離心式壓縮機(jī)的喘振原因及控制

劉 海

（陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司永坪煉油廠，陜西 西安 710021）

一、引言

離心式壓縮機(jī)目前廣泛運(yùn)用于石油、天然氣、化工、冶金以及制冷等行業(yè)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、效率高排放量大、氣體不會(huì)受油污染并且能夠在正常情況下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、壓縮氣流無(wú)脈動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中，壓縮機(jī)的正常安全可靠運(yùn)行是生產(chǎn)得以正常高效率平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。但是由于離心式壓縮機(jī)對(duì)氣體的流量、溫度以及氣壓的變化比較敏感，所以在運(yùn)行中容易發(fā)生喘振問(wèn)題。而喘振對(duì)壓縮機(jī)具有一定的危害性，是導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)損壞的主要原因之一。

輕微的喘振不會(huì)損壞壓縮機(jī)，但應(yīng)當(dāng)避免壓縮機(jī)在喘振發(fā)生的條件下進(jìn)行運(yùn)行。嚴(yán)重的喘振會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)機(jī)組劇烈震動(dòng)，導(dǎo)致流量波動(dòng)幅度過(guò)大，如果不能及時(shí)有效的采取措施加以控制，會(huì)造成壓縮機(jī)內(nèi)部零件的損壞，嚴(yán)重時(shí)有可能導(dǎo)致壓縮機(jī)燒瓦甚至發(fā)生氣體爆炸的事故。因此，有效的對(duì)離心式壓縮機(jī)的喘振問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防和控制提高壓縮機(jī)的抗喘振性能是保證工業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)行的重要前提，對(duì)喘振現(xiàn)象的有效控制能夠使壓縮機(jī)安全有效穩(wěn)定運(yùn)行，從而減少對(duì)壓縮機(jī)檢修維護(hù)的費(fèi)用，提高壓縮機(jī)的生產(chǎn)效率，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行和安全生產(chǎn)有著重要的意義。

二、喘振原因

喘振作為離心式壓縮機(jī)運(yùn)行中的一種特殊現(xiàn)象，易造成氣流往復(fù)強(qiáng)烈沖擊，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)運(yùn)行部件，是造成運(yùn)行事故的主要因素。喘振是離心式壓縮機(jī)本身固有的特性，導(dǎo)致喘振產(chǎn)生的因素有兩方面：內(nèi)在因素是由于離心式壓縮機(jī)中的氣流在一定的條件下出現(xiàn)了“旋轉(zhuǎn)脫離”這種狀況；而外在因素是由于離心式壓縮機(jī)管網(wǎng)系統(tǒng)的特性。

離心式壓縮機(jī)的工作原理是通過(guò)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)提高氣體壓力，而氣體的升壓過(guò)程主要是在擴(kuò)壓器和葉輪內(nèi)完成的。壓縮機(jī)通過(guò)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力把葉輪中心的氣體甩向外邊緣，使氣體獲得高速度，再通過(guò)擴(kuò)壓器將氣體的速度轉(zhuǎn)化為壓力能，與此同時(shí)葉輪的中心部位便形成了負(fù)壓力區(qū)，使得氣氣體可以不斷地被吸入流道中。

在壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，氣體流量會(huì)不斷減小，當(dāng)減小到最小流量的時(shí)候，壓縮機(jī)的流道中就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的氣體渦動(dòng)，致使壓縮機(jī)的出口壓力大幅度的下降引起巨大的反差導(dǎo)致“旋轉(zhuǎn)脫離”這種狀況的發(fā)生。由于管網(wǎng)中的氣體壓力不會(huì)很快下降，這就會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)中的氣體壓力大于壓縮機(jī)的出口壓力，從而導(dǎo)致管網(wǎng)中的氣體倒流，直至管網(wǎng)與壓縮機(jī)的壓力相平時(shí)才會(huì)停止倒流。而在葉輪的旋轉(zhuǎn)作用下，氣體的壓力會(huì)升高，當(dāng)氣體壓力大于管網(wǎng)壓力時(shí)，氣體就會(huì)流向管網(wǎng)從而導(dǎo)致管網(wǎng)中的氣體壓力上升，形成惡性循環(huán)。這是喘振產(chǎn)生的主要原因。

三、喘振的控制

1 可以采取部分回流的辦法來(lái)達(dá)到要求，既能達(dá)到低負(fù)荷生產(chǎn)的要求，又能滿(mǎn)足流量大于喘振點(diǎn)流量的要求。即只要返回流量不小于喘振點(diǎn)流量與流入流量之差就能夠防止壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象發(fā)生；

2 在壓縮機(jī)的氣體流入口安裝溫度檢測(cè)表和流量監(jiān)視儀表，同時(shí)在壓縮機(jī)的氣體流出口安裝壓力監(jiān)視儀表，一旦出現(xiàn)喘振便及時(shí)報(bào)警；

3 在壓縮機(jī)的出口設(shè)置防喘振線。壓力邊緣值設(shè)為壓縮機(jī)最低允許工況點(diǎn)，一旦壓縮機(jī)的進(jìn)口流量壓力值低于邊緣值也就是最低允許工況點(diǎn)，防喘振線便會(huì)自動(dòng)打開(kāi)使壓縮機(jī)出口氣體流回進(jìn)口。

4 在操作壓縮機(jī)過(guò)程中，必須密切觀察壓縮機(jī)蒸汽及系統(tǒng)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，以確保在壓縮機(jī)有發(fā)生喘振的傾向時(shí)及時(shí)提前做出調(diào)整。尤其是在防喘振曲線的控制上，一定要根據(jù)系統(tǒng)入口的流量以及壓力，確保防喘振點(diǎn)，遠(yuǎn)離防喘振線。

四、喘振的預(yù)防

喘振是發(fā)生于壓縮機(jī)的常見(jiàn)現(xiàn)象，除了有效地控制還應(yīng)該對(duì)喘振加以預(yù)防以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)喘振現(xiàn)象，只有控制預(yù)防雙管齊下才能更加能夠確保壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)喘振現(xiàn)象的預(yù)防需要壓縮機(jī)操作人員能夠?qū)Υ癜l(fā)生前的征兆現(xiàn)象做出明確而又準(zhǔn)確的判斷，對(duì)喘振的判斷可以通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行判斷：

1 聽(tīng)聲音。當(dāng)壓縮機(jī)的工況有發(fā)生喘振現(xiàn)象傾向時(shí)，壓縮機(jī)的排氣管道中會(huì)發(fā)出有規(guī)律的周期性噪音，而當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)入喘振現(xiàn)象時(shí)，噪音會(huì)立刻增大，甚至出現(xiàn)爆音現(xiàn)象，如果噪音增大，則很有可能使壓縮機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象。

2 觀察儀表。喘振現(xiàn)象有氣流減小的特點(diǎn)，并且氣流會(huì)有周期性的脈動(dòng)現(xiàn)象，如果觀察到流量表和壓力檢測(cè)表的指針有大幅度擺動(dòng)的現(xiàn)象，則很有可能是壓縮機(jī)發(fā)生了喘振現(xiàn)象。

3 防喘振點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)有效合理控制。為了確保防喘振點(diǎn)遠(yuǎn)離防喘振線，在現(xiàn)場(chǎng)ITCC的控制上分為手動(dòng)跟自動(dòng)狀態(tài)，一定要根據(jù)系統(tǒng)的流量變化隨時(shí)調(diào)節(jié)，確保防喘振點(diǎn)遠(yuǎn)離防喘振線。

結(jié)語(yǔ)

雖然喘振現(xiàn)象是離心式壓縮機(jī)的固有特性，但實(shí)踐證明，喘振現(xiàn)象是能夠有效地控制，預(yù)防和避免的。采取有效的預(yù)防措施和操作，同時(shí)提高操作人員的判斷能力預(yù)防技能，加強(qiáng)對(duì)壓縮機(jī)的保養(yǎng)和管理，可以有效地避免離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象并且避免喘振帶來(lái)的嚴(yán)重后果，為離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和安全生產(chǎn)提供可靠地保障，從而增加機(jī)組的工作壽命，增加機(jī)組的運(yùn)行周期。對(duì)喘振的有效控制和預(yù)防才能夠降低壓縮機(jī)的檢修維護(hù)費(fèi)用，降低成本，從而提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率。

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