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2021-11-04 10:11
離心壓縮機喘振起因與解決對策
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的提高,離心式壓縮機的應(yīng)用越來越廣泛,其優(yōu)點突出,得到了大家的認可。但是離心式壓縮機在運行的過程中容易發(fā)生喘振的現(xiàn)象,嚴重影響了工業(yè)生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。因此如何分析喘振的發(fā)生原因并采取有效的治理措施成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進行討論分析。
喘振的判斷方法
離心式壓縮機一旦發(fā)生喘振現(xiàn)象,則機組和管網(wǎng)的運行狀態(tài)會有以下較為明顯的特征:
l 壓縮機和管網(wǎng)之間發(fā)生周期性的振蕩,并產(chǎn)生時高時低的噪聲,嚴重時機組甚至?xí)l(fā)生劇烈的“吼叫”聲;
l 機殼和軸承發(fā)生強烈的振動,且振動不穩(wěn)定,時大時小,并發(fā)出強烈的、周期性的氣流聲,喘振的振動頻率一般較低;
l 氣體介質(zhì)的出口壓力和入口流量大幅度的變化,發(fā)生周期性的脈動,嚴重時還可能產(chǎn)生氣體倒流的現(xiàn)象,這是較危險的工況;
l 拖動壓縮機的電機的電流表和功率表指針會產(chǎn)生大幅度的波動,并隨著喘振強度的增加而逐漸增大;
因此,在生產(chǎn)過程中,通過對離心式壓縮機運行的聲音、進口壓力和流量、振動幅度儀表的觀察,就可以有效地判斷出喘振是否發(fā)生。
喘振原因的分析
1. 喘振發(fā)生的內(nèi)因
研究表明,喘振發(fā)生的內(nèi)部原因與葉輪結(jié)構(gòu)及葉道內(nèi)介質(zhì)氣體有著密切的關(guān)系。當進口氣體流量瞬時降低,低過了所允許的最低工況點時,壓縮機內(nèi)的氣流流動方向與葉片進口安裝角出現(xiàn)很大的偏差,造成葉道內(nèi)的氣流出現(xiàn)嚴重的“旋轉(zhuǎn)脫離”,使氣體在葉道中滯流,致使壓縮機壓力突然降低,然而出口系統(tǒng)的壓力并沒有瞬時下降,這就使排氣管內(nèi)壓力高的氣體流回壓縮機,使葉道內(nèi)的流量又得以補充,并恢復(fù)正常工作,當壓縮機內(nèi)的流量再次減小時,系統(tǒng)氣體又會出現(xiàn)倒流,如此反復(fù),系統(tǒng)中的氣流便產(chǎn)生了周期性的振蕩,并伴隨著強烈的噪聲,這就形成了壓縮機的喘振。
2. 喘振發(fā)生的外因
通過對離心式壓縮機性能曲線的分析,當喘振發(fā)生時,其工作點一定進入了喘振工況區(qū)。因此,壓縮機的喘振與管網(wǎng)特性有著密切關(guān)系。所謂“管網(wǎng)”就是離心式壓縮機實現(xiàn)氣體介質(zhì)輸送任務(wù)的管道系統(tǒng),位于壓縮機入口之前的稱吸入管道,位于壓縮機出口之后的稱為排出管道。管網(wǎng)一般均由管線、管件、閥門和設(shè)備等四大要素組成。實踐表明,離心壓縮機管網(wǎng)容量愈大,喘振的振幅愈大,振頻愈低;管網(wǎng)容量愈小,喘振的振幅就越小,振頻愈高。
在離心式壓縮機的實際運行中,以下各種因素也會導(dǎo)致喘振的發(fā)生:
l 吸入量不足;
l 系統(tǒng)壓力過高;
l 操作不協(xié)調(diào);
l 機組內(nèi)的部件損壞;
l 氣體介質(zhì)狀態(tài)的變化;
防喘振條件及措施
當離心式壓縮機進口流量減少到一定程度時,便會發(fā)生喘振,而維持壓縮機運行的喘振流量要不低于壓縮機運行的最小流量,即離心式壓縮機在不同的轉(zhuǎn)速下運行時會得到不同的機組喘振時的性能參數(shù),將這些喘振點的參數(shù)標在性能曲線圖上,并連接起來,就可以得到離心壓縮機的喘振線。
如果壓縮機入口的進氣量低于機器的喘振流量,必將導(dǎo)致喘振的發(fā)生,而在生產(chǎn)實踐中可以通過以下的措施來防止喘振的發(fā)生:
l 壓力調(diào)節(jié):壓縮機在高于設(shè)定壓力的條件下工作時,可通過進口節(jié)流的方式維持出口壓力,或打開防喘振調(diào)節(jié)閥將部分壓力放空。也可加裝旁通管,采用旁通回流的方法,使排出壓力保持在設(shè)定的壓力下,使其流量維持在所限定的最低流量之內(nèi)。
l 變頻器調(diào)速:壓縮機在開始運行時,負荷最大,傳感器把所測量的數(shù)據(jù)傳至PLC(可編程控制器),PLC經(jīng)過運算輸出運行頻率到變頻器,控制變頻器,隨著壓縮機的運行,PLC根據(jù)壓差與流量的降低發(fā)出信號,控制變頻器降低電源頻率,從而降低了運行中壓縮機的轉(zhuǎn)速,避免了壓縮機的喘振,并減少了不必要的能量損失。
l 合理控制防喘振安全裕度:根據(jù)離心壓縮機性能曲線,在喘振線右側(cè)采用了一條防喘振線作為防喘振調(diào)節(jié)器的給定值曲線,它與喘振線之間的這的區(qū)域是壓縮機的安全邊界,稱為安全裕度。它是在一定工作轉(zhuǎn)速下,正常流量與該轉(zhuǎn)速下喘振流量之比值。當壓縮機工作點到達防喘振線時,防喘振調(diào)節(jié)閥打開,以使工作點右移進入安全區(qū),從而避免喘振的發(fā)生。