离心式空气压缩机喘振故障分析与处理

离心式空气压缩机喘振故障分析与处理

1．摘要：针对NK32/45/0—MCO1004型蒸汽透平空压机出现的喘振现象进行分析，得出主要原因是空气冷却器故障。通过对空气冷却器清洗及利用深井水降低气体温度等防范措施，保证了空压机正常运转。

2．关建词：离心式压缩机冷却器喘振

3．（1）引言 NK32/45/0—MCO1004型蒸汽透平空压机为沈阳鼓风机厂制造。空气经吸入塔吸入，经空气过滤器除尘和杂质，流入空压机第一离心级压缩冷却后再压缩，最后第四级离心级压缩得到压力为0.63MPa,温度为80℃,流量为95000m3/h空气送入空气装置空冷塔。在空气出口管线上设有防喘振装置，一旦发生喘振，气体由喘振阀经消音器排入大气。（2）发生喘振过程：

2011年12月16日6：36当时空气压缩机出口压力0.53 MPa,加工空气流量为98000m3/h，空分装置运转正常。突然空压机防喘振阀打开，空压机发生喘振。6：37蒸汽空压机未经任何调整，自动恢复正常。6：41空压机又一次发生喘振，6：42蒸汽空压机又一次自动恢复正常。由于这二次喘振发生的时间短，未对空分装置造成太大的波动。经询问操作人员未发现异常情况。当时未得到太重视，只是认为可能是由于早晨外界温度降低，空气密度升高，造成进入空气压缩机气量过多造成冷却器换热不够，气体温度升高所致，决定将空压机吸入叶片关小，将空压机的出口气量控制在97000m3/h左右。

经过白天观察空压机运转正常。2011年12月17日5：35当时空压机出口压力0.53 MPa，空气流量为97000m3/h，再次发生喘振且持续了3分钟，防喘

振阀一会开，一会关，气量忽高忽低。5：38恢复正常。这次喘振由于时间长点，造成氮气纯度波动，合成系统切气。

（3）问题提出及分析

喘振是离心式空压机运行在某一工况下产生的特有现象。当进入空压机的空气流量不能使空压机产生足够的压力,以至于外部系统(外部管路)的压力大于空压机内部的压力,导致逆止阀关闭。这时,空压机没有输出,空气在空压机内部积累,压力不断增加,直到积蓄的压力大于外部系统的压力时,空压机内部压力冲开逆止阀排出。气体排出后由于没有足够的空气使空压机维持连续的输出,空压机内部压力下降,逆止阀关闭,空气重新在空压机内部积累,直到积累的压力足够时,再次排出,如此反复,导致输出的压力和电机负荷剧烈波动、逆止阀频繁动作,机器发出砰砰的声音,这种现象就叫喘振。

产生喘振的原因主要有以下几点：

1．机组流道缩小，造成效率降低。

通过分析由于7月份大修，叶轮及流通内清理干净，而且发生喘振的时间短，不可能由于这种原因造成的。

2．机组出气口堵塞。

根据发生的现象和时间判断，已排除。

3．机组内部通道发生堵塞。

经过对生产记录进一步分析，发现发生喘振时气体三级入口温度有升高现象。从电脑查找三级入口温度历史趋势看，温度最高达到75℃，同时对两天

时间内发生喘振时各级冷却器的温度来看，三级入口温度有上涨的现象。进

一步确认了由于二级冷却器堵塞，使气体换热效果不好，同时由于在冬季早晨，气体温度低，空气密度大，压缩机气量大，造成三级入口气体温度过高，引起压缩空气旋转脱离，严重时产生级间喘振。通过查找资料得知当冷却水水质变差或变脏时,容易在冷却器内造成冷却水堵塞,影响冷却水流动,降低压缩气体冷却效果,影响到空压机的空气容积率(一定质量的空气体积与温度成正比,温度越高,空气密度降低,空压机实际压缩的空气流量减少),导致空压机输出压力不足,形成喘振现象。

空气压缩机如果停机清理二级冷却器需要二天时间，而且由于我厂只有一台大型空压机，如果停车，会造成全厂停车，损失大太。

（4）对策

经研究决定处理如下:

⑴从发生喘振现象看,二级冷却器堵塞不太严重,决定不停车处理。对二级冷却器外面利用深井水（由于在北方冬季深井水温度只5--6℃）进行喷淋降温，降低三级入口温度。

(2)根据空气温度对压缩机入口调节叶片进行调整。

根据空气流量调节吸入叶片，使空压机气量控制在90000m3/h---93000m3/h

之间，同时注意三级入口温度，不允许超过70℃

4．结论及验证：

三级入口气体温度由75℃降低至65℃。机组运行状态良好，再没有发生喘振现象，保证了生产系统的稳定运行。

2012年7月我厂对整套空分设备进行大修，其中一项清洗空气压缩机冷却器，发现整个二级冷却器堵了80根管（二级共有616根管）。

二级冷却器清洗前二级冷却器清洗后空气量 90000 m3/h 98000 m3/h

三级入口气体温度 65---68 ℃ 50℃

空分系统涉及流程复杂，包含运转设备很多，而且每套设备具体要求又不相同，运行过程中出现问题多样性，只用系统思考，理性判断才能发现问题所在。

参考文献:

[1]郭洪波.离心式空压机喘振事故分析[J].油气田地面工程,2004, 23(6): 37~37.稿号：2012.11.15.0001