防喘振阀的选型及动作时间探讨

摘要：针对压缩机在工业生产过程中的重要性，介绍压缩机防喘振阀门的选型及防喘振阀门动作时间的计算，通过简单的介绍，在选型过程中选择合适的阀门和合理的附件，从而满足防喘振阀门的要求，使压缩机避免喘振。

关键词：防喘振阀  阀门选型  动作时间

压缩机广泛应用于石油、化工、冶金、食品、医药等行业中，压缩机是非常重要的设备之一，它主要的作用是提高其压力和输送压缩介质的功能，它安全可靠地运行对于整个系统装置的安全生产起着非常重要的作用。

1 压缩机喘振的产生和危害

当压缩机的流量低于极限流量值时或压缩机的输出压力比输出管道下游的压力小的时候都会出现不稳定的工况，这会导致气体介质从压缩机的出口倒流回压缩机，造成压缩机的气体流量和排气压力周期性的低频率、大振幅的波动，引起压缩机的强烈震动，这就是压缩机的喘振[1]。压缩机的不稳定工况导致压缩机的工作性能不稳定，使压缩机周期性的发生噪音、振动、严重的情况会导致压缩机的零件损坏，影响其正常的工作。

2 压缩机防止喘振的方法

压缩机防止喘振的方法主要有两类：一类是在压缩机设计时尽可能的增加叶片气体绕流无脱离的稳定区。二类是采取相应的防喘振装置来避免喘振，当压缩机的流量低于极限流量的时候，通过防喘振阀门或者放空阀、切断阀来调节压缩机的介质流量或介质压力，让压缩机的流量处于稳定的工作状态。这需要防喘振阀门的动作时间非常快，如果防喘振的动作时间不能满足压缩机的介质回流或者介质压力无法达到工作时稳定状态的要求，就有可能出现喘振。防喘振阀门的动作时间一般都小于2秒，下面将阐述防喘振阀门的选型，压缩机的防喘振阀门的口径从DN25到DN2000不等，防喘振阀门的选型，我们在这里主要考虑阀门的结构类型和阀门动作时间。

2.1 防喘振阀门类型的选择

压缩机防喘振阀门结构类型主要考虑介质的压差、温度、流量及介质的分子量，这几个主要方面的因素将确定阀门的结构类型。阀门的压差是决定阀门结构类型的主要因素，压缩机上使用的防喘振阀门主要有单座阀、套筒阀、高压差阀门、蝶阀，下面我将阐述这几种阀门使用的场合。

2.1.1 直通单座阀

单座阀的允许压差小，主要应用在1MPa以下的场合，由于单座阀的CV值可以做的很小，所以在压差大一些的场合也可以应用，但前提是阀内件必须进行全司太莱堆焊等强化处理，才可以满足使用要求。

2.1.2 套筒阀

套筒阀也叫笼式阀，套筒阀最突出的特点是密封面和节流面分开、使用寿命比单座阀长，阀芯具有压力平衡孔，所以稳定性好，可以承受比较大的压差，由于套筒阀的流量窗口在套筒上，介质高进低处，所以适用于介质出现闪蒸或者空化的场合，介质流动过程中，力相互抵消，具有降压降噪的作用，压缩机的防喘振阀门的前后压差在3MPa以内都可以选用此类型的阀门，现场具有很好的使用效果。

2.1.3 高压差阀门

因为压缩机的特殊性，介质全部为可压缩的气体，受到介质流量、压差、温度、分子量等因素的影响，在温度、压力、分子量不变的情况下，流量的增大会导致阀门的噪音和流速的提高;在流量、温度、压差不变的情况下，分子量的减小，同口径阀门的情况下，会导致介质流速和噪音的提高;在流量、温度、分子量不变的情况下，压差的改变对噪音的影响最明显，所以在高压差的压缩机场合中，需要特殊的高压差阀门来解决此类问题，高压差阀门阀内件的结构形式主要有：打孔式、套筒式、多级降压式、迷宫式等等的阀内件形式。

2.1.4 蝶阀

在阀前后压差比较小，管道口径比较大、介质流量大，要求空间比较小等情况下，蝶阀的经济价值马上就体现出来了，同口径的蝶阀价格是直动阀的1/3，现在市场上最流行的三偏心蝶阀，可以达到六级泄漏量，双向密封，扭矩小，所以蝶阀已占到压缩机防喘振阀门的半壁江山。

2.2 防喘振阀的动作时间

防喘振阀门最重要的一方面就是它的动作时间，为了保证压缩机不发生喘振，就必须保证防喘振阀门在规定的时间内打开或者关闭，防喘振阀门动作时间的实现，主要是通过阀门附件来实现，主要的阀门附件有定位器、减压阀、加速器、气控阀、电磁阀等等。下面将举例说明防喘振阀门动作时间的实现方法。

某项目有一台压缩机防喘振阀门，介质为混合气体，分子量是37.5，阀前温度是64.6，最大流量是24702kg/h，正常流量是20188kg/h，最小流量是16262kg/h，阀前压力是0.301MPa（A），阀后压力是0.29MPa（A），气源故障时：阀门打开，阀门口径与管道口径一致，阀门要求：带定位器、减压阀、电磁阀，电磁阀断电时，阀门从全关到全开时间小于2秒，定位器正常工作时，调节时间小于10秒。

解：我们主要考虑阀门的动作时间，阀门的CV值计算将不再阐述，由于阀门前后压差不大，管道口径比较大，我们选用三偏心蝶阀WB310 DN350，压力等级选用Class150，执行机构选用单作用的SR-400-K10，执行机构的容积是86L，供气压力是0.5MPa。

阀门动作时间的计算是根据一个经验公式，如下所示：

T=■×60

式中：T=阀门的动作时间，单位S;Q=执行机构容积，单位L;P=供气压力，单位bar;q=主气路限流原件的压缩空气流量，单位NL/min。

防喘振阀门时间要求：阀门从全关到全开时间小于2秒，执行机构的容积是86L，為了满足时间要求，配备了气动加速器、气控阀等附件。

根据实际经验，当管径有效截面积为18mm2时，流过的仪表气流量是250NL/min，所以相应附件的流通能力公式可以按照下面的公式计算：

■=■

式中：S=相应附件流道的节流面积，mm2;V=相应附件的流通能力，NL/min。

相应附件的流通能力这里不在计算，具体如下所示：

减压阀选用AW60-N10B，通径为1寸，压缩空气量为7000NL/min;气动加速器选用4818ANJNS，通径为1寸，压缩空气量为7000NL/min;定位器选用FISHER的DVC6200HC，电磁阀选用NF8327B102;气控阀选用Bifold的PPV系列，通径为1寸，压缩空气量为17500NL/min;气源管选用φ25，压缩空气量为5800NL/min。

我们从图1可以看出黑色的粗线为主控制气路，这条气路上面气源管是限流元件，所以计算阀门从全开到全关时间，应该以气源管的压缩气量为分母，如下所示：

阀门正常工作的调节时间：

T1 =■×60=■×60=4.5S，动作时间满足要求。

阀门从全关时间到全开时间，因为这条气路上面只有一个气控阀而已，所以把气控阀的压缩气量作为分母，如下所示：

阀门从全关到全开时间T2=■×60=■×60=1.5S，动作时间满足要求。

阀门控制气路图如下所示：

■

图1  阀门控制气路图

不管设计院如何要求，执行机构是单作用还是双作用，动作时间多长，计算方法是一样的，因为双作用执行機构需要带储气罐，一是储气罐会增加阀门的成本，二是由于压缩机的结构原因，需要考虑压缩机的配管，所以压缩机防喘振阀门的执行机构一般不选用双作用执行机构。

选型时，如遇到防喘振阀门有动作时间的要求，需要确定哪个是主气路，哪个是控制气路，选择合适的阀门附件后，一定要认真、仔细的把时间计算好，不要因为阀门动作时间无法满足压缩机的喘振时间要求，而造成压缩机的喘振，给用户的生产造成不必要的麻烦。

参考文献：

[1]黄钟岳，王晓放.透平式压缩机[M].北京：化学工业出版社，2004：232.

[2]刘琨.浅谈大型透平压缩机组防喘振阀的控制气路在生产中的应用[J].化工管理，2014（17）.

[3]王杨.防喘阀调节及快开特性的研究[D].浙江大学，2013.

作者简介：陈玉玲（1983-），女，甘肃张掖人，助理工程师，本科，主要从事阀门附件的研究。