喘振

  喘振应该是单级离心式制冷压缩机(即速度型制冷压缩机)所特有的一个特征。它表现在当单级离心式制冷压缩机在低负荷下(额定负荷的25%以下)运行时,容易发生喘振,造成周期性地增大噪声和振动,严重时甚至损坏压缩机。这是由单级离心式制冷压缩机特殊结构和运行方式决定的,因为它是一种速度型制冷压缩机,而非容积型制冷压缩机(如往复式及回转式)。离心机组的喘振是单级离心机组的特性之一,它的产生是由于压缩机的排气压力小于冷凝器的压力,导致压缩机无法实现排气, 但压缩机又不断吸气,从而机组出现剧烈震动和噪音。一般来讲,机组负荷在低于机组总负荷的30%即会出现"喘振" 主要是由于机组运行负荷过低造成,一般来说,一是整个系统负荷过低,而采用离心机组必须运转时可能出现,可以采取的措施,如果已经采用了离心机组,可以在电脑系统进行设置,保证机组最低运转负荷在30%以上(这是最笨的办法)。最好的解决办法是系统采用的机组大小搭配,即保证整个系统的最小负荷大于采用的最小的一台离心机组的30%负荷,或者采用离心机组和螺杆机组搭配的方案它是离心压缩机固有的特性,不过随着速度变化而喘振点后发生偏移。产生是由于压缩机的排气压力小于冷凝器的压力,造成压力的倒灌从而对叶轮冲击。高速的离心机特别易产生喘振(如开利,约克的单级离心机)
,一般是通过热气旁通的方式克服,另一种是通过限制导叶轮的开启度从而限制冷凝压力的增加。对于低速的多级离心机由于速度较低一般为2900转,喘振点远离工作点,此种机型在运行时可以在10%的低负荷下运行(如特灵的多级离心机)。喘振是离心机特有的,但不只是单级,多级离心机照样会喘,其原因是在低负荷时吸气量少,因而排气压力有可能低于冷凝压力,所以冷凝器气体回流造成反复。特点是声音大,电流波动大。喘振控制可通过打开压缩机的旁路阀或直接将一部分气体放空以维持压缩机的最低流量来实现。但是由于使气体通过旁路或放空都意味着要浪费能量,所以通常总希望尽可能准确地确定喘振流量,以便于实际操作时,避免不必要的浪费。但是,确定喘振流量并非易事。因为它不是一个定值,而与其它参数有关,因此对于其它也有影响的参数,也要考虑到喘振系统中。于是通过不同测量方法,形成多种的控制方案。选择一个适于特定用途的喘振控制系统,取决于许多因素,它包括:压缩机的种类;负荷的变化;测量元件的简易性、可靠性和喘振控制系统所要求的精确度等。
surge
  喘振是透平式压缩机(也叫叶片式压缩机)流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工
况下的振动。离心式压缩机是透平式压缩机的一种形式,喘振对于离心式压缩机有着很严重的危害。
  离心式压缩机发生喘振时,典型现象有:1)压缩机的出口压力最初先升高,继而急剧下降,并呈周期性大幅波动;2)压缩机的流量急剧下降,并大幅波动,严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道;3)拖动压缩机的电机的电流和功率表指示出现不稳定,大幅波动;4)机器产生强烈的振动,同时发出异常的气流噪声
  目前来说解决喘振常用的方法有三种:在压气机上增加放气活门,使多余的气体能够排出。使用双转子或三转子压气机使用可调节式叶片。
  离心式压缩机管路联合运转系统中,当流量减小到某一最小值时,由于压缩机流道中的严重气流脱离现象以及管路性能曲线与压缩机性能曲线的交点处于喘振界限线之内,因而在系统中产生的一种周期性气流振荡现象。管路的容量愈大,则喘振的振幅愈大,频率愈低。管路的容量愈小,则喘振的振幅愈小,频率愈高。喘振现象十分有害,将会造成噪声加剧、叶片损坏、机组振动、轴承损坏,以致造成严重事故。
喘振是离心式压缩机特性的一个特殊问题,是压缩机入口气量减少到一定程度后产生的一种“飞动”现象。发生喘振时,机器强烈振动并伴有吼声,运行操作极不稳定。
--  喘振的形成
发动机是飞机的心脏,发动机的正常运转保证了飞机的安全.发动机的喘振是发动机的所有故障中最有危害性的一个.现就从喘振的形成,发生的条件,预防措施及使用维护中注意的事项做以浅析.
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压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率,高振幅的震荡现象。这种低频率高振幅的气流振荡是一种很大的激振力来源,他会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温,并在很短的时间内造成机件的严重损坏,所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作.
喘振时的现象是;发动机的声音由尖哨转变为低沉;发动机的振动加大;压气机出口总压和流量大幅度的波动;转速不稳定,推力突然下降并且有大幅度的波动;发动机的排气温
度升高,造成超温;严重时会发生放炮,气流中断而发生熄火停车。因此,一旦发生上述现象,必须立即采取措施,使压气机退出喘振工作状态。
喘振的根本原因,由于攻角过大,使气流在叶背处发生分离而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。
喘振的物理过程是:空气流量下降,气流攻角增加,当流量减少到一定程度时,流入动叶的气流攻角大于设计值,于是在动叶叶背出现气流分离,流量下降越多,分离区扩展越大,
当分离区扩展到整个压气机叶栅通道时,压气机叶栅完全失去扩压能力,这时,动叶再也没有能力压向后方,克服后面较强的反压,于是,流量急剧下降,不仅如此,由于动叶叶栅失去扩压能力,后面高压气体还可能通过分离的叶栅通道倒流至压气机前方,或由于叶栅通道堵塞气流瞬时中断,倒流的结果,使压气机后面的反压降得很低,整个压气机流路在这一瞬间就变得“很通畅”,而且由于压气机仍保持原来的转速,于是瞬时大量气流被重新吸入压气机,压气机恢复“正常”流动和工作,流入动叶的气流由负攻角很快增加到设计值,压气机后面也建立起了高压气流。这是喘振过程中气流重新吸人状态。然而,由于发
生喘振的流动条件并没有改变,因此,随着压气机后面反压的不断升高,压气机流量又开始减小,直到分离区扩展至整个叶栅通道,叶栅再次失去扩压能力,压气机后面的高压气体再次向前倒流或瞬时中断……,如此周而复始地进行下去
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离心式压缩机喘振分析及解决措施
摘要:论述了离心式压缩机喘振机理、影响因素、危害及判断,以及本车间气压机组发生喘振时的处理措施。
关键词:离心式压缩机 喘振 机理 影响因素 危害 判断 措施
0 引言
离心压缩机是速度式压缩机中的一种,由于具有排气量大,效率高,结构简单,体积小,气体不受油污染以及正常工况下运转平稳、压缩气流无脉动等特点,目前已广泛应用于石油、化工、冶金、动力、制冷等行业。离心压缩机的安全可靠运行对工业生产有着非常重要的意义。然而,离心压缩机对气体的压力、流量、温度变化较敏感,易发生喘振。喘振是离心压缩机固有的一种现象,具有较大的危害性,是压缩机损坏的主要诱因之一。早在1
945年于英国首先发现了离心压缩机的喘振现象并引起了人们的注意。
1 离心式压缩机的喘振机理及影响因素
1.1 离心式压缩机的喘振机理 离心压缩机工作的基本原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力,从而将能量传递给气体,使气体压力升高,速度增大,气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件(扩压器),从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压,使气体的部分动能转变为压力能。可见,离心压缩机的压缩过程主要在叶轮和扩压器内完成。当离心压缩机的操作工况发生变动,而偏离设计工况时,如果气体流量减小则进人叶轮或扩压器流道的气流方向发生变化,气流向着叶片的凸面(工作面)冲击,在叶片的凹面(非工作面)的前缘部分,产生很大的局部扩压度,于是在叶片非工作面上出现气流边界层分离现象,形成旋涡区,并向叶轮出口处逐渐扩大。气量越小,则分离现象越严重,气流的分离区域就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同及气流流过叶片时的不均匀性,使得气流的边界层分离可能先在叶轮(或叶片扩压器)的某个叶道中出现,当流量减少到一定程度,随着叶轮的连续旋转和气流的连续性,这种边界层分离现象将扩大到整个流道,而且气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展,以至叶道中形成气流旋涡,从叶轮外圆折回到叶轮内圆,此现象称为旋转脱离,又称为旋转失速。
发生旋转脱离时叶道中气流通不过去,级的压力突然下降,排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间,倒流回级中的气体补充了级流量的不足,叶轮又恢复正常工作,重新把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减小,于是压力又突然下降,级后的压力气体又倒流回级中来,如此周而复始,在系统中产生了周期性的气流振荡现象,这种现象称为喘振
2 喘振的危害及判断
2.1 喘振的危害 喘振现象对压缩机十分有害,主要表现在以下几个方面:喘振时由于气流强烈的脉动和周期性振荡,会使供气参数(压力、流量等)大幅度地波动,破坏了工艺系统的稳定性。会使叶片强烈振动,叶轮应力大大增加,噪声加剧。引起动静部件的摩擦与碰撞,使压缩机的轴产生弯曲变形,严重时会产生轴向窜动,碰坏叶轮。加剧轴承、轴颈的磨损,破坏润滑油膜的稳定性,使轴承合金产生疲劳裂纹,甚至烧毁。损坏压缩机的级间密封及轴封,使压缩机效率降低,甚至造成爆炸、火灾等事故。影响与压缩机相连的其他设备的正常运转,于扰操作人员的正常工作,使一些测量仪表仪器准确性降低,甚至失灵。一般机组的排气量、压力比、排气压力和气体的密度越大,发生的喘振越严重,危害越大。
2.2 喘振的判断 由于喘振的危害较大,操作人员应能及时判别,压缩机的喘振一般可从以下几个方面判别:听测压缩机出口管路气流的噪声。当压缩机接近喘振工况时,排气管道中会发生周期性时高时低呼哧呼哧的噪声。当进人喘振工况时,噪声立即大增,甚至出现爆音。观测压缩机出口压力和进口流量的变化。喘振时,会出现周期性的、大幅度的脉动,从而引起测量仪表指针大幅度地摆动。观测压缩机的机体和轴承的振动情况。喘振时,机体、轴承的振动振幅显著增大,机组发生强烈的振动。
3 压缩机的喘振预防及解决措施
三催化车间的气压机组是由美国DRESS-RAND公司制造的3M8-9两段压缩机和4U背压式汽轮机组成,该机组安装在公司120万吨/年催化裂化装置内,机组主要用来压缩气体、控制反应压力。当汽轮机调速系统出现故障可导致压缩机转数急剧下降,压缩机出口压力下降,从而使管网中高压气体倒流回压缩机引起喘振。
3.1 为了防止喘振发生,在操作中应注意到:防喘振系统未投自动的情况下,机组的操作状态必须远离喘振区,留有足够的防喘余度。气压机开停与调整时,必须严守升压先升速,降速先降压的原则。操作中应缓慢、均匀,多次交替完成升压和变速。反映、分馏岗位应努力平稳操作,控制好冷后温度,力求控制富气参数在设计范围内。操作中必
须密切观察主蒸汽和背压蒸汽参数,发现不利趋势及时联系加以调整。
3.2 goagent ios气压机不同工况下喘振现象的处理措施。针对低流量工况,应立即适量打开反飞动阀。针对出口阻塞工况,应立即适当打开出口放火炬阀。针对由气体参数变化出现的喘振工况,应首先打开出口放火炬消除喘振状态后,再调整操作改变气体参数。发生喘振工况时,气压机岗位操作员在情况判断不明的情况下,应先开出口放火炬消除喘振状态,再进行针对性处理的原则来操作。
4 结论
喘振是离心式压缩机固有的特性,具有较大的危害。喘振现象的发生取决于管网的特性曲线和离心压缩机的特性曲线。喘振形成的原因在于倒流与供气的周期性地交替进行。应当结合生产实践,逐步弄清喘振的机理,掌握喘振的主要影响因素,熟悉常见的喘振实例,采取有效的防喘振控制措施,提高离心压缩机抗喘振性能和运行可靠性。
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喘振
电流信号源

  surge 泵和压缩机及其管道系统因流体流量过小而产生的不稳定现象。以离心式压缩机为例,当气体流量小于某极限值时,气体进入叶轮的方向不再和叶片进口角一致,在叶道中产生分离和旋涡,气流受阻后向相邻叶道转移,并随着流量减小使分离现象沿着与旋转相反方向扩展到整个叶轮,这就是旋转失速现象。当整个流道出现分离,压缩机出口压力突然下降,级后管网中的气体发生倒流,直至管网中的压力降到等于压缩机出口压力为止,又重复出现旋转失速现象,从而在压缩机管网系统中产生周期的低频高振幅压力脉动,并会引起噪音和振动,此现象叫作喘振。喘振严重时会使叶片疲劳断裂,轴承烧坏,机器无法运行,所以决不允许在喘振工况下操作。影响喘振的因素有气体流量、管网容量和背压大小等。预防的措施有:(1)在比喘振线的流量大5%~10%以上的范围内运行;(2)在压缩机进口设温度、流量监测仪表,出口安置压力监测仪表,可启动报警、调节和停机;(3)降低转速可使流量减少时不会发生喘振(4)为了保持大于喘振气量且能正常工作,在压缩机出口并联放空管或设置返回旁路;(5)在级前设置可调叶片和导流器。泵的排出管路系统中如有能使液位升降的贮能装置(如高位槽),当输出管路流量小于泵的流量并可有两种工况时,也会出现上述喘振现象。
流体机械及其管道中介质的周期性振荡,是介质受到周期性吸入和排出的激励作用而发生的机械振动。例如,泵或压缩机运转中可能出现的喘振过程是:流量减小到最小值时出口压力会突然下降,管道内压力反而高于出口压力,于是被输送介质倒流回机内,直到出口压力升高重新向管道输送介质为止;当管道中的压力恢复到原来的压力时,流量再次减少,管道中介质又产生倒流,如此周而复始。喘振的产生与流体机械和管道的特性有关,管道系统的容量越大,则喘振越强,频率越低。流体机械产品一般都附有压力-流量特性曲线,据此可确定喘振点、喘振边界线或喘振区。流体机械的喘振会破坏机器内部介质的流动规律性,桥头堡建设产生机械噪声,引起工作部件的强烈振动,加速轴承和密封的损坏。一旦喘振引起管道、机器及其基础共振时,还会造成严重后果。为防止喘振,必须使流体机械在喘振区之外运转。在压缩机中,通常采用最小流量式、流量-转速控制式或流量-压力差控制式防喘振调节系统。当多台机器串联或并联工作时,应有各自的防喘振调节装置。

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