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离心式压缩机喘振及控制策略
离心式压缩机喘振及控制策略
摘要:离心式压缩机的喘振是一种必然现象,是压缩机的固有特性。但是喘振必须要得到控制,如果喘振过于剧烈,会对天然气管道造成较大危害,损坏其他机组等。与此同时,要控制离心式压缩机的喘振就需要弄清喘振的发生原理,维护方法等,在机组运行时避免其进入喘振区,从而降低喘振带来的损害。本文结合笔者研究实践,对喘振的原理进行了简要分析并提出了相应的控制策略。

关键词:离心式压缩机喘振控制发生原理损害
中图分类号:TB652 文献标识码:A 文章编号:
离心式压缩机和喘振
(一)、离心式压缩机简介
离心式压缩机是一种在短时间内体改气体压力的设备,当气体进入压缩机后,通过叶轮的高速旋转,提升气体压力,气体在跟随叶轮高速旋转的同时,在叶轮离心力的作用下想叶轮出口流动。除此之外,由于空气受到叶轮的扩压作用,动能和压力都得到较大的提高。在气体进入到扩压器之后,气体的动能进一步转换为压力能,气体在通过弯道、回流器流入下一级叶轮进一步压缩,从而使气体的压力达到后续工艺的需要。在输送体积较大,压力相对较低的气体时,就会使用离心式压缩机,提升气体压力。在这个过程中,离心式压缩机对气体的压力、流量、温度等比较敏感,所以压缩机组在运行过程中会伴有强烈的震动和噪声,这对压缩机机组的叶轮、轴承等会造成一定程度的损坏。所以针对离心式压缩机的喘振控制研究是非常有必要的,具有很强的现实意义。
(二)、发生喘振的原理
在离心式压缩机的机组中,气体的压缩主要是通过叶轮和高速旋转和扩压器来实现,但是当气流在叶轮或者扩压器中发生严重的气流旋转脱离,这是就导致离心式压缩机发生喘振的根本原因。叶轮上的旋转脱离:由于叶片形状、安装位置的差异以及气流的不均匀性,在运行过程中,随着叶轮旋转和气流的连续性,这种气流边界层分离会沿着叶轮旋转的反方向逐渐扩大到整个流道,这就是发生喘振的原因之一,旋转脱离。扩压器内的气流旋转时速:高速气流活动时,主要是主流层的动能传递给边界层,壁面的摩擦力会影响边界层的气流,使得沿着流道方向的分速度降低,压力增大,主流层的动能也不断减小。气体压出去后又使其中流量减小,于是压力又突然下降,然后较高压力的气体又倒流回来,如此周而复始,在系统中产生了周期性的气流振荡现象,这就是产生喘振的另一个原因。
二、喘振产生的危害
喘振是离心式压缩机在运行中必然会产生的一种现象,一定强度的喘振是正常的,但是喘振如果得不到适当的控制,就会对机组造成较大的损坏。喘振会损坏密封、O 形环等压缩机零部件,损伤压缩机动叶以及轴承和环油密封系统。由于压缩机各部分之间原本有就间隙值,喘振就有可以破坏这种间隙值,导致轴的变形,从而使得在后面的运行中,喘振越来越明显,形成这样一个循环,使得仪表仪器失灵,或者准确性降低。在危害管道的安全运行方面主要体现在一下几个方面:第一,出口压力产生周期性、低频率、高振幅波动,先升后急剧下降。第二,出口流量急剧下降,并大幅波动,严重时甚至出现倒灌至进气管道。第三,喘振严重时,往往引起压缩机叶片断裂、轴承损坏等。
三、离心式压缩机喘振的控制策略
对于离心式压缩机在不同的情况发生喘振时,可以采取不同的控制策略,这样才能最大程度上降低喘振强度,减少喘振对机组带来的损坏。第一,在气体流量