蒸汽压缩机防喘振控制方式探究

陈丹丹 周诗泰

格力电器（石家庄）有限公司

蒸汽压缩机是在热回收中对产生蒸汽进行压缩，以提高蒸汽温度、压力的重要设备。而蒸汽压缩机喘振现象是一种极其常见的运行故障，会引起动静部件之间的摩擦、碰撞，使得压缩机轴出现弯曲、变形，严重时叶轮会损坏。所以，为了提升蒸汽压缩机运行效率，保障生产的顺利进行，应结合蒸汽压缩机结构组成原理、运行环境等因素，制定有效的防喘振控制方式。

一、蒸汽压缩机喘振原理

蒸汽压缩机结构复杂，主要包括润滑系统、蒸汽降温器、压缩系统三个部分。依据压缩类型还可将蒸汽压缩机分为离心式压缩机、罗茨式压缩机等。

当离心式压缩机操作工况出现变动且偏离设计工况时，如果气体流量减少，进入到叶轮、扩压器流道的气流方向就会发生变化。一旦气体流量减少到一定值时，整个流道的边界层分离现象就会逐渐加重。同时，在气流分离沿着叶轮旋转反向扩展的作用下，叶道中会出现气流旋离，叶道中气流无法顺畅流通，出现级下降，进而导致排气管内高压力气体倒流，再次使叶轮正常运行。但此时新倒流气体又会被压出，导致级中流量减少、压力下降。之后级后的压力气体又倒流回到级中。这样来回反复，压缩机就会出现喘振现象。

从中也能够总结出蒸气压缩机出现喘振现象的条件包括：①流量会变小，小到一定程度时压缩机就无法稳定运行。②管网系统气体压力比较大，超出一定转速对应的最高压力时就会出现向管网气体倒流，压缩机喘振现象。③机械部件损坏。机械密封良好时，各级之间不会发生串气。但是机械密封不良，或损坏、脱落时就会出现串气，引起蒸汽压缩机喘振。④若是操作过程中升速、升压过快，就会引发气流倒灌现象，导致蒸汽压缩机喘振。⑤转速、流量、压力等发生转变时，压缩机运行点有可能落入到喘振区，以致于蒸气压缩机出现喘振。

二、蒸汽压缩机防喘振的判断

蒸汽压缩机防喘振的判断方式包括：①采用听测的方法判断压缩机出口管路气流是否存在噪音。若其中出现了周期性的呼哧呼哧声响，尤其是进入喘振工况，噪声声音会更大，甚至有可能出现爆炸声音。②采用观测的方法，观察压缩机进口流量、出口压力是否正常。如果发现其中出现了周期性的脉动、测量仪表的大幅度摆动现象，就证明其中出现了喘振故障。③观测压缩机机体、轴承的振动情况是否存在异常。因为当其出现严重喘振现象时，机体、轴承都会出现剧烈振动。④运用故障诊断、状态监测技术评估蒸汽压缩机是否出现喘振。蒸汽压缩机喘振可分为深度喘振、弱度喘振，但两者之间并无明显的判断界限，只依靠观测、听测手段是无法准确判别喘振程度的。所以，要借助先进的故障诊断、状态监测技术进行故障分析、判断。

三、实例分析蒸汽压缩机防喘振控制方式

（一）实例分析。文章选取了某硫酸铵二期项目中不同类型的蒸汽压缩机为例具体分析了压缩机控制方法。这些不同类型的蒸汽压缩机入口流量分别为90、112、4t/h。其主要组成部分包括蒸汽系统组成的回路控制、压缩机机械保护系统、润滑油油温检测系统、防喘振控制回路等。在防喘振控制回路之上有防喘振阀门、排空阀等，可以用于蒸汽压缩机的防喘振控制。

（二）控制方式。结合蒸汽压缩机出现喘振的原因，可采取以下控制方式。一是打开排空阀门，降低出口管道压力，缓解喘振现象。但这种方式只能缓解喘振，而不能真正消除喘振。二是可以打开回流管线上的防喘振阀门，让出口管道蒸汽回流，降低管道压力，增加蒸汽压缩机入口流量。但在开启、关闭防喘振阀门时要缓慢、交替，平缓操作，以免轴位移过大，振动加剧。如果压缩机组上的防喘振阀门超过两个，更要交替进行，保持各缸压力均匀变化。

针对该蒸汽压缩机，其具体防喘振控制方法为：先手动打开排空阀门，放空蒸汽，降低出口压力。接下来，再在回流管道上增设防喘振阀门，在蒸汽压缩机入口流量比较小时开启防喘振阀门，以增加入口流量，避免蒸气压缩机出现防喘振现象。

（三）自动控制方式。在蒸汽压缩机防喘振控制中还可采取自动控制方式，使其在自动出口显示值、出口压力设计值出现偏差时，自动调节其运行频率。当自动出口显示值比较小时，会自动将其频率调大，控制压缩机运行状况。针对本文提出的压缩机实例，可采用依据防喘振计算公式组态防喘振判定程序、依据蒸气压缩特性曲线推到防喘振判定程序，实现防喘振阀门自动控制。一旦蒸汽压缩机出现喘振现象，就可及时进行预警。就其中第一种控制方法来说，可通过设定喘振判断系数的方法判断蒸汽压缩机是否出现了喘振现象。就第二种控制方式来说，在充分考虑特性曲线的基础上，根据不同额定转速进行分段计算，确定边界斜率，并将其与工况斜率进行对比，确定是否出现了喘振现象。若边界斜率较大，则证明蒸汽压缩机出现了喘振现象，反之，则正常。另外，还可设置预警机制，实现蒸汽压缩机喘振的自动预警，以便工作人员能及时处理喘振事故，保证蒸汽压缩机的正常运行。

综上所述，消除蒸汽压缩机喘振现象的前提是要充分、详细地了解蒸气压缩机结构、运行原理；关键是掌握蒸汽压缩机喘振现象判断方法，以便根据实际情况制定更加合理的控制方式；重点是结合蒸气压缩机类型、结构特点选择合适的控制方式，并创建自动化的控制方式，真正意义上地做好蒸汽压缩机防喘振控制工作。