離心式壓縮機(jī)喘振原理

1、Word文檔 離心式壓縮機(jī)喘振原理 喘振是透平式壓縮機(jī)(也叫葉片式壓縮機(jī))在流量削減到肯定程度時(shí)所發(fā)生的一種非正常工況下的振動(dòng)。離心式壓縮機(jī)是透平式壓縮機(jī)的一種形式，也就是流體機(jī)械及其管道中介質(zhì)的周期性振蕩，是介質(zhì)受到周期性吸入和排出的激勵(lì)作用而發(fā)生的機(jī)械振動(dòng)。（喘振對(duì)于離心式壓縮機(jī)有著很嚴(yán)峻的危害。） 特性曲線 壓縮機(jī)出口絕壓Pd與入口絕壓Ps之比（或稱壓縮比）和入口體積流量的 關(guān)系曲線（見(jiàn)圖1）。 喘振極限線 將不同轉(zhuǎn)速下的壓縮機(jī)特性曲線最高點(diǎn)連接起來(lái)所得的一條曲線，即為壓縮機(jī)喘振極限線（見(jiàn)圖2）。 喘振工況 離心式壓縮機(jī)最小流量時(shí)的工況稱為喘振工況。 喘振的產(chǎn)生與流體機(jī)械和管道的特性有關(guān)

2、，管道系統(tǒng)的容量越大，則喘振越強(qiáng)，頻率越低。產(chǎn)品一般都附有壓力-流量特性曲線,據(jù)此可確定喘振點(diǎn)、喘振邊界線或喘振區(qū)。流體機(jī)械的喘振會(huì)破壞機(jī)器內(nèi)部介質(zhì)的流淌規(guī)律性，產(chǎn)生氣械噪聲，引起工作部件的劇烈振動(dòng)，加速軸承和密封的損壞。一旦喘振引起管道、機(jī)器及其基礎(chǔ)共振時(shí)，還會(huì)造成嚴(yán)峻后果。為防止喘振，必需使流體機(jī)械在喘振區(qū)之外運(yùn)轉(zhuǎn)。在壓縮機(jī)中，通常采納最小流量式、流量-轉(zhuǎn)速掌握式或流量-壓力差掌握式防喘振調(diào)整系統(tǒng)。當(dāng)多臺(tái)機(jī)器串聯(lián)或并聯(lián)工作時(shí)，應(yīng)有各自的防喘振調(diào)整裝置。 喘振，顧名思義就象人哮喘一樣，風(fēng)機(jī)消失周期性的出風(fēng)與倒流，相對(duì)來(lái)講軸流式風(fēng)機(jī)更簡(jiǎn)單發(fā)生喘振，嚴(yán)峻的喘振會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉片疲憊損壞。 表現(xiàn)形式：

3、 消失喘振的風(fēng)機(jī)大致現(xiàn)象如下： 1 電流減小且頻繁搖擺、出口風(fēng)壓下降搖擺。 2 風(fēng)機(jī)聲音特別噪聲大、振動(dòng)大、機(jī)殼溫度上升、引送風(fēng)機(jī)喘振動(dòng)使?fàn)t膛負(fù)壓波動(dòng)燃燒不穩(wěn)。 產(chǎn)生喘振的緣由： 當(dāng)離心式壓縮機(jī)的操作工況發(fā)生變動(dòng)并偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，假如氣體流量削減則進(jìn)入葉輪或擴(kuò)壓器流道的氣流方向就會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)流量削減到肯定程度，由于葉輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)和氣流的連續(xù)性，使這種邊界層分別現(xiàn)象講擴(kuò)大到整個(gè)流道，而且由于氣流分別沿著葉輪旋轉(zhuǎn)的反方向擴(kuò)展，從而使葉道中形成氣流漩渦，再?gòu)娜~輪外園折回到葉輪內(nèi)圓，此現(xiàn)象稱為氣流旋離，又稱旋轉(zhuǎn)失速。發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫離時(shí)葉道中的氣流通不過(guò)去，級(jí)的壓力也突然下降，排氣管內(nèi)較高壓力的氣體便倒流

4、回級(jí)里來(lái)。瞬間，倒流回級(jí)中的氣體就補(bǔ)充了級(jí)流量的不足，使葉輪又恢復(fù)了正常工作，從而從新把倒流回來(lái)的氣體壓出去。這樣又使級(jí)中流量削減，于是壓力又突然下降，級(jí)后的壓力氣體又倒流回級(jí)中來(lái)，如此周而復(fù)始，在系統(tǒng)中產(chǎn)生了周期性的氣體振蕩現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為喘振。 煙風(fēng)道積灰堵塞或煙風(fēng)道擋板開(kāi)度不足引起系統(tǒng)阻力過(guò)大。(有遇到過(guò)但不多)；兩風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行時(shí)導(dǎo)葉開(kāi)度偏差過(guò)大使開(kāi)度小的風(fēng)機(jī)落入喘振區(qū)運(yùn)行(常遇到的狀況是風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)連桿在升降負(fù)荷時(shí)脫出，使兩風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉調(diào)整不同步引起大的偏差)；風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在低出力下運(yùn)轉(zhuǎn)。 流量： 每臺(tái)離心式壓縮機(jī)在不同轉(zhuǎn)速n下都對(duì)應(yīng)著1條出口壓力P與流量Q之間的曲線，如圖3所示。 圖3

5、 不同轉(zhuǎn)速下出口壓力與流量的關(guān)系 圖4 不同相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)的性能 從上圖3可以看出，隨著流量的削減，壓縮機(jī)的出口壓力漸漸增大，當(dāng)達(dá)到該轉(zhuǎn)速下最大出口壓力時(shí)，機(jī)組進(jìn)入喘振區(qū)，壓縮機(jī)出口壓力開(kāi)頭減小，流量也隨之減小，壓縮機(jī)發(fā)生喘振。從曲線上看，流量減小是發(fā)生喘振的根本緣由，在實(shí)際生產(chǎn)中盡量避開(kāi)壓縮機(jī)在小流量的工況下運(yùn)行。一般認(rèn)為，壓縮機(jī)在最小流量下應(yīng)低于設(shè)計(jì)流量60%。 氣體相對(duì)分子質(zhì)量： 如圖4所示，離心壓縮機(jī)在相同轉(zhuǎn)速、不同相對(duì)分子質(zhì)量下恒壓進(jìn)行的曲線，從曲線中可以看出，在恒壓運(yùn)行條件下，當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量M=20的氣體發(fā)生喘振時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量為M=25和M=28的氣體運(yùn)行點(diǎn)還遠(yuǎn)離喘振區(qū)。因此，在

6、恒壓運(yùn)行工況下，相對(duì)分子質(zhì)量越小，越簡(jiǎn)單發(fā)生喘振。 入口壓力： 如下圖5所示，壓縮機(jī)的入口壓力P1P2P3，在壓縮機(jī)恒壓的運(yùn)行工況下， 入口壓力越低，壓縮機(jī)越簡(jiǎn)單發(fā)生喘振，這也是入口過(guò)濾器壓差增大時(shí)，要準(zhǔn)時(shí)更換濾網(wǎng)的緣由。 入口溫度 如上圖6所示，恒壓恒轉(zhuǎn)速下進(jìn)行的離心式壓縮機(jī)在不同入口氣體溫度時(shí)的進(jìn)行曲線，從曲線上可以看出在恒壓運(yùn)行工況下，氣體入口溫度越高，越簡(jiǎn)單發(fā)生喘振。因此，對(duì)同一臺(tái)離心式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，夏季比冬季更簡(jiǎn)單發(fā)生喘振。 轉(zhuǎn)速 ： 透平式驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，往往依據(jù)外界不同流量要求而運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速下，從圖3可以知道，在外界用氣量肯定的狀況下，轉(zhuǎn)速越高，越簡(jiǎn)單發(fā)生喘振。 綜上所述，消失喘振

7、的根本緣由是壓縮機(jī)的流量過(guò)小，小于壓縮機(jī)的最小流量（或者說(shuō)由于壓縮機(jī)的背壓高于其最高排壓）導(dǎo)致機(jī)內(nèi)消失嚴(yán)峻的氣體旋轉(zhuǎn)分別；外因則是管網(wǎng)的壓力高于壓縮機(jī)所供應(yīng)的排壓，造成氣體倒流，并產(chǎn)生大幅度的氣流脈動(dòng)。 喘振的危害：喘振的危害性極大，當(dāng)壓縮機(jī)發(fā)生喘振后，不能正常工作，出口壓力減小，低于出口管道系統(tǒng)壓力，使氣體從管道系統(tǒng)向壓縮機(jī)倒流，直到管道系統(tǒng)中壓力低于壓縮機(jī)出口壓力，此時(shí)倒流停止，壓縮機(jī)恢復(fù)工作，但是當(dāng)出口管道系統(tǒng)的壓力恢復(fù)到原值時(shí)，通過(guò)壓縮機(jī)的氣體流量再一次減小，這是又發(fā)生喘振，如此反復(fù)，使系統(tǒng)呈周期性振蕩，在整個(gè)過(guò)程中，壓縮機(jī)組劇烈振動(dòng)，伴有特別噪聲，對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)部的迷宮式密封、軸承和葉輪等附屬設(shè)施造成極大的損傷，嚴(yán)峻時(shí)壓縮機(jī)會(huì)受到損壞，與機(jī)組出口相連的管道也發(fā)生周期振動(dòng)，管道上的壓力表、溫度表及進(jìn)口相連的管道也發(fā)生周期振動(dòng)，管道上的壓力表、溫度表及進(jìn)口處流量。計(jì)發(fā)生大幅度的搖擺，與此同時(shí)，壓縮機(jī)在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)從空載道過(guò)載，這對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都是特別不利的。 防喘振的原理就是針對(duì)著引起喘