對離心式壓縮機防喘振的控制研究

于喜堂　朱振華

摘要：離心式壓縮機在我國化工生產過程中具有著非常廣泛的應用，其具有運行效率高、體積小、污染低、耐磨損等優(yōu)點。但是，離心式壓縮機并不是沒有缺點，喘振便是離心式壓縮機非常常見的一種問題，如果壓縮機出現喘振，輕則使設備發(fā)生故障，引起停機，重則引發(fā)嚴重的生產安全問題，所以，在實際生產過程中必須要采取合適的措施來防治離心式壓縮機的喘振問題。本文分析了離心式壓縮機發(fā)生喘振的機理，并提出了一些防喘振的建議和措施。

關鍵詞：離心壓縮機；喘振；控制

近幾年，我國化工行業(yè)發(fā)展非常迅猛，與此同時作為化工生產非常重要的設備之一的離心式壓縮機也愈來愈被人們所重視。離心式壓縮機在實際工作中會被環(huán)境溫度、氣流量以及壓力所影響，比如，如果離心式壓縮機內的流量降低至一定程度后，那么壓縮機就會出現異常的振動現象，與此同時還會出現異常的噪音，這就是喘振問題。喘振會對壓縮機造成非常大的破壞，嚴重影響化工生產的安全、健康開展。在這種形勢下，為了提升化工生產的效率，采取措施控制離心式壓縮機的喘振問題非常必要。

一、關于喘振在離心壓縮機中發(fā)生的機理分析

定子和轉子是離心式壓縮機的重要組成部分，氣流經過定子的彎道被運送到回流器，在此過程中彎道會對通過的氣流起到加速作用；之后轉子的葉輪快速旋轉會對離心機內部的氣體做功，達到離心升壓的目的；最后擴壓器會對其進行擴壓，將機械能轉化為壓力能。

（1）一般情況下，穩(wěn)定區(qū)域和不穩(wěn)定區(qū)域構成了工作特性曲線在離心壓縮機中的表現形式。通常在不穩(wěn)定區(qū)域是喘振在離心壓縮機中發(fā)生的主要區(qū)域。

（2）當外來的阻力沖擊到壓縮機時，壓縮機內的阻力會突然升高，直到在一定的高度范圍內，這組要是因為受到某種因素的影響，此時喘振區(qū)會前進，達到圖一中中心的位置，而在這個時間段內的排氣壓力是最大的，脫硫的情況也會在這時出現，但通常是在葉片上出現這種情況，喘振區(qū)會逐漸向負流量的方向發(fā)展，直到到達終點的位置，但仍不會停止，它會繼續(xù)從頭開始，使得壓縮機難以在反復的情境下正常的工作。

（3）喘振這一特點出現在壓縮機中是一定的，因為這是作為透平機械類特有的，流量的速度緩慢（較低），氣流脫離的現象就會出現在葉片中，促使振蕩因出口管氣和氣流脈動兩者之間的交替造成，這也就是喘振產生的主要原因。存在于壓縮機中的軸承盒葉片會因為受到氣流脈動、機內過高的溫度等影響而難以難以正常運行，同時增幅震蕩也隨時有可能受到管網附屬壓力、機內氣流以及流量脈動等外界因素的影響而出現，導致忽高忽低、倒流等現象形成，噪音也會隨之產生，溫度也會隨之增高。

（4）流量在壓縮機內的特性會因為受到流量振蕩或壓力過高等因素的影響而發(fā)生正負改變，壓縮機的整個運行的過程也難以保證，隨時都有可能造成逆流在壓縮機內部發(fā)生的情況。由于喘振、失速等特性是壓縮機自帶的，因而在實際的操作過程中控制好喘振在壓縮機工作中發(fā)生的概率是非常重要的，能夠保證機器設備的正常運行。

二、關于控制喘振在壓縮機中發(fā)生的措施分析

（1）對極限流量法的固定。在以往的壓縮機類型，若想要有效的對壓縮機的流量和壓力進行控制，通常采用的是對閥門進行放空、回流和節(jié)流等控制措施但是根據筆者的觀察，從表上來看以上的措施都能夠在短時間內將流量有效的調節(jié)，但是在一定程度上增加了管網損耗，浪費了更多的能源，對于壓縮機的正常工作也難以保證，其實質上提前了喘振發(fā)生的時間，相應的，公司的經濟效益不但會被降低，還會浪費能源。

（2）現如今，模擬化的儀表構成已經取代了以往壓縮機的類型，但是其存在于喘振方面的漏洞更大，簡單來講就是在壓縮機的正常運行中突然有問題在喘振線中出現，改變了原有的運行軌跡，而現行的設備卻難以正確的找出問題并對其修正，耽誤了工期。而當我們將固定極限流量的這一方法在壓縮機中應用時，其主要的工作原理是部分循環(huán)的作用，其能夠保持某流量一直低于壓縮機內流量，通過這樣的控制喘振區(qū)是難以到達的。

（3）變頻器調速的控制。隨著科技的發(fā)展，逐漸在各個工廠中普及了變頻器技術，我們通過實驗發(fā)現，將壓縮機中使用到變頻器的技術能夠極大的將壓縮機能耗降低，盡可能的減少不必要的能量損失。大多數情況下，在壓縮機剛開始運行時，壓縮機的負荷是最大的，經過檢測設備儀器將測得的數據傳到PLC，通過PLC的計算來對變頻器加以控制，就可以使變頻器的輸出頻率得以提升，這樣就會使壓縮機的負荷增加，讓設備在高負荷下工作。PLC將在壓縮機工作的過程中開始掃描，結果會是運行前后壓力差出現降低、壓縮機流量會減少，變頻器會發(fā)出控制信號，使電源降低頻率，從而降低壓縮機轉速，達到降低壓縮機運行負荷的目的。使壓縮機不發(fā)生喘振，節(jié)約壓縮機運行能耗。

（4）使用變頻器不僅可以杜絕喘振，還可以節(jié)能五分之一以上。但并不是壓縮機轉速越慢越好，因為當轉速低到一定程度，反而會使壓縮機的功耗上升。所以在壓縮器上使用變頻器時，要給壓縮機配置回流閥，以達到調節(jié)功能，讓壓縮機處于最佳狀態(tài)。

（5）改變極限流量。壓縮機不在勻速運行時，它的工作狀況就不同。這時就需要將一條能夠將對設備的安全操作起到保護作用的操作線建立起來，這樣設備才能夠在安全的條件下正常工作?？偟膩碇v，只有通過對工具和儀表的有效利用，才可以順利的將上述的方式有效實施。

綜上所述，喘振是發(fā)生在離心式壓縮機上影響非常大的一個問題，一旦壓縮機上有喘振發(fā)生，那么壓縮機就會處于危險工作狀態(tài)。所以在有可能發(fā)生喘振的壓縮機上我們應設置防喘振控制。防喘振調節(jié)對壓縮機安全運行有十分重要的作用，我們要選擇最好的調節(jié)方式。主要是根據壓縮機的類型，負荷變化的具體情況。同時壓縮機在平時的使用過程中，要經常進行保養(yǎng)和維護，這樣壓縮機才能保持高效、長期正常運轉。

（作者單位：沈陽鼓風機集團自動控制系統工程有限公司）