離心式壓縮機喘振探究

離心式壓縮機喘振探究第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二離心式壓縮機葉輪對氣體作功使氣體的壓力和速度升高，完成氣體的運輸，氣體沿徑向流過葉輪的壓縮機。第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二離心式壓縮機的工作原理

氣體在流過離心式壓縮機的葉輪時，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使氣體在離心力的作用下，一方面壓力有所提高，另一方面速度也極大增加，即離心式壓縮機通過葉輪首先將原動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的靜壓能和動能。此后，氣體在流經(jīng)擴壓器的通道時，流道截面逐漸增大，前面的氣體分子流速降低，后面的氣體分子不斷涌流向前，使氣體的絕大部分動能又轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，也就是進一步起到增壓的作用。

第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二離心式壓縮機喘振現(xiàn)象壓氣機喘振是氣流沿壓氣機軸線方向發(fā)生的低率頻、高振幅的振蕩現(xiàn)象。第4頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二喘振發(fā)生的機理進口壓力或流量突然(瞬間)降低，低過最低允許工況點時，壓縮機內(nèi)的氣體由于流量發(fā)生變化，會出現(xiàn)嚴重的旋轉(zhuǎn)脫離，形成突變失速(指氣體在葉道進口的流動方向和葉片進口角出現(xiàn)很大偏差)，這時葉輪不能有效提高氣體的壓力，導(dǎo)致機出口壓力降低。但是系統(tǒng)的壓力沒有瞬間相應(yīng)地降下來，從而發(fā)生氣體從系統(tǒng)向壓縮機倒流，當系統(tǒng)壓力降至低于機出口壓力時，氣體又向系統(tǒng)流動。如此反復(fù)，使機組與管網(wǎng)發(fā)生周期性的軸向低頻大振幅的氣流振蕩現(xiàn)象。第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二喘振發(fā)生的原因1)系統(tǒng)壓力超高造成這種情況有：壓縮機緊急停機，氣體為此進行放空或回流；出口管路上的單向逆止閥門動作不靈活關(guān)閉不嚴；或者單向閥距壓縮機出口太遠，閥前氣體容量很大，系統(tǒng)突然減量，壓縮機來不及調(diào)節(jié)，防喘系統(tǒng)未投自動等等。2)吸入流量不足由于外界原因使吸入量減少到喘振流量以下，而轉(zhuǎn)速，使壓縮機進入喘振區(qū)引起喘振。如圖1。這種情況的原因有：壓縮機入口濾器阻塞，阻力太大，而壓縮機轉(zhuǎn)速未能調(diào)節(jié)造成喘振；濾芯太臟，或冬天結(jié)冰都可能發(fā)生這種情況；入口氣源減少或切斷，如壓縮機供氣不足，壓縮機沒有補充氣源等等。所有這些情況如不及時發(fā)現(xiàn)及時調(diào)節(jié)。壓縮機都可能發(fā)生喘振。第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二3)機械部件損壞脫落機械密封，平衡盤密封，O型環(huán)等部件安裝不全，安裝位置不準或者脫落，會形成各級之間，各段之間串氣，可能引起喘振；過濾器阻力太大，逆止閥失效或破損也都可以引起喘振。4)操作中，升速升壓過快，降速之前未能首先降壓升速、升壓要緩慢均勻，降速之前應(yīng)先采取卸壓措施：如放空，回流等；以免轉(zhuǎn)速降低后，氣流倒灌。5)工況改變，運行點落入喘振區(qū)工況變化，如改變轉(zhuǎn)速，流量，壓力之前，未查看特性曲線，使壓縮機運行點落入喘振區(qū)。第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二6)

正常運行時，防喘振系統(tǒng)未投自動當外界因素變化時，如壓力下降或氣量波動；電機轉(zhuǎn)速下降而防喘振系統(tǒng)來不及手動調(diào)節(jié)；或來氣中斷等；由于未用自動防喘振裝置可能造成喘振。

7)介質(zhì)狀態(tài)變化造成喘振喘振發(fā)生的可能與氣體介質(zhì)狀態(tài)有很大關(guān)系。因為氣體的狀態(tài)影響流量，從而也影響喘振流量，當然影響喘振。如進氣溫度，進氣壓力，氣體成分即分子量等對喘振都有影響。當轉(zhuǎn)速不變，出口壓力不變時，氣體入口穩(wěn)度增加容易發(fā)生喘振；當轉(zhuǎn)速一定，進氣壓力越高則喘振流量值也越大；當進氣壓力一定，轉(zhuǎn)速不變，氣體分子量減少很多時，容易發(fā)生喘振。第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二喘振現(xiàn)象的預(yù)防分析離心式壓縮機特性曲線壓縮機出口壓力壓縮機入口壓力臨界流量壓縮機轉(zhuǎn)速壓縮機進口氣體體積流量第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二目前工業(yè)生產(chǎn)上對壓縮機的喘振問題主要采用固定極限流量控制方案和可變極限流量控制方案。第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二固定極限流量控制方案方案優(yōu)缺點：

固定極限流量控制方案簡單,系統(tǒng)可靠性高,投資少,適用于固定轉(zhuǎn)速場合。其缺點是當轉(zhuǎn)速降低,壓縮機在低負荷運行時,極限流量的裕量大,能量浪費很大。第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二可變極限流量控制方案壓縮機防喘振安全工作線一般采用拋物線型.安全工作線的方程式為：（1）第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二

設(shè)壓縮機入口氣體溫度比較穩(wěn)定，若將橫坐標取為則拋物線安全工作線變?yōu)橹本€。由式（1）得式中：（2）第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二若用節(jié)流裝置測量流量，則有標準節(jié)流裝置流量測量經(jīng)驗公式：（3）式中

為流量系數(shù)；為流量測量壓差第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二根據(jù)（3）式可知（4）第15頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二所以為了確保離心式壓縮機的運行穩(wěn)定，我們需要保證在現(xiàn)場監(jiān)測壓縮機運行期間，我