離心式冷水機組防喘振措施分析

■吳翔 田利巧

華北制藥股份有限公司倍達分廠

和其他類型的機組相比，離心式冷水機組有著無法比擬的優越性，較高的性能系數，較低的能耗，可無極調節，大修較少等，是當下大中型空調工程應用頻率最高的機型。但在多方面主客觀因素作用下，離心式冷水機組喘振發生率較高，極易損壞擴壓器、葉輪，使用中極易發生安全事故，必須采取可行的措施有效防止喘振的頻繁發生，促使離心式冷水機組具有較高的安全性、穩定性與經濟性。

1 離心式冷水機組喘振

離心式制冷壓縮機核心部件較多，有能量加入部件：葉輪，無能量加入的固定元件，擴壓器、吸氣室、彎道等，不同元件扮演著不同的角色，是離心式冷水機組處于高效運行必不可少的組成要素。同時，離心式制冷壓縮機、冷凝器、蒸發器等都是離心式冷水機組組成元素。在運行中，如果葉輪氣體流量比離心式冷水機組機組最小流量還小，冷凝器制冷劑氣體會出現倒流現象，進入到制冷壓縮機中。如果和冷凝壓力相比，制冷壓縮機出口壓力較大，制冷壓縮機會繼續排出氣體，在系統運行中，氣流會出現周期性振蕩，也就是說，運行中的離心式冷水機組會出現周期性大幅度振動，即喘振。簡單來說，喘振是離心式壓縮機運行工況在小流量、高壓比區域中產生的運行狀態，不具有穩定性。一旦離心式壓縮機出現喘振故障，其中的氣流便會出現振蕩現象，具有周期性特征，會給運行中的離心式壓縮機帶來嚴重的影響，比如，離心式壓縮性能降低，噪聲變大，電流發生脈動，機組振動加劇。以“509A冷凍機”為例，入夏之后，運行過程中，頻繁出現喘振現象，其原因體現在多個方面，比如，冷卻循環水溫度較高的同時，流量不足。在解決過程中，生產企業需要根據機組喘振具體情況，采用適宜的解決方案，比如，合理更換冷卻水泵，有效解決冷卻水量不足問題。

2 離心式冷水機組防喘振措施

2.1 動態控制葉輪出口制冷劑速度

在日常運行過程中，離心式冷水機組出現喘振的主要原因和葉輪出口制冷劑速度密切相關，即徑向速度、切向速度。徑向速度和機組負荷密切相關，徑向速度減小的同時，切向速度、葉輪角度都會減小。但葉輪角度達到一定數值之后，離心式壓縮機氣體將無法順利壓縮，葉輪中會出現渦流，而冷凝器中的高壓氣體會倒流到葉輪中，在較短時間內壓縮氣體持續增加。氣體排出之后，由于制冷劑吸入較少，出現氣體倒流現象，反復作用下，離心式壓縮機便處于喘振狀態。在解決喘振問題中，生產企業要注重動態控制離心式壓縮機壓比，優化調整轉速，減慢切向速度的基礎上，控制好徑向速度，也包括運行負荷，合理調整二者夾角，動態控制葉輪出口制冷劑速度，避免離心式冷水機組運行中喘振故障頻繁發生。

2.2 合理控制進口導葉，科學調節轉速

在運行過程中，離心式冷水機組葉輪進口位置的絕對速度和進口導葉密切相關，而能量頭、流量二者改變都和導葉旋轉有某種必然聯系。在導流葉片作用下，壓縮機可以在最大壓頭不同點安全運行。如果運行負荷持續降低，導流葉片日漸關閉，離心式冷水機組負載明顯降低。在防止喘振過程中，生產企業要注重進口導葉的合理化控制，充分發揮進口導葉的調節作用，促使喘振在制冷量特別小的位置才會發生，實現雙重調節，確保在低負荷狀態下，離心式冷水機組不發生喘振故障。此外，生產企業在應用離心式冷水機組中，要根據喘振故障發生的具體位置以及涉及范圍，科學調節機組轉速，確保機組轉速適中，避免喘振故障頻繁發生，提高機組運行的經濟性。

2.3 應用可轉動擴壓器，合理調節進口角

離心式壓縮機具有葉片擴壓器，運行過程中，性能變化較大，一旦流量減小，葉片擴壓器極易出現分離現象，引發喘振故障。生產企業要合理應用可轉動擴壓器，實時自動化調節進口角，避免出現較大偏差，促使離心式壓縮機處于穩定運行中。進而，科學改變離心式壓縮機性能曲線，有效穩定離心式壓縮機工況范圍，避免喘振量持續增加，有效防止喘振現象的出現。

2.4 運用可移動式擴壓腔，實時調節運行負荷

同時，就離心式冷水機組而言，在日常運行過程中，一旦運行負荷持續降低，離心式壓縮機導葉會關閉，吸氣量明顯減少，在擴壓腔通道面積不變情況下，氣體流速明顯減慢，如果無法滿足擴壓腔阻力損失要求，氣流便會出現停滯現象，加上氣體動能降低，可轉化的壓力能明顯降低，排氣管網壓力超過氣流體壓力，氣流便會出現倒流現象，喘振故障隨之發生。生產企業要客觀分析離心式冷水機組運行中喘振誘發的這一具體原因，巧妙利用可移動式擴壓腔，借助其多樣化優勢，合理控制負荷的基礎上，促使離心式壓縮機處于穩定運行中，動態控制壓縮機流體壓力，避免氣體倒流，有效防止喘振故障的發生。

3 結語

總而言之，在生產過程中，生產企業要高度重視離心式冷水機喘振故障，客觀分析離心式冷水機組工作原理以及喘振機理、危害等，多維度采取可行的措施，從源頭上實時防止喘振故障的發生，最大化提高離心式冷水機運行效益。