多種喘振原因及對(duì)策

祝思寧，董玉華，王 慧，王 平,4

（1.北京化工大學(xué)高端機(jī)械裝備健康監(jiān)控及自愈化北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102202；2.中石油大慶石化公司，黑龍江大慶 163714；3.北京北排建設(shè)有限公司，北京 100022；4.北京博華信智科技股份有限公司，北京 100029）

0 引言

在多年對(duì)電力、冶金、石油化工、煤化工、油田、航空等行業(yè)軸流式壓縮機(jī)和離心壓縮機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷工作中，發(fā)現(xiàn)不論是新投產(chǎn)的機(jī)組還是運(yùn)行多年的機(jī)組，都可能由于各種不同的原因而引起喘振或旋轉(zhuǎn)分離。經(jīng)常看到因?yàn)榇駟?wèn)題造成機(jī)組振動(dòng)過(guò)大導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)、推力瓦磨損、徑向瓦磨損、葉輪開(kāi)裂、葉片斷裂、部件磨損、管線開(kāi)裂等問(wèn)題，引起喘振的原因很多，給企業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。

喘振和旋轉(zhuǎn)分離是離心式壓縮機(jī)與軸流式壓縮機(jī)所特有的一種故障，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的離心式壓縮機(jī)與軸流式壓縮機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，基本都配備了防喘控制系統(tǒng)。在石油化工、煤化工、冶金、電力等企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，離心與軸流式壓縮機(jī)在運(yùn)行中，還是頻繁地由于各種不同原因造成喘振，輕則降低負(fù)荷、造成能源浪費(fèi)、加速軸承與密封等部件損壞；重則燒損軸承、造成轉(zhuǎn)子、葉輪、隔板、干氣密封等損壞，甚至導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法運(yùn)行。列舉了13種親自經(jīng)歷過(guò)的喘振原因，并給出7 種典型喘振原因案例，包括相應(yīng)對(duì)策及效果。查閱了近幾年國(guó)內(nèi)幾十篇關(guān)于論述喘振原因及治理的文章，發(fā)現(xiàn)論文作者所論述的喘振原因，多數(shù)集中在壓縮機(jī)本體范圍，即原由與調(diào)整導(dǎo)葉、回流閥、放空閥、防喘閥、常規(guī)防喘設(shè)計(jì)及調(diào)整、注氣、最小流量控制、內(nèi)部冷卻器堵塞、外部冷卻器通流面積不匹配、葉輪結(jié)垢內(nèi)部流道變窄等相關(guān)聯(lián)[3-11]，基本可以驗(yàn)證本文列舉及案例中所述的原因和提出的解決方法是之前極少提出和應(yīng)用的，比如采用修改防喘控制邏輯的方法抑制喘振、采取提高反應(yīng)器反應(yīng)溫度的方法抑制喘振、找出介質(zhì)濕度是造成喘振的原因、提出實(shí)際生產(chǎn)中存在大于0.9 倍頻的喘振，擴(kuò)大了喘振判定規(guī)則的范圍等。這些案例都沒(méi)有資料可以參考和借鑒，而實(shí)際應(yīng)用效果驗(yàn)證了解決問(wèn)題方法的正確性。

1 旋轉(zhuǎn)分離與喘振的原因

對(duì)于離心與軸流式壓縮機(jī)，由于入口流量低于性能曲線對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的流量，因?yàn)槿~片入口安裝角的微小誤差，會(huì)在某支或某幾支葉片的非工作面發(fā)生邊界層分離，并且沿著旋轉(zhuǎn)方向依次發(fā)生，故稱為旋轉(zhuǎn)分離。當(dāng)流量進(jìn)一步降低，旋轉(zhuǎn)分離在所有流道和整級(jí)、整機(jī)發(fā)生，并與出口罐及管系聯(lián)合作用，就會(huì)發(fā)展成喘振。造成喘振的物理機(jī)理很簡(jiǎn)單，但是對(duì)于每起發(fā)生在具體機(jī)組上的喘振故障，所引起喘振的具體原因卻形形色色。主要?dú)w納為以下13 種。

（1）透平壓縮機(jī)進(jìn)口管線、或出口管線以及機(jī)內(nèi)通流截面局部堵塞引起的。

（2）中國(guó)石油遼寧某石化的乙烯氣離心壓縮機(jī)組的喘振是防喘系統(tǒng)控制邏輯問(wèn)題造成的，每天損失產(chǎn)值過(guò)億元。

（3）中國(guó)石化武漢某石化開(kāi)工過(guò)程中乙烯氣透平壓縮機(jī)組喘振是由于入口罐引液不足問(wèn)題造成的，損壞了干氣密封。

（4）中國(guó)石油東北某石化空分裝置透平壓縮機(jī)的喘振是因?yàn)榄h(huán)境濕度過(guò)大造成的。

（5）山東某石化丙烯氣透平壓縮機(jī)喘振是入口氣體溫度過(guò)低造成的。

（6）華能公司某電廠的多軸式離心壓縮機(jī)引起的喘振是環(huán)境粉塵造成的，造成機(jī)組無(wú)法運(yùn)行。

（7）神華某煤化工企業(yè)甲醇?xì)馔钙綁嚎s機(jī)喘振是工藝系統(tǒng)反應(yīng)收率低引起的，每年損失約1.8 億元。

（8）西南某石化丙烯氣循環(huán)壓縮機(jī)喘振是機(jī)后換熱器管束粘結(jié)物料問(wèn)題引起的。

（9）東北某石化甲烷氣透平壓縮機(jī)喘振是降速過(guò)程轉(zhuǎn)速與流量不匹配問(wèn)題引起的。

（10）中海油某石化透平壓縮機(jī)喘振是現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際氣體防喘標(biāo)定造成的。

（11）東北某石化焦化裝置透平壓縮機(jī)喘振是因?yàn)檫x型過(guò)大引起的。

（12）中國(guó)石油、中國(guó)石化多臺(tái)新比隆二氧化碳透平壓縮機(jī)喘振是設(shè)計(jì)問(wèn)題造成的，因?yàn)樯a(chǎn)裝置所需流量下，很難實(shí)現(xiàn)流量與壓力、葉輪直徑、葉道寬度相匹配。

（13）西北某煤化工企業(yè)透平壓縮機(jī)喘振是改造問(wèn)題引起的，即葉輪直徑改后過(guò)大等。

2 引起喘振的7 種原因及解決方案和效果驗(yàn)證

因?yàn)槠P(guān)系，上述13 種引起喘振的原因及解決辦法不能全部列出，僅通過(guò)近幾年完成的7 個(gè)效益顯著的案例，介紹引起喘振的不同原因及解決方案。

2.1 由系統(tǒng)控制邏輯問(wèn)題造成的乙烯氣離心壓縮機(jī)組的喘振案例

該案例發(fā)生在中國(guó)石油遼寧某石化防喘系統(tǒng)。該機(jī)組2012年10 月與80 萬(wàn)噸乙烯裝置同步投產(chǎn)運(yùn)行，剛剛投入正常生產(chǎn)，突然出現(xiàn)因?yàn)檎駝?dòng)過(guò)大聯(lián)鎖停機(jī)的問(wèn)題，每天出現(xiàn)1～3 次因振動(dòng)過(guò)大而聯(lián)鎖停機(jī)的問(wèn)題。利用機(jī)組的互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷分析，獲取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)（圖1）。

振動(dòng)聯(lián)鎖停機(jī)原因是屬于喘振引起的，但是數(shù)次發(fā)出書面診斷報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)采取相應(yīng)措施后，喘振一直沒(méi)有得到抑制。每停機(jī)一次就會(huì)損失價(jià)值1000 多萬(wàn)元的乙烯氣原料，每天停機(jī)2 次就會(huì)造成1 億多元的產(chǎn)值損失，面臨著嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保等社會(huì)效益問(wèn)題。立即趕到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)取在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，確認(rèn)故障性質(zhì)與遠(yuǎn)程診斷一致。然后在控制室調(diào)取DCS 數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組發(fā)生喘振時(shí)，控制系統(tǒng)中的防喘控制系統(tǒng)，已經(jīng)動(dòng)作，防喘系統(tǒng)執(zhí)行了降速、提流量控制程序，但是根據(jù)歷史流量趨勢(shì)曲線、降速趨勢(shì)曲線、聯(lián)鎖停機(jī)時(shí)間點(diǎn)等數(shù)據(jù)綜合分析，防喘控制系統(tǒng)程序的邏輯存在問(wèn)題，不適合該機(jī)組。于是與壓縮機(jī)控制系統(tǒng)提供商3C 公司進(jìn)行溝通，修改了防喘控制邏輯參數(shù)，即將控制防喘閥第一步打開(kāi)30%改成50%，此后再?zèng)]有因此造成喘振停機(jī)的問(wèn)題。

2.2 開(kāi)工過(guò)程中由于入口罐引液不足問(wèn)題造成乙烯氣透平壓縮機(jī)組喘振案例

2013 年7 月，中國(guó)石化武漢某石化開(kāi)工，年產(chǎn)80 萬(wàn)噸乙烯裝置的乙烯氣透平壓縮機(jī)組投入運(yùn)行，開(kāi)機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行數(shù)分鐘后，發(fā)生了多次振動(dòng)過(guò)大現(xiàn)象，只好停機(jī)分析原因。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。

在機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)，指揮開(kāi)工的該企業(yè)副總經(jīng)理恰好位于單向閥附近，感覺(jué)單向閥振動(dòng)非常大，建議拆檢單向閥，其他人沒(méi)有異議最后設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷人員根據(jù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)和圖譜分析認(rèn)為，機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)不是單向閥的問(wèn)題，例如，振動(dòng)信號(hào)中20 Hz 的低頻分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)頻分量等跡象，說(shuō)明機(jī)組發(fā)生了喘振。此時(shí)，自控專業(yè)開(kāi)工領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為防喘系統(tǒng)調(diào)試得非常正常，不會(huì)喘振；但是，防喘系統(tǒng)正常并不能完全防止喘振的發(fā)生，關(guān)鍵是要有足夠的體積流量，此時(shí)工藝專業(yè)開(kāi)工專家指出：主機(jī)廠負(fù)責(zé)人擔(dān)心降溫太快造成轉(zhuǎn)子彎曲，不允許操作人員引足夠介質(zhì)液進(jìn)入入口緩沖罐；證實(shí)了引起喘振的原因是機(jī)組入口流量不足，防喘系統(tǒng)也無(wú)法真正發(fā)揮作用。第二天發(fā)現(xiàn)干氣密封及動(dòng)環(huán)已經(jīng)由于喘振過(guò)大而損壞。由于現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法修復(fù)，最后選擇返廠修復(fù)。之后，恢復(fù)了正常液位且避免了喘振再次發(fā)生。

圖1 發(fā)生喘振時(shí)的振動(dòng)、轉(zhuǎn)速趨勢(shì)及頻譜圖

圖2 開(kāi)工過(guò)程中發(fā)生喘振

2.3 工藝系統(tǒng)反應(yīng)收率問(wèn)題引起的甲醇?xì)馔钙綁嚎s機(jī)喘振案例

2015 年4 月，神華某煤化工企業(yè)的甲醇?xì)馔钙綁嚎s機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)過(guò)大問(wèn)題，無(wú)法滿負(fù)荷運(yùn)行，只能帶50%負(fù)荷運(yùn)行，造成每天派出30 臺(tái)大罐車長(zhǎng)途運(yùn)回甲醇才能滿足后續(xù)生產(chǎn)的現(xiàn)象，每年經(jīng)濟(jì)損失1.8 億元，同時(shí)還存在極大的安全環(huán)保隱患。應(yīng)邀前去分析原因和解決問(wèn)題，初步的信息是機(jī)組一加負(fù)荷就會(huì)振動(dòng)過(guò)大停機(jī)。對(duì)該機(jī)組不同轉(zhuǎn)速工況的振動(dòng)信號(hào)分別進(jìn)行了采集分析，機(jī)組測(cè)點(diǎn)位置簡(jiǎn)圖和振動(dòng)信號(hào)圖譜如圖3、圖4 所示?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況是，一臺(tái)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)離心壓縮機(jī)，壓縮機(jī)一個(gè)缸內(nèi)一根轉(zhuǎn)子分為兩段：合成段（壓縮輸送新鮮甲醇?xì)怏w）、循環(huán)段（壓縮輸送反應(yīng)塔內(nèi)反應(yīng)后剩余的甲醇?xì)怏w），工藝包設(shè)計(jì)為合成段+循環(huán)段總流量，在同一工況下為常數(shù)，監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)說(shuō)明，轉(zhuǎn)速即負(fù)荷一旦提高合成段就會(huì)發(fā)生喘振，因?yàn)樨?fù)荷一旦提高，來(lái)自合成反應(yīng)塔的循環(huán)段氣體流量就增加，合成段流量就會(huì)隨之下降，造成合成段發(fā)生喘振。這種狀況下負(fù)荷需要增大，循環(huán)段需要提流量增速，而為了保證系統(tǒng)的總流量，合成段需要降低流量及轉(zhuǎn)速，但汽輪機(jī)只有一臺(tái)、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子只有一根，不可能循環(huán)段升速、合成段降速，想在機(jī)組本體上解決喘振問(wèn)題是不可能的。于是想到一個(gè)降低循環(huán)段流量的辦法，循環(huán)段流量降低了，那么合成段流量就可以提高，也就能消除喘振問(wèn)題。據(jù)此向企業(yè)提出提高合成反應(yīng)塔收率，即提高反應(yīng)塔內(nèi)溫度的辦法，第一步提高10 ℃。神華包頭煤化工企業(yè)人員立即咨詢國(guó)外的反應(yīng)塔生產(chǎn)商，外商回復(fù)是合成反應(yīng)塔可以提高10 ℃。在現(xiàn)場(chǎng)立即出具分析書面診斷報(bào)告，給出診斷結(jié)論和解決方案：①通過(guò)先升速后降速，排除油膜渦動(dòng)和油膜震蕩問(wèn)題；②振動(dòng)過(guò)大屬于因合成段流量過(guò)小、循環(huán)段流量過(guò)大，造成的合成段旋轉(zhuǎn)分離和喘振問(wèn)題。為此提出控制方案，建議：①合成反應(yīng)塔溫度提高10 ℃；②盡量保證合成段質(zhì)量流量約在300 t/h（根據(jù)組份略作調(diào)整），循環(huán)段盡量保證流量在額定流量。采用該措施后，負(fù)荷提高到95%以上。企業(yè)再也不需要每天30 臺(tái)大罐車長(zhǎng)途運(yùn)回甲醇，每年可節(jié)省1.8 億元，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.4 因?yàn)闄C(jī)后換熱器管束粘結(jié)物料引起的離心壓縮機(jī)喘振案例

2018 年3 月5 日8:40 到9：30，西南某石化企業(yè)一臺(tái)丙烯氣循環(huán)離心壓縮機(jī)，突然出現(xiàn)異常振動(dòng)，軸振動(dòng)峰峰值達(dá)到85 μm 以上，該壓縮機(jī)軸振動(dòng)報(bào)警值60 μm、聯(lián)鎖停機(jī)值80 μm，轉(zhuǎn)速999 r/min，之前多年運(yùn)行時(shí)正常軸振動(dòng)峰峰值20～35 μm，振幅正常時(shí)頻譜中主要是轉(zhuǎn)頻分量，頻率16.54 Hz、幅值×22.4 μm。而振動(dòng)增大時(shí)，僅可明顯見(jiàn)到15 Hz 分量、幅值達(dá)到51.9 μm、高于正常時(shí)的通頻振幅（圖5）。

圖3 機(jī)組及測(cè)點(diǎn)位置

圖4 轉(zhuǎn)速略有提高后的振動(dòng)信號(hào)譜圖

快速排除其他不可能原因，認(rèn)為該壓縮機(jī)發(fā)生了喘振。在再次出現(xiàn)過(guò)大振動(dòng)之前，向客戶提交了分析診斷結(jié)論：機(jī)組因?yàn)轶w積流量過(guò)小發(fā)生了喘振。原因是介質(zhì)入口溫度偏低、并且機(jī)組氣流通流系統(tǒng)通流截面存在減小問(wèn)題。確認(rèn)該機(jī)組振動(dòng)原因的難點(diǎn)在于，出現(xiàn)振動(dòng)變化前后（圖5），頻率之比是15 Hz（異常頻率）/16.5 Hz（轉(zhuǎn)頻）=0.91 倍頻，這種情況下，得出喘振結(jié)論的過(guò)程受到國(guó)內(nèi)外設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷專業(yè)書籍、資料、案例的約束。國(guó)內(nèi)外資料、書籍給出的喘振頻率及旋轉(zhuǎn)分離頻率都在0.8 倍頻之下，那么這起喘振案例的0.91 倍頻屬于史上少見(jiàn)、顛覆傳統(tǒng)的存在。認(rèn)真全面分析之后，從故障機(jī)理與離心壓縮機(jī)的氣動(dòng)熱力分析原理的角度給出結(jié)論，3 月12 日再次從技術(shù)角度與業(yè)主溝通，達(dá)成共識(shí)，決定進(jìn)一步查清引起罕見(jiàn)喘振的原因。3 月16 日停機(jī)，全面檢查壓縮機(jī)通流系統(tǒng)：閥門、管線、機(jī)后冷卻器等部位，檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)組的列管式后冷卻器的管束被物料堵塞、反應(yīng)器內(nèi)大量結(jié)塊物料堵塞流道，驗(yàn)證了這一結(jié)論。被堵塞的列管式后冷卻器和反應(yīng)器如圖6～8 所示。

圖5 振動(dòng)大與小時(shí)的主要分量對(duì)比

2.5 多臺(tái)透平壓縮機(jī)因?yàn)樵O(shè)計(jì)問(wèn)題引起的喘振案例

前幾年，中國(guó)石油、中國(guó)石化等從國(guó)外引進(jìn)的13 套大化肥裝置，其中關(guān)鍵的五大機(jī)組中的二氧化碳透平壓縮機(jī)，機(jī)組是由一臺(tái)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的低壓缸、再連接增速箱驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的高壓缸組成的，高壓缸工作轉(zhuǎn)速13 900～15 000 r/min，出口壓力150 kg/cm2，均由意大利新比隆壓縮機(jī)公司設(shè)計(jì)制造（之前是美國(guó)的技術(shù)）。在對(duì)該機(jī)組進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)20 多年的離線與在線監(jiān)測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)組無(wú)論在何種工況下運(yùn)行，都無(wú)法避開(kāi)輕度的喘振即旋轉(zhuǎn)分離狀態(tài)，在任何工況下監(jiān)測(cè)機(jī)組高壓缸的振動(dòng)信號(hào)中都存在0.75 倍頻的分量，例如圖9 和圖10 中，轉(zhuǎn)頻231.8 Hz，同時(shí)始終存在一個(gè)低頻170.835 Hz，170.835/231.8=0.74 倍頻。

圖6 反應(yīng)器內(nèi)的物料

圖7 后冷器

圖8 后冷卻器的管束被堵塞

對(duì)該機(jī)組高壓缸的額定流量、壓力、級(jí)數(shù)、效率、壓比分配等，采用流道法進(jìn)行了氣動(dòng)熱力校核，模擬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境，得出結(jié)果是在該機(jī)高壓缸的特定介質(zhì)、流量、壓力等參數(shù)下，常規(guī)設(shè)計(jì)方法，試圖保證運(yùn)行時(shí)不發(fā)生輕度喘振即旋轉(zhuǎn)分離是很難做到的。

20 多年后，對(duì)裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造，在該機(jī)前增加了一臺(tái)增壓機(jī)，使入口體積流量和壓力增加，轉(zhuǎn)速略有降低之后，實(shí)際特性曲線適度向左移動(dòng)，防喘安全度提高，該機(jī)高壓缸“天生”輕度喘振即旋轉(zhuǎn)分離問(wèn)題得到解決（圖11）。此時(shí)，再無(wú)170.835 Hz的低頻的旋轉(zhuǎn)分離分量出現(xiàn)。

2.6 某煤化工企業(yè)因?yàn)楦脑煲鸬拇癜咐?/h3>

一臺(tái)煤化工企業(yè)的丙烯氣透平壓縮機(jī)組，額定轉(zhuǎn)速3 618 r/min，工作轉(zhuǎn)速3455 r/min，6 級(jí)5 段。2018 年該壓縮機(jī)投入使用后流量和壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的需求；為此進(jìn)行改造，增加了1 級(jí)葉輪的直徑及隔板尺寸，以及3 級(jí)、4 級(jí)的隔板幾何尺寸。改造后運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)軸振動(dòng)增大（圖12）。

圖9 旋轉(zhuǎn)分離嚴(yán)重時(shí)

圖10 正常運(yùn)行時(shí)也存在旋轉(zhuǎn)分離

軸振動(dòng)報(bào)警值63.5 μm，實(shí)際振幅達(dá)到88.7 μm 以上，并且振動(dòng)信號(hào)中出現(xiàn)了之前不存在的29 Hz 分量，而且幅值明顯大于59 Hz 的轉(zhuǎn)頻分量，同時(shí)壓縮機(jī)的軸位移值出現(xiàn)30 μm 以上的振幅波動(dòng)。分析認(rèn)為，振動(dòng)過(guò)大的原因是為了提高流量，壓縮機(jī)流道改造時(shí)，1 級(jí)葉輪直徑的設(shè)計(jì)尺寸過(guò)大，工藝系統(tǒng)工況的實(shí)際體積流量不能滿足葉輪改造后的體積流量需求，壓縮機(jī)內(nèi)發(fā)生了喘振。建議優(yōu)化各段流量分配、適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速、提高機(jī)組防喘能力。降低轉(zhuǎn)速100 r/min 左右后，喘振現(xiàn)象基本消除，建議擇機(jī)將1 級(jí)葉輪外徑做一次切割，以便徹底消除喘振問(wèn)題，同時(shí)擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行工況區(qū)。

2.7 因?yàn)榄h(huán)境濕度引起的軸流+離心壓縮機(jī)喘振案例

該機(jī)組是一臺(tái)工業(yè)汽輪機(jī)拖動(dòng)的軸流壓縮機(jī)+離心壓縮機(jī)，介質(zhì)是空氣，工作轉(zhuǎn)速8100 r/min，流量48 000～49 000 m3/h。某年夏季，該壓縮機(jī)組突然出現(xiàn)振動(dòng)波動(dòng)，軸振動(dòng)波動(dòng)范圍為30～60 μm，存在一定規(guī)律，每天白天下午振動(dòng)增大，夜間振動(dòng)減小，生產(chǎn)工藝參數(shù)沒(méi)有做任何調(diào)整。采集了機(jī)組不同振動(dòng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)白天振動(dòng)大通頻軸振幅峰峰值60 μm 時(shí)，主要是45 Hz 的低頻分量增大，幅值超過(guò)工頻；夜間振動(dòng)小的時(shí)候通頻軸振幅峰峰值31 μm 時(shí)，譜圖中只有明顯的工頻分量幅值，45 Hz 的低頻分量幅值很低（圖13、圖14）。

據(jù)此數(shù)據(jù)診斷分析，振動(dòng)波動(dòng)是因?yàn)榘滋靿嚎s機(jī)發(fā)生喘振造成的。但是生產(chǎn)裝置的人員不認(rèn)可這個(gè)結(jié)論，理由是白天和夜間現(xiàn)場(chǎng)所有工藝參數(shù)均沒(méi)有任何調(diào)整。為此在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)一周時(shí)間，每天定時(shí)同步采集記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)和壓縮機(jī)吸氣溫度和濕度數(shù)據(jù)，之后查用空氣的焓熵圖數(shù)據(jù)。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，白天壓縮機(jī)吸入的氣體經(jīng)過(guò)一段壓縮冷卻后，會(huì)析出20 多千克水，折成氣體體積約1000 m3，造成壓縮機(jī)后段的體積流量不足，發(fā)生了喘振。根據(jù)實(shí)際情況制定了臨時(shí)運(yùn)行規(guī)程：白天提量、夜間恢復(fù)，解決了該機(jī)組的喘振問(wèn)題。

3 結(jié)論

在多年來(lái)親自監(jiān)測(cè)診斷分析引起喘振的不同原因的過(guò)程中，深刻認(rèn)識(shí)到速度式壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)分離及喘振是這類機(jī)組的常見(jiàn)病、多發(fā)病，不可以不重視，處理不當(dāng)輕者造成零部件提前損壞，例如西南地區(qū)一臺(tái)離心式壓縮機(jī)，發(fā)生旋轉(zhuǎn)分離，監(jiān)測(cè)到存在輕度的喘振問(wèn)題，及時(shí)提請(qǐng)業(yè)主注意并采取相應(yīng)措施。由于總振幅只有十幾微米，沒(méi)有引起足夠的重視，幾十天后因?yàn)檩p度喘振激發(fā)過(guò)大的葉片通過(guò)頻率，進(jìn)而激發(fā)葉輪的二階固頻，多支葉片斷裂。

從上述其他案例中也可以看到，及時(shí)診斷分析出喘振的原因、采取合理措施，會(huì)改變企業(yè)開(kāi)工的命運(yùn)，保證機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行，節(jié)省數(shù)千萬(wàn)和上億元的費(fèi)用，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而正如上述的案例，每個(gè)都要專業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)才能解決，解決過(guò)程中還要排除異議，解決方案才能實(shí)施，所以應(yīng)該開(kāi)發(fā)有自愈功能的智能喘振監(jiān)測(cè)及診斷控制系統(tǒng)，在初始設(shè)計(jì)時(shí)引入智能化讓智能監(jiān)控技術(shù)產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益，具體的方案就是轉(zhuǎn)變振動(dòng)通頻值+流量介入防喘控制系統(tǒng)的方式，采用振動(dòng)通頻值+振動(dòng)分量+流量的介入方式，構(gòu)建新的智能防喘控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

圖11 增壓機(jī)投用后的頻譜

圖12 喘振時(shí)的振動(dòng)趨勢(shì)和譜圖

圖13 振動(dòng)小的時(shí)頻譜

圖14 振動(dòng)大時(shí)的頻譜