離心式壓縮機的喘振原因及控制

黃安安 原時超（山西潞安煤基合成油有限公司 山西 長治 046103）

離心式壓縮機，又稱徑流壓縮機，被壓縮的氣體沿著徑向流動的透平式壓縮機。其具有氣量大，結構簡單緊湊，重量輕，機組尺寸小，占地面積小，操作可靠等特點，而且離心式壓縮機對化工介質可以做到絕對無油的壓縮過程；被廣泛地應用于化工、冶煉等行業。然而，離心壓縮機易發生喘振。喘振對于離心式壓縮機有著很嚴重的危害因此如何控制喘振對離心式壓縮機的運行尤為重要。

一、喘振機理

1.1 工作原理

離心壓縮機工作的原理相對簡單，主要是利用汽輪機帶動高速旋轉的葉輪，氣體在流過葉輪時，一方面氣體的壓力有所提高，另一方面速度也極大增加，使得氣體獲得了動能；從葉輪流出的高速氣體在擴壓器內速度急速降低，使氣體的部分動能轉變為壓力能。可見，離心壓縮機的壓縮過程主要在葉輪和擴壓器內完成。即離心式壓縮機通過葉輪首先將原動機的機械能轉變為氣體的靜壓能和動能。

1.2 喘振機理

離心壓縮機在運行過程中由于系統工況變化或人為誤操作產生氣體流量減小的狀況，使得進人葉輪或擴壓器管道的氣流方向發生逆轉，當氣流量降到很低時，分離現象則達到最大化。當氣流發生旋轉脫離時阻礙了氣流的通過，這就使得另一端有著較高壓力的氣體返流到級里來。此時級里面氣體壓力增加，流量增加，又會重新把倒流回來的氣體重新壓出去。因此氣體在級與管道間往復徘徊，這就使得系統中產生了周期性的氣流振蕩現象，這種現象稱為“喘振”。

1.3 影響喘振的因素

影響喘振的因素主要有兩方面；一是離心式壓縮機中的氣流在葉道中形成氣流旋渦即“旋轉脫離”這是內在因素；二是壓縮機管網系統具有的一種特性，這是外部因素。當外界條件使得兩種因素相匹配時，喘振便會發生。可歸納出以下幾個方面：

1.3.1 壓縮機出口壓力升高

出口壓力升高時，使得系統壓力大于出口壓力，氣流量會降低，達到符合喘振的流量。穩定系統壓力高，使得壓縮機出口憋壓，大量氣體回流入壓縮機，形成氣體低流量。

1.3.2 停、開機時

當停、開機時入口流量低于規定值。

1.3.3 氣體組分發生變化

氣體組分發生變化，氣體的摩爾質量變化，壓縮機轉數不變，離心力卻會變化，可導致出口壓力及排量下降。

1.3.4 系統氣體含有油類雜質

這類雜質使壓縮機入口氣體帶油，液體組分進入壓縮機內部，則會降低氣體流量。

1.3.5 汽輪機出力下降

由于帶動汽輪機的蒸汽壓力低或品質差時，機組出力下降，轉速降低，相應流量會降低。

1.3.6 機組附件原因

輔助系統發生故障，或者調速系統失靈，等等原因導致真空效率下降，機組出力降低。

二、喘振的危害和判斷方法

2.1 喘振的危害

傳真造成的危害主要有以下幾個方面：

2.1.1 影響工藝穩定

喘振時氣流強烈的脈動和，會造成供氣的壓力大幅度地波動，影響工藝系統的穩定性及安全。

2.1.2 損壞壓縮機

喘振發生破壞了潤滑系統平衡，加劇了軸承等磨損件磨損程度，不斷的震動會使軸承產生疲勞形成裂紋、形變、損毀。

2.1.3 破壞密封

喘振產生的震動擴大了密封的間隙一方面降低壓縮機效率，另一方面造成介質氣泄露，導致爆炸、中毒、火災等事故。

2.1.4 產生噪聲

振動直接產生巨大的噪聲破壞作業現場的環境，對操作人員造成一定的職業傷害。

2.1.5 沖擊儀表

喘振會直接，降低壓力表等測量儀表儀器準確性，甚至損壞這些儀表。

2.2 喘振的判斷

喘振不僅具有以上危害，而且會破壞整個系統的平衡，應此操作人員必須及時判斷，作出響應，通常可從這幾個方面判斷喘振：

2.2.1 聽聲音

當壓縮機工況接近喘振時，排氣管道中會有周期性的噪聲。當進人喘振工況時，噪聲迅速增大，甚至出現爆音現象，如果聲音增大，則很可能是喘振。

2.2.2 看儀表

喘振的一個特點就是氣流減小，并且氣流會出現周期性的脈動，這時可以觀察到流量表、壓力表指針大幅度地擺動，通過觀察可以判定是否為喘振。

三、喘振的預防和處理措施

3.1 預防措施：

3.1.1 在壓縮機防喘振系統未投自動的情況下，調整機組的參數使其運行狀態離喘振區，保留足夠的防喘振空間。

3.1.2 在開車、停車或者調整過程中，必須遵守“升壓過程先升速，降速過程先降壓”的原則。操作中嚴格按照調整動作緩慢、均勻的過程。

3.1.3 連接壓縮機的設備控制氣參數必須控制在額定工況內。

3.1.4 操作過程中必須密切觀察汽輪機主蒸汽及后系統設備的各項參數，發現有喘振的傾向時提前做出調整。

3.2 處理措施。

3.2.1 阻塞工況

如果發生出口阻塞工況，應立即適當打開出口放空閥進行減壓。

3.2.2 低流量工況

低流量工況時，應立即打開反飛動閥，增加出口流量。

3.2.3 氣體參數變化工況

當氣體參數變化出現的喘振時，首先要適當打開放空閥消除喘振狀態，再調整操作回復氣體參數。

3.2.4 不明原因

發生喘振工況時，崗位操作人員在不能明確判斷其原因時，應先開出口放空閥，消除喘振狀態后，再根據實際情況作出判斷后，進行防喘振操作。

四、結束語

實踐證明，喘振的發生是完全可以避免的。采取相應的預防措施和操作，提高操作人員的預防技能，加強對機組的保養和管理，可以有效地防止壓縮機的喘振的發生及其帶來的危害，為機組的安全穩定運行提供可靠的保障，從而增加機組運行周期，降低檢維修保養費用，不斷提高經濟運行效率。

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