离心式冷水机组防喘振措施分析

2018-02-13吴翔田利巧

精品 2018年6期

■吴翔田利巧

华北制药股份有限公司倍达分厂

和其他类型的机组相比，离心式冷水机组有着无法比拟的优越性，较高的性能系数，较低的能耗，可无极调节，大修较少等，是当下大中型空调工程应用频率最高的机型。但在多方面主客观因素作用下，离心式冷水机组喘振发生率较高，极易损坏扩压器、叶轮，使用中极易发生安全事故，必须采取可行的措施有效防止喘振的频繁发生，促使离心式冷水机组具有较高的安全性、稳定性与经济性。

1 离心式冷水机组喘振

离心式制冷压缩机核心部件较多，有能量加入部件：叶轮，无能量加入的固定元件，扩压器、吸气室、弯道等，不同元件扮演着不同的角色，是离心式冷水机组处于高效运行必不可少的组成要素。同时，离心式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器等都是离心式冷水机组组成元素。在运行中，如果叶轮气体流量比离心式冷水机组机组最小流量还小，冷凝器制冷剂气体会出现倒流现象，进入到制冷压缩机中。如果和冷凝压力相比，制冷压缩机出口压力较大，制冷压缩机会继续排出气体，在系统运行中，气流会出现周期性振荡，也就是说，运行中的离心式冷水机组会出现周期性大幅度振动，即喘振。简单来说，喘振是离心式压缩机运行工况在小流量、高压比区域中产生的运行状态，不具有稳定性。一旦离心式压缩机出现喘振故障，其中的气流便会出现振荡现象，具有周期性特征，会给运行中的离心式压缩机带来严重的影响，比如，离心式压缩性能降低，噪声变大，电流发生脉动，机组振动加剧。以“509A冷冻机”为例，入夏之后，运行过程中，频繁出现喘振现象，其原因体现在多个方面，比如，冷却循环水温度较高的同时，流量不足。在解决过程中，生产企业需要根据机组喘振具体情况，采用适宜的解决方案，比如，合理更换冷却水泵，有效解决冷却水量不足问题。

2 离心式冷水机组防喘振措施

2.1 动态控制叶轮出口制冷剂速度

在日常运行过程中，离心式冷水机组出现喘振的主要原因和叶轮出口制冷剂速度密切相关，即径向速度、切向速度。径向速度和机组负荷密切相关，径向速度减小的同时，切向速度、叶轮角度都会减小。但叶轮角度达到一定数值之后，离心式压缩机气体将无法顺利压缩，叶轮中会出现涡流，而冷凝器中的高压气体会倒流到叶轮中，在较短时间内压缩气体持续增加。气体排出之后，由于制冷剂吸入较少，出现气体倒流现象，反复作用下，离心式压缩机便处于喘振状态。在解决喘振问题中，生产企业要注重动态控制离心式压缩机压比，优化调整转速，减慢切向速度的基础上，控制好径向速度，也包括运行负荷，合理调整二者夹角，动态控制叶轮出口制冷剂速度，避免离心式冷水机组运行中喘振故障频繁发生。

2.2 合理控制进口导叶，科学调节转速

在运行过程中，离心式冷水机组叶轮进口位置的绝对速度和进口导叶密切相关，而能量头、流量二者改变都和导叶旋转有某种必然联系。在导流叶片作用下，压缩机可以在最大压头不同点安全运行。如果运行负荷持续降低，导流叶片日渐关闭，离心式冷水机组负载明显降低。在防止喘振过程中，生产企业要注重进口导叶的合理化控制，充分发挥进口导叶的调节作用，促使喘振在制冷量特别小的位置才会发生，实现双重调节，确保在低负荷状态下，离心式冷水机组不发生喘振故障。此外，生产企业在应用离心式冷水机组中，要根据喘振故障发生的具体位置以及涉及范围，科学调节机组转速，确保机组转速适中，避免喘振故障频繁发生，提高机组运行的经济性。

2.3 应用可转动扩压器，合理调节进口角

离心式压缩机具有叶片扩压器，运行过程中，性能变化较大，一旦流量减小，叶片扩压器极易出现分离现象，引发喘振故障。生产企业要合理应用可转动扩压器，实时自动化调节进口角，避免出现较大偏差，促使离心式压缩机处于稳定运行中。进而，科学改变离心式压缩机性能曲线，有效稳定离心式压缩机工况范围，避免喘振量持续增加，有效防止喘振现象的出现。

2.4 运用可移动式扩压腔，实时调节运行负荷

同时，就离心式冷水机组而言，在日常运行过程中，一旦运行负荷持续降低，离心式压缩机导叶会关闭，吸气量明显减少，在扩压腔通道面积不变情况下，气体流速明显减慢，如果无法满足扩压腔阻力损失要求，气流便会出现停滞现象，加上气体动能降低，可转化的压力能明显降低，排气管网压力超过气流体压力，气流便会出现倒流现象，喘振故障随之发生。生产企业要客观分析离心式冷水机组运行中喘振诱发的这一具体原因，巧妙利用可移动式扩压腔，借助其多样化优势，合理控制负荷的基础上，促使离心式压缩机处于稳定运行中，动态控制压缩机流体压力，避免气体倒流，有效防止喘振故障的发生。