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      離心式壓縮機(jī)的喘振原因及控制

      2015-12-22 04:23:05
      關(guān)鍵詞:離心式葉輪氣流

      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。

      [1]唐宇,石成江,吳華遠(yuǎn).離心壓縮機(jī)喘振原因分析及控制措施[J].當(dāng)代化工,2012(09).

      [2]蘭海峰.離心式壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)失效分析[J].科技風(fēng),2008(07).

      [3]王志清.離心式壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)與保護(hù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1983.

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