离心式压缩机喘振原因分析与防治措施

刘晓霞

摘要：压缩机的控制在化工企业中是相当重要的， 而抗喘振控制系统是离心式压缩机的一个重要控制系统，它的可靠性将直接关系到压缩机的安全稳定运行。充分认识和理解其控制方案对于改进和优化压缩机的控制是有益的，随着科技的进步和发展，相信更加合理和先进的控制方案将会随时出现。

关键词：离心式压缩机；喘振；原因分析；对策

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。文章重点介绍了压缩机喘振及其预防方法，以供同行参考。

一、 空气压缩机喘振原因探讨

某空气压缩机是通过燃气轮机驱动， 是轴流式和两缸三段式离心式组合压缩机，该空气压缩机的高压缸冷饮轴流式结构，而低压缸利用离心式结构。。空气压缩机在正常工作时，

入口过滤器吸入空气，通过入口消音器将大部分固体杂质除去的空气送入空气压缩机一段，

空气被压缩到180℃，0.20Mpa 后， 通过出口冷却器后温度降低到42℃，利用分离器把冷凝液除去，在空气压缩机二段将空气继续压缩，温度达到200℃，压强达到0.81Mpa 经过二段冷却器出口进行冷却，温度降低到42℃，再次通过分离器将冷凝液除去；此时，被压缩的其他一部分作为仪表空气及公用空气被送到合成装置及成品装置； 剩余的空气将继续被压缩， 经过预热盘管之后，作为燃烧空气。如果空气压缩机的空气系统停车，那么用气量就会变为零，此时随着PC109 输出值的增加，PV109 没有及时的放空空气有时间的出口气，从而造成了空气压缩机出口压力越来越高，此时压缩比变化迅速，从而引起了管网特性曲线向左移动，使得空气压缩机工作的工况点由小流量进入到了喘振区， 从而引起了空气压缩机的喘振現象。当PV109 全部打开之后， 由于空气压缩机低压缸的出口的压力不能立刻降低，此时，低压缸存在着比较高的压缩比，空气压缩机的工况点还位于喘振区里，因此，即使此时PV109全部打开，但是空气压缩机仍然会继续发生喘振。因此，把HV171 全开后，实现低压缸的压力下降，使得压缩比能够迅速降低，此时，管网的特性曲线向右移动，重新回到安全区域，因此，消除了喘振现象。

二、 压缩机喘振的危害及其判断

1、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。

2、喘振的判断

由于喘振的危害极大，所以操作人员在工作过程中对喘振现象的正确判断是十分重要

的。对于喘振现象的判断主要由以下几个方面：①离心式压缩机正常运行时，其发出的噪声

较低而且是连续稳定的，但当压缩机将要发生喘振现象，压缩机的排气管中的气流发出的噪

声会时高时低，并且是周期性变化的，而当压缩机发生喘振现象时，噪声会明显增大并且发出异常的周期性吼声，甚至出现爆音；②压缩机的进口流量和出口压力发生周期性的大幅度脉动，流量指示值急剧下降；③压缩机发生喘振时，轴承、机体的振动幅度会明显增大， 机组会发生强烈的振动。

三、空气压缩机预防喘振的对策

第一，当空气压缩机在低负荷运行时，利用PC109 对PV109的开度进行手动的控制，同时，对燃气轮机的转速进行手动的条件， 从而使得空气压缩机的气量一直都能够保持在喘振区的右侧，同时具有安全裕量，通常情况下，对于喘振极限流量的控制要超过10%。第二，对PV109，HV171 进行定期的检查，从而确保空气压缩机的两喘振阀以及PC109，FIC103 等控制调节阀开关自如，能够正常的工作，确保在紧急情况下防喘振阀都能够打开，而不会造成空气压缩机的喘振。第三，在空气压缩机出口管线上面安装空管线，同时，通过两位阀对空管线进行控制，这样做的目的在于，当完全打开增加的放空阀时， 那么出口放空气量和正常工作情况下的二段转化炉空气量是相等的，因此，实现了空气压缩机的过渡平稳。第四，对空气压缩机进行实行定期检测制度。对空气压缩机入口通道，流道以及叶轮内的污垢进行彻底清除，为了确保空气压缩机内部的畅通，必须对空气压缩机冷却器进行检查，以确保空气压缩机的冷却器没有发生堵塞； 对空气压缩机的过滤器的滤芯以及粗滤布要进行及时的更换。根据有关操作规范，当空气压缩机入口过滤器压差达到了10kPa 时，就必须对空气压缩机入口过滤器滤芯及粗滤布进行更换。如果没进行及时更换，那么一旦过滤器压差继续增大，此时，基于压差作用，为了确保空气压缩机入口空气的流量， 那么就会自动打开气压缩机入口过滤器的风门挡板，从而对空气压缩机喘振起到了预防的作用。第五，对空气入口的温度进行严格的控制。在空气压缩机入口过滤器的前面有入口空气的加热器及冷却器，目的就是在冬季对进入到空气压缩机中的空气进行加热，以保证空气温度在5℃～10℃之间；在夏季对超过30℃的入口空气进行冷却， 为了预防空气压缩机出现喘振及空气流量能够提高的目的， 将夏季空气温度要尽可能的降低。另外，空气压缩机的工艺系统进行负荷的加减时，为了保持工况平稳，必须要缓慢加减负荷；同时，在升高压力之前，要先将空气速度提高，升高压力时，先将低压升高，再降高压升高，而降压操作则相反。第六，要全面提升压缩机的操作质量，重点提高岗位错做人员的综合素质。操作人员在机组启动前，要对压缩机的尽心各项检查工作，确保无误后再启动。在机组启动后，对系统的升压要平稳并且缓慢，尽量减少工况的大幅度波动。联合检查和维护要到位，并且要加强对机组运行状态的检测以及对压缩机的故障隐患的排查。第七，在压缩机工作运行期间，通常会使叶片、叶轮、转子产生腐蚀和结构，这会导致压缩机的特性曲线发生变化，从而致使喘振线的位移，当喘振线位移范围过大时，会使最初的防喘振线无法对防止喘振产生作用。所以，应每隔一段时间验证一次原喘振曲线的准确性，若变化较大需重新改正。

四、结束语

当空气压缩机发生喘振事故时，会造成仪表的测量精度，使得空气压缩机内部的元件破坏，严重的甚至可能危害到机组或者给管线带来损害。基于此，在生产过程中，必须对空气压缩机进行维护和保养，从而预防喘振的发生。然而当空气压缩机的空气系统出现紧急停车的时候， 那么忧郁PV109 来不及打开或者不能打开时，就会使得空气压缩机出口憋压造成了喘振。利用增加放空管线的措施， 能够使得空气压缩机的空气系统及时放空出口空气，从而规避了超压，也就防止了喘振的发生。

参考文献

[1]李广云等. 离心式空气压缩机喘振原因分析.中国科学院上海冶金研究所， 2000，（2） .

[2]庞琳. 离心压缩机喘振的预防及解决措施. 中国高新技术企业， 2010， （15）.