流体机械及其管道中介质的周期性振荡,是介质受到周期性吸入和排出的激励作用而发生的机械振动。例如,泵或压缩机运转中可能出现的喘振过程是:流量减小到最小值时出口压力会突然下降,管道内压力反而高于出口压力,于是被输送介质倒流回机内,直到出口压力升高重新向管道输送介质为止;当管道中的压力恢复到原来的压力时,流量再次减少,管道中介质又产生倒流,如此周而复始。
喘振的产生与流体机械和管道的特性有关,管道系统的容量越大,则喘振越强,频率越低。一旦喘振引起管道、机器及其基础共振时,还会造成严重后果。为防止喘振,必须使流体机械在喘振区之外运转。在压缩机中,通常采用最小流量式、流量-转速控制式或流量-压力差控制式防喘振调节系统。当多台机器串联或并联工作时,应有各自的防喘振调节装置。
离心压缩机发生喘振,根本原因就是进气量减少并达到压缩机允许的最小值。理论和实践证明:能够使离心压缩机工况点落入喘振区的各种因素,都是发生喘振的原因。
进气温度升高,空气密度减少,夏季比冬季易发生喘振。
进气压力下降,如入口过滤器堵塞或吸气负压值高。
出口系统管网压力提高,即排气不畅造成出口堵塞喘振。
离心压缩机出口工作压力值设定在喘振区边缘。
离心机转速降低时易发生喘振。
喘振的危害
喘振现象对压缩机的危害
喘振现象对压缩机十分有害,主要表现在以下几个方面:
喘振时由于气流强烈的脉动和周期性震荡,会使供气参数(压力、流量等)大幅度地波动,破坏了工艺系统的稳定性。
会使叶片强烈振动,叶轮应力大大增加,噪音加剧。
引起动静部件的摩擦与碰撞,使压缩机的轴产生弯曲变形,严重时产生轴向窜动,碰坏叶轮。
加剧轴承、轴颈的磨损,破坏润滑油膜的稳定性,使轴承合金产生疲劳裂纹,甚至烧毁。
损坏压缩机的级间密封及轴封,使压缩机效率降低,甚至造成爆炸、火灾等事故。
影响与压缩机相连的其他设备的正常运转,干扰操作人员的正常工作,使一些测量仪表仪器准确性降低,甚至失灵。
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,危害越大。
影响压缩机喘振的因素
1. 压缩机转速
当离心压缩机转速变化时,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,转速降低则性能曲线下移。
2. 管道特性对喘振的影响
离心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,如图所示:当工作点由A移至A时便进人了喘振工况区。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也有影响,戴冀等对一小型低压离心压缩机的喘振试验表明:管网的容量对喘振点的影响很大, 容量大时喘振点流量也增大,压缩系统稳定性变差。
3. 影响喘振的其他因素
压缩机的参数结构:入口导叶开度、叶轮结构、扩压机的结构
压缩机的进气状态:进气温度、压力、气体组成。
防止喘振的具体措施
防止离心式压缩机喘振的条件
防止进气压力过低、进气温度高和气体分子量减少等
防止管网堵塞使管网特性改变。
要坚持在开、停车过程中,升降速度不可太快,并且先升速后升压和先降压后降速。
开、关防喘振阀时要平稳缓慢。