离心式压缩机的喘振原因及控制

黄安安 原时超（山西潞安煤基合成油有限公司 山西 长治 046103）

离心式压缩机，又称径流压缩机，被压缩的气体沿着径向流动的透平式压缩机。其具有气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小，操作可靠等特点，而且离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程；被广泛地应用于化工、冶炼等行业。然而，离心压缩机易发生喘振。喘振对于离心式压缩机有着很严重的危害因此如何控制喘振对离心式压缩机的运行尤为重要。

一、喘振机理

1.1 工作原理

离心压缩机工作的原理相对简单，主要是利用汽轮机带动高速旋转的叶轮，气体在流过叶轮时，一方面气体的压力有所提高，另一方面速度也极大增加，使得气体获得了动能；从叶轮流出的高速气体在扩压器内速度急速降低，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。即离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。

1.2 喘振机理

离心压缩机在运行过程中由于系统工况变化或人为误操作产生气体流量减小的状况，使得进人叶轮或扩压器管道的气流方向发生逆转，当气流量降到很低时，分离现象则达到最大化。当气流发生旋转脱离时阻碍了气流的通过，这就使得另一端有着较高压力的气体返流到级里来。此时级里面气体压力增加，流量增加，又会重新把倒流回来的气体重新压出去。因此气体在级与管道间往复徘徊，这就使得系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。

1.3 影响喘振的因素

影响喘振的因素主要有两方面；一是离心式压缩机中的气流在叶道中形成气流旋涡即“旋转脱离”这是内在因素；二是压缩机管网系统具有的一种特性，这是外部因素。当外界条件使得两种因素相匹配时，喘振便会发生。可归纳出以下几个方面：

1.3.1 压缩机出口压力升高

出口压力升高时，使得系统压力大于出口压力，气流量会降低，达到符合喘振的流量。稳定系统压力高，使得压缩机出口憋压，大量气体回流入压缩机，形成气体低流量。

1.3.2 停、开机时

当停、开机时入口流量低于规定值。

1.3.3 气体组分发生变化

气体组分发生变化，气体的摩尔质量变化，压缩机转数不变，离心力却会变化，可导致出口压力及排量下降。

1.3.4 系统气体含有油类杂质

这类杂质使压缩机入口气体带油，液体组分进入压缩机内部，则会降低气体流量。

1.3.5 汽轮机出力下降

由于带动汽轮机的蒸汽压力低或品质差时，机组出力下降，转速降低，相应流量会降低。

1.3.6 机组附件原因

辅助系统发生故障，或者调速系统失灵，等等原因导致真空效率下降，机组出力降低。

二、喘振的危害和判断方法

2.1 喘振的危害

传真造成的危害主要有以下几个方面：

2.1.1 影响工艺稳定

喘振时气流强烈的脉动和，会造成供气的压力大幅度地波动，影响工艺系统的稳定性及安全。

2.1.2 损坏压缩机

喘振发生破坏了润滑系统平衡，加剧了轴承等磨损件磨损程度，不断的震动会使轴承产生疲劳形成裂纹、形变、损毁。

2.1.3 破坏密封

喘振产生的震动扩大了密封的间隙一方面降低压缩机效率，另一方面造成介质气泄露，导致爆炸、中毒、火灾等事故。

2.1.4 产生噪声

振动直接产生巨大的噪声破坏作业现场的环境，对操作人员造成一定的职业伤害。

2.1.5 冲击仪表

喘振会直接，降低压力表等测量仪表仪器准确性，甚至损坏这些仪表。

2.2 喘振的判断

喘振不仅具有以上危害，而且会破坏整个系统的平衡，应此操作人员必须及时判断，作出响应，通常可从这几个方面判断喘振：

2.2.1 听声音

当压缩机工况接近喘振时，排气管道中会有周期性的噪声。当进人喘振工况时，噪声迅速增大，甚至出现爆音现象，如果声音增大，则很可能是喘振。

2.2.2 看仪表

喘振的一个特点就是气流减小，并且气流会出现周期性的脉动，这时可以观察到流量表、压力表指针大幅度地摆动，通过观察可以判定是否为喘振。

三、喘振的预防和处理措施

3.1 预防措施：

3.1.1 在压缩机防喘振系统未投自动的情况下，调整机组的参数使其运行状态离喘振区，保留足够的防喘振空间。

3.1.2 在开车、停车或者调整过程中，必须遵守“升压过程先升速，降速过程先降压”的原则。操作中严格按照调整动作缓慢、均匀的过程。

3.1.3 连接压缩机的设备控制气参数必须控制在额定工况内。

3.1.4 操作过程中必须密切观察汽轮机主蒸汽及后系统设备的各项参数，发现有喘振的倾向时提前做出调整。

3.2 处理措施。

3.2.1 阻塞工况

如果发生出口阻塞工况，应立即适当打开出口放空阀进行减压。

3.2.2 低流量工况

低流量工况时，应立即打开反飞动阀，增加出口流量。

3.2.3 气体参数变化工况

当气体参数变化出现的喘振时，首先要适当打开放空阀消除喘振状态，再调整操作回复气体参数。

3.2.4 不明原因

发生喘振工况时，岗位操作人员在不能明确判断其原因时，应先开出口放空阀，消除喘振状态后，再根据实际情况作出判断后，进行防喘振操作。

四、结束语

实践证明，喘振的发生是完全可以避免的。采取相应的预防措施和操作，提高操作人员的预防技能，加强对机组的保养和管理，可以有效地防止压缩机的喘振的发生及其带来的危害，为机组的安全稳定运行提供可靠的保障，从而增加机组运行周期，降低检维修保养费用，不断提高经济运行效率。

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[2]周国良.压缩机维修手册[M].1.化学工业出版社,2010.

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