離心式壓縮機的喘振分析與控制

楊鵬飛

（中國石油西部管道獨山子輸油氣分公司，新疆 克拉瑪依 833600）

一、離心式壓縮機的喘振

（一）壓縮機的喘振機理及影響因素

（1）吸入流量過低。當壓縮比和轉速不變時，如果吸入流量減小，會導致壓縮機運行曲線中的運行工況點左移，進入喘振區，從而導致壓縮機發生喘振現象。

（2）壓縮機的轉速偏高。當壓縮機的轉速達到喘振臨界點時，在壓縮比和吸入流量不改變的情況下，如果壓縮機的轉速加大，則會使壓縮機運行曲線中的運行工況點上移，進入喘振區，使壓縮機發生喘振。

（3）壓縮機排出口的管網壓力過高。當吸入流量達到喘振臨界點時，在吸入流量和轉速不發生改變的情況下，壓縮機的排出壓力會越來越高，即氣體壓縮比升高，這時壓縮機的運行工況點會上移進入喘振區，壓縮機會發生喘振。

（4）壓縮機進氣溫度升高。氣體的密度減小。所以，壓縮機在夏季發生喘振的頻率與其他季節相比較高。

（5）動力供給異常導致壓縮機的轉速減小，從而致使壓縮機發生喘振。

（6）級見氣體冷卻器的換熱效果降低，導致壓縮機各級的排氣溫度升高，也會誘發喘振的發生。

離心式壓縮機的喘振現象多發生于機組開工、停工和生產負荷調整時，因為這期間的吸入流量、壓力比和轉速會頻繁的發生改變，在開工、停工和生產負荷調整期間，上有系統共贏的原料量會較大的變化，需要及時調整轉速和返回線開度，以確保壓縮機能夠在穩定工況下工作。

（二）喘振的危害

喘振現象對離心式壓縮機的危害極大，會縮短壓縮機的使用壽命，喘振現象的危害主要表現在以下幾個方面：

①喘振會使氣流強烈的脈動以及周期性的震蕩，會導致供氣參數（流量、轉速等）的大幅度上下波動，這會破壞工藝系統的穩定性運行。

②喘振現象的發生會使葉片產生強烈的震動，葉輪的應力也會大大地增加，使噪聲加劇。

③喘振會加劇軸頸和軸承的磨損，破壞潤滑油膜的穩定性，導致軸承合金產生疲勞裂紋，甚至燒毀軸承。

④喘振現象會致使壓縮機機件密封及軸封遭受損壞，導致壓縮機的工作效率降低，甚至造成火災、爆炸等重大事故。

⑤喘振會致使動靜部件之間的摩擦與碰撞，使壓縮機的軸彎曲變形，嚴重時會產生軸向竄動，破壞葉輪；

⑥喘振會影響與壓縮機相連的其他設備的正常運行，干擾操作人員的正常工作，使部分測量儀器儀表準確性降低，甚至是失靈。一般情況下，機組的壓力比、排氣壓力、氣體密度和排氣量越大，喘振現象就會越嚴重，其危害就越大。

（三）喘振的判斷

由于喘振的危害極大，所以操作人員在工作過程中對喘振現象的正確判斷是十分重要的。對于喘振現象的判斷主要由以下幾個方面：①離心式壓縮機正常運行時，其發出的噪聲較低而且是連續穩定的，但當壓縮機將要發生喘振現象，壓縮機的排氣管中的氣流發出的噪聲會時高時低，并且是周期性變化的，而當壓縮機發生喘振現象時，噪聲會明顯增大并且發出異常的周期性吼聲，甚至出現爆音；②壓縮機的進口流量和出口壓力發生周期性的大幅度脈動，流量指示值急劇下降；③壓縮機發生喘振時，軸承、機體的振動幅度會明顯增大，機組會發生強烈的振動。

二、針對喘振的防止措施和控制有如下措施：

①在壓縮機的出口管線上可設置自動防喘振控制閥，而且防喘振控制閥的尺寸和型號應根據壓縮機的操作條件和性能來選取，除此之外，防喘振控制閥的變送器應該盡量安裝在離閥門較近的地方，以縮短反應時間。

②采用固定極限流量的防喘振系統，使壓縮機的流量始終高于某一定值流量，從而避免進入喘振區運行，這種控制系統較為簡單，而且實用的儀表較少。

③定期的對壓縮機校驗防喘振控制閥、安全閥、壓力以及流量聯鎖儀表，以保證其整定值的準確性、動作靈敏。另外，還要定期對壓縮機的出口單向閥進行維護，以確保其靈活好用。

④要全面提升壓縮機的操作質量，重點提高崗位錯做人員的綜合素質。操作人員在機組啟動前，要對壓縮機的盡心各項檢查工作，確保無誤后再啟動。在機組啟動后，對系統的升壓要平穩并且緩慢，盡量減少工況的大幅度波動。聯合檢查和維護要到位，并且要加強對機組運行狀態的檢測以及對壓縮機的故障隱患的排查。

⑤在壓縮機工作運行期間，通常會使葉片、葉輪、轉子產生腐蝕和結構，這會導致壓縮機的特性曲線發生變化，從而致使喘振線的位移，當喘振線位移范圍過大時，會使最初的防喘振線無法對防止喘振產生作用。所以，應每隔一段時間驗證一次原喘振曲線的準確性，若變化較大需重新改正。

結語

喘振現象是離心式壓縮機固有的機械特性，在壓縮機的運行生產中，喘振有著較大的危害和隱患，所以在生產的過程中，要結合實踐，弄清喘振機理和引起喘振的影響因素，根據問題的實際情況，采取相對應的有效防止和抑止喘振的措施，同時準確地判斷喘振現象并加以控制，喘振現象就能夠完全避免，從而實現提高離心式壓縮機的工作效率，確保離心式壓縮機運行穩定性和可靠性。

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