TM 600-2型离心式空气压缩机喘振故障分析及解决措施

侯 建

(浙江省巨化电石有限公司气体厂，浙江 324004)

TM 600-2型离心式空气压缩机喘振故障分析及解决措施

侯 建

(浙江省巨化电石有限公司气体厂，浙江 324004)

分析TM600-2型离心式空气压缩机发生喘振故障的原因，提出了几项防止喘振发生的措施。

离心式空气压缩机;喘振;故障分析

我国从1970年以后才开始在离心式空气压缩机方面有所发展。喘振是离心式空气压缩机运行在某一工况下产生的特有现象［1］，它会危及整个控制系统甚至机械系统和后续系统。我公司的一台TM600-2型离心式空气压缩机自投入运行以来因多次发生喘振故障而停机。

1 TM 600-2型离心式空气压缩机喘振故障分析

1.1 压缩机的控制系统原因分析

TM600-2型离心式压缩机的控制系统是由IIC(防喘振控制系统)、CIC(主电机过载保护系统)、PIC(恒压控制系统)与BOV(放空阀)、IGV(进口导叶)组合调节控制，其正常状态调节过程示意图如图1所示［2］。

图1 TM600-2型离心式压缩机的控制系统Figure 1 Control system of TM600-2 centrifugal air compressor

下面四个原因会导致喘振发生：

(1)BOV与IGV的速度执行和动作顺序不合理，导致从加载→卸载或从卸载→加载过程中发生喘振;

(2)IGV开度设置偏小;

(3)PIC、CIC、IIC控制参数整定不合理，导致在调节过程中三者发生冲突而引发设备的工作状态进入喘振区;

(4)由于设备本身的固有缺陷导致在PIC、CIC和IIC一起调节的调节区域重叠。1.2 扩压器腐蚀磨损

TM600-2型离心式压缩机高速旋转的叶轮使通过的空气产生高速高压，然后空气再经过静态的扩压器，高速的空气由于扩压器内特殊设计的曲线腔壁而降速流过，流速降低后空气的压力进一步被提高1/3左右。而如果扩压器内特殊设计的曲线腔壁由于腐蚀等原因而被磨损比较大的时候，进入扩压器的空气的量就会下降，这是由于高速的空气经过磨损的曲线腔壁时很容易形成涡旋，进气量的下降使得空气压力得不到进一步的提高，而最终引起空压机的输出压力降低，而较易发生喘振。

1.3 叶轮与扩压器之间的间隙变化

TM600-2型离心式空压机对叶轮与扩压器之间的间隙要求很高。叶轮与扩压器之间的间隙太大会造成泄漏串气，使得通过的空气流量下降;如果间隙太小，通过的空气流量变小，同时如果后端推力轴承磨损的话，非常容易造成叶轮与扩压器碰撞。所以，不论是叶轮与扩压器之间的间隙太大还是太小都会造成通过的空气流量下降，导致空气压缩机不能增加输出压力，从而造成喘振的发生［3］。

此外，检修过程中发现叶轮及扩压室内导流槽都藏有大量泥土。由于厂区内空气含有大量酸性粉尘，随着高速的空气压缩，堆积在导流槽及叶轮内，严重降低了吸气量且改变了气体的压缩路线，这也导致了喘振现象的发生。并且对机器有较大腐蚀。

1.4 冷却器堵塞和腐蚀

TM600-2型离心式空压机为三级压缩，有三组冷却器。长时间运行，冷却器内堆积大量泥土，且翅片严重腐蚀。导致压缩空气量大大减少，吸入空气量大于压缩空气量从而产生对流，也将导致喘振现象的发生。

1.5 空压机进气口空气温度变化

在使用TM600-2型离心式空压机的过程中，冬季发生喘振的次数明显比夏季要少。离心式空压机设计上的压缩量是指温度在35℃、气压为一个标准大气压条件下的压缩量，而空气的温度是经常发生变化的，根据气体状态方程P1V1/T1=P2V2/T2可知，在压力一定的情况下，空气密度会随着温度的上升而降低，进而导致空压机实际压缩的空气流量下降，最终会使得空气压缩机不能输出足够的压力而发生喘振故障。

2 采取的几项措施

2.1 检查BOV与IGV的速度执行和动作顺序

经过手动试验发现，在执行放空动作的时候，当IGV关闭速度迟于BOV打开速度的时候，没有什么问题发生。从得到卸载信号执行动作到卸载过程结束，IGV、BOV动作执行的很好。其中BOV打开时间为20 s，IGV关闭速度为64 s，实验过程中通过手动调整把BOV执行过程时间调整到16秒之后发现可以更好地解决问题。在经过若干次执行放空动作试验后，喘振的次数减少了一些。

2.2 注意叶轮与扩压器之间的间隙变化

叶轮与扩压器之间的间隙具有严格的技术指标，它在维持空气压缩机的性能方面具有举足轻重的地位。通常情况下，叶轮与扩压器之间的间隙不会发生变化，只有在后端推力轴承磨损或扩压器腐蚀磨损时才会变化。所以，必须每隔一段时间(周期可以定为一年)定期检查叶轮与扩压器之间的间隙。发现变化后，如果是因后端推力轴承磨损而导致变化的，可以通过后端的垫片进行调整，使间隙达到规定的数值范围内;如果是因扩压器腐蚀磨损，可以对扩压器进行修复，但如果扩压器腐蚀磨损严重，则必须更换扩压器以保证间隙要求。

2.3 增加空气外过滤器

为防止过多的粉尘杂物被吸入压缩机内，我们增加了12组滤筒自洁式外空气过滤器。并定时对不工作的滤筒进行更换。有效的防止了粉尘杂物的进入。

2.4 更换冷却器翅片并定时清洗

由于公司外部空气成酸性，对冷却器翅片腐蚀十分严重。我们将原来的铝制翅片更换为铜制翅片，并且每半年进行一次清洗。随时注意各级排气温度变化，可有效防止由于进排气量差异导致的喘振现象。

2.5 注意空压机入口空气温度变化

空压机进气口空气温度变化会导致喘振的发生，而不同季节空气温度不同，可以通过采用加高房顶、增加室内空间及将空压机安装在室内等减少温度变化幅度的方法加以控制。如果仍不能收到很好的效果，则只有通过适当降低排气压力来减少喘振的发生。

3 结语

通过对喘振故障的分析，并采取上述措施后，我公司的TM600-2型离心式空气压缩机喘振的问题基本上得到了解决。不同型号的离心式空压机喘振的原因可能不同，要结合生产实践，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。

［1］李方涛，李书臣，苏成利，等.离心式压缩机防喘振控制及故障诊断系统研究与应用［J］.化工自动化及仪表，2011，38(5)：589 －592.

［2］魏龙，常新忠，滕文锐.离心压缩机喘振分析及实例［J］.通用机械，2003(7)：38 －41.

［3］田春波.离心式压缩机的防喘振控制［J］.石化技术，2007，14(1)：44 －46.

编辑 傅冬梅

Analysis and Solution of Surge Fault for TM600-2 Centrifugal Air Compressor

Hou Jian

Surge fault cause of TM600-2 centrifugal air compressor has been analyzed，and preventive measures from surge have been put forward.

centrifugal air compressor;surge;fault analysis

TH138.21

B

2013—05—06