离心压缩机为什么会喘振?
离心压缩机的特性,决定了喘振不可避免,只能预防。
作为使用维护人员,了解喘振的原理及预防措施,对科学的使用离心压缩机很有必要。
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什么是喘振
当离心压缩机的操作工况发生变动,并偏离设计工况时,如果气体流量减少,则进入叶轮或扩压器流道的气流方向会发生变化。
当流量减少到一定程度,由于叶轮的连续旋转和气流的连续性,使这种边界层分离现象扩大到整个流道,而且由于气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展,从而使叶道中形成气流旋涡,再从叶轮外圆折回到叶轮内圆,此现象称为气流旋离,又称旋转失速。
发生旋转脱离时,叶道中的气流通不过去,级的压力也突然下降,排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。
瞬间,倒流回级中的气体就补充了级流量的不足,使叶轮又恢复正常工作,从而重新把倒流回来的气体压出去,这样又使级中流量减少,于是压力又突然下降,级后的气体又倒流回级中,如此周而复始,在系统中产生了周期性的气体振荡现象。这种现场称为喘振。
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喘振发生的原因
1.流量
离心压缩机在不同转速n下都对应着一条出口压力P与流量Q之间的曲线。
随着流量的减少,压缩机的出口压力逐渐增大,当达到该转速下最大出口压力时,机组进入喘振区,压缩机出口压力开始减少,流量也随之减少,压缩机发生喘振。
从曲线看,流量减少是发生喘振的根本原因,在实际生产中尽量避免压缩机在小流量的工况下运行。
2.气体相对分子质量
如下图,离心压缩机在恒压运行条件下,当相对分子质量M=20的气体发生喘振时候,相对分子质量M=25和28的气体运行点远离喘振区。
因此,在恒压运行工况下,相对分子质量越小,越容易发生喘振。
3.入口压力
如下图,压缩机的入口压力P1>P2>P3,在恒压运行工况下,入口压力越低,越容易发生喘振,这也是入口过滤器压差增大时,要及时更换滤芯的原因。
4、入口温度
下图是恒压恒转速下运行的离心压缩机,在不同入口气体温度时的曲线。
从曲线上可以看出,在恒压运行工况下,气体入口温度越高,越容易发生喘振。
因此,对同一台离心式压缩机来说,夏季比冬季更容易发生喘振。
5、转速
透平式驱动的压缩机,根据外界不同流量要求运行在不同转速下,在外界用气量一定的情况下,转速越高,越容易发生喘振。
综上,出现喘振的根本原因是压缩机的流量过小,小于压缩机的最小流量(或者说由于压缩机的背压高于其最高排压),导致机內出现严重的气体旋转分离。
外因则是管网的压力高于压缩机所提供的排压,造成气体倒流,并产生大幅度的气流脉动。
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喘振预防措施
1.压力调节
压缩机在高于设定压力的条件下工作时,可通过进口节流的方式维持出口压力,或打开防喘振调节阀将部分压力放空。
也可加装旁通管,采用旁通回流的方法,使排气压力保持在设定的压力下,使其流量维持在所限定的最低流量之內。
2.合理控制防喘振安全裕度
根据离心机性能曲线,在喘振线右侧采用了一条防喘振线,作为防喘振调节器的给定值曲线,它与喘振线之间的区域是压缩机的安全边界,称为安全裕度。
它是在一定工作转速下,正常流量与该转速下喘振流量之比值。
当压缩机工作点到达防喘振线时,防喘振调节阀打开,以使工作点右移进入安全区,从而避免喘振的发生。
3.设置报警仪器
在离心机的进口安装流量仪,出口安装压力传感器进行监控,一旦压缩机接近喘振工况区时发出报警,以提前采取措施,防患于未然。
小结
以上,我和你聊了离心压缩机难以避免且必须重视的一种故障--喘振。
其发生的根本原因是流量不足。
希望对你的日常工作有所帮助
感谢你的陪伴,再见。