关于离心压缩机喘振问题的探讨

朱振华 于喜堂

摘 要：石油化工产业发展中非常关键的一个核心设备就是离心式压缩机，但是离心式压缩机在实际使用过程中非常容易受到外界环境因素的影响，引发喘振，使其无法正常运行。因此，为避免化工生产受到离心式压缩机喘振问题的影响，就必须要对喘振问题进行分析，并采取合理的措施进行解决。

关键词：离心式压缩机；喘振：成因分析；解决对策

我国现代工业的发展推动了化工生产企业的发展，作为化工生产中非常关键的一种设备，离心式压缩机的运行效果非常关键。在离心式压缩机运行过程中，当离心式压缩机内的流量减少到一定程度之后，压缩机就会发生异常振动，并同时伴随着异常噪声的现象。这就是喘振，喘振不但会对压缩机本身造成损伤，同时会引发化工生产安全事故。本文主要分析了离心式压缩机喘振发生的原因，并提出了解决离心式压缩机发生喘振问题的一些建议，希望能够提高离心式压缩机的使用寿命。

一、离心式压缩机的工作原理

当前，离心式压缩机主要是由转子和定子组成的.定子在整个压缩机中起支撑作用，定子主要是弯道、扩压器、蜗壳、回流器和机壳组成，弯道的作用是运输气流，将气流运输到回流器中，在转弯的时候，由于弯道的直径略有减少，所以气流的流速会有所增加。扩压器就是将气体运动的功能转化为压力能。转子主要由主轴、推力盘、叶轮和平衡盘组成，在整个结构中，主要发挥作用的就是叶轮.叶轮会对压缩机内的气体做功。离心式压缩机就是通过叶片旋转式的压缩机，叶轮通过快速的旋转，对离心机内的气体做功，通过叶轮和扩压器的流道，通过离心升压作用，最后通过扩压器扩压，最终将机械能转化为压力能。

二、离心式压缩机喘振的成因分析

2.1 进气流量小

压缩机在工作过程中，叶轮对压缩机内的气体做功，气体在工作叶轮中流动，由于流入的气体越来越多，所以叶轮内的压力会变大，随着压力的升高，气流的速度也会加快，气体的温度也會随之慢慢升高，从而实现将机械能转化为压力能。如果在这个工作过程中，流入的气体流量太小或者温度太高，空气的密度就会变小，叶片就不能压缩气体，这时候容易导致气体回流，压缩机内的气流量就会进一步减少，最终造成压缩机内空气匮乏，而叶轮依然会对压缩机做功，最终就导致了喘振。

2.2 转速变化

离心式压缩机有一定特性，就是当压缩机的转速一致的时候，压缩机内气体的流量和压力呈现了一种特定的关系，在这个转速下，压缩机存在着喘振流量，也就是极限流量。如果压缩机的转速突然发生变化，那么压缩机的实际工作流量就会比喘振流量小，同样会导致喘振的发生。

2.3 转子不平衡

转子是组成压缩机的主要部件，而转子结构又包括主轴、叶轮和平衡盘等构件。压缩机在长期的工作状态下，它的主轴和推力盘都会受到一定程度的损伤，并且使用的时间越长，出现的损伤越大。当联轴侧的滑动轴向叶轮侧滑动的时候，最终会导致转子的旋转不平衡，转子旋转不平衡也会导致压缩机喘振的发生。

2.4 管口堵塞

压缩机的气体入口有一个过滤器，功能是将外界的空气进行过滤，起到一个净化空气的作用，如果入口的过滤器管口被堵塞的话，同样会导致进入压缩器内的空气流量变小，导致压缩器内的气体压力下降，而出口系统的压力却是不断上升的，管内的排气不畅又会导致气体的出口堵塞，从而导致压缩机发生喘振。

2.5 介质状态发生改变

压缩机内的流量和压缩机内的气体状态有着紧密的联系，当压缩机的转速一定的时候，喘振流量是随着压缩机内气体压力的增加而升高的，如果气体的流速和出口的压力保持不变的时候，气体入口温度的升高就会导致喘振发生。如果气体介质发生了变化.流量也会发生变化，从而导致喘振发生。

三、离心式压缩机防喘振的有效措施

3.1严格控制进气的温度

在大型化工厂中，压缩机的工作环境并不是固定不变的，外界环境的温度都是随着季节的变化而变化的，同时在一天当中气温的温度也是不一样的。温度的变化会导致流量的变化和压力的变化，最终导致喘振的发生。为了避免由于温度变化引起的喘振，在使用离心式压缩机的时候，应该要严格控制进气的温度，所以应该将离心式压缩机安装在室内，室内的温度变化比较小，一些室内还会对温度进行控制。此外，还应该加高房屋的高度，增加室内的空间，从而更好的将室内温度控制在一个较小波动的范围内，减少温度的变化幅度，从而达到较好的防振效果。

3.2 严格控制进气流量

进气流量过小会直接导致喘振的发生，所以在离心式压缩机的工作过程中，还应该严格控制进气的流量，要使进气流量始终保持在一个稳定的范围内，使进气的流量保持在滞止流量和最小流量之间，这样就既不会发生喘振，同时还能保持压缩机正常作业。为了防止进气的压力太低，可以将压缩机的回流阀控制在一个范围内，一般保持5%-6%的开度。减少气体的回流量，从而适量的增加进气流量，避免喘振发生。

3.3 应用变频器对速度进行调控

我们通过实验发现，将压缩机中使用到变频器的技术能够极大的将压缩机能耗降低，尽可能的减少不必要的能量损失。实际工作中，变频器会发出控制信号，通过电源频率来增加或降低降低压缩机转速，达到降低压缩机运行负荷的目的，使压缩机不发生喘振，节约压缩机运行能耗。

3.4 及时更换损坏的部件

压缩机部件的损坏也会导致喘振的发生，所以工作人员应该定期对压缩机进行检修，尤其应该检查转子中的部件，一旦发现已经损坏的部件，一定要及时更换。可以采用不锈钢材质的组件，减少工作中对其造成的损坏。此外，还应该调整叶轮侧滑动轴承在径向的间距，让保护层在作业过程中可以均匀拉紧。最后，还应该及时清理压缩机内部的残留物，保持进气箱和网管的通常和整洁。

四、结语

总而言之，压缩机能否正常运转会直接影响化工厂的生产进度，与企业的经济效益直接相关，压缩机在运转过程中发生喘振会直接对整个化工生产过程造成严重的危害，所以化工厂应该采取一定的措施防止喘振的发生，严重控制压缩机运转过程中的进气温度和进气流量，在平常工作中应该做好压缩机的清洁工作和日常维护保养，有效避免压缩机喘振的发生。

参考文献

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（作者单位：沈阳鼓风机集团自动控制系统工程有限公司）