(shè)備的前后壓強(qiáng)差已經(jīng)降低，設(shè)備中的流量較少，然后，數(shù)字運(yùn)算電子操作系統(tǒng)再次將信號(hào)傳輸出去，變頻器接收了信號(hào)數(shù)據(jù)，發(fā)出降低電源頻率的指令，最終實(shí)現(xiàn)離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低的理想效果。運(yùn)用變頻器調(diào)速法，不僅僅可以降低離心式壓縮機(jī)25%左右電能的損耗，還可以有效控制離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振的頻率。需要注意的是，在操作過(guò)程中，需要回流閥和可變極限流量法進(jìn)行配合，能夠發(fā)揮出調(diào)節(jié)離心式壓縮機(jī)頻率的最佳結(jié)果。

（3）可變極限流量法和變極流量法。在離心式壓縮機(jī)預(yù)防喘振發(fā)生的措施中，最有效的就是可變極限流量法。這種方法的主要原理就是通過(guò)對(duì)離心式壓縮機(jī)的負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)，減輕離心式壓縮機(jī)的能源損耗，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。變數(shù)是運(yùn)轉(zhuǎn)速率不同下喘振流量極限的產(chǎn)物，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)速率的減小，加入預(yù)防喘振的合理措施，也就是說(shuō)，在離心式壓縮機(jī)的負(fù)荷范圍變化中，喘振安全線是工作點(diǎn)的運(yùn)行軌跡，從而預(yù)防離心式壓縮機(jī)喘振故障的發(fā)生；變極限流量法的工作原理是在離心式壓縮機(jī)的各種工作情況下，控制預(yù)防喘振的故障發(fā)生系統(tǒng)以喘振曲線基礎(chǔ)，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制預(yù)防喘振的流量使其趨向定值，保證離心式壓縮機(jī)的性能。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，一旦離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振故障，就勢(shì)必會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行安全造成威脅。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，倒流和供氣是引發(fā)喘振的主要原因，所以，在工作環(huán)境相對(duì)不穩(wěn)定的區(qū)域，施工人員應(yīng)該安裝防止喘振出現(xiàn)的相關(guān)控制設(shè)備，用最適合的方面，對(duì)離心式壓縮機(jī)的喘振進(jìn)行預(yù)防和控制。