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张家港离心式压缩机的喘振分析及解决方案

张家港离心式压缩机的喘振分析及解决方案

发布日期:2016-07-22 00:00 来源: 点击:

摘要:本文通过分析离心式压缩机工作过程中喘振产生的机理,原因,危害及判断方法,先容了澳门新莆京登入官方网站-澳门威尼纳斯人下载空压站4台压缩机的控制方式和喘振控制系统选择准则。 

 引言  随着生产规模的扩大以及对产品质量要求的提升,生产车间对工艺和仪表用风要求越来越高,澳门新莆京登入官方网站-澳门威尼纳斯人下载空压站因此不断进行改造,澳门新莆京登入官方网站增加供风能力和提高供风质量,目前,已经淘汰所有往复式压缩机,全部使用离心式压缩机。  离心式压缩机是速度式压缩机的一种,具有排气量大、效率高、结构简单、体积小、气流不受油污染以及正常工况下运行平稳、压缩气流无脉动等特点,然而,离心式压缩机对气体的压力、流量、温度变化较敏感,易发生喘振。喘振是离心式压缩机的一种固有现象,具有较大的危害性,是压缩机损坏的主要诱因之一,,虽然制造厂家通过控制系统的合理设计,避开了绝大多数的喘振,但在设备的长期使用过程中,仍然不同程度地出现了喘振现象,并造成了一些危害,因此,需要结合生产实践,逐步弄清喘振机理,掌握喘振的影响因素,采取有效的防喘振控制措施,消除喘振产生的条件,减少喘振出现的频次,提高压缩机的运行可靠性。 

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 离心式压缩机是利用机器的作功元件如高速回转的叶轮对气体 作功,使气体在离心力场中压力得到提高,同时动能也大为增加,随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能,而使气体压力进一步提高,这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。  图1为离心式压缩机的性能变化曲线,它清晰地表明了各种工况下的性能、稳定工作范围等,在转速不变的情况下,当流量Q增大到某个最大值时,压比和效率垂直下降,出现阻塞现象。  当流量Q减小到某个值时,操作工况也会发生变动并偏离设计工况,这时进入叶轮或扩压器流道的气流方向就会发生变化,气流向着叶片的工作面冲击,在叶片的非工作面的前缘部分,产生很大的


部扩压度,于是在叶片非工作面上出现了气流边界层分离现象并形成漩涡区,并向叶轮出口处逐渐扩大,如图2所示,气量越小,则分离现象越严重,气流的分离区域也就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同,而且气流流过叶片时的不均匀,使得气流的边界层分离可能在叶片或叶片扩压器的某个叶道中出现。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将扩大到整个流道,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涡旋,再从叶轮外圆折回到叶轮内圆,此现象称为旋转脱离。    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流便倒流回级里来,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,从而重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,

   叶道中边界层分离,生成漩涡区,多产生在非工作面,尤其是叶轮出 口附近,气量越小,则分离现象越严重,气流的分离区域也就越大。   图2  非工作面  工作面  漩涡区 


级后的压力气体又倒回级中来,如此周而复始,在系统中产生了周期性的气流振荡现象,这种现象称为“喘振”。  因此,离心式压缩机的喘振现象的产生有两个主要原因:压缩机流量减少,它是喘振产生的内因;与压缩机联合工作的管网特性是喘振产生的外界条件;此外,被输送气体的吸入状态,也是使压缩机产生喘振的因素,一般讲,吸入气体的温度或压力越低,压缩机越容易进入喘振区。  2. 造成喘振的原因  影响离心式喘振的因素不是单一的,往往是多种因素综合作用的结果,运行中可能造成喘振的各种原因有:  1) 系统压力超高  造成这种情况有:压缩机紧急停机,气体为此进行放空或回流;出口管路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严;或者单向阀距压缩机出口太远,阀前气体容量很大,系统突然减量,压缩机来不及调节,防喘系统未投自动等等。  2) 吸入流量不足  由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以下,而转速,使压缩机进入喘振区引起喘振。如图1。这种情况的原因有:压缩机入口滤器阻塞,阻力太大,而压缩机转速未能调节造成喘振;滤芯太脏,或冬天结冰都可能发生这种情况;入口气源减少或切断,如压缩机供气不足,压缩机没有补充气源等等。所有这些情况如不及时发现及时调节。压缩机都可能发生喘振。 

3) 机械部件损坏脱落  机械密封,平衡盘密封,O型环等部件安装不全,安装位置不准或者脱落,会形成各级之间,各段之间串气,可能引起喘振;过滤器阻力太大,逆止阀失效或破损也都可以引起喘振。  4) 操作中,升速升压过快,降速之前未能首先降压  升速、升压要缓慢均匀,降速之前应先采取卸压措施:如放空,回流等;以免转速降低后,气流倒灌。  5) 工况改变,运行点落入喘振区  工况变化,如改变转速,流量,压力之前,未查看特性曲线,使压缩机运行点落入喘振区。  6)  正常运行时,防喘振系统未投自动  当外界因素变化时,如压力下降或气量波动;电机转速下降而防喘振系统来不及手动调节;或来气中断等;由于未用自动防喘振装置可能造成喘振。   7) 介质状态变化造成喘振  喘振发生的可能与气体介质状态有很大关系。因为气体的状态影响流量,从而也影响喘振流量,当然影响喘振。如进气温度,进气压力,气体成分即分子量等对喘振都有影响。当转速不变,出口压力不变时,气体入口稳度增加容易发生喘振;当转速一定,进气压力越高则喘振流量值也越大;当进气压力一定,转速不变,气体分子量减少很多时,容易发生喘振。  3. 喘振的危害和判断


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