離心式空氣壓縮機(jī)喘振原因分析及其預(yù)防

惠正鵬

摘 要：該文在總結(jié)闡釋離心式空氣壓縮機(jī)喘振含義及發(fā)生機(jī)制基礎(chǔ)上，詳盡探析了離心式空氣壓縮機(jī)喘振故障的產(chǎn)生原因，并針對(duì)故障原因探索提出有效的預(yù)防與處理措施。

關(guān)鍵詞：離心式空氣壓縮機(jī) ?喘振 ?故障原因 ?預(yù)防

中圖分類號(hào)：TF083 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（b）-0086-01

喘振是離心式空氣壓縮機(jī)特定工況下運(yùn)行產(chǎn)生的一種現(xiàn)象;主要表現(xiàn)為在進(jìn)入空氣壓縮機(jī)的空氣流量不足以對(duì)空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生足夠壓力情況下，發(fā)生空氣壓縮機(jī)外部管路系統(tǒng)壓力會(huì)大于內(nèi)部系統(tǒng)壓力，導(dǎo)致離心式空氣壓縮機(jī)逆止閥發(fā)生關(guān)閉;逆止閥關(guān)閉，直接導(dǎo)致離心式空氣壓縮機(jī)輸出停止，而空氣持續(xù)進(jìn)入并在離心式空氣壓縮機(jī)內(nèi)部不斷積累，這時(shí)內(nèi)部壓力會(huì)不斷的增加，當(dāng)內(nèi)部壓力增加到與外部管路系統(tǒng)壓力相當(dāng)或者大于外部管路系統(tǒng)壓力時(shí)，逆止閥被沖開排出內(nèi)部氣體;這時(shí)離心式空氣壓縮機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)壓力再次小于外部管路系統(tǒng)壓力，逆止閥再次關(guān)閉，空氣再次在離心式空氣壓縮機(jī)內(nèi)部積累，當(dāng)積累到足夠壓力時(shí)，再次沖開逆止閥，排出氣體，如此反復(fù)。上述離心式空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的現(xiàn)象統(tǒng)稱為喘振。

1 離心式空氣壓縮機(jī)喘振故障原因分析

依據(jù)發(fā)生原因不同，離心式空氣壓縮機(jī)喘振可以分為自然喘振和故障喘振;自然喘振是指當(dāng)空氣壓縮機(jī)內(nèi)部壓力達(dá)到其可以壓縮的極限，即最大值發(fā)生的喘振，其可以通過重新設(shè)定空氣壓縮機(jī)的卸載壓力來避免，即設(shè)定卸載壓力小于標(biāo)定壓力。本文這里主要探討的是故障喘振。如前所述，離心式空氣壓縮機(jī)故障喘振本質(zhì)原因在于進(jìn)入空氣壓縮機(jī)的空氣流量不足以在空氣壓縮機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生足夠壓力，導(dǎo)致外部管路系統(tǒng)壓力大于空氣壓縮機(jī)內(nèi)部壓力。就其產(chǎn)生的原因，可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面。

1.1 空氣壓縮機(jī)葉輪發(fā)生磨損或者有粘附物

空氣壓縮機(jī)葉輪主要通過自身曲線槽結(jié)構(gòu)及高速旋轉(zhuǎn)來增加空氣壓力和旋轉(zhuǎn)速度，基本有2/3的壓力都產(chǎn)生自葉輪。當(dāng)空氣壓縮機(jī)中的某一級(jí)葉輪發(fā)生磨損或者出現(xiàn)較多的粘附物時(shí)，葉輪自身曲線槽結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其空氣增壓能力和旋轉(zhuǎn)加速能力降低，不能滿足空氣壓縮機(jī)內(nèi)部增壓需要，致空氣壓縮機(jī)發(fā)生喘振。

1.2 空氣壓縮機(jī)的擴(kuò)壓器發(fā)生腐蝕或者磨損

空氣經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的葉輪后實(shí)現(xiàn)增壓增速，然后經(jīng)過靜態(tài)擴(kuò)壓器利用其內(nèi)部特殊設(shè)計(jì)的曲線腔壁來降低把空氣流速，從而再次增大壓力，增加的壓力約占到最后總壓力的1/3，該1/3壓力基本都是在擴(kuò)壓器內(nèi)部提高完成的。如果擴(kuò)壓器內(nèi)部特殊設(shè)計(jì)的曲線腔壁發(fā)生腐蝕或者磨損嚴(yán)重，高速空氣在經(jīng)過擴(kuò)壓器時(shí)就很容易形成渦旋，導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)氣量減少，導(dǎo)致離心式空氣壓縮機(jī)輸出壓力降低，從而發(fā)生喘振。

1.3 葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙過大或者過小

離心式空氣壓縮機(jī)對(duì)葉輪和擴(kuò)壓器之間的間隙大小有著近乎苛刻的嚴(yán)格要求。如果二者之間的間隙過大，則會(huì)導(dǎo)致泄漏串氣發(fā)生，導(dǎo)致進(jìn)入到空氣壓縮機(jī)中的空氣流量減少;如果二者之間的間隙過小，則會(huì)直接影響進(jìn)入空氣量，同時(shí)在后端推力軸承磨損情況下，還會(huì)引發(fā)葉輪與擴(kuò)壓器之間的碰撞等設(shè)備事故。因此，無論葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙過大或者過小都會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入到空氣壓縮機(jī)中的空氣減少，使空氣壓縮機(jī)無法在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)達(dá)到輸出壓力，形成喘振故障。

1.4 空氣冷卻器、水氣分離器及過濾器變臟

經(jīng)過壓縮后的空氣，不但壓力、速度會(huì)增加，溫度也會(huì)升高，因此每一級(jí)缸體內(nèi)都設(shè)計(jì)安裝了空氣冷卻器和水氣分離器，氣體在進(jìn)入到下一級(jí)壓縮前需要經(jīng)過冷卻器冷卻和分離器分離。二者在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于空氣中不可避免的有細(xì)小的灰塵以及空氣壓縮機(jī)本身磨損產(chǎn)生的微粒等，都很容易粘附到冷卻器和水氣分離器上，從而堵塞冷卻器和水汽分離器，導(dǎo)致進(jìn)入到空氣壓縮機(jī)中的空氣量減少，至空氣壓縮機(jī)輸出壓力不足，形成喘振;除了空氣冷卻器和水氣分離器外，在空氣壓縮機(jī)進(jìn)氣口處還安裝了過濾器，目的吸收空氣中的灰塵、雜質(zhì)，如果過濾器變臟、堵塞，也會(huì)導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣量減少，引發(fā)空氣壓縮機(jī)輸出壓力不足，形成喘振。

1.5 空氣壓縮機(jī)進(jìn)氣口處的空氣溫度過高

空氣壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)上的壓縮量是指在25 ℃溫度條件下、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下的空氣壓縮量;但實(shí)際情況是空氣的溫度是不斷變化的，其并不是一種25 ℃的恒溫狀態(tài);依據(jù)氣體狀態(tài)方程，我們知道恒壓條件下，如果溫度升高，空氣的密度則會(huì)降低，這樣就會(huì)使空氣壓縮機(jī)的實(shí)際壓縮空氣量減少，導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)的輸出壓力不足，形成喘振。一般情況下，空氣壓縮機(jī)在夏季要比冬季更容易發(fā)生喘振。

2 離心式空氣壓縮機(jī)喘振故障的預(yù)防與處理

2.1 定期對(duì)空壓機(jī)葉輪及粘附物進(jìn)行修復(fù)與清理

離心式空氣壓縮機(jī)的葉輪，基本都是采用不銹鋼加工制成，除后端推力軸承磨損而導(dǎo)致葉輪和擴(kuò)壓器發(fā)生碰撞而出現(xiàn)磨損外，葉輪很少出現(xiàn)磨損、腐蝕現(xiàn)象;但是一旦發(fā)生磨損應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行修復(fù)，并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)以此決定是否可繼續(xù)用。對(duì)于粘附物則需要根據(jù)設(shè)備處理環(huán)境，定期進(jìn)行檢查清理。

2.2 定期對(duì)空壓機(jī)擴(kuò)壓器進(jìn)行修復(fù)與防腐蝕處理

離心式空氣壓縮機(jī)擴(kuò)壓器所處的是高溫、高濕空氣環(huán)境，對(duì)于采用一般材質(zhì)的擴(kuò)壓器很容易發(fā)生磨損、腐蝕;需要定期對(duì)擴(kuò)壓器進(jìn)行磨損檢查修改及進(jìn)行必要的防腐蝕處理，必要時(shí)可能需要更換擴(kuò)壓器。

2.3 保證空壓機(jī)葉輪與擴(kuò)壓器二者間的間隙要求

針對(duì)離心式空氣壓縮機(jī)葉輪與擴(kuò)壓器二者之間的間隙及是否變化情況，要求每年應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行檢查，保證間隙始終處理規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)。如擴(kuò)壓器發(fā)生腐蝕磨損，首先考慮修復(fù)，如果腐蝕磨損過于嚴(yán)重，則要考慮通過更換擴(kuò)壓器來保證間隙要求。

2.4 及時(shí)清洗空壓機(jī)冷卻器、水氣分離器和過濾器

上述幾個(gè)部件變臟都會(huì)引發(fā)喘振故障，因此需要定期進(jìn)行檢查清洗。空氣壓縮機(jī)的冷卻器、水氣分離器由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其清洗要困難一些，要由專業(yè)人士完成。而進(jìn)氣口的過濾器則較方便檢查、拆裝，發(fā)現(xiàn)變臟及時(shí)拆除清洗即可。

2.5 適當(dāng)采取措施控制空壓機(jī)入口空氣溫度變化

空氣壓縮機(jī)入口處的空氣溫度是隨著季節(jié)變化而變化的，可以采取適當(dāng)措施來減少其溫度變化，如：離心式空氣壓縮機(jī)安裝在室內(nèi)、加高房頂、增加室內(nèi)空間等;如果還是會(huì)發(fā)生喘振，可以考慮適當(dāng)降低排氣壓力。

參考文獻(xiàn)

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