离心式压缩机的喘振分析

离心式压缩机的喘振分析

卢勇

摘要：本文通过分析离心式压缩机工作过程中喘振产生的机理，原因，危害及判断方法，介绍了催化剂长岭分公司空压站4台压缩机的控制方式和喘振控制系统选择准则。

关键词：喘振机理原因危害判断控制

一、引言

随着生产规模的扩大以及对产品质量要求的提升，生产车间对工艺和仪表用风要求越来越高，催化剂长岭分公司综合车间空压站因此不断进行改造，增加供风能力和提高供风质量，目前，已经淘汰所有往复式压缩机，全部使用离心式压缩机。

离心式压缩机是速度式压缩机的一种，具有排气量大、效率高、结构简单、体积小、气流不受油污染以及正常工况下运行平稳、压缩气流无脉动等特点，然而，离心式压缩机对气体的压力、流量、温度变化较敏感，易发生喘振。喘振是离心式压缩机的一种固有现象，具有较大的危害性，是压缩机损坏的主要诱因之一，长岭分公司空压站共有4台离心式压缩机，其中库柏公司3台，IHI寿力公司1台，虽然制造厂家通过控制系统的合理设计，避开了绝大多数的喘振，但在设备的长期使用过程中，仍然不同程度地出现了喘振现象，并造成了一些危害，因此，需要结合生产实践，逐步弄清喘振机理，掌握喘振的影响因素，采取有效的防喘振控制措施，消除喘振产生的条件，减少喘振出现的频次，提高压缩机的运行可靠性。

二、喘振现象的产生

1.喘振的机理

图1

离心式压缩机是利用机器的作功元件如高速回转的叶轮对气体作功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。

图1为离心式压缩机的性能变化曲线，它清晰地表明了各种工况下的性能、稳定工作范围等，在转速不变的情况下，当流量Q增大到某个最大值时，压比和效率垂直下降，出现阻塞现象。

当流量Q减小到某个值时，操作工况也会发生变动并偏离设计工况，这时进入叶轮或扩压器流道的气流方向就会发生变化，气流向着叶片的工作面冲击，在叶片的非工作面的前缘部分，产生很大的局

部扩压度，于是在叶片非工作面上出现了气流边界层分离现象并形成漩涡区，并向叶轮出口处逐渐扩大，如图2所示，气量越小，则分离现象越严重，气流的分离区域也就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同，而且气流流过叶片时的不均匀，使得气流的边界层分离可能在叶片或叶片扩压器的某个叶道中出现。当流量减少到一定程度，由于叶轮的连续旋转和气流的连续性，使这种边界层分离现象将扩大到整个流道，而且由于气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展，从而使叶道中形成气流涡旋，再从叶轮外圆折回到叶轮内圆，此现象称为旋转脱离。

发生旋转脱离时，叶道中的气流通不过去，级的压力也突然下降，排气管内较高压力的气流便倒流回级里来，瞬间，倒流回级中的气体就补充了级流量的不足，使叶轮又恢复了正常工作，从而重新把倒流回来的气体压出去，这样又使级中流量减少，于是压力又突然下降，

级后的压力气体又倒回级中来，如此周而复始，在系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。

因此，离心式压缩机的喘振现象的产生有两个主要原因：压缩机流量减少，它是喘振产生的内因；与压缩机联合工作的管网特性是喘振产生的外界条件；此外，被输送气体的吸入状态，也是使压缩机产生喘振的因素，一般讲，吸入气体的温度或压力越低，压缩机越容易进入喘振区。

2.造成喘振的原因

影响离心式喘振的因素不是单一的，往往是多种因素综合作用的结果，运行中可能造成喘振的各种原因有：

1)系统压力超高

造成这种情况有：压缩机紧急停机，气体为此进行放空或回流；出口管路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严；或者单向阀距压缩机出口太远，阀前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来不及调节，防喘系统未投自动等等。

2)吸入流量不足

由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以下，而转速，使压缩机进入喘振区引起喘振。如图1。这种情况的原因有：压缩机入口滤器阻塞，阻力太大，而压缩机转速未能调节造成喘振；滤芯太脏，或冬天结冰都可能发生这种情况；入口气源减少或切断，如压缩机供气不足，压缩机没有补充气源等等。所有这些情况如不及时发现及时调节。压缩机都可能发生喘振。

3)机械部件损坏脱落

机械密封，平衡盘密封，O型环等部件安装不全，安装位置不准或者脱落，会形成各级之间，各段之间串气，可能引起喘振；过滤器阻力太大，逆止阀失效或破损也都可以引起喘振。

4)操作中，升速升压过快，降速之前未能首先降压

升速、升压要缓慢均匀，降速之前应先采取卸压措施：如放空，回流等；以免转速降低后，气流倒灌。

5)工况改变，运行点落入喘振区

工况变化，如改变转速，流量，压力之前，未查看特性曲线，使压缩机运行点落入喘振区。

6)正常运行时，防喘振系统未投自动

当外界因素变化时，如压力下降或气量波动；电机转速下降而防喘振系统来不及手动调节；或来气中断等；由于未用自动防喘振装置可能造成喘振。

7)介质状态变化造成喘振

喘振发生的可能与气体介质状态有很大关系。因为气体的状态影响流量，从而也影响喘振流量，当然影响喘振。如进气温度，进气压力，气体成分即分子量等对喘振都有影响。当转速不变，出口压力不变时，气体入口稳度增加容易发生喘振；当转速一定，进气压力越高则喘振流量值也越大；当进气压力一定，转速不变，气体分子量减少很多时，容易发生喘振。

3.喘振的危害和判断

1)气流脉动使压缩机的大部分动能转化为热能，致使压缩机内

温度迅速上升。

2)压缩机性能恶化，压力、效率降低。

3)出现异常噪声、吼叫和爆音。

4)机组出现强烈振动，使得压缩机的轴承、密封损坏，转子和

固定部件发生碰撞，造成机器严重破坏。

压缩机的喘振一般可以用以下方法进行判定：

1)听测压缩机出口管路气流的噪音

当压缩机接近喘振工况时，排气管道中会发生周期性时高时低“呼哧呼哧”的噪音，当进入喘振工况时，噪音立即大增，甚至出现爆声。

2)观测压缩机出口压力和进口流量的变化

喘振时，出现了周期性的、大幅度的脉动，从而引起测量仪表大幅度地摆动。

3)观测压缩机的机体和轴承的振动情况

喘振时，机体、轴承的振动振幅显著增大，机组发生强烈的振动。

4)利用故障诊断和状态监测技术进行分析判断

喘振可以分为弱喘振和深度喘振，它们之间没有分界线，一般出现倒流的喘振肯定为深度喘振。弱喘振或级间喘振，仅靠观测故障现象还不能作出准确的判定，这时可以依靠频谱分析等先进的故障诊断和状态监测技术来进行分析判断。

根据出现振动时的频率特征来判断振动是否因喘振引发的，进而

查找故障原因，压缩机接近或进入喘振工况时，振幅要比正常运行时大大增加，喘振频率一般为1～30Hz。

表1为旋转失速与喘振的振动敏感参数。

表1

三、离心式压缩机的防喘振控制

为了防止离心式压缩机产生喘振而设置的控制方案称为防喘振控制方案。防喘振控制与一般的压缩机流量控制是不相同的，它的基本出发点是要控制压缩机的入口流量不低于某一个极限数值。根据这个极限数值是恒定、还是可变的不同要求，压缩机的防喘振控制方案分为固定极限流量法和可变流量极限流量法。

1.固定极限流量法是控制压缩机的入口流量不低于某一不变的极限值，以防止喘振现象的产生。这种方案的结构简单、运行安全可靠，投资费用较少。但产生喘振现象的流量极限值往往与压缩机的转速有关．因此，当压缩机的转速不是恒值时，不宜采用这种方案。

2.当压缩机的转速可变时，进入喘振区的极限流量也是变化的。这个极限流量可以根据压缩机的安全操作线（由制造厂家提供）经过一定的计算得到。可变极限流量法就是控制压缩机的入口流量，使之不低于这个由计算得到的流量极限值，以防止喘振现象的发生。这种

方案由于要根据现场数据来计算流量的极限值，比较麻烦。而且当安全操作线的方程不相同时，就应该有不同的计算方法和相应的控制方案。但这种方案在压缩机的转速不恒定，负荷需要变动的场合下，使用较可靠、较经济。

催化剂长岭分公司空压站4台压缩机均固定转速，采用恒压控制，其防喘振控制工艺流程中，由进出口压力、温度以及进口气体实际流量等参数的测量作为喘振控制系统的输入量，其压力的测量点和防喘阀的安装如图3所示，压缩机出口设有单向阀，以防止气体倒流。

控制系统含有防喘振控制单元，该单元由传感器、变送器、喘振控制器以及防喘振阀或回流阀组成。在运行过程中，

机组喘振控制器

通过接收入口、出口压力和温度及入口流量信号，判断压缩机的工作状态，以决定防喘振阀或回流阀的关启。如果无机组喘振控制，压缩机从出现异常到发生喘振的时间很短，因此要求设备和工艺设计应满足准确和快速反应的特点。

在使用恒压控制方法时，空压机运行中不会有卸荷过程，控制系统可对入口导叶和出口放空阀进行连动控制，在保证最小能耗和最少放空量的同时，优化操作点，这样便保证了空压机以恒定的压力连续供风。一旦空气压力达到其设定值时，空压机入口导叶便开始节流以维持空压机的出口压力，此时入口导叶自动开或关，以确保正确的空压机进气量，来满足用风系统的压力要求。由于恒压控制方法具有决不对空压机进行卸载操作的特点，这样便保证了空压机在满足所有工艺要求的情况下，维持稳定的出口压力。当工艺用风要求降低到喘振极限以下时，可调节的出口放空阀，保持全关。如果工艺用风要求降低到空压机最低的稳定操作范围以下时，该放空阀可按要求自动开或关，将空压机过剩压缩能力排大气。入口导叶和出口放空阀的连动工作，也确保了工艺用风量和排大气风量之和，总能等于或大于空压机的最低稳定操作点。

喘振主动控制系统选择准则

1.根据设计目标选择作动机构和传感器。通过调整结构参数确定作动机构的动作范围和动作速率的范围等特性。确定传感器的动态特性以及采样频率等；

2.根据作动机构的特性设计控制方案和控制参数。选取的原则是

控制效果好，控制时间短，对系统的影响小；

3.考虑系统工况变化的情况，使控制系统在较大的范围有较好的控制效果，或者针对系统的变化调整控制参数。

四、结束语

压缩机作为石化工业中不可或缺的重要设备，并且生产处于连续作业，这就要求压缩机拥有良好的性能，然而喘振又是离心式压缩机固有的特性，是由其工作原理所决定的，如果发生喘振，将会对机组造成破坏，影响正常运行，因此，应保证机组和进出管路及附属设备组成可靠的防喘振系统，以避免设备在运行中发生事故。

催化剂长岭分公司综合车间

卢勇

离心式压缩机喘振现象

离心式压缩机喘振现象 1、引言 空气压缩机主要分为三类：往复式、螺杆式、离心式，不管何种类型压缩机都普遍存在喘振现象。离心式压缩机的喘振现象尤为明显。 现就离心式空气压缩机的喘振现象作一简要介绍。 离心式压缩机运行中一个特殊现象就是喘振。防止喘振是离心式压缩机运行中极其重要的问题。许多事实证明，离心式压缩机大量事故都与喘振现象有关。 2、喘振发生的条件 根据喘振原理可知，喘振现象在下述条件下发生： 2.1在流量小时，流量降到该转速下的喘振流量时发生 离心式压缩机特性决定，在转速一定的条件下，一定的流量对应于一定的出口压力或升压比，并在一定的转速下存在一个极限流量--喘振流量。当流量低于这个喘振流量时压缩机便不能稳定运行，发生喘振。上述流量，出口压力，转速和喘振流量综合关系构成离心式压缩机的特性曲线，也叫性能曲线。在一定转速下使流量大于喘振流量就不会发生喘振现象。 2.2管网系统内气体的压力，大于一定转速下对应的最高压力时发生喘振现象 如果离心式压缩机与管网系统联合运行，当系统压力超出压缩机该转速下运行对应的极限压力时，系统内高压气体便在压缩机出口形成恒高的“背压”，使压缩机出口阻塞，流量减少，甚至管网气体倒流，造成压缩机出现喘振现象。 3、在运行中造成喘振的原因 在运行中可能造成喘振现象的各种原因有： 3.1系统压力超高 造成这种情况的原因有：压缩机紧急停机，气体为此进行放空或回流；出口管路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严；或者单向阀门距压缩机出口太远，阀前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来不及调节；防喘系统未投自动等等。

3.2吸入流量不足 由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以下，而转速未及时调节，使压缩机进入喘振区引起喘振。如下图1。造成这种情况的原因有：压缩机入口滤器阻塞，阻力太大，而压缩机转速未能调节造成喘振；滤芯太脏，或冬天结冰都可能发生这种情况；入口气源减少或切断，如压缩机供气不足，压缩机没有补充气源等等。所有这些情况如不及时发现及时调节，压缩机都可能发生喘振现象。 4、防止与消除喘振现象的方法 4.1防止与消除喘振现象的根本措施是设法增加压缩机的入口气体流量 对一般无毒，不危险气体如空气，CO2等可采用放空；对合成气，天然气，氨等气体可采取回流循环。采用上述方法后，可使流经压缩机的气体流量增加，消除喘振；但压力随之降低，浪费功率，经济性下降。如果系统需要维持等压的话，放空或回流之后应提升转速，使排出压力达到原有水平。 在升压前和降速、停机之前，应当将放空阀门或回流阀门预先打开，以降低背压，增加流量，防止喘振。 4.2根据压缩机性能曲线，控制防喘裕度 防喘系统在正常运行时应投入自动。 升速、升压之前一定要事先查好性能曲线，选好下一步的运行工况点，根据防喘振安全裕度来控制升压、升速。防喘振安全裕度就是在一定工作转速下，正常工作流量与该转速下喘振流量之比值，一般正常工作流量应比喘振流量大1.05~1，3倍，即： 裕度太大，虽不易引发喘振，但压力下降很多，浪费很大，经济性下降。

离心式压缩机的喘振

离心式压缩机的喘振 离心式压缩机的特性曲线可用一条抛物线来描述。该特性曲线描述了在低流量范围内，可压缩流体的绝热压头H与吸气侧体积流量Q之间的关系(见式12—44)。 绝热压头是一包含分子量W、热容比值、温度Ts和超压缩性的复杂函数。在低压缩比下，它与压缩比(P2／P1)大致成线性关系。 假设线性关系成立，则有 H=(P2／P1—1)(Ts／W)＝KsQ2(12—44) 式中P2——出口压力； P1——入口压力； Ts——温度； Q——入口体积流量； W——分子量； Ks——比例系数。 P2／P1—Q近似呈抛物线关系(见图12—43)。不同转速下可形成一簇抛物线n1、n2、n3……。连接这些抛物线最高点

的虚线，是一条表征压缩机是否工作在喘振区的临界状态曲线。图中阴影部分是压缩机工作的不稳定区，称喘振区或飞动区。虚线的右侧则为正常运行区。 压缩机工作在喘振区时，当负荷Q减小时，则压缩比P2／P1下降，出口压力应当减小，而与压缩机相连接的管路压力在这一瞬间将来不及变，于是就出现瞬间气体从管路向压缩机倒流的现象，压缩机的工作点由月点下降到C点。由于压缩机还在继续运转，此时还在向系统输送流量，于是工作点的流量由C点突变到D点。D点对应的流量QD>QA，超过了要求的负荷量，管路系统压力被逼高。若能迅速将负荷控制在相应值QA，系统可以稳定下来，否则将经过A点到B点。不断地重复上述循环，就会发生压缩机喘振。 压缩机喘振时机身剧烈震动，严重时会造成机毁事故。 图12—43 离心式压缩机的特性曲线 百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网https://www.sodocs.net/doc/935625918.html,,您的在线图书馆

长输管道离心压缩机的喘振分析及预防

长输管道离心压缩机的喘振分析及预防 发表时间：2018-05-23T10:31:46.143Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：单洁丽 [导读] 摘要：离心压缩机是一种速度式压缩机，是长输管道生产中的关键设备，可以提高管道的输送能力，是管道的心脏。 西安陕鼓动力股份有限公司陕西西安 710075 摘要：离心压缩机是一种速度式压缩机，是长输管道生产中的关键设备，可以提高管道的输送能力，是管道的心脏。文章简要分析了离心压缩机喘振产生的机理、危害及喘振工况的判断方法，并提出了预防及解决喘振的措施，以供参考。 关键词：长输管道离心压缩机喘振分析预防 Abstract：the centrifugal compressor is a kind of speed compressor，which is the key equipment in the production of long transport pipeline，which can improve the conveying capacity of the pipeline and is the heart of the pipe. This paper briefly analyzes the mechanism，hazard and the judgment method of the surge of centrifugal compressor，and puts forward some measures to prevent and solve the surge. Key words：long transmission pipeline centrifugal compressor surge analysis prevention 1喘振机理 离心压缩机基本的工作原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力，从而将能量传递给气体，使气体压力升高，速度增大，气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件（扩压器），从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压，使气体的部分动能转变为压力能。 当离心压缩机的操作工况发生变动，而偏离设计工况时，如果气体流量减小则进人叶轮或扩压器流道的气流方向发生变化，气流向着叶片的凸面（工作面）冲击，在叶片的凹面（非工作面）的前缘部分，产生很大的局部扩压度，于是在叶片非工作面上出现气流边界层分离现象，形成旋涡区，并向叶轮出口处逐渐扩大。气量越小，则分离现象越严重，气流的分离区域就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同及气流流过叶片时的不均匀性，使得气流的边界层分离可能先在叶轮（或叶片扩压器）的某个叶道中出现，当流量减少到一定程度，随着叶轮的连续旋转和气流的连续性，这种边界层分离现象将扩大到整个流道，而且气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展，以至叶道中形成气流旋涡，从叶轮外圆折回到叶轮内圆，此现象称为旋转脱离，又称为旋转失速。 2离心式压缩机喘振故障原因分析 2.1压缩机叶轮磨损或者粘附物太多 压缩机叶轮通过自身的曲线槽结构和高速旋转来增加工艺气体的压力和速度，压缩机大概有2/3的压力增加都是通过叶轮产生的。当叶轮磨损或粘附物太多时，都会改变叶轮自身的曲线槽结构，降低叶轮增加工艺气体压力和速度的能力。叶轮磨损越严重或粘附物越多，越容易导致压缩机产生喘振故障。 2.2压缩机扩压器腐蚀磨损 工艺气体经过高速旋转的叶轮产生高速高压后，经过静态的扩压器时，扩压器内特殊设计的曲线腔壁能把工艺气体的流速降低，压力再一次增加，一般约有l/3的压力是在扩压器内提高的。当扩压器内特殊设计的曲线腔壁腐蚀磨损比较严重时，高速的工艺气体经过扩压器时就容易形成涡旋，进气量就会减少，无法提高空气压力，导致压缩机的输出压力降低，从而容易形成喘振。 2.3叶轮与扩压器之间的间隙变化 离心式压缩机对叶轮与扩压器之间的间隙有着非常严格的要求。间隙过大会发生泄漏串气，导致空气流量减少；间隙过小，通过的工艺气体流量变小，同时在后端推力轴承磨损的情况下，容易发生叶轮与扩压器碰撞的设备事故。因此叶轮与扩压器之间的间隙过大和过小都会造成空气流量变小，使压缩机无法提高输出压力，从而形成喘振故障。 2.4压缩机进气口温度变化 离心压缩机设计上的压缩量是指在25℃，一个标准大气压的条件下的压缩量，而实际上的工艺气体温度是时常变化，不以人的意志而改变的。恒压的条件下，在温度升高时，工艺气体密度降低，压缩机实际压缩的工艺气体流量减少，导致压缩机输出压力不足，形成喘振现象。实际使用过程中，夏季比冬季更容易发生喘振现象就可以说明这个原因。 3喘振的判断 由于喘振的危害较大，在喘振的初始阶段，操作人员就应能及时判别，同时及时调整工况，使压缩机尽快脱离喘振区域，只有这样才能保证压缩机的正常运行。压缩机的喘振一般可从以下几个方面判别： 3.1从现场仪表的指示值判断 3.1.1压缩机的进口气体温度指示值升高，说明压缩机已经进入喘振工况。这是由于高温气体倒流至压缩机进口所致。此时压缩机各级压力会出现急剧波动。 3.1.2压缩机流量指示值急剧下降并大幅波动，严重时气体甚至会倒流回吸气管道，在进口过滤器处有时能看到被反吹出的灰尘。 3.1.3用电机驱动的压缩机，电机的电流和功率指示值出现不稳定，大幅波动；用汽轮机驱动的机组，汽轮机的转速指示值会出现波动，机组运行工况不稳定。 3.2从异常声响判断 3.2.1当压缩机接近喘振工况时，排气管道会发出周期性、时高时低的“呼哧”、“呼哧”声。进入喘振工况后，压缩机会发出周期性、间断的类似牛的吼叫声。噪声分贝立即增大，影响范围变大。 3.2.2压缩机出现强烈而有规律的低频率振动，管道内气流同时发出异常声响。系统内各管线振动剧烈，机身也会剧烈振动，并使出口管道、厂房、辅助机组发生强烈振动。如果是大型离心压缩机进入喘振工况，那么在附近的建筑物上也能感觉到振动。 4喘振的预防 在实际生产运行过程中，为了防止离心压缩机发生喘振，可以采取以下措施： 4.1提高离心压缩机入口流量，使压缩机运行工况脱离喘振区域，图1为压缩机不同转速下的性能曲线，左侧为喘振区。同时加装低流量报警装置。在流量不变时，可通过降低离心压缩机排气压力、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

离心式压缩机喘振分析及解决措施

离心式压缩机喘振分析及解决措施 摘要：论述了离心式压缩机喘振机理、影响因素、危害及判断，以及本车间气压机组发生喘振时的处理措施。 关键词：离心式压缩机喘振机理影响因素危害判断措施 0 引言 离心压缩机是速度式压缩机中的一种，由于具有排气量大，效率高，结构简单，体积小，气体不受油污染以及正常工况下运转平稳、压缩气流无脉动等特点，目前已广泛应用于石油、化工、冶金、动力、制冷等行业。离心压缩机的安全可靠运行对工业生产有着非常重要的意义。然而，离心压缩机对气体的压力、流量、温度变化较敏感，易发生喘振。喘振是离心压缩机固有的一种现象，具有较大的危害性，是压缩机损坏的主要诱因之一。早在1945年于英国首先发现了离心压缩机的喘振现象并引起了人们的注意。 1 离心式压缩机的喘振机理及影响因素 1.1 离心式压缩机的喘振机理离心压缩机工作的基本原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力，从而将能量传递给气体，使气体压力升高，速度增大，气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件(扩压器)，从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压，使气体的部分动能转变为压力能。可见，离心压缩机的压缩过程主要在叶轮和扩压器内完成。当离心压缩机的操作工况发生变动，而偏离设计工况时，如果气体流量减小则进人叶轮或扩压器流道的气流方向发生变化，气流向着叶片的凸面

(工作面)冲击，在叶片的凹面(非工作面)的前缘部分，产生很大的局部扩压度，于是在叶片非工作面上出现气流边界层分离现象，形成旋涡区，并向叶轮出口处逐渐扩大。气量越小，则分离现象越严重，气流的分离区域就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同及气流流过叶片时的不均匀性，使得气流的边界层分离可能先在叶轮(或叶片扩压器)的某个叶道中出现，当流量减少到一定程度，随着叶轮的连续旋转和气流的连续性，这种边界层分离现象将扩大到整个流道，而且气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展，以至叶道中形成气流旋涡，从叶轮外圆折回到叶轮内圆，此现象称为旋转脱离，又称为旋转失速。发生旋转脱离时叶道中气流通不过去，级的压力突然下降，排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间，倒流回级中的气体补充了级流量的不足，叶轮又恢复正常工作，重 新把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减小，于是压力又突然下降，级后的压力气体又倒流回级中来，如此周而复始，在系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。 2 喘振的危害及判断 2.1 喘振的危害喘振现象对压缩机十分有害，主要表现在以下几个方面：①喘振时由于气流强烈的脉动和周期性振荡，会使供气参数(压力、流量等)大幅度地波动，破坏了工艺系统的稳定性。②会使叶片强烈振动，叶轮应力大大增加，噪声加剧。③引起动静部件的摩擦与碰撞，使压缩机的轴产生弯曲变形，严重时会产生轴向窜动，碰坏叶轮。④加剧轴承、轴颈的磨损，破坏润滑油膜的稳定性，使轴承合金

离心式压缩机喘振的分析和处理方法

离心式压缩机喘振的分析和处理方法 摘要：本文就离心式压缩机为主要描述对象，分析了喘振的原因和主要问题，并针对这些原因提出了消除喘振的方法。就喘振现象的发生机理以及影响因素，本文做出了详细论述，旨在为减轻喘振来提高离心式压缩机的性能。 关键词：离心式压缩机喘振分析 前言 离心式压缩机具有很多特点，诸如效率高，排气量大以及气体不受油污污染以及运转平稳等，成为目前应用广泛的速度式压缩机种类之一。在工业生产上，离心压缩机的安全性能起重要作用。但离心压缩机容易发生喘振，作为一种有着较大危害的固有现象，喘振对压缩机的使用寿命有很大的损害，应该受到重视。 1.离心式压缩机的喘振机理 由实际物体的高速转动带来气体的转动，从而形成离心力，这一过程实现了能量的传递，气体获得动能和压力能。叶轮中高速转动的气体在扩压器内实现动能向压力能的转化。所以说主要的压缩过程在叶轮和扩压器内。这也是离心式压缩机的基本工作原理。当时机情况偏离设计工况时，会出现气流量减小的情况，以致进入叶轮和扩压器的气体反向流动，冲向工作面，增加了非工作面边缘的扩压度，导致气流边界分层，最终形成了漩涡区。在越靠近叶轮出口的地方，这种漩涡现象越严重，波及的范围也更大。这是与偏离设计工况的程度成正相关关系的，因为偏离程度越大，气流量也就越小，工作面和非工作面之间出现的气流边界分层现象也就原来越严重。而在离心式压缩机的实际构造中，由于叶轮中叶片的不完全对称性，导致气流流动的不均匀，气流边界分层可能会出现在不确定的某个叶道中。当气流量减小到某一临界值时，叶轮的旋转会将整个分层现象扩张到更广的区域，此时气流向叶轮旋转的反向流动，气流旋涡开始形成，并出现在叶轮的外圆和内圆中，发生旋转失速的情况。旋转失速的情况下，叶道中的气流无法通过，排气管中的高压气体会向压力下降的级里流动，及时填补了级流量不足的空缺，促使压缩机恢复运转，将倒流的气体重新排放出去。此时又出现了级中气流量不足的情况，然后高压气体又流向低压区域的级里，促使叶轮正常工作。这样周而复始的循环工作兴城路周期性的气流振荡，即“喘振”现象。 2.喘振的危害及判断 2.1.喘振的危害 喘振对于离心式压缩机的危害很大，可以总结为以下几点：①离心机的工艺过程和工作系统都是在特定的参数下进行的优化设计，尤其是对于气体参数的要求更高，但是喘振时气流的强烈振荡会带来一定的不稳定性。②叶片的强烈震动会带来极大噪声。③各部件之间的摩擦加大，压缩机的主轴也会受到影响，甚至

离心式压缩机的防喘振控制

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 离心式压缩机的防喘振控 制 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-5913-30 离心式压缩机的防喘振控制 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线通常指：出口绝对压力户2与人口绝对压力p1之比(或称压缩比)和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间的关系曲线。对于控制系统的设计而言，则主要用到压缩比和入口体积流量的特性曲线，见图6—20中实线。 离心式压缩机在运行过程中，有可能会出现这样一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象就叫做离心式压缩机的“喘振”。 喘振是离心式压缩机的固有特性，而事实上少数离心泵也可能喘振。离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件：一是泵的玎—Q特性曲线呈驼峰状；二

离心式压缩机的防喘振控制(正式版)

文件编号：TP-AR-L6485 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 离心式压缩机的防喘振 控制(正式版)

离心式压缩机的防喘振控制(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线通常指：出口绝对压力户2与人口绝对压力p1之比(或称压缩比)和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间的关系曲线。对于控制系统的设计而言，则主要用到压缩比和入口体积流量的特性曲线，见图6—20中实线。 离心式压缩机在运行过程中，有可能会出现这样一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象就叫做离心式压缩机的

“喘振”。 喘振是离心式压缩机的固有特性，而事实上少数离心泵也可能喘振。离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件：一是泵的玎—Q特性曲线呈驼峰状；二是管路系统中要有能自由升降的液位或其他能贮存和放出能量的部分。 因此，对离心泵的情况，当遇到具有这种特点的管路装置时，则应避免选用具有驼峰型特性的泵。 对离心压缩机，由于它的性能曲线大多呈驼峰型，并且输送的介质是可压缩的气体，因此，只要串联着的管路容积较大，就能起到贮放能量的作用，故发生不稳定跳动的工作情况便更为容易。连接离心式压缩机不同转速下的特性曲线的最高点，所得曲线称喘振极限线，其左侧部分称为喘振区，如图6—20中

浅析离心式压缩机喘振故障原因及解决方法

浅析离心式压缩机喘振故障原因及解决方法 喘振问题作为离心式压缩机最常见的问题之一，严重影响着压缩机的运行，也是造成压缩机损坏的主要原因之一。在实际生产中，往往由于对喘振故障认识不足，可能会出现压缩机发生喘振故障时没有得到及时的判断和处理，造成压缩机硬件损坏，甚至危及压缩机使用寿命及功能的情况发生。 一、离心式压缩机控制系统现状 离心压缩机控制系统主要是保障压缩机的安全、稳定运行，充分应用压缩机工艺区域，在工艺压力与流量范围内，保障工况稳定运行，提升离心压缩机操作的便捷性与自动化水平。通过应用控制系统，可将离心压缩机的工作状态实时展现出来，促使操作人员掌握相应的信息，实时储存运行数据，为后期查询与分析奠定基础。 受到某些原因的影响，若离心式压缩机运行不稳定，控制系统可及时预测各类影响因素，在出现故障与问题的情况下，通知操作人员。系统能够依据不同的情形，采取针对性的解决对策，合理做出动作，促使离心式压缩机迅速恢复到正常的运行轨道。离心式压缩机控制系统设计本身属于关键性问题，本文主要从以下三方面入手，深入分析离心式压缩机控制系统设计现状，主要包括：(1)选择控制系统硬件平台，目前国内是在经典压缩机控制系统基础上，选择模拟调节器，实现运行参数(比如：排气量、排气压力等)调节，以此实现对保护装置安全运行提供保障，更好的满足实际工艺需求。但就实际情况而言，这类调节器难以应变大负荷，就突发工况变化无法精准应对，难以使机组处于最佳运行状态中。(2)合理选择控制系统软件，国外进口的压缩机组，供货商一般会选择配套的控制系统，这类系统的针对性较强，且控制效果比较理想。也可购买第三方厂家的主要控制软件，将其直接应用在上位机监控系统内，可实现开发周期缩短，但这类方式会增加开发成本。(3)选择控制策略，在离心式压缩机控制系统设计工作中，应当将防喘振数字划分为直接控制，实现最小流量控制，就不同故障情形，采取不同的解决对策。不断引入先进的控制技术，比如：模糊控制、神经网络控制技术，为后期压缩机智能控制奠定良好基础。在智能化技术背景下，传统的控制方式已经难以满足上述控制需求，只有积极引入先进的PDI控制技术，才可实现离心压缩机控制水平的提升。 二、离心式压缩机喘振故障的解决方法

离心式压缩机喘振现象与调节方法

离心式压缩机喘振现象与调节方法 一、什么是喘振 喘振是离心式压缩机的一种特有的异常工作现象，归根揭底是由旋转失速引起的，气体的连续性受到破坏，其显著特征是：流量大幅度下降，压缩机出口排气量显著下降；出口压力波动较大，压力表的指针来回摆动；机组发生强烈振动并伴有间断的低沉的吼声，好像人在干咳一般。判断是否发生喘振除了凭人的感觉以外，还可以根据仪表和运行参数配合性能曲线查出。 压缩机发生喘振的原因：由于某些原因导致压缩机入口流量减小，当减小到一定程度时，整个扩压器流道中会产生严重的旋转失速，压缩机出口压力突然下降，当与压缩机出口相连的管网的压力高于压缩机的出口压力时，管网的气流倒流回压缩机，直到管网的压力下降到比压缩机的出口压力低时，压缩机才重新开始向管网排气，此时压缩机恢复到正常状态。当管网压力恢复到正常压力时，如果压缩机入口流量依然小于产生喘振工况的最小流量，压缩机扩压器流道中又产生严重的旋转失速，压缩机出口压力再次下降，管网压力大于压缩机排气压力，管网中的气流再次倒流回压缩机，如此不断循环，压缩机系统中产生了一种周期性的气流喘振现象，这种现象被称之为“喘振”。 二、离心式压缩机特性曲线 对于一定的气体而言，在压缩机转速一定时，每一流量都对应一个压力，把不同流量下对应的每一个压力连成一条曲线，即为压缩机的性能曲线。 如图1所示，对每一种转速，都可以用一条曲线描述压缩机入口流量Q1与压缩比P2/P1的关系（P2、P1分别为压缩机出口绝对压力和入口绝对压力）。 图1为离心式压缩机特性曲线 压缩机特性线是压缩机变动工况性能的图像表示，它清晰地表明了各种工况下的性能、稳定工作范围等，是操作运行、分析变工况性能的重要依据。 （1）转速一定，流量减少，压力比增加，起先增加很快，当流量减少到一定值开始，压比增加的速度放慢，有的压缩机级的特性压比随流量减少甚至还要减少。 （2）流量进一步减少，压缩机的工作会出现不稳定，气流出现脉动，振动加剧，伴随着吼叫声，这个现象称为喘振现象，这个最小流量称为喘振流量。每个转速下都有一个喘振流量，不同转速下喘振流量工况点的连线称为喘振线。在喘振线左侧为非稳定工作区，而右侧为稳定工作区。一般来说，单级工业离心式压缩机的额定转速线下的喘振流量约为额定流量的50%，多级离心式压缩机额定转速下的喘振流量一般为额定流量的70～80%。喘振工况是小流量下的一种压缩机不稳定状况，不仅与压缩机级的设计导致的旋转失速有关，还与外管网有关。 （3）在增大流量时也会有限制，在转速不变的情况下，流量加大到某个最大值时，压比和效率垂直下降，出现所谓“阻塞现象”。阻塞工况也称作最大流量工况，造成这种工况

离心压缩机喘振

喘振的概念 1）喘振的概念 喘振是离心式压缩机本身固有的特性，而造成喘振的唯一直接原因是进气量减小到一定值。 从前面我们已经知道，当气量减小到一定程度时，会出现旋转脱离，如这时进一步减小流量，在叶片背面将形成很大的涡流区域，气流分离层扩及整个通道，以至充满整个叶道，而把流道阻塞，气流不能顺利的流过，这时流动严重恶化，压缩机的出口压力会突然大大下降，由于压缩机总是和管网系统联合工作，这时管网中的压力不会马上减低，于是管网中的气体压力就会大于压缩机的出口处的压力，因而管网中的气体就倒流向压缩机，一直到管网中的压力下降到低于压缩机的出口压力为止，这时倒流停止，压缩机又开始向管网供气，经过压缩机的流量又增大，压缩机又恢复到正常工作。但当管网中的压力恢复到原来压力时，压缩机的流量又减少，系统中的气流又产生倒流，如此周而复始，就在整个系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象就称作“喘振”。喘振现象不但和压缩机中严重的旋转脱离有关，还和管网系统有关。管网的容量越大，则喘振的振幅越大，频率越低。喘振的频率大致和管网容量的平方跟成反比。 2）喘振的现象及判断 机组喘振时，压缩机和其后的管道系统之间产生了一种低频高振幅的压力波动，整个机组发生强力的振动，发出严重的噪音，调节系统也大幅度的波动。一般根据下列方法判断是否进入喘振工况。 （1）监测压缩机出口管道气流噪音。正常工况时出口的声音是连续且较低的。而接近喘振时，整个系统的气流产生周期性的振荡，因而在出口管道处声音是周期性的变化，喘振时，噪音加剧，甚至有爆音出现。（2）观测压缩机流量及出口压力的变化。离心式压缩机稳定运行时其出口压力和进口流量变化是不大的，是脉动的，当接近或进入喘振工况时，二者的变化很大，发生周期性大幅度的脉动。 （3）观测机体和轴振动情况。当接近或进入喘振工况时，机体和轴振动都发生强烈的振动变化，其振幅要比平常运行时大大增加。 3）喘振的危害 喘振是离心式压缩机性能反常的一种不稳定运行状态。发生喘振时，表现为整个机组管网系统气流周期性的振荡。不但会使压缩机的性能显

离心式压缩机的喘振分析

离心式压缩机的喘振分析 卢勇 摘要：本文通过分析离心式压缩机工作过程中喘振产生的机理，原因，危害及判断方法，介绍了催化剂长岭分公司空压站4台压缩机的控制方式和喘振控制系统选择准则。 关键词：喘振机理原因危害判断控制 一、引言 随着生产规模的扩大以及对产品质量要求的提升，生产车间对工艺和仪表用风要求越来越高，催化剂长岭分公司综合车间空压站因此不断进行改造，增加供风能力和提高供风质量，目前，已经淘汰所有往复式压缩机，全部使用离心式压缩机。 离心式压缩机是速度式压缩机的一种，具有排气量大、效率高、结构简单、体积小、气流不受油污染以及正常工况下运行平稳、压缩气流无脉动等特点，然而，离心式压缩机对气体的压力、流量、温度变化较敏感，易发生喘振。喘振是离心式压缩机的一种固有现象，具有较大的危害性，是压缩机损坏的主要诱因之一，长岭分公司空压站共有4台离心式压缩机，其中库柏公司3台，IHI寿力公司1台，虽然制造厂家通过控制系统的合理设计，避开了绝大多数的喘振，但在设备的长期使用过程中，仍然不同程度地出现了喘振现象，并造成了一些危害，因此，需要结合生产实践，逐步弄清喘振机理，掌握喘振的影响因素，采取有效的防喘振控制措施，消除喘振产生的条件，减少喘振出现的频次，提高压缩机的运行可靠性。

二、喘振现象的产生 1.喘振的机理 图1 离心式压缩机是利用机器的作功元件如高速回转的叶轮对气体作功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。 图1为离心式压缩机的性能变化曲线，它清晰地表明了各种工况下的性能、稳定工作范围等，在转速不变的情况下，当流量Q增大到某个最大值时，压比和效率垂直下降，出现阻塞现象。 当流量Q减小到某个值时，操作工况也会发生变动并偏离设计工况，这时进入叶轮或扩压器流道的气流方向就会发生变化，气流向着叶片的工作面冲击，在叶片的非工作面的前缘部分，产生很大的局

喘振原因及常用解决办法

喘振原因及常用解决办法-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

喘振是透平式压缩机（也叫叶片式压缩机）在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。离心式压缩机是透平式压缩机的一种形式，喘振对于离心式压缩机有着很严重的危害 离心式压缩机发生喘振时，典型现象有： 1)压缩机的出口压力最初先升高，继而急剧下降，并呈周期性大幅波动； 2)压缩机的流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道； 3)拖动压缩机的电机的电流和功率表指示出现不稳定，大幅波动； 4)机器产生强烈的振动，同时发出异常的气流噪声。 5)离心机在极端部分负荷、冷却有问题时会发生 目前来说解决喘振常用的方法： ①在压气机上增加放气活门，使多余的气体能够排出。 ②使用可调节式叶片。 ③确保压气机足够流量。

喘振的内部原因 当气体流量减少到一定程度时，压缩机内部气流的流动方向与叶片的安装方向发生严重偏离，使进口气流角与叶片进口安装角产生较大的正冲角，从而造成叶道内叶片凸面气流的严重脱离。此外，对于离心式压缩机的叶轮而言，由于轴向涡流等的存在和影响，更极易造成叶道里的速度不均匀，上述气流脱离现象进一步加剧。气流脱离现象严重时，叶道中气体滞流，压力突然下降，引起叶道后面的高压气流倒灌，以弥补流量的不足和缓解气流脱离现象，并可使之暂恢复正常。但是，当将倒灌进来的气体压出时，由于流量缺少补给，随后再次重复上述现象。这样，气流脱离和气流倒灌现象周而复始地进行，使压缩机产生一种低频高振幅的压力脉动，机器也强烈振动，并发出强烈的噪声，管网有周期性振荡振幅大频率低并伴有周期性吼叫声，压缩机振动强烈机壳轴承均有强烈振动并发出强烈的周期性的气流声，由于振动强烈轴承液体润滑条件会遭到破坏，轴瓦会烧坏转子与定子会产生摩擦碰撞密封元件将严重破坏。 离心式压缩机在生产运行过程中有时会突然产生强烈振动气体介质的流量和压力也出现大幅度脉动

离心式压缩机的喘振原因及预防14

离心式压缩机的喘振原因及预防] 离心式压缩机的喘振原因及预防 田立华 (中石油前郭石化分公司) 摘要离心式压缩机发生喘振时，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，甚至发生转子与定子元件相碰、压送的气体外泄、引起爆炸等恶性事故。因此，离心式压缩机严禁在喘振区域内运行。本文针对喘振的原因和预防措施做了详细论述。 关键词离心式压缩机喘振喘振点性能曲线旋转脱离 一、喘振机理 喘振的产生包含两方面因素：内在因素是离心式压缩机中的气流在一定条件下出现“旋转脱离”；外界条件是压缩机管网系统的特性。当外界条件适合内在因素时，便发生喘振。 2．喘振与管网的关系 离心压缩机的喘振是其本身的固有特性。压缩机是否在喘振工况点附近运行，这主要取决于管网的特性曲线P=Pa+AQ2。图2为离心压缩机和管网联合工作性能曲线。交点M为稳定工况点，当出气管路中的闸阀关小到一定程度时，管道中的阻力系数A增大，管网特性曲线左移到图2中曲线4的位置时，与压缩机性能曲线2交于N点，压缩机出现喘振工况，N点即为喘振点。相反闸阀开大时，管道中的阻力系数A减小，管网特性曲线1右移，压缩机流量达到Qmax时，出现滞止工况。最小流量与滞止流量之间的流量为离心压缩机的稳定工况范围。 3．喘振的产生 从图2可以看出：由于管网阻力的增加，管网特性曲线左移，致使压缩机工况点向小流量偏移。压缩机的流量Qj 减少，气体进入叶轮和叶片扩压器的正冲角i增加，附面层分离区扩大，产生相对于叶轮旋转方向的“旋转脱离”，使叶轮前后压力产生强烈的脉动。发生旋转脱离时在叶轮的凹面形成涡流区，当流量减小到Qmin时，上述的正冲角i 增加得更大，涡流区扩大到整个叶片流道，气流受到阻塞，压缩机出口压力突然下降，而管网中气体压力并不同时下降，这时，管网中压力P1大于压缩机出口压力P2，因而管网中气体倒流向压缩机，直至管网中压力下降到低于压缩机出口压力时才停止倒流。这时压缩机又开始向管网压送气体，使管网中的气体压力再次升高至P1时，压缩机的流量Qj减少到Qmin，出口压力突然降到P2，P1>P2后，管网中气体又倒流向压缩机。如此周而复始地进行，压缩机时而有气流输出，时而有气体由管路倒灌入机器，产生周期性气流脉动，出现喘振。喘振过程中参数变化的频率和幅度的大小与管网容量有很大的关系。管网的容量相当于整个系统的基本谐振器。管网的容量愈大，喘振的频率愈低，振幅愈大；管网的容量愈小，喘振的频率则愈高，振幅愈小。由此可知，发生喘振的根本原因就是低流量，在操作中造成低流量的因素很多，归纳为以下几个方面： （1）压缩机出口压力升高，系统压力大于出口压力，使气体流量降到喘振流量。稳定系统压力高，造成压缩机出口憋压，气体倒流入压缩机，造成机内气体低流量。 （2）入口流量低于规定值，反飞动调节阀失灵。在一定转数和一定气体密度下，能维持一定压力，当开、停机时气体流量少，或者放火炬阀开得过大，最容易引起压缩机入口流量低。 （3）气体密度变化，在一定转数下，离心力下降，引起出口压力及排量下降，通常误认为是抽空现象。 （4）分馏系统操作不稳致使压缩机入口气体带油（例如瓦斯罐液位、界位失灵），液体组分进入机体。 （5）汽轮机的蒸汽压力低或质量差（温度低），机组出现满负荷，转速下降。 （6）调速系统失灵，辅助系统故障，真空效率下降，机组不能额定做功。

离心压缩机喘振发生的机理

喘振发生的机理： 当离心式制冷压缩机流量降低至某一值时，叶片进口气流正冲角很大，致使叶片非工作面的气流边界层严重分离，并沿流道扩张开来造成叶片流道有效流通面积大为减少，此时叶轮虽然仍在旋转对气体做功，但是无法太高其他压力，于是压缩机流量显著下降。 由于冷凝器具有相对较大的容积，故冷凝器中的气体不可能很快下降，于是冷凝器中的气体会在压差的作用下反向倒流回压缩机，同时冷凝器气体压力迅速下降，直到冷凝器压力等于压缩机出口压力，倒流现象停止； 此后，气流又在旋转叶轮的作用下提高气体流量和排气压力并重新向冷凝器输送气体，但是，随着排气流量的不断增加，冷凝器中的压力又迅速回升，而压缩机的气体流量仍然不足，叶片非工作面边界层再次出现严重分离。 【离心压缩机的基本工作原理是利用高速回转的叶轮对气体做功，将机械能加给气体，使气体压力升高，速度增大，气体获得压力能和速度能。在叶轮后面设置有通流面积逐渐扩大的扩压元件，高压气体从叶轮流出后，再流经扩压器进行降速扩压，使气体流速降低，压力继续升高，即把气体的一部分速度能转变为压力能，完成了压缩过程。扩压器流道内的边界层分离现象：扩压器流道内气流的流动，来自叶轮对气流所做功转变成的动能，边界层内气流流动，主要靠主流中传递来的动能，边界层内气流流动时，要克服壁面的摩擦力，由于沿流道方向速度降低，压力增大，主流的动能也不断减小。当主流传递给边界层的动能不足以使之克服压力差继续前进时，最终边界层的气流停滞下来，进而发生旋涡和倒流，使气流边界层分离。气体在叶轮中的流动也是一种扩压流动，当流量减小或压差增大时也会出现这种边界层分离现象。 当流道内气体流量减少到某一值后，叶道进口气流的方向就和叶片进口角很不一致，冲角α大大增加，在非工作面引起流道中气流边界层严重分离，使流道进出口出现强烈的气流脉动。当流量大大减小时，由于气流流动的不均匀性及流道型线的不均匀性，假定在B 流道发生气流分离的现象，这样B 流道的有效通流面积减小，使原来要流过B 流道的气流有一部分要流向相邻的A流道和C 流道，这样就改变了A 流道，C 流道原来气流的方向，它使C 流道的冲角有所减小，A 流道的冲角更加增大，从而使A 流道中的气流分离，反过来使B 流道冲角减小而消除了分离现象，于是分离现象由B 流道转移到A 流道。这样分离区就以和叶轮旋转方向相反的方向旋转移动，这种现象称为旋转脱离。 扩压器同样存在旋转脱离。在压缩机的运转过程中，流量不断减小到Qmin值时，在压缩机流道中出现如上所述严重的旋转脱离，流动严重恶化，使压缩机出口压力突然大大下降，低于冷凝器的压力，气流就倒流向压缩机，一直到冷凝压力低于压缩机出口压力为止，这时倒流停止，压缩机的排量增加，压缩机恢复正常工作。而实际上压缩机的总负荷很小，限制了压缩机的排量，压缩机的排量又慢慢减小，气体又产生倒流，如此反复，在系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为喘振。 压缩机达到最小排量点而产生严重的气流旋转脱离是内因，而压缩机的性能曲线状况和工况点的位置是条件，内因只有在条件的促成下，才能发生特有的现象———喘振。 离心冷水机组运行在部分负荷时，压缩机导叶开度减小，参与循环的制冷剂流量减少。压缩机排量减小，叶轮达到压头的能力也减小。而冷却水温由于冷却塔未改变而维持不变，则此时就可能发生旋转失速或喘振。 喘振是速度型离心式压缩机的固有特性。因此对于任何一台压缩机，当排量小到某一极限点时就会发生该现象。冷水机组是否在喘振点附近运行，主要取决于机组的运行工况。在什么状态发生喘振只有通过对机器的试验，即不断减少其流量，才可以测出具体的喘振点。

离心式压缩机的喘振原因及预防

离心式压缩机的喘振原因及预防 （发布时间：2010-1-7 12:47:07 共有1个附件） 摘要离心式压缩机发生喘振时，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，甚至发生转子与定子元件相碰、压送的气体外泄、引起爆炸等恶性事故。因此，离心式压缩机严禁在喘振区域内运行。本文针对喘振的原因和预防措施做了详细论述。 关键词离心式压缩机喘振喘振点性能曲线旋转脱离 一、喘振机理 喘振的产生包含两方面因素：内在因素是离心式压缩机中的气流在一定条件下出现“旋转脱离”；外界条件是压缩机管网系统的特性。当外界条件适合内在因素时，便发生喘振。 2．喘振与管网的关系 离心压缩机的喘振是其本身的固有特性。压缩机是否在喘振工况点附近运行，这主要取决于管网的特性曲线P=Pa+AQ2。图2为离心压缩机和管网联合工作性能曲线。交点M为稳定工况点，当出气管路中的闸阀关小到一定程度时，管道中的阻力系数A增大，管**性曲线左移到图2中曲线4的位置时，与压缩机性能曲线2交于N点，压缩机出现喘振工况，N点即为喘振点。相反闸阀开大时，管道中的阻力系数A减小，管**性曲线1右移，压缩机流量达到Qmax时，出现滞止工况。最小流量与滞止流量之间的流量为离心压缩机的稳定工况范围。 3．喘振的产生 从图2可以看出：由于管网阻力的增加，管**性曲线左移，致使压缩机工况点向小流量偏移。压缩机的流量Qj 减少，气体进入叶轮和叶片扩压器的正冲角i增加，附面层分离区扩大，产生相对于叶轮旋转方向的“旋转脱离”，使叶轮前后压力产生强烈的脉动。发生旋转脱离时在叶轮的凹面形成涡流区，当流量减小到Qmin时，上述的正冲角i 增加得更大，涡流区扩大到整个叶片流道，气流受到阻塞，压缩机出口压力突然下降，而管网中气体压力并不同时下降，这时，管网中压力P1大于压缩机出口压力P2，因而管网中气体倒流向压缩机，直至管网中压力下降到低于压缩机出口压力时才停止倒流。这时压缩机又开始向管网压送气体，使管网中的气体压力再次升高至P1时，压缩机的流量Qj减少到Qmin，出口压力突然降到P2，P1>P2后，管网中气体又倒流向压缩机。如此周而复始地进行，压缩机时而有气流输出，时而有气体由管路倒灌入机器，产生周期性气流脉动，出现喘振。喘振过程中参数变化的频率和幅度的大小与管网容量有很大的关系。管网的容量相当于整个系统的基本谐振器。管网的容量愈大，喘振的频率愈低，振幅愈大；管网的容量愈小，喘振的频率则愈高，振幅愈小。由此可知，发生喘振的根本原因就是低流量，在操作中造成低流量的因素很多，归纳为以下几个方面： （1）压缩机出口压力升高，系统压力大于出口压力，使气体流量降到喘振流量。稳定系统压力高，造成压缩机出口憋压，气体倒流入压缩机，造成机内气体低流量。 （2）入口流量低于规定值，反飞动调节阀失灵。在一定转数和一定气体密度下，能维持一定压力，当开、停机时气体流量少，或者放火炬阀开得过大，最容易引起压缩机入口流量低。（3）气体密度变化，在一定转数下，离心力下降，引起出口压力及排量下降，通常误认为

离心式压缩机的喘振研究

离心式压缩机的喘振研究 发表时间：2018-12-06T22:19:27.033Z 来源：《电力设备》2018年第22期作者：夏方晓高万程赫靓 [导读] 摘要：离心式压缩机控制系统,从70年代的晶体管电路组成的电子调速器到90年代的压缩机防喘振控制系统。 (沈阳鼓风机集团股份有限公司辽宁沈阳 110000) 摘要：离心式压缩机控制系统,从70年代的晶体管电路组成的电子调速器到90年代的压缩机防喘振控制系统。离心压缩机是工业生产中的关键设备,它具有排气压力高,输送流量小的优点。但离心压缩机也存在一些缺陷,如稳定工作区域窄,容易发生喘振等。喘振对压缩机的危害极大,为了保证压缩机的正常运行,必须配备控制系统来防止喘振的发生。随着计算机控制技术的发展,防喘振的控制手段和控制品质都得到了提高,但是始终存在两方面的问题需要解决。其一,经济性问题,防喘振控制导致大量气体回流,造成能量浪费。其二,防喘振控制品质问题,有些控制系统控制回路单一,没有考虑可能发生的其他因素,导致控制质量不好,不能最有效、及时地防喘振。 关键词：离心式；压缩机；喘振；分析 1导言 离心式压缩机用来压缩和输送化工生产中的各种气体而喘振是离心式压缩机工作在小流量时的不稳定流动状态,它是离心式压缩机固有的特性。轻微的喘振不会损坏压缩机但严重的喘振会使机组剧烈振动流量大幅波动很可能引起烧瓦甚至损坏压缩机件等严重事故。因此对离心式压缩机喘振机理、原因及控制方法的研究就显得很有必要。离心式压缩机组作为化工装置项目中的心脏，其顺利开车及正常运转对工程项目成功与否的重要性不言而喻。离心压缩机组是一个庞大的工程系统，喘振是离心式压缩机在小流量工作时不稳定状态，它是离心式压缩机的固有特性。严重的喘振会使整个机组剧烈震动，流量大幅波动，损坏轴瓦、转子等机组内件，还可能带来巨大的经济损失。 2压缩机的性能曲线 通常所说的离心式压缩机在一定程度上会形成叶片式旋转机械，主要是通过对于叶轮的高速运转，保证在整个叶轮中心部位气体靠近离心力的作用而不断向外延伸，当气体获得更高速度之后，就会将负压器中所形成的气体的动能不断转化为压力，这样就可以保证整个叶轮在运行的中心会存在一个负压区，气体不断吸入流道，形成一定连续的输送过程。不同的流量在一定程度上会将压力形成不一样的曲线。 3喘振的危害 喘振现象对离心式压缩机的危害极大，会缩短压缩机的使用寿命，喘振现象的危害主要表现在以下几个方面：一是喘振会使气流强烈的脉动以及周期性的震荡，会导致供气参数（流量、转速等）的大幅度上下波动，这会破坏工艺系统的稳定性运行。二是喘振现象的发生会使叶片产生强烈的震动，叶轮的应力也会大大地增加，使噪声加剧。三是喘振会加剧轴颈和轴承的磨损，破坏润滑油膜的稳定性，导致轴承合金产生疲劳裂纹，甚至烧毁轴承。四是喘振现象会致使压缩机机件密封及轴封遭受损坏，导致压缩机的工作效率降低，甚至造成火灾、爆炸等重大事故。五是喘振会致使动静部件之间的摩擦与碰撞，使压缩机的轴弯曲变形，严重时会产生轴向窜动，破坏叶轮；六是喘振会影响与压缩机相连的其他设备的正常运行，干扰操作人员的正常工作，使部分测量仪器仪表准确性降低，甚至是失灵。一般情况下，机组的压力比、排气压力、气体密度和排气量越大，喘振现象就会越严重，其危害就越大。 4离心式压缩机控制系统的现状 离心压缩机的基本控制要求是在压缩机安全平稳运行的情况下,充分利用压缩机的工作区域,在工艺要求的压力和流量范围内,工况稳定可靠,操作方便,自动化程度高。控制系统尽可能地将压缩机系统的工作状态实时展现在操作人员面前,便于操作人员了解,并对运行数据进行存贮,以备查询和分析。当由于某些原因导致压缩机即将出现不稳定时,控制系统应该能及时预测到不稳定性的发生,通知操作人员,并针对不同情形,自动采取措施,做出及时有力的动作,确保压缩机回到正常的工作轨道上来。 4.1控制系统硬件平台的选择 目前国内仍有很多企业的压缩机控制系统以经典控制理论为基础,采用模拟调节器,对其运行中的有关参数如排气量、排气压力,分别作必要的调节,构成单回路的并联控制系统,控制件也多为机械式的双位或比例调节器以及一些保护继电器。这种控制系统模式虽然能对参数进行一定的调节,以保证装置正常安全运行,实现必要的工艺要求,但调节器难以适应大的负荷变化和工况变化,更顾及不到机组总体最佳的节能运行。随着计算机技术的迅猛发展,有可能利用微信号处理机或计算机来完成更高的控制要求,在许多情况下可以利用可编程控制器PLC来实现。 4.2控制系统软件开发平台的选择 很多国外进口的压缩机组,供货商都会一并提供配套的控制系统,针对性比较强,控制效果比较理想。也可以购买第三方厂家的通用工控组态软件来直接进行上位机监控系统的开发,这样可以缩短开发周期,但无疑增加了成本。还可以选择自行设计开发专用于离心压缩机组控制的软件平台,这需要开发人员对压缩机组的特性有比较好的了解,需要较长的开发时间,但是适当降低了成本。 4.3控制策略的选择 这是压缩机控制系统设计中最重要的问题。在防喘振数字直接控制中,最基本的方法仍然是采用最小流量控制,但是可以针对不同的情形采用不同的对策。近年来发展起来的模糊控制、鲁棒和神经网络控制技术,为压缩机的智能控制奠定了基。离心压缩机组工艺流程回路复杂,需要监控的参数众多,涉及到水路、油路、气路的压力、温度和流量控制,以及机组的防喘振控制,机组振动和温度监控,对汽轮机驱动的压缩机机组来说,更是集汽轮机控制、压缩机性能控制和防喘振控制系统等多个系统于一体,显然,传统的控制方法难以满足上述控制要求,因此采用先进PDI控制技术是离心压缩机控制的必然选择。 5针对喘振的防止措施和控制有如下措施： 一是在压缩机的出口管线上可设置自动防喘振控制阀，而且防喘振控制阀的尺寸和型号应根据压缩机的操作条件和性能来选取，除此之外，防喘振控制阀的变送器应该尽量安装在离阀门较近的地方，以缩短反应时间。二是采用固定极限流量的防喘振系统，使压缩机的流量始终高于某一定值流量，从而避免进入喘振区运行，这种控制系统较为简单，而且实用的仪表较少。三是定期的对压缩机校验防喘振控制阀、安全阀、压力以及流量联锁仪表，以保证其整定值的准确性、动作灵敏。另外，还要定期对压缩机的出口单向阀进行维护，以确保其灵活好用。四是要全面提升压缩机的操作质量，重点提高岗位错做 人员的综合素质。操作人员在机组启动前，要对压缩机的尽心各项检查工作，确保无误后再启动。在机组启动后，对系统的升压要平