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分析离心式压缩机喘振的原因、危害及预防措施
时间:2013-04-07 11:27
     喘振是离心压缩机性能反常的一种不稳定的运转状态。发生喘振时,出现整个压缩机管网系统的气流周期性震荡现象。不但会使压缩机的性能显著变化,气流参数(压力、流量)产生大幅度脉动,而且会发生一种如同喘息病患者呼吸时的“呼哧、呼哧”的噪音,并大大地加剧整个机组的振动
喘振使压缩机的转子及定子元件经受交变的动应力;级间压力失调引起强烈的振动,使密封及轴承损坏,甚至发生转子及定子元件相撞,压送的气体外泄,引起爆炸等恶性事故。所以我们要深入地了解喘振现象,以便积极采取相应的措施,消除和避免压缩机喘振现象,保证装置的安全生产。
1、 喘振机理
      由于对离心压缩机喘振问题的实验研究和理论分析都很不够,因此,目前对离心压缩机喘振的机理尚未完全、确切的结论。一般认为离心压缩机喘振现象的产生包含着两方面的因素:离心压缩机中的气流在一定条件下出现的“旋转脱离”,是产生喘振的内在因素;与离心式压缩机联合工作的管网系统的特性是其外界条件。只有外界条件适合于内在因素时,离心压缩机才发生喘振现象。
2 、喘振的原因分析
经过以上的分析 ,可知空气压缩机发生喘振,根本原因是进气量减少并达到压缩机允许的最小值。从理论上和实践中都可以证明:以下各种因素都能够使压缩机工作点落入喘振区,都是发生喘振的原因。
a)系统管网压力提高,即排气不畅造成出口堵塞喘振;
b)出口阀或入口阀开度不够,起到节流作用,造成流量变小;
c)离心压缩机转速突然降低,导致流量降低,出口压力突然下降,易发生喘振;
d)进气压力下降,如入口过滤器堵塞或吸气负压值高,相当于管网阻力增大;
e)进气温度升高,气体密度减小,会使压缩机喘振线向右下方移动,缩小了稳定工况区;
气体分子量减小明显;
离心压缩机出口工作压力值设定在喘振区边缘;
压缩机本身设计问题,扩压板冲角过大。扩压板的主要作用是使叶轮出口气体的速度转化成所需的静压能,扩压板变化将导致压缩机流量需求过大,如需求流量不能发生相应的变化,则必将导致喘振的发生。)  在实际的生产运行过程中,为了能有效地防止喘振的发生,可采取以下措施:
  (1)在空压机出口管线上设置自动防喘振阀。目前,这在大部分的压缩机上已采用,但从实际使用情况看,由于受温度、压力和调节阀自身灵敏度、准确度的影响,有些使用效果不太理想。合理选择防喘振阀,其全行程反应时间最好控制在1 s 内,不能超过2 s;防喘振阀的型号、尺寸应根据压缩机的性能和操作条件选取,一定要留有较大的余量。另外,防喘振阀的变送器应安装在离阀门尽可能近的地方,以缩短反应时间。
  (2)在空压机出口管路上增设非放空安全阀,以确保防喘振阀出现故障时能及时、迅速地卸压。
  (3)设置回流旁路流程,使压缩机出口的部分气体回流到压缩机入口,从而增加入口流量,减少喘振发生的概率。这在设计工艺管道时,压缩机出口管路及回流管路的容量应根据实际需要最小化(包括减小管径和长度)。因为管路的容量愈大,将导致喘振的振幅愈大且频率愈低;管路的容量愈小,将使得喘振的振幅愈小且频率愈高。
  (4)定期校验安全阀、防喘振阀、压力及流量联仪表,确保其整定值准确、动作灵敏。应重点做好防喘振系统仪表的定期检查工作,确保该系统开启迅速。另外,应定期维护压缩机的出口单向阀,确保其灵活好用。进口带可调控叶机构的离心式压缩机,它的导叶执行机构要反应灵敏,反馈信号一定要准确无误,还应每隔2年校对导叶开度的精确性。
  (5)在运行过程中,提高空压机入口流量和入口压力的参数,同时加装低流量报警。在流量不变时,可通过降低压缩机排气压力、提高入口压力或两者相结合的方法,减小出口、入口压比,以防止压缩机发生喘振。
  (6)全面提升操作质量,重点在于提高岗位操作人员的综合素质。在机组启动前,应首先做好各项检查工作;启动后对系统的升压要缓慢、平稳,切忌操作阀门的幅度过大,尽量减少工况的大幅度波动。联合检查、维护要到位。要加强机组运行状态检测,发现异常现象应及时处理,必要时应紧急停车并进行检查。
  (7)设备运行期间,由于转子、叶片、叶轮的腐蚀和结垢,会使压缩机特性曲线发生变化,导致喘振线移位,当喘振线位移量足够大时,最初的防喘振线就不能再起到防止发生喘振的作用。所以,每隔3 年应验证一次原喘振曲线的准确性,如果位移量过大,需重新修正。
   在实际的运行生产中,离心式压缩机喘振作为离心式压缩机固有的机械特性,存在着较大的隐患和危害。因此在长期的生产实践中,要逐步了解喘振机理,熟悉常见的喘振实例,掌握喘振的主要影响因素,结合生产实际以采取行之有效的预防控制措施,进而提高压缩机的运行可靠性和抗喘振性能。虽然在实际的生产过程中,喘振现象随时都有可能发生,但是只要能对喘振的现象准确和快速的判断,并加以控制,喘振现象就完全可以避免,减少它的危害,从而实现离心压缩机高效、稳定、安全、的运行。
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