離心式壓縮機喘振問題研究及解決方案

1、離心式壓縮機喘振問題研究及解決方案research and solution of surge in centr ifugal compressor王計栓苑文改/華北制藥股份有限公司摘要：針對hr9-040-5型離心空壓機出現(xiàn)的喘振現(xiàn)彖進(jìn)行分析研究，得出卞要原因是空氣冷卻器故障。改 變了冷卻器結(jié)構(gòu)形式并采取了防范措施。關(guān)鍵詞：離心式壓縮機冷卻器喘振abstract： appoint to phenomenon of surge in hr9-040-5 type centrifugal air compressor, analysis research is carried out, obta

2、in the reason is air cooler trouble the problem is solved by changing the structure form of cooler and making the prevent method.keywords： centrifugal compressor cooler surge中圖分類號：th452文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1006-8155 (2005) 03-0051-031引言hr9-040-5空壓機為美國atlas公司制造的帶屮間冷卻器的二級離心式空氣壓縮機。該機組經(jīng)一級壓 縮后，通過中間冷卻器冷卻，山1級吸入壓縮，再

3、經(jīng)后冷卻器冷卻后送到用氣部位。投入使用7年后該機 組先后出現(xiàn)了送氣溫度高，機組效率下降，喘振等現(xiàn)象。2問題的提出及分析產(chǎn)生喘振的原因主要有以下兒點：(1) 機組流道縮小，造成效率降低停機檢查，葉輪及流道內(nèi)污垢較多，對蝸殼及葉輪進(jìn)行清洗后開機試車運行仍未見好轉(zhuǎn)；(2) 機組出氣口堵塞檢查霧滴捕集器內(nèi)的絲網(wǎng)，未見異常；(3) 機組內(nèi)部通道發(fā)生堵塞將空氣冷卻器拆出檢查，發(fā)現(xiàn)鋁翅片間布滿灰塵，宋氣冷卻器烤塞嚴(yán)帀:。但是此類型翅片強度極 低，在清洗時容易造成翅片倒伏，影響換熱效果及清洗效果。必須更換冷卻器芯體。同時經(jīng)過對機紐拆檢發(fā)現(xiàn)，由丁-空氣冷卻器芯體密封膠條老化脆斷造成熱空氣如路致使送氣溫度升 高：

4、山于空氣冷卻器芯體被塵埃堵塞提高了吸、排氣阻力使機組效率下降；而中冷器的塵埃灰垢被床縮空 氣帶入二級葉輪并附著在上面使流道狀況惡劣引起壓縮空氣旋轉(zhuǎn)脫離，嚴(yán)重時便出現(xiàn)了喘振。由此可見， 機組出現(xiàn)異常的主要原因是空氣冷卻器故障。在空氣冷卻器出現(xiàn)短路時，曾試圖用聚四氟板（耐高溫、不易老化）來代替膠條，但實際效果不太理 想。因為密封膠條呈倒“v”字形扣在冷卻器的描風(fēng)板上，而冷卻器芯體長3.6米，一端固定。當(dāng)壓縮空氣 吹向芯體時，造成芯體漂移，使密封用聚四氟板移至出氣ii,描住部分出氣ii,同時造成密封墊被破壞， 引起短路。故決定更新空氣冷卻器芯體。由于此設(shè)備為進(jìn)口設(shè)備，如果進(jìn)口空氣冷卻器，一是生產(chǎn)周期

5、長，二是造價較高，為了生產(chǎn)急需，同 時鑒于上述冷卻器的缺點，最終捉出了改變冷卻器的結(jié)構(gòu)形式且由自己制造。3對策對原有的冷卻器形式進(jìn)行分析，當(dāng)空壓機工作時，造成冷卻器芯體受力。按材料力學(xué)公式建立模型， 見圖1?？梢杂嬎愠鲂倔w的漂移距離為20mm。而實際冷卻器芯體密封梨打排氣口的距離為15mm。經(jīng)過借鑒其他冷卻器的形式，決定采用如下的結(jié)構(gòu)形式：（1）將整體鋁翅片串片式的結(jié)構(gòu)改為銅翅片纏繞式結(jié)構(gòu)，提高翅片強度便于今后清洗。增加傳熱系 數(shù)。加強制冷效果。（2）在有效的空間內(nèi)增加換熱管數(shù)量，保證并提高冷卻效果。（3）改變原來的密封形式。在殼體上焊接擋風(fēng)板，并將不銹鋼彈簧板固定在擋風(fēng)板上，利用空氣的 壓力

6、將密封片緊緊壓在冷卻器的上下支撐板上。（4）在殼體上焊接軌道，在芯體上安裝滾輪方便拆裝。（5）在冷卻器進(jìn)出口安裝壓力表，便于隨時檢查冷卻器的情況，以確保機組正常運行。在確立上述方案后，先在后冷卻器芯體上試驗。經(jīng)過對殼體及原冷卻器芯體的精確測量，設(shè)汁出圖 紙，再經(jīng)過認(rèn)真核對尺寸，將圖紙上未反映出的設(shè)計思路重新進(jìn)行了修正。后冷卻器芯體首先制作完成。 結(jié)構(gòu)見圖2。女裝完成后經(jīng)開機檢驗，進(jìn)出冷卻器床丼降為0.0025mpa ,比原來低0.015mpa。同時解決了后冷卻器芯體串氣的問題。在筒體上焊接完后，由丁此設(shè)備屬丁壓力容器，對所冇焊縫進(jìn)行了無損探 傷，合格后投入使用。在更新后冷卻器芯體后，經(jīng)實際運行

7、，機組的喘振周期延長，但還冇喘振現(xiàn)象。經(jīng)過對中間冷卻器芯 體檢杳發(fā)現(xiàn)，堵塞現(xiàn)彖嚴(yán)巫，經(jīng)過加前后壓力農(nóng)觀察，發(fā)現(xiàn)前厲壓湼達(dá)到0.04mpa o而二級的吸入壓力較 低，這很可能是造成喘振的重要原因。經(jīng)過對中間冷卻器芯體認(rèn)真測量繪制圖紙并制作完成后，安裝試 車，壓降為0.003mpa,比原來低0.037 mpa。效果明顯。而整體單耗降低。機組運彳了至今再未產(chǎn)生喘 振現(xiàn)象。b-b4防范措施在上述改造完成后，為了避免上述現(xiàn)象的再次發(fā)生，認(rèn)真檢査了吸風(fēng)系統(tǒng)。該吸風(fēng)系統(tǒng)為設(shè)備廠家捉 出的=級過濾系統(tǒng)，而同類型機組使川四級過濾，h過濾粘度也比此機組高。川塵埃粒了計數(shù)器檢測空氣 潔凈度與同類型的機組相比效果較差

8、（見表1 ）。根據(jù)檢測的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)主要是一級過濾效果不理想（尤 其在小粒廣方而），決定在吸風(fēng)室級與二級過濾介質(zhì)間再增加層粗效過濾器（dv3）作為改造后的 級過濾，以便提高過濾能力，從而提高了空氣潔凈度。改造后，檢測的空氣凈化度達(dá)到同類型機組的水 平，檢測結(jié)果見表1。同時在操作規(guī)程中制定了詳細(xì)的措施，毎半年監(jiān)測一次潔凈度，如發(fā)現(xiàn)變化，及時更換介質(zhì)，從而確保潔凈度。避免上述現(xiàn)彖的再次發(fā)生。表1改造前r后吐機組與相同妾型機組過濾效果比較改造前改造后粒徑 （卩 m）本機組同類型機組本機組粒子數(shù) 粒/10-w級過濾效率累計過濾 效率粒子數(shù) 粒加f級過濾 效率累計過 濾效率粒子數(shù) 粒/10-w級過濾 效率

9、累計過 濾效率%過濾 前大0.33352553352553352550.74943549435494351.08121812181212.0300030003000一級 過濾 后0.3333226u.6u.618725144.144.11s439045450.7457747.47.4615287.687.6543889891.0279965.565.525296.996.925296.996.92.055881.481.49396.996.99396.996.9sr0.33326100.20.816054814.352.11567321553.20.7455390.57.9463624.690

10、.640242691.91.027302.566.41773097.81713297.92.050010.483.36925.897.7682797.7矗后0.329745310.611.3163419-1.851.314011810.658.20.73519122.728.843835.591.13742792.41.0230115.771.711037.998.6103409s.72.041018s8.75618.898.1542098.2（1）送氣溫度達(dá)到要求，由更新前的45°c降低到28°c o（2）機組運行狀態(tài)良好，再沒有發(fā)生喘振現(xiàn)彖，并且改造了吸風(fēng)系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運行。（3）機組效率提高，電單耗由更新前的59kwh/kn?降低到57kw-h/km3 <,更新后運行了 7500h ,節(jié) 電（59 57） x27x7500=405（x）0kw h,按 0.45 元/kw h 計算合 1&23 萬元。（4）山于冷卻器垢阻減小傳熱系數(shù)增加使冷卻效果提高，冬季原兩冷卻器的用水山并聯(lián)使用改為串 聯(lián)使用。供水管直徑如59,循環(huán)水流速3m/s,因串聯(lián)使用減少的一組供水管的流量為3.14x0.15244x3x3600= 190.8t/h,實際使用 9