離心式壓縮機的喘振原因及控制

劉 海

（陜西延長石油（集團）有限責任公司永坪煉油廠，陜西 西安 710021）

一、引言

離心式壓縮機目前廣泛運用于石油、天然氣、化工、冶金以及制冷等行業，具有結構簡單、體積小、效率高排放量大、氣體不會受油污染并且能夠在正常情況下平穩運轉、壓縮氣流無脈動的優點。在工業生產中，壓縮機的正常安全可靠運行是生產得以正常高效率平穩運行的關鍵。但是由于離心式壓縮機對氣體的流量、溫度以及氣壓的變化比較敏感，所以在運行中容易發生喘振問題。而喘振對壓縮機具有一定的危害性，是導致離心式壓縮機損壞的主要原因之一。

輕微的喘振不會損壞壓縮機，但應當避免壓縮機在喘振發生的條件下進行運行。嚴重的喘振會導致壓縮機機組劇烈震動，導致流量波動幅度過大，如果不能及時有效的采取措施加以控制，會造成壓縮機內部零件的損壞，嚴重時有可能導致壓縮機燒瓦甚至發生氣體爆炸的事故。因此，有效的對離心式壓縮機的喘振問題進行預防和控制提高壓縮機的抗喘振性能是保證工業生產正常運行的重要前提，對喘振現象的有效控制能夠使壓縮機安全有效穩定運行，從而減少對壓縮機檢修維護的費用，提高壓縮機的生產效率，對工業生產的穩定運行和安全生產有著重要的意義。

二、喘振原因

喘振作為離心式壓縮機運行中的一種特殊現象，易造成氣流往復強烈沖擊，嚴重影響壓縮機運行部件，是造成運行事故的主要因素。喘振是離心式壓縮機本身固有的特性，導致喘振產生的因素有兩方面：內在因素是由于離心式壓縮機中的氣流在一定的條件下出現了“旋轉脫離”這種狀況；而外在因素是由于離心式壓縮機管網系統的特性。

離心式壓縮機的工作原理是通過葉輪的高速旋轉提高氣體壓力，而氣體的升壓過程主要是在擴壓器和葉輪內完成的。壓縮機通過葉輪的高速旋轉產生的離心力把葉輪中心的氣體甩向外邊緣，使氣體獲得高速度，再通過擴壓器將氣體的速度轉化為壓力能，與此同時葉輪的中心部位便形成了負壓力區，使得氣氣體可以不斷地被吸入流道中。

在壓縮機的運轉過程中，氣體流量會不斷減小，當減小到最小流量的時候，壓縮機的流道中就會出現嚴重的氣體渦動，致使壓縮機的出口壓力大幅度的下降引起巨大的反差導致“旋轉脫離”這種狀況的發生。由于管網中的氣體壓力不會很快下降，這就會導致管網中的氣體壓力大于壓縮機的出口壓力，從而導致管網中的氣體倒流，直至管網與壓縮機的壓力相平時才會停止倒流。而在葉輪的旋轉作用下，氣體的壓力會升高，當氣體壓力大于管網壓力時，氣體就會流向管網從而導致管網中的氣體壓力上升，形成惡性循環。這是喘振產生的主要原因。

三、喘振的控制

1 可以采取部分回流的辦法來達到要求，既能達到低負荷生產的要求，又能滿足流量大于喘振點流量的要求。即只要返回流量不小于喘振點流量與流入流量之差就能夠防止壓縮機的喘振現象發生；

2 在壓縮機的氣體流入口安裝溫度檢測表和流量監視儀表，同時在壓縮機的氣體流出口安裝壓力監視儀表，一旦出現喘振便及時報警；

3 在壓縮機的出口設置防喘振線。壓力邊緣值設為壓縮機最低允許工況點，一旦壓縮機的進口流量壓力值低于邊緣值也就是最低允許工況點，防喘振線便會自動打開使壓縮機出口氣體流回進口。

4 在操作壓縮機過程中，必須密切觀察壓縮機蒸汽及系統設備的各項參數，以確保在壓縮機有發生喘振的傾向時及時提前做出調整。尤其是在防喘振曲線的控制上，一定要根據系統入口的流量以及壓力，確保防喘振點，遠離防喘振線。

四、喘振的預防

喘振是發生于壓縮機的常見現象，除了有效地控制還應該對喘振加以預防以便及時發現喘振現象，只有控制預防雙管齊下才能更加能夠確保壓縮機的穩定運行。對喘振現象的預防需要壓縮機操作人員能夠對喘振發生前的征兆現象做出明確而又準確的判斷，對喘振的判斷可以通過以下幾個方面進行判斷：

1 聽聲音。當壓縮機的工況有發生喘振現象傾向時，壓縮機的排氣管道中會發出有規律的周期性噪音，而當壓縮機進入喘振現象時，噪音會立刻增大，甚至出現爆音現象，如果噪音增大，則很有可能使壓縮機發生喘振現象。

2 觀察儀表。喘振現象有氣流減小的特點，并且氣流會有周期性的脈動現象，如果觀察到流量表和壓力檢測表的指針有大幅度擺動的現象，則很有可能是壓縮機發生了喘振現象。

3 防喘振點的現場有效合理控制。為了確保防喘振點遠離防喘振線，在現場ITCC的控制上分為手動跟自動狀態，一定要根據系統的流量變化隨時調節，確保防喘振點遠離防喘振線。

結語

雖然喘振現象是離心式壓縮機的固有特性，但實踐證明，喘振現象是能夠有效地控制，預防和避免的。采取有效的預防措施和操作，同時提高操作人員的判斷能力預防技能，加強對壓縮機的保養和管理，可以有效地避免離心式壓縮機發生喘振現象并且避免喘振帶來的嚴重后果，為離心式壓縮機的穩定運行和安全生產提供可靠地保障，從而增加機組的工作壽命，增加機組的運行周期。對喘振的有效控制和預防才能夠降低壓縮機的檢修維護費用，降低成本，從而提高經濟運行效率。

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