离心压缩机喘振的影响因素分析

姜 峰 李海龙

陕西延长石油天然气有限责任公司

离心压缩机喘振的影响因素分析

姜 峰 李海龙

陕西延长石油天然气有限责任公司

喘振现象是离心式压缩机固有的机械特性，在压缩机的运行生产中，喘振有着较大的危害和隐患，所以在生产的过程中，要结合实践，弄清喘振机理和引起喘振的影响因素，根据问题的实际情况，采取相对应的有效防止和抑止喘振的措施，同时准确地判断喘振现象并加以控制，喘振现象就能够完全避免，从而实现提高离心式压缩机的工作效率，确保离心式压缩机运行稳定性和可靠性。鉴于此，本文主要分析离心压缩机喘振的影响因素。

离心压缩机；喘振；因素

1 喘振机理

压缩机流量减少时，随着旋转失速的产生会出现一种不稳定工况现象，压缩机的气体流量和排气压力周期性地低频率、大振幅地波动，引起机器的强烈振动，这种现象称为压缩机的喘振。喘振时的气流波动和旋转失速时的气流脉动截然不同：喘振时，气流波动方向是轴向的，而不像旋转失速时气流脉动沿周向进行；喘振时通过压缩机的整个气体流量(或平均流量值)大幅波动，而旋转失速时，通过压缩机的平均流量不变，流量脉动是在平均流量附近的脉动；喘振频率和振幅是流路的容积大小所支配，与旋转失速的关系不大；喘振频率低而旋转失速频率一般都较高。形成喘振的内在原因是气流的严重失速和扩展，外部条件是压缩机与管网联合运行工况条件。

因为对离心式压缩机喘振问题的研究尚不完善，所以对离心式压缩机喘振的机理还没有完全、确切的定论。通常认为离心式压缩机喘振的发生主要有2个原因：(1)离心式压缩机中的气体介质在特定条件下发生的旋转失速，这是发生喘振现象的内在因素；(2)离心式压缩机所处的工艺系统的特性是其外界条件。只要外界条件和内在因素达到喘振发生的特定条件时，喘振就会发生。

2 离心式压缩机喘振的危害及判别

喘振现象对离心式压缩机的危害极大，会缩短压缩机的使用寿命，喘振现象的危害主要表现在以下几个方面：①喘振会使气流强烈的脉动以及周期性的震荡，会导致供气参数(流量、转速等)的大幅度上下波动，这会破坏工艺系统的稳定性运行。②喘振现象的发生会使叶片产生强烈的震动，叶轮的应力也会大大地增加，使噪声加剧。③喘振会加剧轴颈和轴承的磨损，破坏润滑油膜的稳定性，导致轴承合金产生疲劳裂纹，甚至烧毁轴承。④喘振现象会致使压缩机机件密封及轴封遭受损坏，导致压缩机的工作效率降低，甚至造成火灾、爆炸等重大事故。⑤喘振会致使动静部件之间的摩擦与碰撞，使压缩机的轴弯曲变形，严重时会产生轴向窜动，破坏叶轮；⑥喘振会影响与压缩机相连的其他设备的正常运行，干扰操作人员的正常工作，使部分测量仪器仪表准确性降低，甚至是失灵。一般情况下，机组的压力比、排气压力、气体密度和排气量越大，喘振现象就会越严重，其危害就越大。

喘振的判别，由于喘振的危害较大，操作人员应能及时判别，压缩机的喘振一般可从“两观一听”来判别：(1) 观测压缩机出口压力和进口流量的变化：压缩机喘振时会出现周期性的、大幅度的脉动，从而引起测量仪表指针大幅度地摆动；(2) 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；(3) 听测压缩机出口管路气流的噪声：当压缩机接近喘振工况时，排气管道中会发生周期性的，时高时低“呼哧呼哧”的噪声。当进入喘振工况时，噪声立即大增甚至出现爆音。

3 离心压缩机喘振的判断及预防措施

3.1 喘振的判断

(1)监听压缩机排出管道内的声音：压缩机在正常的运行状态下，其声音低而且为连续性的，当喘振发生时，管道中的气体流动状态发生周期性的变化，管道内的气体不稳定的流动会产生很大的噪音，出现噪音循环性的变化，像人剧烈喘息的声音，明显有别于压缩机正常运行时的声音。(2)通过压缩机排出压力和吸入流量的变化能够有效的判断喘振是否发生：排出压力和吸入流量处于稳定状态时，压缩机稳定运行。只会在正常调整范围内较微波动。排出压力和流量发生强烈脉动和周期性振荡，压缩机吸入压力异常变化，此时可以确定压缩机发生了喘振。(3)查看机体和轴承的振动情况；当接近或进入喘振工况时，压缩机缸体的振动和轴端位移会出现较大变化，其振幅要比正常运行时大得多，机组发生强烈的振动。

3.2 预防措施

喘振是离心式压缩机固有的特性，具有较大的危害，所以在实际的生产运行过程中，为了能有效地防止喘振的发生，可采取3项措施。

(1)在压缩机排出管道设置手动或自动控制的防喘振回流阀。目前，大部分的离心式压缩机均采用该方法。防喘振阀在设计阶段要合理选型，其全行程反应时间尽可能短；防喘振阀的型号、尺寸应根据压缩机的性能和操作条件来选取，必须有较大的安全余量。(2)如果防喘振阀出现故障时，为了能安全及时地卸压。采用在压缩机出口管线上安装安全阀，排放至火炬系统。(3)定期校验安全阀、防喘振阀、压力及流量联仪表，确保其整定值准确、动作灵敏。应重点做好防喘振系统仪表的定期检查工作，确保该系统开启迅速。另外，应定期维护压缩机的出口止逆阀，确保其灵活好用。进口带可调控叶机构的离心式压缩机，它的导叶执行机构要反应灵敏，反馈信号一定要准确无误，还应每隔一定周期校对导叶开度的精确性。因此，每个检修周期都应该检验喘振曲线的准确性，如果位移量超标严重，就应该重新修正。

总之，压缩机防喘振技术已经比较成熟，防喘振自动控制系统也更加完善，只要将防喘振技术充分理解，结合实际生产装置的工艺流程制定出不同情况下的防喘振措施，并转变为操作员的实际操作能力，就可以有效避免离心式压缩机组的喘振。

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