关于压缩机防喘振控制的探讨

关于压缩机防喘振控制的探讨

摘要：离心压缩机的“喘振”现象是压缩机在运行过程中出现的一种异常状态，喘振发生后会严重干扰压缩机机组的正常运行，甚至损坏机组设备，引起恶性事故，因此必须进行有效的防喘振控制。喘振的发生除了和压缩机组自身的性能有关外，还与和压缩机组相联接的管网有着十分密切的关系。该文主要从压缩机与管网的性能关系方面对喘振的产生原因与防喘振控制做了一些探讨和分析。

关键词：离心压缩机；管网；喘振；防喘振控制；

中图分类号：tb652

离心压缩机的“喘振”现象又称为“飞动”，是压缩机在运行过程中出现的一种异常状况，严重干扰压缩机组的正常运行。离心压缩机出现喘振时，机组会产生剧烈的振动，管网中的气体参数如流量、压力会出现大幅度的波动，并伴随周期性沉闷的呼啸声，以及气流波动在管网中引起的类似喘息患者的“呼哧”“呼哧”的强噪音。这种状况若持续下去得不到有效控制和调整，整个机组的振动会越来越强烈，继而会使压缩机的转子和定子等元件在强烈交变应力的作用下遭到破坏，同时，压力失调引起的强烈的振动也会使密封件和轴承损坏，压送的气体外泄，甚至发生转子与定子相碰撞引起爆炸等恶性事故。所以，为了保证离心压缩机机组的稳定运行，必须采用安全有效的防喘振调节控制方案来进行控制和保护。一、喘振现象的特征

当离心压缩机出现喘振现象时，管网和整个机组会出现以下几方面的显著特征：

（1）管网中气体的出口压力和入口流量发生大幅度变化，有时还会出现气体由压缩机排出口转为流向入口的这类情况十分危险

的气体倒流现象。

（2）管网中气体出现周期性振荡，频率低且振幅大，并伴有周期性的吼叫声，以及气流波动产生的“呼哧”“呼哧”的类似喘息的强噪声。

（3）机组振动强烈，压缩机的机壳、轴承均有强烈振动，这种状况会使机组的轴承润滑系统遭到破坏，轴瓦润滑失效而被烧坏，甚至发生断轴现象，转子和定子会发生摩擦、碰撞，密封件也将被严重破坏等。

二、喘振产生的原因与管网的关系

离心压缩机“喘振”现象的产生除了与其自身特性有关，还和相联接的管网有着十分密切的关系。管网一般由管线、管件、控制阀和压力容器等相关设备组成，它和离心压缩机一起构成一个密闭的保证离心压缩机实现气体输送和增压任务的管道系统。离心压缩机在输送气体的过程中，进口流量若不断减小，并达到一定值的时候，压缩机叶轮流道内的气体就会产生分离涡流，当流量进一步减少时，气体在叶轮流道内的分离涡流也会进一步扩大，并形成严重的旋转脱离现象，造成气体流动状态的严重恶化。此时，离心压缩机的排除压力大幅度下降，管网内的气体会倒流回压缩机，直到压

缩机的出口压力大于管网，压缩机又开始排除气体，周而复始，气就会在系统内产生这种周期性的振荡现象，称为“喘振”。

三、管网的设计要求

为保证压缩机能够可靠的工作，管网的设计和使用必须满足如下要求：

（1）干净清洁防止各类固态杂质颗粒物进入管网，若被高速气流带入压缩机，将对压缩机的叶轮、气封造成严重冲击而使其发生磨料磨损导致破坏，降低叶轮和气封的使用寿命，甚至引起压缩机运转异常。

（2）密封可靠管网输送的气体往往是易燃易爆或有毒气体，一旦泄露将引起火灾、爆炸、环境污染等事故，后果不堪设想，所以管网各联接部位和管件必须保证可靠密封，在安装和生产中应严格按照国家相关标准做好耐压、防泄漏检验。

（3）受力平衡管网对压缩机作用的力和力矩的大小直接影响压缩机是否能周期平稳运行，若所承受的作用力和力矩过大，压缩机壳体可能会产生变形或移位，导致机组发生强烈振动，甚至撞缸、断轴等严重事故的发生。

（4）工况稳定管网作为压缩机和生产设备的连接管道，生产设备在生产过程中的任何波动，都将直接影响压缩机的稳定运行，甚至引起压缩机出现喘振、阻塞、逆流等异常。因此，管网必须针对这些现象做好防喘振、防阻塞和防逆流等安全可靠的技术措施，避免不正常状况的出现和进一步的恶化。

四、管网性能曲线

管网性能曲线是对管网工作形态的图形化描述，它反映着管网的结构特征和工作状况，其性能状态对离心压缩机是否能稳定运行有着直接的影响，因此，研究分析和合理应用管网性能曲线具有重要的意义。

如图所示，如果管网性能曲线 2 交于压缩机性能曲线 1 的右侧，则压缩机的运行状态一般较为稳定。若系统流量受到某些因素的影响，产生瞬间增大或减小，都会因系统本身阻力的变化，使其恢复原来的工况，再次实现压缩机的稳定运行。如系统流量由 qa 增加至 qa1，这时压缩机将气压增 pa1，而管网输送所需的压力为pb1，此时pb1>pa1，即 pb1-pa1=δp，显然这一压差的存在增加了气体流动的阻力，系统流量将会逐渐减小，直至回到原工况点为止。若系统流量瞬间减小，情况亦然。

通过上面的论述可以看到，管网的性能和离心压缩机的喘振现象的产生有着密切的联系，所以在对压缩机进行防喘振控制研究时需要综合考虑、具体分析，才能更加全面的做好离心压缩机的防喘振控制工作。

参考文献：

[1] 黄向龙：《离心式压缩机的防喘振控制》，《荆门职业技术学院学报》，2010年第 1 期。

[2] 魏宗宪、卢世忠、李自荣：《大型透平式压缩机防喘振控制及应用》，《化工机械》， 2012 年第 5 期。

[3] 黄钟岳：《化工透平式压缩机》，大连理工大学出版社，2011 年。