離心壓縮機喘振的影響因素分析

姜 峰 李海龍

陜西延長石油天然氣有限責任公司

離心壓縮機喘振的影響因素分析

姜 峰 李海龍

陜西延長石油天然氣有限責任公司

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。鑒于此，本文主要分析離心壓縮機喘振的影響因素。

離心壓縮機；喘振；因素

1 喘振機理

壓縮機流量減少時，隨著旋轉失速的產生會出現一種不穩定工況現象，壓縮機的氣體流量和排氣壓力周期性地低頻率、大振幅地波動，引起機器的強烈振動，這種現象稱為壓縮機的喘振。喘振時的氣流波動和旋轉失速時的氣流脈動截然不同：喘振時，氣流波動方向是軸向的，而不像旋轉失速時氣流脈動沿周向進行；喘振時通過壓縮機的整個氣體流量(或平均流量值)大幅波動，而旋轉失速時，通過壓縮機的平均流量不變，流量脈動是在平均流量附近的脈動；喘振頻率和振幅是流路的容積大小所支配，與旋轉失速的關系不大；喘振頻率低而旋轉失速頻率一般都較高。形成喘振的內在原因是氣流的嚴重失速和擴展，外部條件是壓縮機與管網聯合運行工況條件。

因為對離心式壓縮機喘振問題的研究尚不完善，所以對離心式壓縮機喘振的機理還沒有完全、確切的定論。通常認為離心式壓縮機喘振的發生主要有2個原因：(1)離心式壓縮機中的氣體介質在特定條件下發生的旋轉失速，這是發生喘振現象的內在因素；(2)離心式壓縮機所處的工藝系統的特性是其外界條件。只要外界條件和內在因素達到喘振發生的特定條件時，喘振就會發生。

2 離心式壓縮機喘振的危害及判別

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。

喘振的判別，由于喘振的危害較大，操作人員應能及時判別，壓縮機的喘振一般可從“兩觀一聽”來判別：(1) 觀測壓縮機出口壓力和進口流量的變化：壓縮機喘振時會出現周期性的、大幅度的脈動，從而引起測量儀表指針大幅度地擺動；(2) 觀測壓縮機的機體和軸承的振動情況：喘振時，機體、軸承的振動振幅顯著增大，機組發生強烈的振動；(3) 聽測壓縮機出口管路氣流的噪聲：當壓縮機接近喘振工況時，排氣管道中會發生周期性的，時高時低“呼哧呼哧”的噪聲。當進入喘振工況時，噪聲立即大增甚至出現爆音。

3 離心壓縮機喘振的判斷及預防措施

3.1 喘振的判斷

(1)監聽壓縮機排出管道內的聲音：壓縮機在正常的運行狀態下，其聲音低而且為連續性的，當喘振發生時，管道中的氣體流動狀態發生周期性的變化，管道內的氣體不穩定的流動會產生很大的噪音，出現噪音循環性的變化，像人劇烈喘息的聲音，明顯有別于壓縮機正常運行時的聲音。(2)通過壓縮機排出壓力和吸入流量的變化能夠有效的判斷喘振是否發生：排出壓力和吸入流量處于穩定狀態時，壓縮機穩定運行。只會在正常調整范圍內較微波動。排出壓力和流量發生強烈脈動和周期性振蕩，壓縮機吸入壓力異常變化，此時可以確定壓縮機發生了喘振。(3)查看機體和軸承的振動情況；當接近或進入喘振工況時，壓縮機缸體的振動和軸端位移會出現較大變化，其振幅要比正常運行時大得多，機組發生強烈的振動。

3.2 預防措施

喘振是離心式壓縮機固有的特性，具有較大的危害，所以在實際的生產運行過程中，為了能有效地防止喘振的發生，可采取3項措施。

(1)在壓縮機排出管道設置手動或自動控制的防喘振回流閥。目前，大部分的離心式壓縮機均采用該方法。防喘振閥在設計階段要合理選型，其全行程反應時間盡可能短；防喘振閥的型號、尺寸應根據壓縮機的性能和操作條件來選取，必須有較大的安全余量。(2)如果防喘振閥出現故障時，為了能安全及時地卸壓。采用在壓縮機出口管線上安裝安全閥，排放至火炬系統。(3)定期校驗安全閥、防喘振閥、壓力及流量聯儀表，確保其整定值準確、動作靈敏。應重點做好防喘振系統儀表的定期檢查工作，確保該系統開啟迅速。另外，應定期維護壓縮機的出口止逆閥，確保其靈活好用。進口帶可調控葉機構的離心式壓縮機，它的導葉執行機構要反應靈敏，反饋信號一定要準確無誤，還應每隔一定周期校對導葉開度的精確性。因此，每個檢修周期都應該檢驗喘振曲線的準確性，如果位移量超標嚴重，就應該重新修正。

總之，壓縮機防喘振技術已經比較成熟，防喘振自動控制系統也更加完善，只要將防喘振技術充分理解，結合實際生產裝置的工藝流程制定出不同情況下的防喘振措施，并轉變為操作員的實際操作能力，就可以有效避免離心式壓縮機組的喘振。

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