离心压缩机喘振

喘振的概念

1）喘振的概念

喘振是离心式压缩机本身固有的特性，而造成喘振的唯一直接原因是进气量减小到一定值。

从前面我们已经知道，当气量减小到一定程度时，会出现旋转脱离，如这时进一步减小流量，在叶片背面将形成很大的涡流区域，气流分离层扩及整个通道，以至充满整个叶道，而把流道阻塞，气流不能顺利的流过，这时流动严重恶化，压缩机的出口压力会突然大大下降，由于压缩机总是和管网系统联合工作，这时管网中的压力不会马上减低，于是管网中的气体压力就会大于压缩机的出口处的压力，因而管网中的气体就倒流向压缩机，一直到管网中的压力下降到低于压缩机的出口压力为止，这时倒流停止，压缩机又开始向管网供气，经过压缩机的流量又增大，压缩机又恢复到正常工作。但当管网中的压力恢复到原来压力时，压缩机的流量又减少，系统中的气流又产生倒流，如此周而复始，就在整个系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象就称作“喘振”。喘振现象不但和压缩机中严重的旋转脱离有关，还和管网系统有关。管网的容量越大，则喘振的振幅越大，频率越低。喘振的频率大致和管网容量的平方跟成反比。

2）喘振的现象及判断

机组喘振时，压缩机和其后的管道系统之间产生了一种低频高振幅的压力波动，整个机组发生强力的振动，发出严重的噪音，调节系统也大幅度的波动。一般根据下列方法判断是否进入喘振工况。

（1）监测压缩机出口管道气流噪音。正常工况时出口的声音是连续且较低的。而接近喘振时，整个系统的气流产生周期性的振荡，因而在出口管道处声音是周期性的变化，喘振时，噪音加剧，甚至有爆音出现。（2）观测压缩机流量及出口压力的变化。离心式压缩机稳定运行时其出口压力和进口流量变化是不大的，是脉动的，当接近或进入喘振工况时，二者的变化很大，发生周期性大幅度的脉动。

（3）观测机体和轴振动情况。当接近或进入喘振工况时，机体和轴振动都发生强烈的振动变化，其振幅要比平常运行时大大增加。

3）喘振的危害

喘振是离心式压缩机性能反常的一种不稳定运行状态。发生喘振时，表现为整个机组管网系统气流周期性的振荡。不但会使压缩机的性能显

著恶化、气流参数（压力、流量）产生大幅度脉动、大大加剧了整个压缩机的振动，还会使压缩机的转子及定子元件经受交变动应力，级间压力失调引起强烈的振动，使密封及轴承损坏，甚至发生转子及定子元件相碰、压送气体外泄、引起爆炸等恶性事件，因此在操作中必须避免在喘振工况下运行。

4）喘振的基本原因

实际运行中引起压缩机喘振的原因很多，但基本原因上不外乎下述两种：

第一种：实际运行流量小于喘振流量，诸如生产减量过多、吸入气源不足、入口过滤器堵塞、管道阻力大、叶轮通道或气流通道堵塞等。

第二种：压缩机的出口压力低于管网压力。诸如管网阻力增大、进气压力过低、压缩机转速变化等。压缩机的出口压力低于管网压力，就会导致压缩机的运行工作点向小流量区域移动，从而进入喘振工况。这与前面提高的“造成喘振的唯一直接原因是进气减小到一定值”并不矛盾。5）喘振曲线和防喘振曲线

由于对每一转速，压缩机都有对应的喘振流量，小于喘振流量，压缩机即发生喘振，我们将各转速下所发生的喘振的点连接起来（特性曲线上的喘振点连接起来），即可以得到一曲线，即为压缩机的喘振曲线，如图16所示。

因此，千万不要让压缩机在图示的喘振区内运行。这将通过防喘振控制系统来实现。

喘振曲线通常呈抛物线形，而考虑了防喘振裕度后，就可以在其右边画出一条与喘振曲线相近的一条线，这就是保护曲线。保护曲线没有必要与此喘振曲线完全相似，或由喘振曲线平移来获得，而只要能保证压缩机在正常运转范围内有合适的裕度即可。这就使得防喘振控制系统仪表的配置和选用变得极为简单，并更具合理性。

在某一转速下，压缩机的实际流量与该转速下的喘振流量之比叫喘振裕度。裕度太大，则功率耗量增加，经济性差，太小则离喘振点太近，安全性差。一般防喘振裕度在110%～125%左右，在决定裕度大小时，还应把调节仪表的误差因素考虑进去。