离心式压缩机的喘振分析与控制

　　摘 要：离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机。具有效率高、排气量大、体积小、结构简单、气体不受油污染以及正常工况下运行平稳、压缩气流无脉动等优点，被广泛应用于石油、冶金、化工等行业。离心式压缩机的安全可靠运行对工业生产有着极为重要的意义。由于离心式压缩机对气体流量、温度、压力变化较为敏感，容易发生喘振现象。喘振对离心压缩机有较大的危害，是压缩机损坏的主要诱因之一。本文将对离心式压缩机发生喘振的机理和影响因素、喘振的危害和判断以及防喘振控制措施进行分析和探讨。

　　关键词：离心式压缩机；喘振；机理；影响因素；控制措施

　　中图分类号：TH45 文献标识码：A

　　一、离心式压缩机的喘振

　　（一）压缩机的喘振机理及影响因素

　　（1）吸入流量过低。当压缩比和转速不变时，如果吸入流量减小，会导致压缩机运行曲线中的运行工况点左移，进入喘振区，从而导致压缩机发生喘振现象。

　　（2）压缩机的转速偏高。当压缩机的转速达到喘振临界点时，在压缩比和吸入流量不改变的情况下，如果压缩机的转速加大，则会使压缩机运行曲线中的运行工况点上移，进入喘振区，使压缩机发生喘振。

　　（3）压缩机排出口的管网压力过高。当吸入流量达到喘振临界点时，在吸入流量和转速不发生改变的情况下，压缩机的排出压力会越来越高，即气体压缩比升高，这时压缩机的运行工况点会上移进入喘振区，压缩机会发生喘振。

　　（4）压缩机进气温度升高。气体的密度减小。所以，压缩机在夏季发生喘振的频率与其他季节相比较高。

　　（5）动力供给异常导致压缩机的转速减小，从而致使压缩机发生喘振。

　　（6）级见气体冷却器的换热效果降低，导致压缩机各级的排气温度升高，也会诱发喘振的发生。

　　离心式压缩机的喘振现象多发生于机组开工、停工和生产负荷调整时，因为这期间的吸入流量、压力比和转速会频繁的发生改变，在开工、停工和生产负荷调整期间，上有系统共赢的原料量会较大的变化，需要及时调整转速和返回线开度，以确保压缩机能够在稳定工况下工作。

　　（二）喘振的危害

　　喘振现象对离心式压缩机的危害极大，会缩短压缩机的使用寿命，喘振现象的危害主要表现在以下几个方面：

　　①喘振会使气流强烈的脉动以及周期性的震荡，会导致供气参数（流量、转速等）的大幅度上下波动，这会破坏工艺系统的稳定性运行。

　　②喘振现象的发生会使叶片产生强烈的震动，叶轮的应力也会大大地增加，使噪声加剧。

　　③喘振会加剧轴颈和轴承的磨损，破坏润滑油膜的稳定性，导致轴承合金产生疲劳裂纹，甚至烧毁轴承。

　　④喘振现象会致使压缩机机件密封及轴封遭受损坏，导致压缩机的工作效率降低，甚至造成火灾、爆炸等重大事故。

　　⑤喘振会致使动静部件之间的摩擦与碰撞，使压缩机的轴弯曲变形，严重时会产生轴向窜动，破坏叶轮；

　　⑥喘振会影响与压缩机相连的其他设备的正常运行，干扰操作人员的正常工作，使部分测量仪器仪表准确性降低，甚至是失灵。一般情况下，机组的压力比、排气压力、气体密度和排气量越大，喘振现象就会越严重，其危害就越大。

　　（三）喘振的判断

　　由于喘振的危害极大，所以操作人员在工作过程中对喘振现象的正确判断是十分重要的。对于喘振现象的判断主要由以下几个方面：①离心式压缩机正常运行时，其发出的噪声较低而且是连续稳定的，但当压缩机将要发生喘振现象，压缩机的排气管中的气流发出的噪声会时高时低，并且是周期性变化的，而当压缩机发生喘振现象时，噪声会明显增大并且发出异常的周期性吼声，甚至出现爆音；②压缩机的进口流量和出口压力发生周期性的大幅度脉动，流量指示值急剧下降；③压缩机发生喘振时，轴承、机体的振动幅度会明显增大，机组会发生强烈的振动。

　　二、针对喘振的防止措施和控制有如下措施：

　　①在压缩机的出口管线上可设置自动防喘振控制阀，而且防喘振控制阀的尺寸和型号应根据压缩机的操作条件和性能来选取，除此之外，防喘振控制阀的变送器应该尽量安装在离阀门较近的地方，以缩短反应时间。

　　②采用固定极限流量的防喘振系统，使压缩机的流量始终高于某一定值流量，从而避免进入喘振区运行，这种控制系统较为简单，而且实用的仪表较少。

　　③定期的对压缩机校验防喘振控制阀、安全阀、压力以及流量联锁仪表，以保证其整定值的准确性、动作灵敏。另外，还要定期对压缩机的出口单向阀进行维护，以确保其灵活好用。

　　④要全面提升压缩机的操作质量，重点提高岗位错做人员的综合素质。操作人员在机组启动前，要对压缩机的尽心各项检查工作，确保无误后再启动。在机组启动后，对系统的升压要平稳并且缓慢，尽量减少工况的大幅度波动。联合检查和维护要到位，并且要加强对机组运行状态的检测以及对压缩机的故障隐患的排查。

　　⑤在压缩机工作运行期间，通常会使叶片、叶轮、转子产生腐蚀和结构，这会导致压缩机的特性曲线发生变化，从而致使喘振线的位移，当喘振线位移范围过大时，会使最初的防喘振线无法对防止喘振产生作用。所以，应每隔一段时间验证一次原喘振曲线的准确性，若变化较大需重新改正。

　　结语

　　喘振现象是离心式压缩机固有的机械特性，在压缩机的运行生产中，喘振有着较大的危害和隐患，所以在生产的过程中，要结合实践，弄清喘振机理和引起喘振的影响因素，根据问题的实际情况，采取相对应的有效防止和抑止喘振的措施，同时准确地判断喘振现象并加以控制，喘振现象就能够完全避免，从而实现提高离心式压缩机的工作效率，确保离心式压缩机运行稳定性和可靠性。

　　参考文献

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