侯 建

(浙江省巨化電石有限公司氣體廠，浙江 324004)

TM 600-2型離心式空氣壓縮機(jī)喘振故障分析及解決措施

侯 建

(浙江省巨化電石有限公司氣體廠，浙江 324004)

分析TM600-2型離心式空氣壓縮機(jī)發(fā)生喘振故障的原因，提出了幾項(xiàng)防止喘振發(fā)生的措施。

離心式空氣壓縮機(jī);喘振;故障分析

我國(guó)從1970年以后才開(kāi)始在離心式空氣壓縮機(jī)方面有所發(fā)展。喘振是離心式空氣壓縮機(jī)運(yùn)行在某一工況下產(chǎn)生的特有現(xiàn)象［1］，它會(huì)危及整個(gè)控制系統(tǒng)甚至機(jī)械系統(tǒng)和后續(xù)系統(tǒng)。我公司的一臺(tái)TM600-2型離心式空氣壓縮機(jī)自投入運(yùn)行以來(lái)因多次發(fā)生喘振故障而停機(jī)。

1 TM 600-2型離心式空氣壓縮機(jī)喘振故障分析

1.1 壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)原因分析

TM600-2型離心式壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)是由IIC(防喘振控制系統(tǒng))、CIC(主電機(jī)過(guò)載保護(hù)系統(tǒng))、PIC(恒壓控制系統(tǒng))與BOV(放空閥)、IGV(進(jìn)口導(dǎo)葉)組合調(diào)節(jié)控制，其正常狀態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程示意圖如圖1所示［2］。

圖1 TM600-2型離心式壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)Figure 1 Control system of TM600-2 centrifugal air compressor

下面四個(gè)原因會(huì)導(dǎo)致喘振發(fā)生：

(1)BOV與IGV的速度執(zhí)行和動(dòng)作順序不合理，導(dǎo)致從加載→卸載或從卸載→加載過(guò)程中發(fā)生喘振;

(2)IGV開(kāi)度設(shè)置偏小;

(3)PIC、CIC、IIC控制參數(shù)整定不合理，導(dǎo)致在調(diào)節(jié)過(guò)程中三者發(fā)生沖突而引發(fā)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)入喘振區(qū);

(4)由于設(shè)備本身的固有缺陷導(dǎo)致在PIC、CIC和IIC一起調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)區(qū)域重疊。1.2 擴(kuò)壓器腐蝕磨損

TM600-2型離心式壓縮機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使通過(guò)的空氣產(chǎn)生高速高壓，然后空氣再經(jīng)過(guò)靜態(tài)的擴(kuò)壓器，高速的空氣由于擴(kuò)壓器內(nèi)特殊設(shè)計(jì)的曲線腔壁而降速流過(guò)，流速降低后空氣的壓力進(jìn)一步被提高1/3左右。而如果擴(kuò)壓器內(nèi)特殊設(shè)計(jì)的曲線腔壁由于腐蝕等原因而被磨損比較大的時(shí)候，進(jìn)入擴(kuò)壓器的空氣的量就會(huì)下降，這是由于高速的空氣經(jīng)過(guò)磨損的曲線腔壁時(shí)很容易形成渦旋，進(jìn)氣量的下降使得空氣壓力得不到進(jìn)一步的提高，而最終引起空壓機(jī)的輸出壓力降低，而較易發(fā)生喘振。

1.3 葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙變化

TM600-2型離心式空壓機(jī)對(duì)葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙要求很高。葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙太大會(huì)造成泄漏串氣，使得通過(guò)的空氣流量下降;如果間隙太小，通過(guò)的空氣流量變小，同時(shí)如果后端推力軸承磨損的話，非常容易造成葉輪與擴(kuò)壓器碰撞。所以，不論是葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙太大還是太小都會(huì)造成通過(guò)的空氣流量下降，導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)不能增加輸出壓力，從而造成喘振的發(fā)生［3］。

此外，檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)葉輪及擴(kuò)壓室內(nèi)導(dǎo)流槽都藏有大量泥土。由于廠區(qū)內(nèi)空氣含有大量酸性粉塵，隨著高速的空氣壓縮，堆積在導(dǎo)流槽及葉輪內(nèi)，嚴(yán)重降低了吸氣量且改變了氣體的壓縮路線，這也導(dǎo)致了喘振現(xiàn)象的發(fā)生。并且對(duì)機(jī)器有較大腐蝕。

1.4 冷卻器堵塞和腐蝕

TM600-2型離心式空壓機(jī)為三級(jí)壓縮，有三組冷卻器。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，冷卻器內(nèi)堆積大量泥土，且翅片嚴(yán)重腐蝕。導(dǎo)致壓縮空氣量大大減少，吸入空氣量大于壓縮空氣量從而產(chǎn)生對(duì)流，也將導(dǎo)致喘振現(xiàn)象的發(fā)生。

1.5 空壓機(jī)進(jìn)氣口空氣溫度變化

在使用TM600-2型離心式空壓機(jī)的過(guò)程中，冬季發(fā)生喘振的次數(shù)明顯比夏季要少。離心式空壓機(jī)設(shè)計(jì)上的壓縮量是指溫度在35℃、氣壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下的壓縮量，而空氣的溫度是經(jīng)常發(fā)生變化的，根據(jù)氣體狀態(tài)方程P1V1/T1=P2V2/T2可知，在壓力一定的情況下，空氣密度會(huì)隨著溫度的上升而降低，進(jìn)而導(dǎo)致空壓機(jī)實(shí)際壓縮的空氣流量下降，最終會(huì)使得空氣壓縮機(jī)不能輸出足夠的壓力而發(fā)生喘振故障。

2 采取的幾項(xiàng)措施

2.1 檢查BOV與IGV的速度執(zhí)行和動(dòng)作順序

經(jīng)過(guò)手動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行放空動(dòng)作的時(shí)候，當(dāng)IGV關(guān)閉速度遲于BOV打開(kāi)速度的時(shí)候，沒(méi)有什么問(wèn)題發(fā)生。從得到卸載信號(hào)執(zhí)行動(dòng)作到卸載過(guò)程結(jié)束，IGV、BOV動(dòng)作執(zhí)行的很好。其中BOV打開(kāi)時(shí)間為20 s，IGV關(guān)閉速度為64 s，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)手動(dòng)調(diào)整把BOV執(zhí)行過(guò)程時(shí)間調(diào)整到16秒之后發(fā)現(xiàn)可以更好地解決問(wèn)題。在經(jīng)過(guò)若干次執(zhí)行放空動(dòng)作試驗(yàn)后，喘振的次數(shù)減少了一些。

2.2 注意葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙變化

葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙具有嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)，它在維持空氣壓縮機(jī)的性能方面具有舉足輕重的地位。通常情況下，葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙不會(huì)發(fā)生變化，只有在后端推力軸承磨損或擴(kuò)壓器腐蝕磨損時(shí)才會(huì)變化。所以，必須每隔一段時(shí)間(周期可以定為一年)定期檢查葉輪與擴(kuò)壓器之間的間隙。發(fā)現(xiàn)變化后，如果是因后端推力軸承磨損而導(dǎo)致變化的，可以通過(guò)后端的墊片進(jìn)行調(diào)整，使間隙達(dá)到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi);如果是因擴(kuò)壓器腐蝕磨損，可以對(duì)擴(kuò)壓器進(jìn)行修復(fù)，但如果擴(kuò)壓器腐蝕磨損嚴(yán)重，則必須更換擴(kuò)壓器以保證間隙要求。

2.3 增加空氣外過(guò)濾器

為防止過(guò)多的粉塵雜物被吸入壓縮機(jī)內(nèi)，我們?cè)黾恿?2組濾筒自潔式外空氣過(guò)濾器。并定時(shí)對(duì)不工作的濾筒進(jìn)行更換。有效的防止了粉塵雜物的進(jìn)入。

2.4 更換冷卻器翅片并定時(shí)清洗

由于公司外部空氣成酸性，對(duì)冷卻器翅片腐蝕十分嚴(yán)重。我們將原來(lái)的鋁制翅片更換為銅制翅片，并且每半年進(jìn)行一次清洗。隨時(shí)注意各級(jí)排氣溫度變化，可有效防止由于進(jìn)排氣量差異導(dǎo)致的喘振現(xiàn)象。

2.5 注意空壓機(jī)入口空氣溫度變化

空壓機(jī)進(jìn)氣口空氣溫度變化會(huì)導(dǎo)致喘振的發(fā)生，而不同季節(jié)空氣溫度不同，可以通過(guò)采用加高房頂、增加室內(nèi)空間及將空壓機(jī)安裝在室內(nèi)等減少溫度變化幅度的方法加以控制。如果仍不能收到很好的效果，則只有通過(guò)適當(dāng)降低排氣壓力來(lái)減少喘振的發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)喘振故障的分析，并采取上述措施后，我公司的TM600-2型離心式空氣壓縮機(jī)喘振的問(wèn)題基本上得到了解決。不同型號(hào)的離心式空壓機(jī)喘振的原因可能不同，要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，逐步弄清喘振的機(jī)理，掌握喘振的主要影響因素，熟悉常見(jiàn)的喘振實(shí)例，采取有效的防喘振控制措施，提高離心壓縮機(jī)抗喘振性能和運(yùn)行可靠性。

［1］李方濤，李書(shū)臣，蘇成利，等.離心式壓縮機(jī)防喘振控制及故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用［J］.化工自動(dòng)化及儀表，2011，38(5)：589 －592.

［2］魏龍，常新忠，滕文銳.離心壓縮機(jī)喘振分析及實(shí)例［J］.通用機(jī)械，2003(7)：38 －41.

［3］田春波.離心式壓縮機(jī)的防喘振控制［J］.石化技術(shù)，2007，14(1)：44 －46.

編輯 傅冬梅

Analysis and Solution of Surge Fault for TM600-2 Centrifugal Air Compressor

Hou Jian

Surge fault cause of TM600-2 centrifugal air compressor has been analyzed，and preventive measures from surge have been put forward.

centrifugal air compressor;surge;fault analysis

TH138.21

B

2013—05—06