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离心式压缩机喘振及解决对策

Part 1

喘振发生的机理

当离心式压缩机的操作工况发生变动并偏离设计工况时,如果气体流量减少则进入叶轮或扩压器流道的气流方向就会发生变化。

当流量减少到一定程度,由于叶轮的连续旋转和气流的连续性,使这种边界层分离现象扩大到整个流道,而且由于气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展,从而使叶道中形成气流漩涡,再从叶轮外圆折回到叶轮内圆,此现象称为气流旋离,又称旋转失速。发生旋转脱离时叶道中的气流通不过去,级的压力也突然下降,排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间,倒流回级中的气体就补充了级流量的不足,使叶轮又恢复了正常工作,从而从新把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减少,于是压力又突然下降,级后的压力气体又倒流回级中来,如此周而复始,在系统中产生了周期性的气体振荡现象,这种现象称为“喘振”。

Part 2

喘振发生的原因

①流量

不同转速下出口压力与流量的关系

每台离心式压缩机在不同转速n下都对应着一条出口压力P与流量Q之间的曲线,如图所示。

随着流量的减少,压缩机的出口压力逐渐增大,当达到该转速下最大出口压力时,机组进入喘振区,压缩机出口压力开始减小,流量也随之减小,压缩机发生喘振。从曲线上看,流量减小是发生喘振的根本原因,在实际生产中尽量避免压缩机在小流量的工况下运行。

②气体相对分子质量

不同相对分子质量的性能

如图所示,离心压缩机在相同转速、不同相对分子质量下恒压进行的曲线,从曲线中可以看出,在恒压运行条件下,当相对分子质量M=20的气体发生喘振时,相对分子质量为M=25和M=28的气体运行点还远离喘振区。因此,在恒压运行工况下,相对分子质量越小,越容易发生喘振。

③入口压力

不同入口压力时的性能

如图所示,压缩机的入口压力P1>P2>P3,在压缩机恒压的运行工况下,入口压力越低,压缩机越容易发生喘振,这也是入口过滤器压差增大时,要及时更换滤网的原因。

④入口温度

不同入口温度时的性能

如图所示,恒压恒转速下进行的离心式压缩机在不同入口气体温度时的进行曲线,从曲线上可以看出在恒压运行工况下,气体入口温度越高,越容易发生喘振。因此,对同一台离心式压缩机来说,夏季比冬季更容易发生喘振。

⑤转速

透平式驱动的压缩机,往往根据外界不同流量要求而运行在不同转速下,从图2可以知道,在外界用气量一定的情况下,转速越高,越容易发生喘振。

综上所述,出现喘振的根本原因是压缩机的流量过小,小于压缩机的最小流量(或者说由于压缩机的背压高于其最高排压)导致机内出现严重的气体旋转分离;外因则是管网的压力高于压缩机所提供的排压,造成气体倒流,并产生大幅度的气流脉动。

Part 3

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:

(1)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。

(2)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。

(3)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,严重时还可能产生气体倒流的现象,这是较危险的工况。

(4)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。

Part 4

防止喘振的发生

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。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。

以上就是小编今天要说的关于离心式压缩机喘振及解决对策,如果您还有其他螺杆空压机,涡旋式空压机,离心式压缩机等压缩机的需要,都可以联系我们杭州凯邦机械有限公司!!!