TY-520/5.2-I型离心式压缩机喘振处理实践

刘大富，宋应鹰（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

TY-520/5.2-I型离心式压缩机喘振处理实践

刘大富，宋应鹰
（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

TY-520/5.2-I离心式空气压缩机在运行过程中，由于工况的不稳定，引起机组进入喘振工作区,严重时造成空压机停机，影响生产。以2013年9月发生的喘振为例，阐述离心式空压机发生喘振的原因及机组状况，分析发生喘振时的处理方法及防范措施。

离心式压缩机；流程；冷却器；喘振；处理方法；防范措施

1 引言

贵溪冶炼厂动力车间6500制氧机其配用的是TY-520/5.2-I型离心式压缩机，采用五级压缩四级冷却［1］。自1990年7月份投产运行以来, 该压缩机多次发生喘振, 造成机组不能连续稳定运行,从而影响生产。空压机喘振是由于某种原因，在一定压力下流量减小，当小于一定值后空压机开始喘振。本文通过实例对造成TY-520/5.2-I型离心式空压机喘振的可能性因素进行分析，提出防止和处理空压机机组喘振的措施。

2 TY-520/5.2-I离心式空压机工作流程

空气经过过滤器过滤后，进入一级叶轮压缩后，气体压力及温度升高，通过一级中冷器E1进行冷却，然后进入二级叶轮增压，经过二级中冷器E2冷却后进入三级叶轮，增压后进过三级冷却器E3冷却，然后进入四级叶轮增压，最后进入四级冷E4却器。 然后通过五级叶轮增压后进入系统管网。图1为空压机空气压缩气路示意图。

图1 空压机空气压缩气路示意图

3 离心式空压机喘振的原因

空压机在系统运行中，由于种种原因［2］，当空压机流量不断地减小，减小到一定值时，就会使气流在流道中出现严重的旋转脱离［3］。流动严重恶化，这时本应是连续流动的气流就会在叶道中产生脱离，使气流在叶轮出口处形成间断的气流团，而在空压机出口处的流动会呈现间歇的一个一个的气流团涌出出口。那么，这个气流在向前流动时在后面就会出现一个负压区。它就将一直流到与前向压力相等时不再流出，而瞬时叶轮出口的压力将高于后面的负压区，这时它将发生倒流，随之马上与第二个气流团相遇，又开始逆流动。周而复始，从而在整个系统中产生气流振动现象，并伴一定的节奏的踹息声。这种现象就是我们称的“喘振”。

喘振与管网有密切相关，管网的容量越大，则喘振的振幅越大，频率越低，管网的容量越小，则喘振的幅度越小，频率越高。

系统喘振的先决条件有两个：

一是通空压机流量很小，引起气流的入口角与叶片安装入口差值过大［3-4］，效率迅速下降，甚至无法把气流输出。西安大学对某一离心式空压机进行的进气的预旋试验表明［5］：随着导叶预旋角改变，空压机的性能曲线将发行变化，喘振流量减小。

二是流道的影响，若流道的阻力系数很大，流道的性能曲线很容易与空压机性能曲线相交，易进入喘振区发生喘振。

4 离心式空压机喘振的判断

（1）听空压机管路，以及本体的气流声，空压机在稳定运转的正常工况下，其声响是较低且连续性的，而当接近喘振工况时，由于这个系统产生气流周期性震荡，因而在出气管道中气流发出的声响也是时高时低，产生周期性的变化。进入喘振工况时，噪声就会立即大大增加，甚至有爆声出现［6］。

（2）观察空压机出口压力和流量，空压机在稳定工况下运行时，其出口压力和流量是变化不大的，有规律的，且所测的数据在平均值变动幅度不大，基本恒定，当接近喘振工况时，两者变化明显增大，现场压力表指针亦可见大幅波动。

（3）观察空压机本体和轴承的振动情况，当进入喘振工况时，空压机将发生强烈的振动，出口管道也会出现强烈的振动。

5 TY-520/5.2-I型空压机喘振处理实践

6500制氧机1990年7月份投产运行以后，配用的TY-520/5.2-I型离心式压缩机多次发生喘振现象,最近一次是发生在2013年9月。压缩机本体内部有明显“喘气”声。现场压力表剧烈波动，轴承振动明显增大。出口管道也出现强烈的振动。另发现4级叶轮吸气温度过高。迫使空压机停机检修。

解体空压机发现：（1）空压机3级中冷器与新中冷器相比结垢堵塞严重，冷却效率明显降低。（2）空压机流道结垢堵塞。流道未堵塞时，最窄处流道宽度为50mm，堵塞时不到20mm。（3）空压机进口过滤室滤筒堵塞。查看空压机进口压力，滤筒堵塞时负压明显增大。

经分析，造成空压机喘振的主要原因是由于空压机流量减小。而造成空压机流量减少的原因主要两个方面：（1）中间冷却器冷却效果不好，造成压缩空气温度高，空气流量减小。（2）由于中间冷却器、空压机内流道被空气里面的灰尘封堵以及进口过滤器堵塞。造成空压机流量小。当空压机流量小于一定值时，空压机就进入喘振区。6500制氧机TY-520/5.2-I型空气压缩机正常运行时，出口压力为0.5MPa，流量在33000m3/h。当发生喘振时经DCS上查看，空压机进口空气流量在27500m3/h左右。图2为控制室DCS上显示发生喘振时的实时数据曲线。

图2 控制室DCS上显示发生喘振时的空压机流量实时数据曲线

针对空压机解体发现的一些问题逐一解决，（1）用高压水枪清洗3级中冷器，使中冷器换热片间隙通畅。（2）用高压水枪清洗空压机各级流道，使流道宽度恢复正常状态。（3）更换过滤室滤筒，并更换滤室外滤布。经过检修处理后，空压机恢复正常运行。喘振消除。

其实，当发生喘振时通常还可通过对空压机的工艺调整，暂时控制空压机喘振的发生。比如调整空压机作业范围，降低空压机压力或流量等方式。将空压机的性能曲线向流量小的区域移动，这时振动临界线也相应向小流量区域移动，这样同样可以扩大空压机的稳定工况范围，消除喘振［2］。如图3所示的空压机性能曲线。

图3 所示的空压机性能

6 结论

TY-520/5.2-I型空气压缩机发生喘振时，通常调整空压机入口导叶角度，适当调节增大空压机流量，或者打开空压机防喘振阀，可缓解喘振。但通

常中冷器的冷却效果与进口过滤器的干净程度与喘振有着非常密切的联系。因此，维护中冷器、提高其热交换能力以及保持滤筒洁净是防止喘振最常用的办法。而空压机流道的堵塞更使喘振故障的处理时间和难度大大增加，我们可以增加对设备的投资，加装叶轮清洗装置，彻底解决空压机在正常运行周期内的喘振问题。

［1］曹江盛, 蔡学文, 黄永红, 等. 贵溪冶炼厂制氧车间培训教材.2008.05:76.

［2］李永生. 离心式压缩机的抗喘振控制[J]. 大氮肥, 2009, 32(3):177-180.

［3］续魁昌, 王洪强, 盖京方. 空压机手册[K]. 机械工业出版社, 2010:31.

［4］楚武利. 离心式压缩机叶片扩压器叶片安装角对旋转失速影响的实验[J]. 流体工程, 1993(12):25.

［5］徐忠. 离心式压缩机原理(修订本)[M]. 北京: 机械工业出版社, 1990:140-141.

［6］张涵, 程学珍, 魏龙. 化工机械[M]. 北京: 化学工业出版社, 2001:158.

Handling Practice of TY-520/5.2-I Centrifugal Compressor's Surge

LIU Da-fu, SONG Ying -ying
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

During the operation of TY-520/5.2-I air compressor, due to unstable conditions, the unit entered the surging work area, to cause the air compressor shutdown in severe case and affect the production. Illustrated by the example of surge occurred in September 2013，the reasons and crew status are elaborate, handlings method and preventive measures are analyzed in this article.

centrifugal compressor；process；cooler；surge；processing methods；preventive measures

TH45

B

1009-3842（2015）03-0068-03

2015-04-03

刘大富（1981-），男，贵州铜仁人，主要从事机械设备管理工作。E-mail: 408961670@qq.com