離心式冷水機組防喘振措施分析

■吳翔 田利巧

華北制藥股份有限公司倍達(dá)分廠

和其他類型的機組相比，離心式冷水機組有著無法比擬的優(yōu)越性，較高的性能系數(shù)，較低的能耗，可無極調(diào)節(jié)，大修較少等，是當(dāng)下大中型空調(diào)工程應(yīng)用頻率最高的機型。但在多方面主客觀因素作用下，離心式冷水機組喘振發(fā)生率較高，極易損壞擴壓器、葉輪，使用中極易發(fā)生安全事故，必須采取可行的措施有效防止喘振的頻繁發(fā)生，促使離心式冷水機組具有較高的安全性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性。

1 離心式冷水機組喘振

離心式制冷壓縮機核心部件較多，有能量加入部件：葉輪，無能量加入的固定元件，擴壓器、吸氣室、彎道等，不同元件扮演著不同的角色，是離心式冷水機組處于高效運行必不可少的組成要素。同時，離心式制冷壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器等都是離心式冷水機組組成元素。在運行中，如果葉輪氣體流量比離心式冷水機組機組最小流量還小，冷凝器制冷劑氣體會出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，進(jìn)入到制冷壓縮機中。如果和冷凝壓力相比，制冷壓縮機出口壓力較大，制冷壓縮機會繼續(xù)排出氣體，在系統(tǒng)運行中，氣流會出現(xiàn)周期性振蕩，也就是說，運行中的離心式冷水機組會出現(xiàn)周期性大幅度振動，即喘振。簡單來說，喘振是離心式壓縮機運行工況在小流量、高壓比區(qū)域中產(chǎn)生的運行狀態(tài)，不具有穩(wěn)定性。一旦離心式壓縮機出現(xiàn)喘振故障，其中的氣流便會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，具有周期性特征，會給運行中的離心式壓縮機帶來嚴(yán)重的影響，比如，離心式壓縮性能降低，噪聲變大，電流發(fā)生脈動，機組振動加劇。以“509A冷凍機”為例，入夏之后，運行過程中，頻繁出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，其原因體現(xiàn)在多個方面，比如，冷卻循環(huán)水溫度較高的同時，流量不足。在解決過程中，生產(chǎn)企業(yè)需要根據(jù)機組喘振具體情況，采用適宜的解決方案，比如，合理更換冷卻水泵，有效解決冷卻水量不足問題。

2 離心式冷水機組防喘振措施

2.1 動態(tài)控制葉輪出口制冷劑速度

在日常運行過程中，離心式冷水機組出現(xiàn)喘振的主要原因和葉輪出口制冷劑速度密切相關(guān)，即徑向速度、切向速度。徑向速度和機組負(fù)荷密切相關(guān)，徑向速度減小的同時，切向速度、葉輪角度都會減小。但葉輪角度達(dá)到一定數(shù)值之后，離心式壓縮機氣體將無法順利壓縮，葉輪中會出現(xiàn)渦流，而冷凝器中的高壓氣體會倒流到葉輪中，在較短時間內(nèi)壓縮氣體持續(xù)增加。氣體排出之后，由于制冷劑吸入較少，出現(xiàn)氣體倒流現(xiàn)象，反復(fù)作用下，離心式壓縮機便處于喘振狀態(tài)。在解決喘振問題中，生產(chǎn)企業(yè)要注重動態(tài)控制離心式壓縮機壓比，優(yōu)化調(diào)整轉(zhuǎn)速，減慢切向速度的基礎(chǔ)上，控制好徑向速度，也包括運行負(fù)荷，合理調(diào)整二者夾角，動態(tài)控制葉輪出口制冷劑速度，避免離心式冷水機組運行中喘振故障頻繁發(fā)生。

2.2 合理控制進(jìn)口導(dǎo)葉，科學(xué)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速

在運行過程中，離心式冷水機組葉輪進(jìn)口位置的絕對速度和進(jìn)口導(dǎo)葉密切相關(guān)，而能量頭、流量二者改變都和導(dǎo)葉旋轉(zhuǎn)有某種必然聯(lián)系。在導(dǎo)流葉片作用下，壓縮機可以在最大壓頭不同點安全運行。如果運行負(fù)荷持續(xù)降低，導(dǎo)流葉片日漸關(guān)閉，離心式冷水機組負(fù)載明顯降低。在防止喘振過程中，生產(chǎn)企業(yè)要注重進(jìn)口導(dǎo)葉的合理化控制，充分發(fā)揮進(jìn)口導(dǎo)葉的調(diào)節(jié)作用，促使喘振在制冷量特別小的位置才會發(fā)生，實現(xiàn)雙重調(diào)節(jié)，確保在低負(fù)荷狀態(tài)下，離心式冷水機組不發(fā)生喘振故障。此外，生產(chǎn)企業(yè)在應(yīng)用離心式冷水機組中，要根據(jù)喘振故障發(fā)生的具體位置以及涉及范圍，科學(xué)調(diào)節(jié)機組轉(zhuǎn)速，確保機組轉(zhuǎn)速適中，避免喘振故障頻繁發(fā)生，提高機組運行的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 應(yīng)用可轉(zhuǎn)動擴壓器，合理調(diào)節(jié)進(jìn)口角

離心式壓縮機具有葉片擴壓器，運行過程中，性能變化較大，一旦流量減小，葉片擴壓器極易出現(xiàn)分離現(xiàn)象，引發(fā)喘振故障。生產(chǎn)企業(yè)要合理應(yīng)用可轉(zhuǎn)動擴壓器，實時自動化調(diào)節(jié)進(jìn)口角，避免出現(xiàn)較大偏差，促使離心式壓縮機處于穩(wěn)定運行中。進(jìn)而，科學(xué)改變離心式壓縮機性能曲線，有效穩(wěn)定離心式壓縮機工況范圍，避免喘振量持續(xù)增加，有效防止喘振現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4 運用可移動式擴壓腔，實時調(diào)節(jié)運行負(fù)荷

同時，就離心式冷水機組而言，在日常運行過程中，一旦運行負(fù)荷持續(xù)降低，離心式壓縮機導(dǎo)葉會關(guān)閉，吸氣量明顯減少，在擴壓腔通道面積不變情況下，氣體流速明顯減慢，如果無法滿足擴壓腔阻力損失要求，氣流便會出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，加上氣體動能降低，可轉(zhuǎn)化的壓力能明顯降低，排氣管網(wǎng)壓力超過氣流體壓力，氣流便會出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，喘振故障隨之發(fā)生。生產(chǎn)企業(yè)要客觀分析離心式冷水機組運行中喘振誘發(fā)的這一具體原因，巧妙利用可移動式擴壓腔，借助其多樣化優(yōu)勢，合理控制負(fù)荷的基礎(chǔ)上，促使離心式壓縮機處于穩(wěn)定運行中，動態(tài)控制壓縮機流體壓力，避免氣體倒流，有效防止喘振故障的發(fā)生。

3 結(jié)語

總而言之，在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)企業(yè)要高度重視離心式冷水機喘振故障，客觀分析離心式冷水機組工作原理以及喘振機理、危害等，多維度采取可行的措施，從源頭上實時防止喘振故障的發(fā)生，最大化提高離心式冷水機運行效益。