離心式壓縮機(jī)組喘振引起振動(dòng)高的原因分析及處置

常曉惠 段東輝

摘要：離心機(jī)壓縮機(jī)的使用壽命與其發(fā)生喘振頻率有著直接聯(lián)系，為了保證企業(yè)正常的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，分析離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振的原因并研究相關(guān)的解決措施是所有化工企業(yè)應(yīng)該考慮的事情。下文就離心式壓縮機(jī)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的介紹、發(fā)生喘振的危害和產(chǎn)生的原因以及相關(guān)的解決措施做了簡(jiǎn)單分析，希望對(duì)化工企業(yè)解決離心式壓縮機(jī)喘振方面的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展有所啟示和幫助。

關(guān)鍵詞：離心式壓縮機(jī);喘振;原因;解決措施

中圖分類號(hào)：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

化工企業(yè)采用離心式壓縮機(jī)的原因是因?yàn)槠溥\(yùn)行效率高，且在運(yùn)行的過(guò)程中很少發(fā)生故障，發(fā)生喘振的幾率也相對(duì)較低。但是，也正是因?yàn)槿绱耍x心式壓縮機(jī)一旦發(fā)生喘振現(xiàn)象，在分析其產(chǎn)生原因和尋找解決辦法上也就更加困難。因此，相關(guān)的工作人員在實(shí)際的操作過(guò)程中，更應(yīng)該注意離心式壓縮機(jī)的各部件是否完好，從而在發(fā)生喘振時(shí)快速地排除故障。

2離心式壓縮機(jī)的主要工作原理

離心式壓縮機(jī)在工作原理上與軸流式壓縮機(jī)相似，和容積式壓縮機(jī)卻又有所不同。比如，往復(fù)式壓縮機(jī)是通過(guò)閥和活塞運(yùn)動(dòng)將氣體吸進(jìn)氣缸，利用活塞在氣缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到壓縮的目的。在機(jī)組運(yùn)行和停止的過(guò)程中，閥門可以阻止氣體的逆流或者是再循環(huán)。通過(guò)比較可以看出離心式壓縮機(jī)和軸流壓縮機(jī)通過(guò)葉輪葉片產(chǎn)生的慣性力壓縮氣體，而離心壓縮機(jī)中，氣體吸入壓縮機(jī)葉輪并延軸流動(dòng)。在流體經(jīng)過(guò)葉輪時(shí)，開(kāi)始在圓周方向加速，從而形成了擴(kuò)壓。對(duì)于單級(jí)壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)在此時(shí)排出氣體，而對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)，流體則需要返回到下一級(jí)的葉輪入口。幾乎2/3的增壓是利用葉輪本身的擴(kuò)壓產(chǎn)生的。整個(gè)過(guò)程流體通道流暢，在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)時(shí)，不需要設(shè)計(jì)阻止逆流的機(jī)械手段。如果不使用單向閥，逆流則可能發(fā)生在靜止或給壓縮機(jī)降速階段。葉輪是給氣體增加能量?jī)H有的一種方式，并且對(duì)氣體做的所有功能都是通過(guò)葉輪完成的。靜止的部分比如擴(kuò)壓器、導(dǎo)葉和回流彎道等只是把動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓能。反之亦然，都要發(fā)生能量損耗。

3離心式壓縮機(jī)喘振的危害

圖1是離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振的過(guò)程。在發(fā)生喘振時(shí)，假如消耗特征曲線從B1達(dá)到了B2，那么壓縮機(jī)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的臨界點(diǎn)就會(huì)是P點(diǎn);假如在P點(diǎn)的流量只是降低到很小范圍，那壓縮機(jī)就不會(huì)形成對(duì)下游的壓力優(yōu)勢(shì)，從而降低壓縮機(jī)的輸量，運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)從P點(diǎn)變成B3點(diǎn)，形成負(fù)能量，導(dǎo)致壓縮機(jī)的反流情況。此刻，壓力會(huì)跳到B4點(diǎn)，運(yùn)行狀態(tài)則會(huì)變成B5。假如壓力重新回到P點(diǎn)，離心式壓縮機(jī)的喘振周期也會(huì)不斷重復(fù)。

4防喘振閥打開(kāi)的原因

4.1防喘振操作面板滯后

防喘振的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的有0.5秒的操作滯后，因此，在進(jìn)行升速和降速操作后，中間會(huì)有0.5秒的延遲，系統(tǒng)才會(huì)繼續(xù)工作，導(dǎo)致在發(fā)生緊急情況時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)來(lái)不及反映，造成防喘振閥門打開(kāi)。

4.2蒸汽管網(wǎng)壓力波動(dòng)

由于離心式壓縮機(jī)對(duì)于蒸汽管網(wǎng)的壓力溫度指標(biāo)要求較為嚴(yán)格，而工作人員還沒(méi)有完全認(rèn)識(shí)到蒸汽各項(xiàng)指標(biāo)的重要性，導(dǎo)致蒸汽壓力的波動(dòng)頻繁，引起蒸汽管網(wǎng)安全閥起跳，從而影響汽輪機(jī)的正常工作。

4.3后工序的工藝參數(shù)調(diào)整幅度太大

在運(yùn)行時(shí)，空分車間在進(jìn)行負(fù)荷的調(diào)整時(shí)，由于動(dòng)作太大，造成了空壓機(jī)機(jī)組增壓機(jī)組的出口壓力和流量的劇烈波動(dòng)，機(jī)組負(fù)荷的驟然改變，導(dǎo)致機(jī)組來(lái)不及做出調(diào)整，最終導(dǎo)致喘振現(xiàn)象，引起整個(gè)機(jī)組振動(dòng)位移發(fā)生變化甚至停機(jī)。

4.4機(jī)組解體大修未按檢修技術(shù)要求進(jìn)行檢修流程作業(yè)

機(jī)組在持續(xù)振動(dòng)高位移高，負(fù)荷經(jīng)常性大幅度波動(dòng)，機(jī)組運(yùn)行周期性長(zhǎng)，保安系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)失靈等情況下需要解體大修。現(xiàn)今行業(yè)增壓機(jī)組的空氣冷卻器大都采用彈簧支架懸掛式，其主要的的作用是為了平衡和消除機(jī)組在各運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化時(shí)所引起的機(jī)組振動(dòng)高位移高的現(xiàn)象。

因此，機(jī)組在計(jì)劃?rùn)z修前應(yīng)對(duì)各冷卻器進(jìn)行焊接固定，以免整個(gè)機(jī)組在熱脹冷縮、負(fù)荷變化、螺栓松動(dòng)等情況下引起整個(gè)管道應(yīng)力發(fā)生變化，再次開(kāi)車機(jī)組因振動(dòng)高無(wú)法運(yùn)行。

4.5汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥卡頓

4.5.1汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)原理

汽輪機(jī)是通過(guò)輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)與反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)，在進(jìn)行比較和處理后，得出一個(gè)4～20mA的調(diào)速信號(hào)，然后再將該信號(hào)在電液轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)變?yōu)?.15～0.45MPa的油壓信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)控制油缸控制桿的移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥閥桿的移動(dòng)。同時(shí)，轉(zhuǎn)速信號(hào)又通過(guò)儀表測(cè)速探頭反饋回ITCC調(diào)速器，形成一個(gè)大閉環(huán)控制回路，實(shí)現(xiàn)輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)對(duì)輸出轉(zhuǎn)速的控制。

4.5.2造成油缸卡頓的因素

調(diào)節(jié)油缸的主要功能是把油壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械輸出，從而調(diào)節(jié)油缸的行程，增加油壓，使活塞桿向下移動(dòng)，最終帶動(dòng)汽輪機(jī)打開(kāi)調(diào)節(jié)閥，增加進(jìn)氣量，幫助提升轉(zhuǎn)速。但是控制油的清潔度在很大程度上會(huì)影響油缸內(nèi)活塞的移動(dòng)，一旦有雜物入侵，將會(huì)直接阻礙活塞的移動(dòng)，導(dǎo)致油缸的卡頓。

4.5.3V閥電液轉(zhuǎn)換器

V閥電液轉(zhuǎn)換器是離心式壓縮機(jī)中最為精密的設(shè)備，其功能主要是將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橛蛪盒盘?hào)，因此，V閥電液轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作異常也會(huì)造成汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的卡頓。

5相關(guān)的解決措施

5.1減少工作人員的操作失誤

要想從根本上避免離心式壓縮機(jī)的喘振問(wèn)題，首先，化工企業(yè)應(yīng)該做得就是減少工作人員的操作失誤，避免因?yàn)楣ぷ魅藛T自身的問(wèn)題造成防喘振的打開(kāi)，在工作的過(guò)程中，加強(qiáng)各個(gè)部門之間的相互配合和監(jiān)督，同時(shí)嚴(yán)格規(guī)定負(fù)荷不能夠大幅度調(diào)整，在進(jìn)行調(diào)整工藝時(shí)，要先和機(jī)組進(jìn)行溝通交流，提前調(diào)整，從而有效避免因?yàn)楹蠊ば蛘{(diào)整而造成機(jī)組負(fù)荷突變致使壓縮機(jī)組進(jìn)入喘振區(qū)。

5.2嚴(yán)禁指標(biāo)超出運(yùn)行指標(biāo)

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)公用工程的穩(wěn)定性，化工企業(yè)應(yīng)該對(duì)蒸汽管網(wǎng)的壓力、溫度等指標(biāo)嚴(yán)格控制，確定各輔助系統(tǒng)運(yùn)行正常，如潤(rùn)滑油系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等在運(yùn)行指標(biāo)內(nèi)，防止指標(biāo)超出規(guī)定范圍引起附屬設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化危害機(jī)組運(yùn)行。

5.3做好壓縮機(jī)本體缺陷的檢查工作

化工企業(yè)的工作人員應(yīng)該檢查壓縮機(jī)本體的缺陷，確定其進(jìn)口沒(méi)有雜物，保證進(jìn)氣通暢。同時(shí)，還要檢查校驗(yàn)防喘振閥門、防喘振流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)備的正常工作。地域環(huán)境差異較大，做好機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測(cè)，適當(dāng)做出調(diào)整。

5.4解決調(diào)速油系統(tǒng)問(wèn)題

第一，增加氣囊式蓄能器，保持油壓穩(wěn)定;第二，增加精度為10um的油過(guò)濾器，保證油的清潔效率;第三，調(diào)整油缸的回油管路，保證回油通暢;第四，檢查調(diào)節(jié)油缸和活塞部件，保證活塞可以正常移動(dòng);第五，更改位閥電液轉(zhuǎn)換器與調(diào)節(jié)油缸連接油管路孔板尺寸，把原有的10毫米的改為12毫米，增加進(jìn)油量，保證電液轉(zhuǎn)換的效率;第六，把控好汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥，避免調(diào)節(jié)閥卡頓。【1】

6結(jié)束語(yǔ)

化工企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)離心式壓縮機(jī)的正常使用，保證企業(yè)正常的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，就要做到從根本上分析離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振的原因。找到離心式壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的不足，合理控制，有效解決喘振問(wèn)題，避免生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患。為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1]王猛，鐘震宇，劉建臣，張衍崗，李剛，劉白楊，楊陽(yáng)，姜帥.基于3層C/S結(jié)構(gòu)的離心式壓縮機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2017，36（12）：1401-1407.

（作者單位：國(guó)家能源集團(tuán)陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司）