离心式压缩机喘振原因及其预防措施分析

离心式压缩机喘振原因及其预防措施分析

赵钧

开封空气液化有限公司 河南省开封市顺河回族区   475000

摘要：喘振是离心式压缩机运行期间常见危害性现象，设计不当、调试不佳、运行失误等均可引发喘振，阻碍正常生产工作，因此必须重视离心式压缩机的喘振预防工作。在离心式压缩机设计阶段，应搭建完整的防喘振控制系统，合理设计结合尺寸与逆止阀，并按规定做好试运行与设备调试工作，最后于离心式压缩机运行期间时作为维护保养，以此全方位避免喘振现象的产生。

关键词：离心式压缩机；喘振原因；预防措施

1离心式压缩机构造研究

离心压缩机结构可细分两部分即静子和转子，其中，静子结构有隔板、机壳、级间密封等；转子包括大量旋转零件，如平衡盘、叶轮、主轴等。机械具体构造如下：（1）水平轴向部分型。静子有密封、焊接机壳；转子包含联轴器、推力盘、隔套、轴套、叶轮。（2）垂直径向部分型。静子为隔板、内机壳、端盖、机壳；转子与水平轴向构造相同。（3）整体齿轮增速。静子有型环、扩压器、蜗壳、齿轮箱体；转子包括叶轮、联轴器、低速齿轮轴、低速齿轮、高速齿轮。

2离心式压缩机喘振现象分析

2.1喘振现象

分析喘振现象应从以下3个角度入手，全方位了解离心式压缩机喘振现象：①观察离心式压缩机进出口压力数值及入口流量，运用CCS软件得出数值波动幅度轨迹趋势图，分析CCS趋势图特征，若此时存在较大波动或周期性波动，则离心式压缩机可能出现喘振现象；②采用“听”的方式判断喘振，若离心式压缩机进出气管出现“呼哧呼哧”的气流噪声，则证明离心式压缩机运行不稳定，机组存在喘振问题；③根据离心式压缩机实际情况分析其轴系振动图，若发现离心式压缩机内出现轴系急剧振动的情况，且振动相对明显，则说明离心式压缩机存在喘振现象。在离心式压缩机日常应用期间，可采取上述3种手段判断离心式压缩机是否存在喘振现象。

2.2喘振位置

当气流在离心式压缩机叶片扩压器或叶轮的流动路径内时，将引发喘振现象。离心式压缩机发生喘振现象的位置并不具体，可能为某个部位或某个阶段区域，还可能是整个单元发生喘振，但通常情况下，离心式压缩机喘振发生位置存在一定规律：①若离心式压缩机内存在叶片扩压器，在该部位是出现喘振的第一区域；②若离心式压缩机未设置叶片扩压器，则叶轮为首个出现喘振现象的部位，当离心式压缩机气体激增时，该气体将在叶轮位置紊乱流动，并使喘振现象逐步扩散，若不加以控制，将直接影响整个机组。

2.3喘振危害

离心式压缩机喘振存在较大危害，具体如：①出现喘振现象时，将使离心式压缩机进出口相关参数产生大幅度波动变化，继而影响整个工艺流程；②喘振现象将对离心式压缩机的隔板、密封装置、轴承、转动部件产生较大冲击，使离心式压缩机的转子出现不平衡转动，对设备内部静止件产生磨损刮碰；③喘振现象将直接阻碍离心式压缩机配套设施的运行，以干气密封装置为例，当产生喘振现象时，将直接损坏干气密封装置，继而产生联锁停车现象；④喘振现象将对内部结构造成巨大冲击，引发轴瓦密封型环烧蚀变形、刮碰磨损等问题；⑤在喘振现象作用下，导致转子与内部密封元产生异常摩擦，产生间隙超差，并使压比不达标，若在此期间造成有毒有害、易燃易爆介质产生泄漏，将造成较大经济损失，严重时甚至出现人员伤亡。

3离心式压缩机喘振的预防措施

3.1设置逆止阀

在离心式压缩机出口部位增设逆止阀结构，若离心式压缩机在运行期间出现喘振现象，可通过逆止阀避免气体回流，对设备产生保护效果，此外，离心式压缩机出口部位的第一个阀门，应在确保设计合理的基础上尽可能靠近出口法兰，以此缩减管网容量，控制通流能量。

3.2做好试运行调试

当离心式压缩机设计并制造完毕后，必须进行试运行环节，并根据试运行结果进行调试：①在正式试运行前引导操作人员学习离心式压缩机的应用流程，熟悉相关操作及工艺原理，掌握管网特性、结构性能、进口条件、转速参数等关键点，并要求操作人员理解喘振原理及预防措施；②以离心式压缩机性能曲线为依据，设置增速曲线、减速曲线，并按照“降速先减压、升压先增速”的原则操作离心式压缩机；③离心式压缩机试运行启动前，需打开防喘振阀、回流阀、进口阀，检查出口阀是否处于关闭状态，为后续空载启动奠定基础。依据增速曲线将离心式压缩机调节至最小转速时，即可进行增压；④在升压操作前，需打开出口阀门，缓慢关闭防喘振阀，以此方可执行下一步操作。但在升压、增速期间应注意，应确保增速速度快于升压速度；⑤双缸离心式压缩机内部存在2个防喘振回路，在设备启动后需按照“先低后高”的原则依次提升低压缸、高压缸的压比，即先关低压缸防喘振阀；⑥在关闭离心式压缩机前，需将回流阀适量打开，待出口压力适宜后调节转速，使速度与压力交替降低，采用此方式消除出口压力后即可关闭离心式压缩机。而对于双缸离心式压缩机，需以“先高后低”为顺序关闭回流阀；⑦离心式压缩机的喘振点及性能曲线均由设计人员参数计算得来，可能存在误差，且离心式压缩机的、安装装配期间同样可能出现误差，因此离心式压缩机喘振线可能存在偏差。

在试运行调试期间，应根据实际使用条件对喘振线进行实测校准，通常情况下为保障试验效果，仅可在离心式压缩机运转稳定正常后方可组织喘振试验。喘振现象对设备具有巨大破坏性，在喘振试验期间应有专业技术人员从旁指导，当出现喘振隐患时快速应对。为保障喘振试验效果，需由慢到快设置5个转速条件，了解离心式压缩机在各个转速条件下的喘振现象，当离心式压缩机启动后，其进口压力温度数值持续不变，离心式压缩机进口压力逐渐变大，而进口体积流量逐渐变小，若离心式压缩机在喘振试验期间出现喘振现象，则需记录距离喘振最近的稳定点数据，将该数作为离心式压缩机在各个转速条件下的喘振点，在此基础上得出喘振线，根据实测数值修正防喘振控制系统内的曲线，以此提高控制系统效果。

3.3落实运行维护

在离心式压缩机运行期间，应定期维护保养，使设备能够保持优良性能：①定期清理进口管路，避免其被污垢、杂质、灰尘等杂物堵塞；②离心式压缩机运行时注意观察并记录温度、压力、气体分子相对质量、进气流量、管网压力、转速等数据，了解各类参数对管路体系的作用变化，同时注意管线堵塞问题，定期观察工况点动态，当其趋向防喘振保护线时及时调节回流阀、转速、进口节流及导叶角度，用以改变工况点，缓解出口阻力，使离心式压缩机工况点处于稳定状态，远离防喘振区域，在此基础上调查出现该现象的原因，有针对性地做出优化；③在离心式压缩机实际操作期间，要求操作人员严格按照标准规定执行操作，并引导操作人员定期回顾喘振的预防措施，当出现喘振现象时，确保操作人员能够及时应对。发生喘振时不可第一时间停机，需使离心式压缩机远离喘振区域后查明原因，检查设备存在损坏现象，当所有事项严格落实且离心式压缩机恢复正常后，即可正常操作。

结束语

喘振现象能够损坏离心式压缩机结构，是设备不平稳的运行状态，不仅会降低离心式压缩机综合性能，还会阻碍机组正常工作，缩短离心式压缩机的使用寿命。为保障工作效率及综合效益，应注意总结产生喘振的原因及预防措施，尽可能降低喘振频率，避免喘振现象。

参考文献

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