離心式壓縮機的喘振及控制

張博

摘要：近年來，社會經濟在快速發展的同時，城市化進程的步伐逐漸加快，人們的生活水平不斷提高的同時，對于各項能源的需求不斷增加，其中石油能源與天然氣能源作為主要的能源之一，與人們的生活密切相關。在天然氣運輸以及石油化工工業生產過程中，離心式壓縮機具有重要的作用，離心式壓縮機是否能夠正常穩定的運行是保障石油化工安全生產的基礎，在壓縮機實際運行過程中，喘振現象是比較常見的一種現象。文章通過對離心式壓縮機喘振的原因及影響因素進行了分析，并進一步探討了離心式壓縮機喘振現象的具體控制策略，希望可以為相關從業人員提供些許借鑒。

關鍵詞：離心式壓縮機;喘振;控制方法;預防

前言：離心式壓縮機具備體積較小、結構相對簡單，且實際排放量大、效率高等優點，被廣泛應用于天然氣、石油化工行業當中，壓縮機的安全可靠性是保障生產效率及平穩運行的前提。但是在實際運行過程中，離心式壓縮機對外界溫度、氣壓以及氣體流量等相對比較敏感，因此，工作過程中經常會出現喘振問題，對壓縮機自身的穩定性產生了極大的影響，也是導致離心式壓縮機損壞的重要因素。所以，針對離心式壓縮機存在的問題進行有效預防與控制，才能夠保障工業生產能夠正常有序運行，從而減少維護費用，為企業創造更大的經濟效益與社會效益。

1.離心式壓縮機原理

離心式壓縮機在實際運行過程中，氣體會跟隨壓縮機中的葉輪不斷的旋轉，在離心力的作用和影響下，會被甩出，不斷的進入到壓縮機當中，葉輪處會逐漸形成真空地帶，其次，沒有經過處理的空氣也會進入到葉輪當中，在持續旋轉下，對氣體持續不斷的吸入和甩出，使得氣體能夠連續不斷的流動起來[1]。

2.離心式壓縮機喘振的具體原因與影響因素

2.1、原因

首先，離心式壓縮機系統在實際運行過程中，一旦受到過大的壓力情況下，便會出現喘振的情況，主要的原因有以下方面：離心式壓縮機在正常運行時，如果突然間停止工作，壓縮機當中氣體沒有及時進行清空。壓縮機管道口的逆止閥出現失靈的情況，阻礙正常使用。氣體一旦大量聚集在閥門處，氣體在進入壓縮機時，氣體流量便會出現下降趨勢，在這種情況下，使得壓縮機的防喘系統不能及時作出預判處理。

當壓縮機中吸入的氣體流量不足時，壓縮機運行時，吸入的氣流量在低于喘振流量的情況下，壓縮機管道入口處的過濾器便會出現異常情況，導致引起壓縮機喘振。

2.2、離心式壓縮機出現喘振的影響因素

首先是壓縮機轉速出現變化，當壓縮機的轉速在一定狀態下，氣體流量和壓力之間的也會產生關聯性，在此時狀態下，很可能會出現喘振流量，當壓縮機在運行過程中正常狀態下所產生的流量比喘振流量低時，便會引發喘振。所以，一定要保障離心式壓縮機的氣體流量高于喘振時流量[2]。

其次是壓縮機在實際運行過程中，其中的部分零件受到損壞，離心式壓縮機的內部零件非常復雜且繁多，在零部件安裝時，如果沒有嚴格按照相關要求進行安裝，操作方式不當，或者是長期運行過程中遭到破壞，出現一定的損傷，都會導致壓縮機出現喘振的情況。

再者，介質狀態發生改變也會產生極大的影響，一般情況下，氣體狀態和流量之間有著密切的聯系，如果固定壓縮機的轉速，進氣壓力提高的情況下，會導致引發喘振，當壓縮機出口的壓力以及轉速固定的情況下，其進口處溫度也會不斷升高，從而導致壓縮機出現喘振。進出口壓力、轉速全部都固定的情況下，氣體量顯著減少，同時也會導致引起壓縮機出現喘振的情況。

3.離心式壓縮機喘振現象的具體控制措施

3.1、傳統方法

首先，可對流量進行固定，從而對壓縮機喘振情況進行嚴格控制，如果將離心式壓縮機最好轉速設定為A，壓縮機喘振流量值設為B，當壓縮機在正常運行狀態下，壓縮機管道入口流量在低于P的情況下，此時需要及時啟動控制閥，保障氣體可以及時回流到管道當中，這樣的控制方法操作相對簡單，所使用的相關儀器儀表也比較少，安全性高。但是在實際運用過程中，也存在一定的缺陷，壓縮機高速運轉過程中，會導致時效率大幅度增加。當轉速一旦出現偏差時，會導致能量被大量消耗，造成資源浪費的情況。

其次，還可以控制極限流量，該方法主要是在流量固定時，防治喘振的一種方式，壓縮機在出現喘時，極限流量也會逐漸隨著壓縮機轉速的不斷減少而逐漸降低，所以，壓縮機在正常運行過程中，應當預留安全流量，從而最大程度上保障穩定性與安全性。該系統是一種隨動系統，主要通過模擬計算而得出。當壓縮機管道入口截流裝置產生的差值超過設定值的情況下，可以確定入口流量超過極限流動，此時，要采取關閉控制閥的措施。當Q值低于設定值時，應當開啟控制閥，保持壓縮機入口處流量大于極限流量，這樣也能夠起到預防的作用。其次，在實際操作過程中應當注意以下幾點：（1）因控制系統是隨性系統，所以，為了有效保障控制閥開關的有效性，應當采用偏小特性比線性。（2）該控制系統在具體實施過程中，所應用到的儀器儀表都應當通過相應的轉化與調整，其次，在操作時，要盡可能縮短控制閥與儀表之間的信號傳輸距離。（3）在選擇控制閥時，應當盡可能選擇能夠有效降低噪音，且具備消除控制閥不平衡能力的[3]。

3.2、新型方法

首先，可充分利用回流從而實現對壓縮機喘振現象進行嚴格控制，具體實施流程如下：改變離心式壓縮機的轉速，對流量進行科學合理的調整，進一步實現對壓縮機的有效控制，從而保障離心式壓縮機在正常運行狀態下能夠有效降低能耗。

其次，聯鎖控制，該系統主要是由交流接觸器與時間繼電器組成，工作原理主要是通過兩者之間相互制約和作用，實現對電路的保護，從而有效預防壓縮機喘振的情況。

預估控制，具體操作為在實施控制之前，開啟路旁控制閥門，從而保障離心式壓縮機能夠安全穩定的運行，一般情況下，主要分為兩種：檢測移動速率以及跟蹤工作點。

結束語

離心式壓縮機被廣泛應用于石油化工以及天然氣生產與運輸當中，在實際運行過程中時常會出現喘振的情況，對工業正常穩定生產造成了極大的影響。所以，在實際運行中一定要針對出現喘振的具體原因，及時采取預防與控制措施，從而有效避免壓縮機出現喘振的情況，為設備的安全穩定運行提供保障。

參考文獻：

[1]魏龍，袁強.離心式壓縮機的喘振及控制[J].風機技術，2018，23（01）：41-45.

[2]喬志亮.離心式壓縮機的喘振及控制[J].商品與質量，2017，000（005）：207.

[3]蒲飛航.離心式壓縮機喘振現象及其控制措施探討[J].壓縮機技術，2019.12（005）12-13