离心式压缩机的喘振及控制

离心式压缩机的喘振及控制

离心式压缩机的喘振及控制

离心式压缩机的喘振及控制

Surge&ControlofCentrifu

galCompressor

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　魏　龙　南京化工职业技术学院　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　袁　强　扬州化工职业技术学院

【摘要】介绍了离心式压缩机工作过程中喘振产生

的机理,喘振的危害及常用判断方法。分析了影响喘振的主要因素,并对常用的防喘振控制方法进行了比较和分析。

关键词:离心式压缩机　喘振　控制Abstract:Theprincipleofsur

gegenerateddurin离心式压缩机工作的基本原理是利用高速旋

转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力,从而将能量传递给气体,,速度增大,气体获得了压力能和动能),从叶轮流,使气体。即,离心式压缩机的。

当离心式压缩机的操作工况发生变动并偏离设计工况时,如果气体流量减小则进入叶轮或扩压器流道的气流方向就会发生变化,气流向着叶片的凸面(工作面)冲击,在叶片的凹面(非工作面)的前缘部分,产生很大的局部扩压度,于是在叶片非工作面上出现了气流边界层分离现象并形成旋涡区,并向叶轮出口处逐渐扩大。气量越小,则分离现象越严重,气流的分离区域也就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同,而且气流流过叶片时的不均匀,使得气流的边界层分离可能先在叶轮(或叶片扩压器)的某个叶道中出现。当流量减少到一定程度,由于叶轮的连续旋转和气流的连续性,使这种边界层分离现象将扩大到整个流道,而且由于气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展,从而使叶道中形成气流旋涡,再从叶轮外圆折回到叶轮内圆,此现象称为旋转脱离,又称为旋转失速。发生旋转脱离时叶道中的气流通不过去,级的压力也突然下降,排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间,倒流回级中的气体就补充了级流量的不足,使叶轮又恢复了正常工作,从而重新把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减少,于是压力又突然下降,级后的压力气体又倒流回级中来,如此周而复始,在系统中产生了周期性的气流振荡现象,这种现象称

centrifugalcompressorocommondecidinofanti-surge.

Keywords:CentrifugalfanSurgeControl

一、引言

离心式压缩机是速度式压缩机中的一种,由于具有排气量大、效率高、结构简单、体积小、气体不受油污染以及正常工况下运转平稳、压缩气流无脉动等特点,目前已广泛应用于石油、化工、冶金、动力、制冷等行业。离心式压缩机的安全可靠运行对工业生产有着非常重要的意义。然而,离心式压缩机对气体的压力、流量、温度变化较敏感,易发生喘振。早在1945年英国首先发现了离心式压缩机的喘振现象并引起了人们的注意。喘振是离心式压缩机的一种固有现象,具有较大的危害性,是压缩机损坏的主要诱因之一。因此,应当结合生产实践,逐步弄清喘振的机理,掌握喘振的影响因素,采取有效的防喘振控制措施,提高压缩机的抗喘振性能和运行可靠性。

二、离心式压缩机的喘振2003年7月31日收到　南京市　210048

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离心式压缩机的喘振及控制

风机技术　2004年第1期/使用维护

为“喘振”。由此可见,离心式压缩机的喘振取决于两方面的因素:①内部因素:压缩机的运行工况远离设计点,流量小于最小值,在叶轮或扩压器内出现气流的严重旋转脱离;②外部因素:与离心式压缩机联合工作的管路系统的特性,具有一定容量的管网的压力高于压缩机所能提供的排气压力,造成气体倒流,并产生大幅度的气流脉动。前者是内因,后者是外因,内因只有在外因的促成下才会发生喘振。

旋转脱离可以在叶轮流道内发生,也可以在叶片扩压器的流道内发生。实践表明,一台压缩机,如有叶片式扩压器,旋转脱离一般首先在扩压器内发生;若是无叶扩压器,则大都首先发生在叶轮内。多级压缩机最后几级最容易发生旋转脱离,只要有一级发生旋转脱离,就会扩展到整个机组。

2.喘振的危害及判断

喘振现象对压缩机十分有害,流强烈的脉动和周期性振荡,(力、流量等)定性;,噪声加剧;,并可能损坏轴承、密封,进而造成严重的事故甚至发生气体爆炸事故。一般机组的排气量、压力比、排气压力和气体的密度越大,发生的喘振越严重。由于喘振的危害较大,操作人员应能及时判定,压缩机的喘振一般可从三个方面判定[1]:①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,甚至出现爆声;②观测压缩机出口压力和进口流量的变化。喘振时,出现了周期性的、大幅度的脉动,从而引起测量仪表指针大幅度地摆动;③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.影响喘振的主要因素

影响离心压缩机喘振的因素不是单一的,往往是多种因素综合作用的结果,主要因素如下。

(1)转速变化对喘振的影响

离心式压缩机转速变化时,其性能曲线也将随之改变,当转速提高时,压缩机叶轮对气体所做的功将增大,在相同的容积流量下,气体的压力也增大,性能曲线上移。反之,转速降低则使性能曲线下移。对应不同转速,喘振流量也不同,Em2mono对某具有无叶扩压器的离心式压缩机进行

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了喘振试验[2],发现当转速增大时,喘振流量也增大,即,随着转速的增加,喘振界限向大流量区移动,这一结论已被人们所公认。通过实测可得到不同转速下的喘振点,将这些喘振点连接起来,就得到一条喘振界限线,如图1所示。

1(n1>n2>n3>n4)

,在工艺条件波动的情况下,压缩机进气温度、压力、气体组分(影响分子量)的变化都会引起压缩机性能曲线及喘振点的变化。压缩机提供给气体的能量或压缩功为[3]

hpol=

RT1

m-1

p1

m

-1(1)

式中　hpol———多变压缩功

m———多变指数T1———进气温度

p1、p2———分别为进、排气压力R———气体常数,R=

M

,M为气体分子

量

同一台压缩机压缩同样容积流量的气体,压缩机给气体提供的能量hpol不变,多变指数m不变。那么,进气温度T1增大、进气压力p1降低、分子量M减小,都会引起排气压力p2的降低。可定性地得出:进气温度T1增大、进气压力p1降低、分子量M减小都会使压缩机性能曲线下移。

设压缩机入口流量计(孔板)差压为hs,则入口容积流量QV为

QV=K

1

(2)

式中　K———流量计流量系数,由孔板尺寸决定

RT1

由此可知,在相同hs下,进气压力p1的降

ρ

——压缩机入口气体密度,ρ1—1=

离心式压缩机的喘振及控制

离心式压缩机的喘振及控制

低,进气温度T1的增大和气体分子量M的减小,都会引起实际入口流量QV的增大。所以实测的喘振流量Qmin将随着进气压力p1的降低,进气温度T1的增大,或气体分子量M的减小而增大。

(3)管网特性对喘振的影响

离心式压缩机的工作点是压缩机性能曲线与管网特性曲线的交点,只要其中一条曲线发生变化,则工作点就会改变。管网阻力增大(如压缩机出口阀关小),其特性曲线将变陡,致使工作点向小流量方向移动,如图2所示。当工作点由A移至A′时便进入了喘振工况区。管网容量越大,喘振的振幅越高,频率越低,喘振越严重,破坏性越强。喘振的频率大致与管网容量的平方根或容量的0.56次方成反比。另外,管网的容量对压缩机的喘振流量 …… 此处隐藏：6352字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……