离心式压缩机喘振分析及消除措施

离心式压缩机喘振分析及消除措施

高智渊

开封京宇电力有限公司 河南开封 475000

摘要：在现代电气、能源、矿产、化工等行业中，离心式压缩机是诸多设备系统不可或缺的一部分。而喘振是离心式压缩机比较常见的问题，不仅会产生噪音，还会影响系统的正常运行，导致系统能耗过高等问题。文章阐述了离心式压缩机喘振现象的基本特征和诱发因素，分析了喘振现象的危害。从实际应用角度出发，对离心式压缩机喘振问题的消除方法进行探究，希望能为相关技术人员提供参考。

关键词：离心式压缩机；喘振；消除措施

引言：

离心式压缩机是现代工业生产活动中比较重要的设备，是一种典型的速度式压缩设备。在各个领域实际应用中，该设备展现出操作简单、效率高、占用空间小等优势。但是，离心式压缩机也存在一定的缺点，主要表现为其对运行环境要求高，容易受到流量、气压等因素的影响。而喘振也是离心式压缩机比较常见的问题，容易对设备系统以及操作人员造成不利影响。所以，有必要对离心式压缩机的喘振原理及消除策略进行研究，进而提升设备运行稳定性。

一、离心式压缩机喘振产生的危害

离心式压缩机发生喘振现象时，内部气流会产生强烈脉动，并且这种脉动线现象会有比较明显的周期性。周期性的气流脉动会引起设备及周边区域共振，导致压缩机内部压力出现大幅度的波动，对设备运行的稳定性造成不良影响。同时，喘振会引起压缩机叶片振动，导致叶片本身以及连接位置出现机械劳损。在喘振期间，压缩机内部各元件及紧固件长期受到不稳定应力的影响，进而出现元件磨损、变形，严重时可能引起叶轮损坏的问题。在离心式压缩机轴承部位，喘振问题会导致轴承负担加重，出现磨损，导致润滑油膜出现不稳定的现象^[1]。离心式压缩机的正常运行，需要在良好的密封状态下完成，但喘振现象会导致系统的密封性受到影响，尤其是轴封部位的密封效果降低，都会导致系统运行效率、稳定性受到影响。总体来讲，离心式压缩机喘振现象的出现，会引起各部件共振、劳损，导致系统运行效率降低，能耗提高，同时发出噪音，不利于生产人员的健康和安全。尤其是在离心式压缩机系统气体密度大、排量较高的情况下，喘振现象的危害更为严重。

二、离心式压缩机喘振的特征和诱发因素

（一）特征

作为技术管理人员，如果发现离心式压缩机流量表、压力表数值出现高频反复的现象，说明此时离心式压缩机内部流量、排气压力发生周期性波动，可判断喘振现象的出现。当离心式压缩机出现喘振时，生产车间的工人一般会听到有规律的气流声或噪音。不过在一些生产车间本身环境比较嘈杂，或者喘振现象比较轻微时，人耳可能较难分辨，此时需要通过仪器、仪表显示的实时数据变化进行判断^[2]。当离心式压缩机喘振现象比较严重时，一般会伴有剧烈的、有周期性的噪音，同时设备各部件发生明显的振动，尤其是轴承位置的振动比较剧烈。

（二）诱发因素

要分析离心式压缩机喘振现象的原因，要先从该设备的工作原理进行分析。离心式压缩机的运行，主要是依靠叶轮高速旋转，带动密封空间内的气体旋转，产生离心力。再通过安装于叶轮装置后部的扩压器，对含有巨大动能的气体进行增压和降速，通过通道进行气体传输。也就是说，离心式压缩机的运行中产生主要作用的装置包括叶轮系统、扩压器装置。当离心式压缩机启动运转时，如果内部出现气体流量减小的情况，叶轮、扩压器装置内部气流方向会出现变动。此时，气流会冲击叶片，导致叶轮内外气压出现变化^[3]。如果气流持续冲击，会在叶轮非工作面附近产生旋涡区。如果旋涡区位于叶轮出口位置，其还会持续扩大。受到叶轮工艺的影响，叶轮形状、安装位置都会存在一定的误差，而气流的不均匀，很容易导致气流分离现象在叶轮各部位的出现时间不同，且越来越严重。而气流分离和叶轮旋转方向是相反的，并且处于不断扩展的情况，也就导致旋涡区的不断扩展，这就是典型的旋转脱离现象。一旦离心式压缩机内出现旋转脱离现象，气流难以通过叶道，此时排气管道系统内的压力相对较大，导致气流回流。而此时离心式压缩机的运行循环仍在继续，级的流量会短暂恢复，压出倒流气体，如此循环。可见，在这个循环过程中，离心式压缩机内气流变化是周期性的，并且会高频率对叶轮、扩压器等部件造成冲击，进而形成周期性的振动现象以及次生噪音现象。

三、离心式压缩机喘振现象消除策略分析

通过离心式压缩机喘振问题的原因分析，可以得出消除该现象的基本思路，即采用相应方法，对系统内部气流量进行补充，尤其是要增加压缩机入口气体流量，消除旋转脱离诱因。在具体实施时，要考虑离心式压缩机本身的体量、气体类型等。针对普通空气、二氧化碳等无毒、无有害物质的气体，可以直接进行放空。如果离心式压缩机内气体为氨气及相关合成气体，可以加装回流系统，促使气体回流循环^[4]。这些是目前比较主流的方法，可以迅速解决喘振问题，但是这会导致另外一个问题，即压缩机内部压力降低，影响系统运行效率和节能性。在节能增效及环境保护的生产理念下，针对离心式压缩机的喘振问题处理，要尽量维持内部气压稳定。为此，可以在进行气体放空、回流处理之后，适当提高叶轮转速。如果在日常使用中要进行增压，可以先打开放空阀、回流阀，可以有效的消除背压因素，避免系统出现喘振现象。

从相关产业长远发展以及节能增效的角度考虑，关于离心式压缩机的喘振问题处理，需要积极进行技术升级。其中，引进自动化技术，一方面自动进行气体补充、压力平衡，另一方面对离心式压缩机运行性能进行监测，得出其性能曲线，再制定合适的系统自动化控制机制。通过这种方式，可以实现系统的自动升压、升速，避免喘振现象的出现。值得一提的是，在应用自动化技术进行升压升速操作时，要严格按照先升速、再升压的基本原则。即在升压之前，要结合对离心式压缩机性能曲线的了解，先操作叶轮达到相应转速，再提升压力。在进行降速操作时，要先控制好防喘振阀门，再缓慢降速。在此基础上，还应当加强对离心式压缩机的日常检修，及时发现系统部件松动、老化、开裂等现象，结合全面的维护保养，提高系统稳定性，降低故障发生的概率。只有这样，才能在维持离心式压缩机正常、稳定运行的基础上，避免喘振问题，提高系统运行效率^[5]。

结束语

综上所述，在我国现代多个重要产业的生产活动中，离心式压缩机都是不可或缺的核心设备之一。而离心式压缩机运行中容易发生的喘振现象，不仅不利于保证生产效率、稳定性和安全性，同时也与当今节能增效的生产理念相悖。为此，相关技术人员需要深入研究导致离心式压缩机出现喘振现象的原因，根据相关原因，通过针对性的操作，以及升级自动化技术，实现离心式压缩机气压、气流的自动化控制。只有这样，才能在维持离心式压缩机运行稳定性、提高运行效率的基础上，降低能耗，为提高相关产业生产活动水平做出重要的贡献。

参考文献：

[1]姚晓燕,屈世栋,蔡国娟, 等.气动系统用离心式压缩机失速与喘振故障的诊断研究[J].液压气动与密封,2020,40(7):56-60.

[2]王元良.离心式压缩机的防喘振控制及实现方式研究[J].当代化工研究,2020(3):64-65.

[3]靳权.MTO装置离心式压缩机性能曲线及防喘振分析[J].化工设计,2019,29(6):32-34.

[4]田力.龙岗净化厂离心式压缩机特性曲线与喘振现象初探[J].石化技术,2017,24(2):44,75.

[5]祁金青.离心式压缩机喘振的成因分析及有效控制建议之研究论述[J].中国化工贸易,2016,8(3):229.