离心式压缩机喘振现象及其控制措施探讨

王小军

摘 要：近年来，离心式压缩机在很多工业生产领域都有着广泛的应用，其正常运行将会影响整个的生产效率，只有保障了离心式压缩机的稳定运行，才能够为工业企业创造更大的经济与社会效益。一些企业在离心式压缩机的使用过程中，常常会面临着喘振现象，而这一异常现象阻碍了正常的生产活动。基于此，本文分析了离心式压缩机喘振现象的原因，并提出了相应的控制对策，能够发挥离心式压缩机在生产中的重要作用。

关键词：离心式;压缩机;喘振现象;控制措施

当前，在我国工业化进程不断加快的过程中，机械生产成为工业生产的主要方式，在生产领域各种机械设备的应用取代了传统的人工生产，具有更高的生产效益。离心式压缩机是工业生产中最为常用的一种设备，其运行过程中对于气体压力、流量与温度的变化极为敏感，一旦在运行过程中遭遇了异常变化，将会引发喘振现象，如果不及时对喘振加以有效处理，将会造成压缩机的损坏。因此，相关企业在生产的过程中需注重喘振现象的控制。

1 离心式压缩机的喘振现象及产生的原因

1.1 喘振现象概述

离心式压缩机喘振现象属于一种异常情况，在运行过程中，某一压力与转速条件下都会对应最小流量，当此最小流量降至一定程度时，机组出口介质流量与出口压力存在周期性的大幅度波动，而此波动引发了离心式压缩机机身的异常振动，此现象就是喘振。

1.2 喘振现象的机理

离心式压缩机是一种转动设备，其在运行的过程中，主要是借助于叶轮的高速旋转运动来提高气体压力的，气体压力提升主要在叶轮与扩压器内完成。一旦在离心式压缩机的运行过程中，气体流量降到了某一特定范围，压缩机叶轮的叶道就会出现严重的气流旋转脱离情况，而这些气流会在叶道内形成气流漩涡，占据叶道的很大空间，气流在叶道内的流动受阻，压缩机出口压力远远低于正常值[1]。管网存在一定的容积，在离心式压缩机的不断运行过程中，管网气体压力不可能在短时间内急剧下降，这种情况下，可能会出现管网气体压力大于压缩机出口压力的情况，此时，管网中的气体会发生倒流情况，在管网气体压力与压缩机出口压力相同的情况下，倒流停止。叶轮在转动的过程中气体的压力逐步增大，当气体压力高于管网压力时，气体会保持正向流动的状态，最终此气体将会向管网继续供气。管网气体压力回升，气体流量下降，气流倒流现象再次出现，气体不断在压缩机与管网中表现正流与倒流的循环运动，使得整个的系统存在周期性的气流振荡，也就是喘振现象。喘振会降低压缩机的工作效率，造成相关零部件的损坏。因此，必须要重视喘振问题的处理。

2 喘振的危害和判断

2.1 喘振产生的危害

喘振现象将会造成压缩机内相关零部件的损坏，从喘振现象的发生原因来看，气流强烈的脉动与周期性振荡是主因，在这种情况下，压缩机的相关供气参数存在异常变动，系统无法保持稳定的运行状态;喘振还会使得叶片出现严重的振动情况，叶轮应力在此作用下大大增大，运行过程中伴随着较大的噪声;喘振会使得整个压缩机机组剧烈振动，可能会造成轴承的损坏，引发更大的安全事故[2]。

2.2 压缩机的喘振一般判定方法

离心式压缩机在运行的过程中，是否发生了喘振现象，一般主要包含了以下的判断方式：①听测压缩机出口管路气流的噪音。一旦压缩机与喘振工况相接近时，在排气管道会出现周期性的噪音，喘振现象越严重，噪音越大;②在压缩机的运行过程中，观察压缩机出口压力与进口流量的变化趋势，当出现严重的周期性变化时，说明压缩机存在喘振现象，测量仪表的指针难以保持稳定，存在大幅度的摆动现象;③对压缩机的机体与轴承的振动情况加以观测，当压缩机存在喘振情况时，机身与轴承的振动幅度将会明显增大;④应用先进的故障诊断技术、状态检测技术来进行分析。根据离心式压缩机在运行过程中喘振情况的强弱，主要包含了弱喘振与深度喘振，二者之间并没有明确的分界线，存在倒流现象的喘振一般為深度喘振，而弱喘振往往需利用相应的检测技术来获得。

3 离心式压缩机的喘振控制措施

离心式压缩机喘振现象的发生将会造成严重的危害，因此，针对喘振现象，主要包含了以下的控制策略：①将稳定运行工况区加以必要的加宽设计，这种设计下，燃气轮机在运行的过程中能够保持最佳的运行状态，其工作线能够与压缩机喘振线保持在安全距离;②将压缩机进口的气体流量加以适当增加，增加部分工艺气。在压缩机喘振现象的控制方面，最为直接的方式就是将压缩机出口流量的差值天然气释放于大气中，但是，这种方式下，不利于环境保护，且存在能源的浪费[3]。在实际的处理中，可以将这些工艺气通过排气管道上的冷装置，将其加以回流处理，使得压缩机的气体流量大大增加;③在流量不变的状态下，要实现喘振控制，一般需通过降低排气压力、增加进气压力的方式来进行;④一些喘振现象可能会由于压缩机升压或者降压过快所造成的，因此，可以通过启、停机进程的控制来实现喘振控制;⑤降低机组的流量通过能力，能够使得机组的转速与管道的实际流量保持一致;⑥控制机组旁通阀门的开度，使得出口部分气体能够经由旁通阀门回流到入口位置，进而使得管道内的流量大大增加，保持管道流量与机组通过量的匹配性;⑦在离心式压缩机机组的运行过程中，专业部门需加大对整个机组运行工况的监控，及时所获得的监控情况来进行机组相关参数的调整;⑧加强现场的气质监测，做好排污管理工作，使得进气质量符合机组稳定运行的要求;⑨压缩机机组在安装结束以后，需进行喘振曲线的测量，使得压缩机运行线能够与喘振线保持在一定的范围内，从源头上进行喘振控制。一些压气站在机组安装投入使用后，往往不会进行喘振线的实测，使得机组运行与喘振线的距离无法保持在安全的状态下，要改变这一局面，就需要在安装以后进行喘振线的实测。

4 结语

近年来，随着离心式压缩机应用范围的逐步扩大，喘振现象成为了离心式压缩机运行与使用中最为常见的问题，这一现象的危害性很大，因此，相关企业在日常的工作中需结合离心式压缩机的具体应用情况，采取必要的控制措施，进行喘振控制，降低喘振发生的概率，保持离心式压缩机的稳定、安全运行。

参考文献：

[1]马跃，吕磊，吕悦，鱼东溟.基于系统论对离心式压缩机振动机理诊断[J].压缩机技术，2020（01）：36-39.

[2]李杰.探讨天然气长输管道离心压缩机振动故障的分析与处理[J].化工管理，2019（24）：145.

[3]江文佳，董华奇.离心式压缩机振动故障发生的原因及相应处理[J].南方农机，2017，48（01）：138+144.