透平式離心壓縮機的喘振危害消除

錢 程

(同煤廣發化學工業有限公司，山西 大同 037001)

透平式離心壓縮機本身具有葉輪尺寸小且轉速高、穩定與可靠性較強的特點，但這些特點在保證透平式離心壓縮機擁有優秀性能的同時，也對透平式離心壓縮機的喘振控制提出了較高要求。就透平式離心壓縮機的喘振危害消除進行了具體研究。

透平式離心壓縮機；喘振；控制；保護

引 言

透平式離心壓縮機在我國石油化工、冶金制造、制藥行業具有廣泛應用。為了保證透平式離心壓縮機更好服務于各領域應用，本文就透平式離心壓縮機喘振危害消除展開具體研究。

1 透平式離心壓縮機的喘振分析

喘振本身屬于透平式離心壓縮機在流量相對較小的工況下出現的不穩定運行狀態，這一狀態屬于壓縮機的固有特性，透平式離心壓縮機在喘振的影響下很容易出現無法正常運轉、甚至設備損壞的問題。

1.1 喘振的機理

之所以透平式離心壓縮機會出現喘振，這與透平式離心壓縮機的工作原理存在著一定聯系。在透平式離心壓縮機的具體工作中，借助葉輪帶動氣體旋轉而產生出離心力，將能量傳遞給氣體使其獲得壓力能與動能是這一工作的基本原理，而喘振問題便會導致氣體不能在壓力能與動能作用下實現高速流動，這種情況下氣體所做的功大部分成為了能量損失，這一過程引發的管網壓力大于壓縮機出口壓力就會導致氣體倒流情況出現，透平式離心壓縮機就會因此出現軸向低頻氣流振蕩，即喘振[1]。

1.2 引發喘振的原因

在了解喘振的機理后，我們還需要明晰引發透平式離心壓縮機喘振的原因。透平式離心壓縮機本身具備著占地面積小、流量大、壓縮效率高、空氣全無油等優點，但由于透平式離心壓縮機本身也具備著監控參數多、故障點多的特點，這就使得轉速、進氣壓力、進氣溫度、流量、葉輪結垢等都可能引發透平式離心壓縮機的喘振。表1對這些引發透平式離心壓縮機喘振的因素進行了展示[2]。

表1 引發透平式離心壓縮機喘振問題的因素

1.3 喘振的危害

喘振本身較為容易引發各類危害，結合相關文獻資料與自身認知，這一危害概括為引發機械事故、影響生產設備穩定性、增加機組噪音、縮短機組壽命、引發生產事故、影響附近其他設備等6個方面。表2對這6個方面的透平式離心壓縮機喘振危害進行了直觀展示。

表2 透平式離心壓縮機喘振危害

2 透平式離心壓縮機的喘振危害消除

結合相關文獻資料與實際調查，提出了固定極限流量法、可變極限流量法、改變參數法、溫度補償式防喘振控制法等四方面透平式離心壓縮機的喘振危害消除策略，希望這一策略能夠為相關從業人員帶來一定啟發。

2.1 固定極限流量法

固定極限流量法本身屬于一種經典的透平式離心壓縮機的喘振控制手段，相較于閥門節流、旁通回流等傳統的喘振控制手段，固定極限流量法擁有著對管網損耗較小、能源浪費較少的優勢，這就使得固定極限流量法在實現透平式離心壓縮機的喘振控制與保護的同時，能夠較好滿足企業的節能降耗需求。在固定極限流量法的具體應用中，這一透平式離心壓縮機的喘振控制措施手段能夠通過采用部分循環法，實現透平式離心壓縮機流量始終處于大于一定流量值的狀態，這種狀態下的透平式離心壓縮機的流量就將高于可能引發喘振現象的最低流量，透平式離心壓縮機的喘振自身實現了較好的控制，圖1為固定極限流量法應用的示意圖[4]。

2.2 可變極限流量法

可變極限流量法是一種近似于固定極限流量法的透平式離心壓縮機的喘振控制手段，可變極限流量法在具體應用中能夠實現各種轉速下透平式離心壓縮機的流量都將高于可能引發喘振現象的最低流量，這就使得相較于固定極限流量法，可變極限流量法能夠應對更加復雜的工況，透平式離心壓縮機的喘振控制也可以由此告別頻繁的放空和回流處理，相關企業的節能減排目標實現將由此獲得較為有力的支持，圖2為可變極限流量法示意圖[5]。

圖1 固定極限流量法

圖2 圖可變極限流量法

2.3 變頻控制

對于透平式離心壓縮機的喘振控制來說，變頻控制也是我國當下應用較為頻繁的一種控制手段，這種借助變頻器調速功能實現的透平式離心壓縮機喘振控制已經得到了較好的實踐檢驗。在變頻控制的具體應用中，這一控制手段主要通過確保透平式離心壓縮機初始運行階段的高負荷運行、穩定運行狀態的低負荷運行實現透平式離心壓縮機的喘振控制。值得注意的是，為了保證變頻控制手段取得最佳的應用效果，變頻控制最好能夠結合回流閥一起使用，這樣就能夠保證透平式離心壓縮機的負荷變化始終處于數值允許范圍之內，喘振現象自然就不會出現[6]。

2.4 改變參數法

除了上述幾方面外，改變參數法同樣能夠較好滿足透平式離心壓縮機的喘振控制，這一改變參數法實質上是通過改變透平式離心壓縮機的葉輪、葉片等參數，實現透平式離心壓縮機自身的防喘振能力提升。一般來說，改變參數法主要應用于透平式離心壓縮機的設計階段，這點需要引起我們重視。

3 結論

本文就透平式離心壓縮機的喘振危害消除展開的研究中，詳細論述了透平式離心壓縮機的喘振分析、透平式離心壓縮機的喘振危害消除策略，結合這一系列論述我們就能夠較為深入的了解喘振這一透平式離心壓縮機的常見現象，也能夠認識到這一現象對于透平式離心壓縮機帶來的嚴重危害，希望這一認知能夠引起相關從業人員的重視，并為透平式離心壓縮機的使用壽命延長帶來一定支持。

[1] 張勇.透平式離心壓縮機的喘振、控制和保護[J].內蒙古石油化工,2011(9):94-95.

[2] 曹小建,曹萍.淺析整體齒輪式離心壓縮機設計[J].風機技術,2014(S1):61-67.

[3] 李忠海.透平式離心壓縮機的喘振、控制和保護研究[J].科技風,2014(15):72.

[4] 劉文軍.大型透平式離心壓縮機振動故障分析及處理[J].中國設備工程,2012(8):60-61.

[5] 周宏.淺談透平驅動式離心壓縮機的控制與聯鎖[J].石油化工設計,2010(4):28-29+32+28.

[6] 王輝,陳英杰.離心壓縮機驅動透平調速器調節原理及故障分析[J].中國設備工程,2004(3):35-37.