离心式压缩机组喘振引起振动高的原因分析及处置

常晓惠 段东辉

摘要：离心机压缩机的使用寿命与其发生喘振频率有着直接联系，为了保证企业正常的生产经营，分析离心式压缩机发生喘振的原因并研究相关的解决措施是所有化工企业应该考虑的事情。下文就离心式压缩机的相关基础知识的介绍、发生喘振的危害和产生的原因以及相关的解决措施做了简单分析，希望对化工企业解决离心式压缩机喘振方面的问题，实现企业的持续发展有所启示和帮助。

关键词：离心式压缩机;喘振;原因;解决措施

中图分类号：TH452 文献标识码：A

1引言

化工企业采用离心式压缩机的原因是因为其运行效率高，且在运行的过程中很少发生故障，发生喘振的几率也相对较低。但是，也正是因为如此，离心式压缩机一旦发生喘振现象，在分析其产生原因和寻找解决办法上也就更加困难。因此，相关的工作人员在实际的操作过程中，更应该注意离心式压缩机的各部件是否完好，从而在发生喘振时快速地排除故障。

2离心式压缩机的主要工作原理

离心式压缩机在工作原理上与轴流式压缩机相似，和容积式压缩机却又有所不同。比如，往复式压缩机是通过阀和活塞运动将气体吸进气缸，利用活塞在气缸中的往复运动来达到压缩的目的。在机组运行和停止的过程中，阀门可以阻止气体的逆流或者是再循环。通过比较可以看出离心式压缩机和轴流压缩机通过叶轮叶片产生的惯性力压缩气体，而离心压缩机中，气体吸入压缩机叶轮并延轴流动。在流体经过叶轮时，开始在圆周方向加速，从而形成了扩压。对于单级压缩机来说在此时排出气体，而对于多级压缩机，流体则需要返回到下一级的叶轮入口。几乎2/3的增压是利用叶轮本身的扩压产生的。整个过程流体通道流畅，在进行相关的设计时，不需要设计阻止逆流的机械手段。如果不使用单向阀，逆流则可能发生在静止或给压缩机降速阶段。叶轮是给气体增加能量仅有的一种方式，并且对气体做的所有功能都是通过叶轮完成的。静止的部分比如扩压器、导叶和回流弯道等只是把动能转换成压能。反之亦然，都要发生能量损耗。

3离心式压缩机喘振的危害

图1是离心式压缩机发生喘振的过程。在发生喘振时，假如消耗特征曲线从B1达到了B2，那么压缩机达到稳定运行的临界点就会是P点;假如在P点的流量只是降低到很小范围，那压缩机就不会形成对下游的压力优势，从而降低压缩机的输量，运行状态也会从P点变成B3点，形成负能量，导致压缩机的反流情况。此刻，压力会跳到B4点，运行状态则会变成B5。假如压力重新回到P点，离心式压缩机的喘振周期也会不断重复。

4防喘振阀打开的原因

4.1防喘振操作面板滞后

防喘振的调节转速的有0.5秒的操作滞后，因此，在进行升速和降速操作后，中间会有0.5秒的延迟，系统才会继续工作，导致在发生紧急情况时，调速系统来不及反映，造成防喘振阀门打开。

4.2蒸汽管网压力波动

由于离心式压缩机对于蒸汽管网的压力温度指标要求较为严格，而工作人员还没有完全认识到蒸汽各项指标的重要性，导致蒸汽压力的波动频繁，引起蒸汽管网安全阀起跳，从而影响汽轮机的正常工作。

4.3后工序的工艺参数调整幅度太大

在运行时，空分车间在进行负荷的调整时，由于动作太大，造成了空压机机组增压机组的出口压力和流量的剧烈波动，机组负荷的骤然改变，导致机组来不及做出调整，最终导致喘振现象，引起整个机组振动位移发生变化甚至停机。

4.4机组解体大修未按检修技术要求进行检修流程作业

机组在持续振动高位移高，负荷经常性大幅度波动，机组运行周期性长，保安系统、调速系统失灵等情况下需要解体大修。现今行业增压机组的空气冷却器大都采用弹簧支架悬挂式，其主要的的作用是为了平衡和消除机组在各运行参数发生变化时所引起的机组振动高位移高的现象。

因此，机组在计划检修前应对各冷却器进行焊接固定，以免整个机组在热胀冷缩、负荷变化、螺栓松动等情况下引起整个管道应力发生变化，再次开车机组因振动高无法运行。

4.5汽轮机的调节阀卡顿

4.5.1汽轮机的调节原理

汽轮机是通过输入转速信号与反馈转速信号，在进行比较和处理后，得出一个4～20mA的调速信号，然后再将该信号在电液转换器中转变为0.15～0.45MPa的油压信号，进而通过控制油缸控制杆的移动，来实现汽轮机调节阀阀杆的移动。同时，转速信号又通过仪表测速探头反馈回ITCC调速器，形成一个大闭环控制回路，实现输入转速信号对输出转速的控制。

4.5.2造成油缸卡顿的因素

调节油缸的主要功能是把油压信号转换为机械输出，从而调节油缸的行程，增加油压，使活塞杆向下移动，最终带动汽轮机打开调节阀，增加进气量，帮助提升转速。但是控制油的清洁度在很大程度上会影响油缸内活塞的移动，一旦有杂物入侵，将会直接阻碍活塞的移动，导致油缸的卡顿。

4.5.3V阀电液转换器

V阀电液转换器是离心式压缩机中最为精密的设备，其功能主要是将电信号转变为油压信号，因此，V阀电液转换器的动作异常也会造成汽轮机调节阀的卡顿。

5相关的解决措施

5.1减少工作人员的操作失误

要想从根本上避免离心式压缩机的喘振问题，首先，化工企业应该做得就是减少工作人员的操作失误，避免因为工作人员自身的问题造成防喘振的打开，在工作的过程中，加强各个部门之间的相互配合和监督，同时严格规定负荷不能够大幅度调整，在进行调整工艺时，要先和机组进行沟通交流，提前调整，从而有效避免因为后工序调整而造成机组负荷突变致使压缩机组进入喘振区。

5.2严禁指标超出运行指标

为了实现系统公用工程的稳定性，化工企业应该对蒸汽管网的压力、温度等指标严格控制，确定各辅助系统运行正常，如润滑油系统、真空系统、循环水系统等在运行指标内，防止指标超出规定范围引起附属设备的运行参数发生变化危害机组运行。

5.3做好压缩机本体缺陷的检查工作

化工企業的工作人员应该检查压缩机本体的缺陷，确定其进口没有杂物，保证进气通畅。同时，还要检查校验防喘振阀门、防喘振流量计，实现测量设备的正常工作。地域环境差异较大，做好机组运行监测，适当做出调整。

5.4解决调速油系统问题

第一，增加气囊式蓄能器，保持油压稳定;第二，增加精度为10um的油过滤器，保证油的清洁效率;第三，调整油缸的回油管路，保证回油通畅;第四，检查调节油缸和活塞部件，保证活塞可以正常移动;第五，更改位阀电液转换器与调节油缸连接油管路孔板尺寸，把原有的10毫米的改为12毫米，增加进油量，保证电液转换的效率;第六，把控好汽轮机的调节阀，避免调节阀卡顿。【1】

6结束语

化工企业要想实现离心式压缩机的正常使用，保证企业正常的生产经营活动，就要做到从根本上分析离心式压缩机产生喘振的原因。找到离心式压缩机在运行过程中的不足，合理控制，有效解决喘振问题，避免生产过程中的安全隐患。为企业创造更多的经济效益，为企业的长久发展保驾护航。

参考文献

[1]王猛，钟震宇，刘建臣，张衍岗，李刚，刘白杨，杨阳，姜帅.基于3层C/S结构的离心式压缩机组振动监测系统[J].油气储运，2017，36（12）：1401-1407.

（作者单位：国家能源集团陕西神木化学工业有限公司）