離心式壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象及其控制措施探討

王小軍

摘 要：近年來，離心式壓縮機(jī)在很多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，其正常運(yùn)行將會(huì)影響整個(gè)的生產(chǎn)效率，只有保障了離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，才能夠?yàn)楣I(yè)企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。一些企業(yè)在離心式壓縮機(jī)的使用過程中，常常會(huì)面臨著喘振現(xiàn)象，而這一異常現(xiàn)象阻礙了正常的生產(chǎn)活動(dòng)?；诖?，本文分析了離心式壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象的原因，并提出了相應(yīng)的控制對(duì)策，能夠發(fā)揮離心式壓縮機(jī)在生產(chǎn)中的重要作用。

關(guān)鍵詞：離心式;壓縮機(jī);喘振現(xiàn)象;控制措施

當(dāng)前，在我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程不斷加快的過程中，機(jī)械生產(chǎn)成為工業(yè)生產(chǎn)的主要方式，在生產(chǎn)領(lǐng)域各種機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用取代了傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)，具有更高的生產(chǎn)效益。離心式壓縮機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中最為常用的一種設(shè)備，其運(yùn)行過程中對(duì)于氣體壓力、流量與溫度的變化極為敏感，一旦在運(yùn)行過程中遭遇了異常變化，將會(huì)引發(fā)喘振現(xiàn)象，如果不及時(shí)對(duì)喘振加以有效處理，將會(huì)造成壓縮機(jī)的損壞。因此，相關(guān)企業(yè)在生產(chǎn)的過程中需注重喘振現(xiàn)象的控制。

1 離心式壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因

1.1 喘振現(xiàn)象概述

離心式壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象屬于一種異常情況，在運(yùn)行過程中，某一壓力與轉(zhuǎn)速條件下都會(huì)對(duì)應(yīng)最小流量，當(dāng)此最小流量降至一定程度時(shí)，機(jī)組出口介質(zhì)流量與出口壓力存在周期性的大幅度波動(dòng)，而此波動(dòng)引發(fā)了離心式壓縮機(jī)機(jī)身的異常振動(dòng)，此現(xiàn)象就是喘振。

1.2 喘振現(xiàn)象的機(jī)理

離心式壓縮機(jī)是一種轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，其在運(yùn)行的過程中，主要是借助于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來提高氣體壓力的，氣體壓力提升主要在葉輪與擴(kuò)壓器內(nèi)完成。一旦在離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，氣體流量降到了某一特定范圍，壓縮機(jī)葉輪的葉道就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的氣流旋轉(zhuǎn)脫離情況，而這些氣流會(huì)在葉道內(nèi)形成氣流漩渦，占據(jù)葉道的很大空間，氣流在葉道內(nèi)的流動(dòng)受阻，壓縮機(jī)出口壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常值[1]。管網(wǎng)存在一定的容積，在離心式壓縮機(jī)的不斷運(yùn)行過程中，管網(wǎng)氣體壓力不可能在短時(shí)間內(nèi)急劇下降，這種情況下，可能會(huì)出現(xiàn)管網(wǎng)氣體壓力大于壓縮機(jī)出口壓力的情況，此時(shí)，管網(wǎng)中的氣體會(huì)發(fā)生倒流情況，在管網(wǎng)氣體壓力與壓縮機(jī)出口壓力相同的情況下，倒流停止。葉輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中氣體的壓力逐步增大，當(dāng)氣體壓力高于管網(wǎng)壓力時(shí)，氣體會(huì)保持正向流動(dòng)的狀態(tài)，最終此氣體將會(huì)向管網(wǎng)繼續(xù)供氣。管網(wǎng)氣體壓力回升，氣體流量下降，氣流倒流現(xiàn)象再次出現(xiàn)，氣體不斷在壓縮機(jī)與管網(wǎng)中表現(xiàn)正流與倒流的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使得整個(gè)的系統(tǒng)存在周期性的氣流振蕩，也就是喘振現(xiàn)象。喘振會(huì)降低壓縮機(jī)的工作效率，造成相關(guān)零部件的損壞。因此，必須要重視喘振問題的處理。

2 喘振的危害和判斷

2.1 喘振產(chǎn)生的危害

喘振現(xiàn)象將會(huì)造成壓縮機(jī)內(nèi)相關(guān)零部件的損壞，從喘振現(xiàn)象的發(fā)生原因來看，氣流強(qiáng)烈的脈動(dòng)與周期性振蕩是主因，在這種情況下，壓縮機(jī)的相關(guān)供氣參數(shù)存在異常變動(dòng)，系統(tǒng)無法保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài);喘振還會(huì)使得葉片出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)情況，葉輪應(yīng)力在此作用下大大增大，運(yùn)行過程中伴隨著較大的噪聲;喘振會(huì)使得整個(gè)壓縮機(jī)機(jī)組劇烈振動(dòng)，可能會(huì)造成軸承的損壞，引發(fā)更大的安全事故[2]。

2.2 壓縮機(jī)的喘振一般判定方法

離心式壓縮機(jī)在運(yùn)行的過程中，是否發(fā)生了喘振現(xiàn)象，一般主要包含了以下的判斷方式：①聽測(cè)壓縮機(jī)出口管路氣流的噪音。一旦壓縮機(jī)與喘振工況相接近時(shí)，在排氣管道會(huì)出現(xiàn)周期性的噪音，喘振現(xiàn)象越嚴(yán)重，噪音越大;②在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，觀察壓縮機(jī)出口壓力與進(jìn)口流量的變化趨勢(shì)，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重的周期性變化時(shí)，說明壓縮機(jī)存在喘振現(xiàn)象，測(cè)量?jī)x表的指針難以保持穩(wěn)定，存在大幅度的擺動(dòng)現(xiàn)象;③對(duì)壓縮機(jī)的機(jī)體與軸承的振動(dòng)情況加以觀測(cè)，當(dāng)壓縮機(jī)存在喘振情況時(shí)，機(jī)身與軸承的振動(dòng)幅度將會(huì)明顯增大;④應(yīng)用先進(jìn)的故障診斷技術(shù)、狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)來進(jìn)行分析。根據(jù)離心式壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中喘振情況的強(qiáng)弱，主要包含了弱喘振與深度喘振，二者之間并沒有明確的分界線，存在倒流現(xiàn)象的喘振一般為深度喘振，而弱喘振往往需利用相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)來獲得。

3 離心式壓縮機(jī)的喘振控制措施

離心式壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象的發(fā)生將會(huì)造成嚴(yán)重的危害，因此，針對(duì)喘振現(xiàn)象，主要包含了以下的控制策略：①將穩(wěn)定運(yùn)行工況區(qū)加以必要的加寬設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)下，燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行的過程中能夠保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)，其工作線能夠與壓縮機(jī)喘振線保持在安全距離;②將壓縮機(jī)進(jìn)口的氣體流量加以適當(dāng)增加，增加部分工藝氣。在壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象的控制方面，最為直接的方式就是將壓縮機(jī)出口流量的差值天然氣釋放于大氣中，但是，這種方式下，不利于環(huán)境保護(hù)，且存在能源的浪費(fèi)[3]。在實(shí)際的處理中，可以將這些工藝氣通過排氣管道上的冷裝置，將其加以回流處理，使得壓縮機(jī)的氣體流量大大增加;③在流量不變的狀態(tài)下，要實(shí)現(xiàn)喘振控制，一般需通過降低排氣壓力、增加進(jìn)氣壓力的方式來進(jìn)行;④一些喘振現(xiàn)象可能會(huì)由于壓縮機(jī)升壓或者降壓過快所造成的，因此，可以通過啟、停機(jī)進(jìn)程的控制來實(shí)現(xiàn)喘振控制;⑤降低機(jī)組的流量通過能力，能夠使得機(jī)組的轉(zhuǎn)速與管道的實(shí)際流量保持一致;⑥控制機(jī)組旁通閥門的開度，使得出口部分氣體能夠經(jīng)由旁通閥門回流到入口位置，進(jìn)而使得管道內(nèi)的流量大大增加，保持管道流量與機(jī)組通過量的匹配性;⑦在離心式壓縮機(jī)機(jī)組的運(yùn)行過程中，專業(yè)部門需加大對(duì)整個(gè)機(jī)組運(yùn)行工況的監(jiān)控，及時(shí)所獲得的監(jiān)控情況來進(jìn)行機(jī)組相關(guān)參數(shù)的調(diào)整;⑧加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的氣質(zhì)監(jiān)測(cè)，做好排污管理工作，使得進(jìn)氣質(zhì)量符合機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的要求;⑨壓縮機(jī)機(jī)組在安裝結(jié)束以后，需進(jìn)行喘振曲線的測(cè)量，使得壓縮機(jī)運(yùn)行線能夠與喘振線保持在一定的范圍內(nèi)，從源頭上進(jìn)行喘振控制。一些壓氣站在機(jī)組安裝投入使用后，往往不會(huì)進(jìn)行喘振線的實(shí)測(cè)，使得機(jī)組運(yùn)行與喘振線的距離無法保持在安全的狀態(tài)下，要改變這一局面，就需要在安裝以后進(jìn)行喘振線的實(shí)測(cè)。

4 結(jié)語

近年來，隨著離心式壓縮機(jī)應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，喘振現(xiàn)象成為了離心式壓縮機(jī)運(yùn)行與使用中最為常見的問題，這一現(xiàn)象的危害性很大，因此，相關(guān)企業(yè)在日常的工作中需結(jié)合離心式壓縮機(jī)的具體應(yīng)用情況，采取必要的控制措施，進(jìn)行喘振控制，降低喘振發(fā)生的概率，保持離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬躍，呂磊，呂悅，魚東溟.基于系統(tǒng)論對(duì)離心式壓縮機(jī)振動(dòng)機(jī)理診斷[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2020（01）：36-39.

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[3]江文佳，董華奇.離心式壓縮機(jī)振動(dòng)故障發(fā)生的原因及相應(yīng)處理[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（01）：138+144.