離心式壓縮機喘振現象及其控制措施探討

王小軍

摘 要：近年來，離心式壓縮機在很多工業生產領域都有著廣泛的應用，其正常運行將會影響整個的生產效率，只有保障了離心式壓縮機的穩定運行，才能夠為工業企業創造更大的經濟與社會效益。一些企業在離心式壓縮機的使用過程中，常常會面臨著喘振現象，而這一異常現象阻礙了正常的生產活動。基于此，本文分析了離心式壓縮機喘振現象的原因，并提出了相應的控制對策，能夠發揮離心式壓縮機在生產中的重要作用。

關鍵詞：離心式;壓縮機;喘振現象;控制措施

當前，在我國工業化進程不斷加快的過程中，機械生產成為工業生產的主要方式，在生產領域各種機械設備的應用取代了傳統的人工生產，具有更高的生產效益。離心式壓縮機是工業生產中最為常用的一種設備，其運行過程中對于氣體壓力、流量與溫度的變化極為敏感，一旦在運行過程中遭遇了異常變化，將會引發喘振現象，如果不及時對喘振加以有效處理，將會造成壓縮機的損壞。因此，相關企業在生產的過程中需注重喘振現象的控制。

1 離心式壓縮機的喘振現象及產生的原因

1.1 喘振現象概述

離心式壓縮機喘振現象屬于一種異常情況，在運行過程中，某一壓力與轉速條件下都會對應最小流量，當此最小流量降至一定程度時，機組出口介質流量與出口壓力存在周期性的大幅度波動，而此波動引發了離心式壓縮機機身的異常振動，此現象就是喘振。

1.2 喘振現象的機理

離心式壓縮機是一種轉動設備，其在運行的過程中，主要是借助于葉輪的高速旋轉運動來提高氣體壓力的，氣體壓力提升主要在葉輪與擴壓器內完成。一旦在離心式壓縮機的運行過程中，氣體流量降到了某一特定范圍，壓縮機葉輪的葉道就會出現嚴重的氣流旋轉脫離情況，而這些氣流會在葉道內形成氣流漩渦，占據葉道的很大空間，氣流在葉道內的流動受阻，壓縮機出口壓力遠遠低于正常值[1]。管網存在一定的容積，在離心式壓縮機的不斷運行過程中，管網氣體壓力不可能在短時間內急劇下降，這種情況下，可能會出現管網氣體壓力大于壓縮機出口壓力的情況，此時，管網中的氣體會發生倒流情況，在管網氣體壓力與壓縮機出口壓力相同的情況下，倒流停止。葉輪在轉動的過程中氣體的壓力逐步增大，當氣體壓力高于管網壓力時，氣體會保持正向流動的狀態，最終此氣體將會向管網繼續供氣。管網氣體壓力回升，氣體流量下降，氣流倒流現象再次出現，氣體不斷在壓縮機與管網中表現正流與倒流的循環運動，使得整個的系統存在周期性的氣流振蕩，也就是喘振現象。喘振會降低壓縮機的工作效率，造成相關零部件的損壞。因此，必須要重視喘振問題的處理。

2 喘振的危害和判斷

2.1 喘振產生的危害

喘振現象將會造成壓縮機內相關零部件的損壞，從喘振現象的發生原因來看，氣流強烈的脈動與周期性振蕩是主因，在這種情況下，壓縮機的相關供氣參數存在異常變動，系統無法保持穩定的運行狀態;喘振還會使得葉片出現嚴重的振動情況，葉輪應力在此作用下大大增大，運行過程中伴隨著較大的噪聲;喘振會使得整個壓縮機機組劇烈振動，可能會造成軸承的損壞，引發更大的安全事故[2]。

2.2 壓縮機的喘振一般判定方法

離心式壓縮機在運行的過程中，是否發生了喘振現象，一般主要包含了以下的判斷方式：①聽測壓縮機出口管路氣流的噪音。一旦壓縮機與喘振工況相接近時，在排氣管道會出現周期性的噪音，喘振現象越嚴重，噪音越大;②在壓縮機的運行過程中，觀察壓縮機出口壓力與進口流量的變化趨勢，當出現嚴重的周期性變化時，說明壓縮機存在喘振現象，測量儀表的指針難以保持穩定，存在大幅度的擺動現象;③對壓縮機的機體與軸承的振動情況加以觀測，當壓縮機存在喘振情況時，機身與軸承的振動幅度將會明顯增大;④應用先進的故障診斷技術、狀態檢測技術來進行分析。根據離心式壓縮機在運行過程中喘振情況的強弱，主要包含了弱喘振與深度喘振，二者之間并沒有明確的分界線，存在倒流現象的喘振一般為深度喘振，而弱喘振往往需利用相應的檢測技術來獲得。

3 離心式壓縮機的喘振控制措施

離心式壓縮機喘振現象的發生將會造成嚴重的危害，因此，針對喘振現象，主要包含了以下的控制策略：①將穩定運行工況區加以必要的加寬設計，這種設計下，燃氣輪機在運行的過程中能夠保持最佳的運行狀態，其工作線能夠與壓縮機喘振線保持在安全距離;②將壓縮機進口的氣體流量加以適當增加，增加部分工藝氣。在壓縮機喘振現象的控制方面，最為直接的方式就是將壓縮機出口流量的差值天然氣釋放于大氣中，但是，這種方式下，不利于環境保護，且存在能源的浪費[3]。在實際的處理中，可以將這些工藝氣通過排氣管道上的冷裝置，將其加以回流處理，使得壓縮機的氣體流量大大增加;③在流量不變的狀態下，要實現喘振控制，一般需通過降低排氣壓力、增加進氣壓力的方式來進行;④一些喘振現象可能會由于壓縮機升壓或者降壓過快所造成的，因此，可以通過啟、停機進程的控制來實現喘振控制;⑤降低機組的流量通過能力，能夠使得機組的轉速與管道的實際流量保持一致;⑥控制機組旁通閥門的開度，使得出口部分氣體能夠經由旁通閥門回流到入口位置，進而使得管道內的流量大大增加，保持管道流量與機組通過量的匹配性;⑦在離心式壓縮機機組的運行過程中，專業部門需加大對整個機組運行工況的監控，及時所獲得的監控情況來進行機組相關參數的調整;⑧加強現場的氣質監測，做好排污管理工作，使得進氣質量符合機組穩定運行的要求;⑨壓縮機機組在安裝結束以后，需進行喘振曲線的測量，使得壓縮機運行線能夠與喘振線保持在一定的范圍內，從源頭上進行喘振控制。一些壓氣站在機組安裝投入使用后，往往不會進行喘振線的實測，使得機組運行與喘振線的距離無法保持在安全的狀態下，要改變這一局面，就需要在安裝以后進行喘振線的實測。

4 結語

近年來，隨著離心式壓縮機應用范圍的逐步擴大，喘振現象成為了離心式壓縮機運行與使用中最為常見的問題，這一現象的危害性很大，因此，相關企業在日常的工作中需結合離心式壓縮機的具體應用情況，采取必要的控制措施，進行喘振控制，降低喘振發生的概率，保持離心式壓縮機的穩定、安全運行。

參考文獻：

[1]馬躍，呂磊，呂悅，魚東溟.基于系統論對離心式壓縮機振動機理診斷[J].壓縮機技術，2020（01）：36-39.

[2]李杰.探討天然氣長輸管道離心壓縮機振動故障的分析與處理[J].化工管理，2019（24）：145.

[3]江文佳，董華奇.離心式壓縮機振動故障發生的原因及相應處理[J].南方農機，2017，48（01）：138+144.