离心式压缩机效率降低的原因及预防分析

离心式压缩机效率降低的原因及预防分析

龙志宏 王勇

冀东油田储气库建设项目部 河北唐山 063200

摘要：离心式压缩机具有排气量大、气流不受油污染以及正常工况下运行平稳等特点，但是离心式压缩机工作效率因其本身原理如何保持高效是一种难题，所以需要结合生产实践，逐步弄清影响效率的因素，采取有效的控制措施，提高压缩机的效率和运行可靠性。

关键词：离心式；压缩机；效率降低；原因；预防

1机组效率降低的原因

1.1偏离设计的影响

（1）叶轮与扩压器的磨损。离心机的原理是空气从轴向进入，在叶轮里受到强大的离心力作用，从而获得很大的出口速度，出口速度可以达到大约350-400m/s，根据新设计的后弯三元流叶轮，其流量是由叶轮进口端尺寸决定的， 进气端的磨损将直接影响机组出力效率，高则影响效率高达15%以上。根据空压机设计理论，叶轮出口的气体高速进入扩压器后速度将降低，气体动能转化为压力能，所以叶轮出口直径和扩压器完好度将影响压力，严重时机组出力将达不到生产需求，导致机组喘振或被迫停机。

（1）叶顶间隙的漏气。间隙内的流动十分复杂，作为叶片顶端的主要流动，它对压气机的工作效率、系统性能和稳定性存在巨大的影响，通过分析研究表明，随叶顶间隙的减少，压缩机的压比及效率均呈上升趋势。主要原因为由于叶片压力侧和吸入侧存在压差，流体穿过叶顶间隙形成泄露流动，并在通道内形成漩涡流动，与主流流体相互影响从而导致熵的增加，进而影响压缩机的效率。

1.2进气量的影响

流量减小到某个数值时，运行工况也会发生变化并偏离了设计工况，这时进入到流道的气流运动方向就发生了改变，气流冲击叶片的工作面，在叶片非工作面的前缘部分，产生了较大的局部扩压度，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，气量如果越小，则分离现象则会更严重，气流分离区域也就变得越大。当流量减少到一定程度时，由于叶轮的连续旋转和气流的连续性，使这种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发展，从而使叶道中形成了气流涡旋，再从叶轮外圆折回到叶轮内圆，形成旋转脱离，此种情况发展下去便产生了喘振，将影响机组出力效率，严重将导致机组损坏。导致进气量降低的主要原因分析如下：1）压缩机进气品质。节能减排已上升至国家战略，对于以能源消耗为主的钢铁产业更是重要，另外随着钢铁行业的严峻形势，品质的提升也是企业生存的关键。过大的空气阻力使得机组需要消耗更多的电能来满足生产，这要求频繁的更换滤筒来保障机组在低能耗下运行，但是对成本影响较大，阻力较大时降低气量约9.7%。2）进气流道变窄和过于粗糙。空压机设计均按照空气动力学设计的复杂流道形状，经过理论计算和实测均表明，叶轮流道的堵塞变窄和过于粗糙对压缩机的效率影响较大，造成较大的功率损失。

2压缩机效率降低的解决与预防措施

2.1制定合理的保养措施

关于离心式压缩机的保养方法主要有两级法：一级保养法、二级保养法。

（1）一级保养法。一级保养法就是日常使用过程中最基础性的保养，这种保养法相关设备维护人员每天都是必不可少的工作。第一，要给压缩机定期加油。因为压缩机很多零部件在运行过程中经常产生各种摩擦，定期加油可以起到润滑的作用，同时减小阻力。有些零部件因为其性质的特殊性，对于油的选择也比较讲究，这时候就需要请教专门的维修人员或者要严格根据相关规定进行适当地加油。对于一些特殊的部件，对于润滑油的选择有特殊的要求，对于它们的加油方式我们要严格按照相关规定进行。第二，要努力做好设备房和设备卫生清洁工作。

（2）二级保养法。离心式压缩机的二级保养法就是要对过滤器过滤网以及气阀等进行清洁，避免出现诸如压缩机的气阀出现堵塞等问题，经常清洗有利于降低对压缩机的磨损。针对有些常年不使用的设备，相关工作人员也要做到其保养工作，必要时要添加润滑剂予以封存，以免出现设备无法正常使用甚至是报废等情况的出现。如果有些机器设备长久不使用，在一段时间之后也要再次加入润滑油，避免润滑油作用消失出现故障。以后在机器重新使用时，要用汽油洗掉原先设备保养的润滑油，重新加入油再开始使用。

2.2叶轮修复技术研究和实施

激光熔敷技术是利用大功率激光束聚集能量较高的特点，瞬间将被加工件表面微熔，微熔层很薄，同时使零件表面预置合金粉或与激光束同步自动送至激光熔融点的合金粉完全熔化，获得与基体冶金结合的致密敷层。该技术具有如下性能特点：1）激光熔敷层与叶轮基体是冶金结合，结合强度一般不低于原基体材料的90%；于叶轮在激光加工过程中仅是表面微熔，微熔层为0.05-0.1mm，由于熔化时间较短、微熔层薄，使该工艺的热影响区很小，激光加工过程中基体温升不超过80℃，激光加工后基本无热变形；2）激光熔敷技术可控性好，自动化程度相对较高；3）熔敷层与叶轮基体均无粗大的铸造组织，熔敷层及叶轮的界面组织致密，晶体细小，无孔洞、夹渣等缺陷。修复后经检测激光熔敷层与基体的结合强度已达到要求，且保障了叶轮进气端和出气端的完整性和机组功能的完整性，保障机组长周期高效率的运行。

2.3使用替换法检测压缩机故障

使用替换法检测压缩机故障问题是当前使用率最高的一种措施，它不仅可以保证离心式压缩机的时刻平稳运行，还可以有效防止机器内部各个零件的磨损情况。机器维修检测人员要依据压缩机出现故障问题，及时使用质量更好的机器原件，确保每个零部件正常运行。此外，在确保生产工作正常运行的情况下每年还要对设备进行大规模检测。其次，为了确保压缩机的自动化仪表可以保持平稳运行，也要对其进行定期维修保养。由于离心式压缩机相对于其他机器其运行比较复杂，所以其内部很多干扰性问题是具有不确定性的，为了保证生产工作不间断，需要对其进行定期的维护与检测。相较于其他化工生产设备来说，它相对来说也比较复杂，由于其电网机组运行模式会对设备的输出产生直接影响，因其特殊性所以它在使用中占据的比例也在不断增加。所以压缩机内部电压一点点变化都会影响其正常使用或者闪变都会影响传输质量，甚至会因此，要做反馈总结表对压缩机使用寿命进行评估，利用图标法和相关描述性统计法综合分析设备保养和维修的具体情况，形成表格用来后期作为参考依据。

3结语

总之，此次问题的成功解决，既探索了保持离心式压缩机保持高效率运行的应用，同时也为企业节约了备件采购费用。未来相关人员还需要对离心式压缩机效率方面的问题展开进一步探讨。

参考文献

[1]姜志国,雷广东,吕景荆.石油化工离心式压缩机故障诊断系统设计应用研究[J].石油和化工设备,2021,24(4):76-78.

[2]尹贻功.基于性能曲线拟合的离心式压缩机运行优化措施的制定[J].石油化工设备技术,2020,41(6):26-32.

[3]沈梦琪.离心式压缩机维护保养措施分析[J].中国设备工程,2020(9):74-75.