离心压缩机喘振起因及解决对策.docx

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1、离心压缩机喘振起因及解决对策目录1 .序言12 .喘振的概念13 .喘振的现象及判断24 .喘振的危害25 .喘振的基本原因26 .喘振曲线和防喘振曲线3?喘振的判断方法4?喘振原因的分析4? ?喘振发生的内因4? ?喘振发生的外因5?防喘振条件及措施51 .序百随着我国工业生产水平的提高，离心式压缩机的应用越来越广泛，其有点 突出，得到了大家的认可。但是离心式压缩机在运行的过程中容易发生喘振的 现象，严重影响了工业生产的安全性和稳定性。因此如何分析喘振的发生原因 并采取有效的治理措施成为了工作人员需要解决的问题。下面就此进行讨论分 析。2 .喘振的概念喘振是离心式压缩机本身固有的特性，而造成

2、喘振的唯一直接原因是进气 量减小到一定值。当气量减小到一定程度时，会出现旋转脱离，如这时进一步减小流量，在 叶片背面将形成很大的涡流区域，气流分离层扩及整个通道，以至充满整个叶 道，而把流道阻塞，气流不能顺利的流过，这时流动严重恶化，压缩机的出口 压力会突然大大下降，由于压缩机总是和管网系统联合工作，这时管网中的压 力不会马上减低，于是管网中的气体压力就会大于压缩机的出口处的压力，因 而管网中的气体就倒流向压缩机，一直到管网中的压力下降到低于压缩机的出 口压力为止，这时倒流停止，压缩机又开始向管网供气，经过压缩机的流量又 增大，压缩机又恢复到正常工作。但当管网中的压力恢复到原来压力时，压缩 机

3、的流量又减少，系统中的气流又产生倒流，如此周而复始，就在整个系统中 产生了周期性的气流振荡现象，这种现象就称作“喘振”。喘振现象不但和压缩机中严重的旋转脱离有关，还和管网系统有关。管网 的容量越大，则喘振的振幅越大，频率越低。喘振的频率大致和管网容量的平 方跟成反比。3 .喘振的现象及判断机组喘振时，压缩机和其后的管道系统之间产生了一种低频高振幅的压力 波动，整个机组发生强力的振动，发出严重的噪音，调节系统也大幅度的波动。 一般根据下列方法判断是否进入喘振工况。1.1 监测压缩机出口管道气流噪音。正常工况时出口的声音是连续且较低 的。而接近喘振时，整个系统的气流产生周期性的振荡，因而在出口管道

4、处声 音是周期性的变化，喘振时，噪音加剧，甚至有爆音出现。1.2 观测压缩机流量及出口压力的变化。离心式压缩机稳定运行时其出口压 力和进口流量变化是不大的，是脉动的，当接近或进入喘振工况时，二者的变 化很大，发生周期性大幅度的脉动。1.3 观测机体和轴振动情况。当接近或进入喘振工况时，机体和轴振动都发 生强烈的振动变化，其振幅要比平常运行时大大增加。4 .喘振的危害喘振是离心式压缩机性能反常的一种不稳定运行状态。发生喘振时，表现 为整个机组管网系统气流周期性的振荡。不但会使压缩机的性能显著恶化、气 流参数（压力、流量）产生大幅度脉动、大大加剧了整个压缩机的振动，还会 使压缩机的转子及定子元件经

5、受交变动应力，级间压力失调引起强烈的振动， 使密封及轴承损坏，甚至发生转子及定子元件相碰、压送气体外泄、引起爆炸 等恶性事件，因此在操作中必须避免在喘振工况下运行。5 .喘振的基本原因实际运行中引起压缩机喘振的原因很多，但基本原因上不外乎下述两种：第一种：实际运行流量小于喘振流量，诸如生产减量过多、吸入气源不足、 入口过滤器堵塞、管道阻力大、叶轮通道或气流通道堵塞等。第二种：压缩机的出口压力低于管网压力。诸如管网阻力增大、进气压力 过低、压缩机转速变化等。压缩机的出口压力低于管网压力，就会导致压缩机 的运行工作点向小流量区域移动，从而进入喘振工况。这与前面提高的“造成喘 振的唯一直接原因是进气

6、减小到一定值”并不矛盾。6 .喘振曲线和防喘振曲线由于对每一转速，压缩机都有对应的喘振流量，小于喘振流量，压缩机即发生喘振,我们将各转速下所发生的喘振的点连接起来（特性曲线上的喘振点连接起来）,即可以得到一曲线，即为压缩机的喘振曲线。因此，千万不要让压缩机在喘振区内运行。这将通过防喘振控制系统来实现。喘振曲线通常呈抛物线形，而考虑了防喘振裕度后，就可以在其右边画出 一条与喘振曲线相近的一条线，这就是保护曲线。保护曲线没有必要与此喘振 曲线完全相似，或由喘振曲线平移来获得，而只要能保证压缩机在正常运转范 围内有合适的裕度即可。这就使得防喘振控制系统仪表的配置和选用变得极为 简单，并更具合理性。在

7、某一转速下，压缩机的实际流量与该转速下的喘振流量之比叫喘振裕度。 裕度太大，则功率耗量增加，经济性差，太小则离喘振点太近，安全性差。一 般防喘振裕度在110%125%左右，在决定裕度大小时，还应把调节仪表的误 差因素考虑进去。? .喘振的判断方法离心式压缩机一旦发生喘振现象，则机组和管网的运行状态会有以下较为 明显的特征：压缩机和管网之间发生周期性的振荡，并产生时高时低的噪声，严重时机 组甚至会发生剧烈的“吼叫”声；机壳和轴承发生强烈的振动，且振动不稳定，时大时小，并发出强烈的、 周期性的气流声，喘振的振动频率一般较低；气体介质的出口压力和入口流量大幅度的变化，发生周期性的脉动，严重 时还可能

8、产生气体倒流的现象，这是较危险的工况；拖动压缩机的电机的电流表和功率表指针会产生大幅度的波动，并随着喘 振强度的增加而逐渐增大；因此，在生产过程中，通过对离心式压缩机运行的声音、进口压力和流量、 振动幅度仪表的观察，就可以有效地判断出喘振是否发生。? .喘振原因的分析?.1 .喘振发生的内因研究表明，喘振发生的内部原因与叶轮结构及叶道内介质气体有着密切的 关系。当进口气体流量瞬时降低，低过了所允许的最低工况点时，压缩机内的 气流流动方向与叶片进口安装角出现很大的偏差，造成叶道内的气流出现严重 的“旋转脱离”，使气体在叶道中滞流，致使压缩机压力突然降低，然而出口系统 的压力并没有瞬时下降，这就使

9、排气管内压力高的气体流回压缩机，使叶道内 的流量又得以补充，并恢复正常工作，当压缩机内的流量再次减小时，系统气 体又会出现倒流，如此反复，系统中的气流便产生了周期性的振荡，并伴随着 强烈的噪声，这就形成了压缩机的喘振。?.2 .喘振发生的外因通过对离心式压缩机性能曲线的分析，当喘振发生时，其工作点一定进入 了喘振工况区。因此，压缩机的喘振与管网特性有着密切关系。所谓“管网”就是 离心式压缩机实现气体介质输送任务的管道系统，位于压缩机入口之前的称吸 入管道，位于压缩机出口之后的称为排出管道。管网一般均由管线、管件、阀 门和设备等四大要素组成。实践表明，离心压缩机管网容量愈大，喘振的振幅 愈大，振

10、频愈低；管网容量愈小，喘振的振幅就越小，振频愈高。在离心式压缩机的实际运行中，以下各种因素也会导致喘振的发生：吸入量不足；系统压力过高；操作不协调；机组内的部件损坏；气体介质状态的变化；?.防喘振条件及措施当离心式压缩机进口流量减少到一定程度时，便会发生喘振，而维持压缩 机运行的喘振流量要不低于压缩机运行的最小流量，即离心式压缩机在不同的 转速下运行时会得到不同的机组喘振时的性能参数，将这些喘振点的参数标在 性能曲线图上，并连接起来，就可以得到离心压缩机的喘振线。如果压缩机入口的进气量低于机器的喘振流量，必将导致喘振的发生，而 在生产实践中可以通过以下的措施来防止喘振的发生：压力调节：压缩机在

11、高于设定压力的条件下工作时，可通过进口节流的方 式维持出口压力，或打开防喘振调节阀将部分压力放空。也可加装旁通管，采 用旁通回流的方法，使排出压力保持在设定的压力下，使其流量维持在所限定 的最低流量之内。变频器调速：压缩机在开始运行时，负荷最大，传感器把所测量的数据传 至PLC （可编程控制器），PLC经过运算输出运行频率到变频器，控制变频器, 随着压缩机的运行，PLC根据压差与流量的降低发出信号，控制变频器降低电 源频率，从而降低了运行中压缩机的转速，避免了压缩机的喘振，并减少了不 必要的能量损失。合理控制防喘振安全裕度：根据离心压缩机性能曲线，在喘振线右侧采用 了一条防喘振线作为防喘振调节器的给定值曲线，它与喘振线之间的这的区域 是压缩机的安全边界，称为安全裕度。它是在一定工作转速下，正常流量与该 转速下喘振流量之比值。当压缩机工作点到达防喘振线时，防喘振调节阀打开, 以使工作点右移进入安全区，从而避免喘振的发生。图1离心压缩机性能曲线设置报警仪表：在离心压缩机的进口安装流量监视仪表，出口安装压力监 视仪表，一旦压缩机已接近喘振工况区时能及时发出报警，以提前采取措施， 防患于未然。