压缩机防喘振控制

三、压缩机喘振现象
三、压缩机喘振现象
在运行中，压缩机发生喘振的迹象，一般 是首先流量大幅度下降，压缩机排气量显 著降低，出口压力波动，压力表的指针来 回摆动，机组发生强烈振动并伴有间断的 低沉的吼声，好象人在干咳一般。判断喘 振除凭人的感觉之外，还可以根据仪表和 运行参数配合性能曲线查出。
四、在运行中压缩机喘振原因
六、压缩机喘振判断
3、观测压缩机的机体和轴承的振动情况 喘振时，机体、轴承的振动振幅显著增大， 机组发生强烈的 振动。 4、利用故障诊断和状态监测技术进行分析判断 喘振可以分为弱喘振和深度喘振，它们之间 没有分界线，一般出现倒流的喘振肯定为深度喘 振。弱喘振或级间喘振，仅靠观测故障现象还不 能作出准确的判定，这时可以依靠频谱分析等先 进的故障诊断和状态监测技术来进行分析判断。
1、系统压力超高 造成这种情况有：压缩机紧急停机，气体为此进行放空或回流； 出口管路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严；或者单向阀距 压缩机出口太远，阀前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来 不及调节，防喘系统未投自动等等。 2、吸入流量不足 由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以下，而转速，使压缩机 进入喘振区引起喘振。如下图。这种情况的原因有：压缩机入口 滤器阻塞，阻力太大，而压缩机转速未能调节造成喘振；滤芯太 脏，或冬天结冰都可能发生这种情况；入口流量减少或切断，如 压缩机供气不足，压缩机没有补充气源等等。所有这些情况如不 及时发现及时调节。压缩机都可能发生喘振。
压缩机培训课件
恒力集团
化工组 2015.10.
压缩机培训课件
一、压缩机喘振机理 二、压缩机喘振条件 三、压缩机喘振现象 四、在运行中压缩机喘振原因 五、压缩机喘振危害 六、压缩机喘振判断 七、压缩机喘振预防 八、防止与消除喘振的方法 九、结束语
一、压缩机喘振机理
离心式压缩机工作的基本原理是利用高速 旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心 力，从而将能量传递给气体，使气体压力 升高，速度增大，气体获得了压力能和动 能。在叶轮后部设臵有通流截面逐渐扩大 的扩压元件（扩压器），从叶轮流出的高 速气体在扩压器内进行降速增压，使气体 的部分动能转变为压力能。离心式压缩机 的压缩过程主要是在叶轮和扩压器内完成。
七、压缩机喘振预防
2、升压的操作程序的总原则是在每一级压缩机内，避免 出口压力低于进口压力，并防止运行点落入喘振区。对各 机组应当确定关闭各放空阀和防喘振阀的正确顺序和操作 的渐变度。压缩机的出口阀只有在正常转速下，压缩机管 路的压力等于或稍高于管网系统内的压力时才可以打开， 向管网输送物料。 3、升压时要注意控制中间冷却器的水量，使各段入口气 温保持在规定数值。 4、升压后将防喘振自动控制阀拨到“自动”位臵。 要特别注意压缩机绝对不允许在喘振的状态下运行，压缩 机的喘振迹象可以从压缩机发生强烈振动、吼声以及出口 的压力和流量的严重的波动中看出来。如果发现喘振迹象 应当打开放空阀或旁通阀，直到压力和流量达到稳定为止。
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二、压缩机喘振条件
3、机械部件损坏脱落 机械密封，平衡盘密封，O型环等部件安装不全， 安装位臵不准或者脱落，会形成各级之间，各段之 间串气，可能引起喘振；过滤器阻力太大，逆止阀 失效或破损也都可以引起喘振。 4、操作中，升速升压过快，降速之前未能首先降 压 升速、升压要缓慢均匀，降速之前应先采取卸压措 施：如放空，回流等；以免转速降低后，气流倒灌 5、 工况改变，运行点落入喘振区 工况变化，如改变转速，流量，压力之前，未查看 特性曲线，使压缩机运行点落入喘振区。
压缩机扩压器
一、压缩机喘振机理
当离心式压缩机的操作工况发生变动并偏离设计工况 时，如果气体流量减少则进入叶轮或扩压器流道的气 流方向就会发生变化。当流量减少到一定程度，由于 叶轮的连续旋转和气流的连续性，使这种边界层分离 现象讲扩大到整个流道，而且由于气流分离沿着叶轮 旋转的反方向扩展，从而使叶道中形成气流漩涡，再 从叶轮外园折回到叶轮内圆，此现象称为气流旋离， 又称旋转失速。发生旋转脱离时叶道中的气流通不过 去，级的压力也突然下降，排气管内较高压力的气体 便倒流回级里来。瞬间，倒流回级中的气体就补充了 级流量的不足，使叶轮又恢复了正常工作，从而从新 把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减少， 于是压力又突然下降，级后的压力气体又倒流回级中 来，如此周而复始，在系统中产生了周期性的气体振 荡现象，这种现象称为“喘振”。
二、压缩机喘振条件
6 、正常运行时，防喘振系统未投自动 当外界因素变化时，如蒸汽压力下降或气量波动；汽轮 机转速下降而防喘振系统来不及调节；或来气中断等； 由于未用自动防喘振装臵可能造成喘振 7 、介质状态变化造成喘振 喘振发生的可能与气体介质状态有很大关系。因为气体 的状态影响流量，从而也影响喘振流量，当然影响喘振。 如进气温度，进气压力，气体成分即分子量等对喘振都 有影响。当转速不变，出口压力不变时，气体入口温度 增加容易发生喘振；当转速一定，进气压力越高则喘振 流量值也越大；当进气压力一定，转速不变，气体分子 量减少很多时，容易发生喘振。
一、压缩机喘振机理
二、压缩机喘振条件
1、 在流量小时，流量降到该转速下的喘振流量时发生 压缩机特性决定，在转速一定的条件下，一定的流量对 应于一定的出口压力或升压比，并在一定的转速下存在一 个极限流量——喘振流量。当流量低于这个喘振流量时压 缩机便不能稳定运行，发生喘振。上述流量，出口压力， 转速和喘振流量综合关系构成压缩机的特性线，也叫性能 曲线。在一定转速下使流量大于喘振流量就不会发生喘振。 2、管网系统内气体的压力，大于一定转速下对应的最高压 力时发生喘振 如果压缩机与管网系统联合运行，当管网系统压力大大高 出压缩机该转速下运行对应的极限压力时，管网系统内高 压气体便在压缩机出口形成恒高的“背压”，使压缩机出口 阻塞，流量减少，甚至管网气体倒流，造成压缩机喘振。
五、压缩机喘振危害
5、损坏压缩机的级间密封及轴封，使压缩机效 率降低，甚至造成爆炸、火灾等事故。 6、影响与压缩机相连的其他设备的正常运转， 于扰操作人员的正常工作，使一些测量仪表仪器 准确性降低，甚至失灵。一般机组的排气量、压 力比、排气压力和气体的密度越大，发生的喘振 越严重，危害越大。 一般压缩机的排气量、压力比、排气压力和 气体密度越大，发生喘振越严重，危害越大 。
四、在运行中压缩机喘振原因
四、在运行中压缩机喘振原因
入口温度 恒压恒转速下进行的离心式压缩机在不同 入口气体温度时的进行曲线，从曲线上可 以看出在恒压运行工况下，气体入口温度 越高，越容易发生喘振。
四、在运行中压缩机喘振原因
四、在运行中压缩机喘振原因
转速 透平式驱动的压缩机，往往根据外界不同流量 要求而运行在不同转速下，从图可以知道，在 外界用气量一定的情况下，转速越高，越容易 发生喘振。 综上所述，出现喘振的根本原因是压缩机的流 量过小，小于压缩机的最小流量（或者说由于 压缩机的背压高于其最高排气压力）导致机内 出现严重的气体旋转分离；外因则是管网的压 力高于压缩机所提供的排出压力，造成气体倒 流，并产生大幅度的气流脉动。
五、压缩机喘振危害
1、喘振时由于气流强烈的脉动和周期性振荡，会使 供气参数(压力、流量等)大幅度地波动，破坏了工 艺系统的稳定性。 2、会使叶片强烈振动，叶轮应力大大增加，噪声加 剧。 3、引起动静部件的摩擦与碰撞，使压缩机的轴产生 弯曲变形，严重时会产生轴向窜动，碰坏叶轮。 4、加剧轴承、轴颈的磨损，破坏润滑油膜的稳定性， 使轴承合金产生疲劳裂纹，甚至烧毁。
四、在运行中压缩机喘振原因
四、在运行中压缩机喘振原因
四、在运行中压缩机喘振原因
四、在运行中压缩机喘振原因
气体相对分子质量 如图4所示，离心压缩机在相同转速、不同 相对分子质量下恒压进行的曲线，从曲线 中可以看出，在恒压运行条件下，当相对 分子质量M=20的气体发生喘振时，相对分 子质量为M=25和M=28的气体运行点还远 离喘振区。因此，在恒压运行工况下，相 对分子质量越小，越容易发生喘振。
七、压缩机喘振预防
压缩机的保压与并网送气 当汽轮机达到调速器工作转速后，压缩机升压将出口压 力调整到规定压力，压缩机组通过检查确认一切正常， 工作平稳，这时可通知主控制室，准备向系统进行送气， 即工艺部门压缩机出口管线高压气体送到下一单元。当 压缩机出口压力大于工艺系统压力，并接到送气指令后， 才可逐步缓慢地打开压缩机出口阀向系统送气，以免因 系统无压或压力太大而使压缩机运转状况发生突然变化。 当各用气单元将压缩机出口管线中气体导入各工艺系统 时，随着导气量的增加，势必引起压缩机出口压力的降 低。因此在送气的同时，压缩机必须进行“保压”，即 通过流量调节，保持出口压力的稳定。
七、压缩机喘振预防
送气和保压调整流量时，必须注意防止喘振。在调整之 前，应当记住喘振流量，使调整流量不要靠近喘振流量； 调整过程中应注意机组动静，当发现有喘振迹象时，应 及时加大放空流量或防喘振流量，防止喘振。如果通过 流量调节还不能达到规定出口压力时，此时汽轮机必须 升速。 在工艺系统正常供气的运行条件下，所有防喘振阀、放 空阀应全关。只有当减量生产而又要维持原来的压强时， 在不得已情况下才允许稍开一点回流阀或放空阀，以保 持压缩机的功率消耗控制在最低水平。进入正常生产后， 一切手控操作应切换到自动控制，同时应按时对机组各 部分的运行情况进行检查，特别要注意轴承的温度或轴 承回油温度，如有不正常应及时处理。要经常注意压缩 机出口、入口气体参数的变化，并对机组加以相应的调 节，以避免发生喘振。
三、压缩机喘振现象
喘振是涡轮压缩机特有的现象， 我们可以从下图的简 单模型来解释这一特性 ，从图中可以看出，当容器中压力 达到一定值时，压缩机运行点由D沿性能曲线上升到喘振 点A流量减 小,压力升高。 这一过程中流量减小压力升高 由A点开始到B点压缩机出现负流量，即出现倒流 ，倒流 到一定程度压缩机出口压力下降B-C ,又恢复到正向流动CD。这样气 流在压缩机中来回流动就是喘振 。伴随喘振而 来的是压缩机振动剧烈上升 。类似哮喘病人的 巨大异常 响声等。 如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤， 喘振工况的发展非常快速 一般来讲在1-2秒内就以发生。 因而需要精确的控制算法和快速的控制算法才能实现有 效 的控制 。
七、压缩机喘振预防
压缩机升压(加负荷)可以通过增加转速和关小直到关死放空阀或防喘 振阀阀门来达到，但是这种操作必须小心谨慎，不能操作过快、过急， 以免发生喘振。 压缩机升压时需要注意几个问题： 1、压缩机的升压，有的先采用关闭放空阀来达到，有的采用关闭旁 通阀来达到，有的机组放空阀还不止一个。压缩机在起动时这些放空 阀或旁通阀是开着的，为了提高出口压力，可以逐渐关闭放空阀或旁 通阀。 关阀升压过程中要密切注意喘振，发现喘振迹象时，要及时开大阀 门，出口放空阀门全关后，逐渐打开流量控制阀，此时流量主要由流 量控制阀来控制。当放空阀全关后，使防喘振流量控制阀投入自动控 制。逐渐关小流量控制阀，压缩机出口压力升到规定值。 关阀过程中，同样需要注意避免喘振。如果通过阀门调节，压力不 能达到预定数值，则需将汽轮机升速，升速不可太猛过快，以防止发 生压缩机的喘振。
六、 压缩机喘振判断
根据出现振动时的频率特征来判断振动是否因喘振引发的， 进而查找故障原因，压缩机接近或进入喘振工况时，振幅 要比正常运行时大大增加，喘振频率一般为1～30Hz。
敏感参数变化
1 2 3 4 5 随着转数变化 随着介质温度变化 随着压力变化 随着流量变化 随着负荷变化
随敏感参数变化情况
旋转失速 明显 变化 很明显 很明显 喘振 明显 变化 很明显 很明显
很明显
很明显
七、压缩机喘振预防
1、防喘振系统未投自动的情况下，机组的操作 状态必须远离喘振区，留有足够的防喘余度。 2、气压机开停与调整时，必须严守“升压先升 速，降速先降压”的原则。操作中应缓慢、均匀， 多次交替完成升压和变速。 3、各岗位应努力平稳操作，控制好冷后温度， 力求控制参数在设计范围内。 4、操作中必须密切观察主蒸汽和背压蒸汽参数， 发现不利趋势及时联系加以调整。
离心压缩机工作性能图
控制线
转数线
喘振线
PD/PS
止回线
入口流量 (hx)
六、压缩机喘振判断
1、听测压缩机出口管路气流的噪音 当压缩机接近喘振工况时，排气管道中会发 生周期性时高时低“呼哧呼哧”的噪音，当进入 喘振工况时，噪音立即大增，甚至出现爆声。 2、观测压缩机出口压力和进口流量的变化 喘振时，出现了周期性的、大幅度的脉动，从 而引起测量仪表大幅度地摆动。