趙大龍

摘 要：多級(jí)離心式壓縮機(jī)被稱之為空分空壓裝置的“心臟”，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)因?yàn)閯?dòng)力因素導(dǎo)致出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，因此本文以沈鼓2MCL456型離心壓縮機(jī)為例，對(duì)該壓縮機(jī)停機(jī)反轉(zhuǎn)特征進(jìn)行分析，以此采取相應(yīng)的對(duì)策消除在實(shí)際中壓縮機(jī)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)之后所存在的隱患。

關(guān)鍵詞：多級(jí)離心式；壓縮機(jī)；停機(jī)反轉(zhuǎn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.255

0 引言

我企業(yè)所使用的離心式風(fēng)風(fēng)機(jī)為沈鼓2MCL456，其相對(duì)于容積式壓縮機(jī)不僅具有流量大、工藝好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此其在化工領(lǐng)域起著重要的作用，總體而言多級(jí)離心式壓縮機(jī)主要是由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。但是離心式壓縮機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中由于瞬間發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致高壓氣體不能及時(shí)的排除，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)的進(jìn)出口壓力得不到平衡，從而產(chǎn)生氣體膨脹，最終因?yàn)橥屏Τ霈F(xiàn)反轉(zhuǎn)，一旦壓縮機(jī)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)就會(huì)對(duì)各個(gè)零部件產(chǎn)生巨大的破壞力，影響實(shí)際生產(chǎn)，因此本文基于離心式壓縮機(jī)故障停機(jī)造成的反轉(zhuǎn)進(jìn)行分析，以此優(yōu)化設(shè)備性能。

1 沈鼓2MCL456壓縮機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

沈鼓2MCL456壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)（圖1所示），其工作原理就是：當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體就會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)，并且在離心力的作用下將其甩到擴(kuò)壓器中，葉輪初則會(huì)形成真空，從而保證新鮮的氣體流進(jìn)，以此保證氣體的不斷循環(huán)。葉輪經(jīng)過(guò)不斷地旋轉(zhuǎn)提高了氣體的壓力，從而保證了氣壓的速度，保證氣體的傳輸。沈鼓2MCL456壓縮機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：一是離心式壓縮機(jī)的氣量大，結(jié)構(gòu)筒單緊湊，重量輕，機(jī)組尺寸小，占地面積小，符合企業(yè)生產(chǎn)的需要；二是該離心壓縮機(jī)的機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易損件少、備件需用量少，運(yùn)行平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)單；三是離心壓縮機(jī)對(duì)介質(zhì)可以做到絕對(duì)無(wú)油的壓縮過(guò)程，避免了二次污染；四是離心壓縮機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)壓縮，保證氣體流動(dòng)均勻，不需要級(jí)間中間罐等裝置，而且2MCL456空壓機(jī)有中間冷卻器，更利于氣體的連續(xù)壓縮。

2 離心式壓縮機(jī)故障停機(jī)反轉(zhuǎn)的產(chǎn)生機(jī)理

離心式壓縮機(jī)系統(tǒng)停機(jī)信號(hào)發(fā)出后，壓縮機(jī)首先進(jìn)入惰走狀態(tài)，由于管線內(nèi)部存有較多量氣體，高壓氣體從壓縮機(jī)出口通過(guò)壓縮機(jī)內(nèi)部流到入口，產(chǎn)生了使壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)的反向推力矩。反向推力矩與摩擦阻力矩等共同作用，使系統(tǒng)惰走時(shí)間迅速減少。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記錄的數(shù)據(jù)，在出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的情況下，離心式壓縮機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速由正常工況降為零的時(shí)間少于系統(tǒng)壓力平衡時(shí)間。在壓縮機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速降為零之后，系統(tǒng)各段吸入與排出壓力仍然無(wú)法達(dá)到平衡，因而反向推力依然存在，這將導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)在轉(zhuǎn)速降為零后開(kāi)始反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)開(kāi)始后，系統(tǒng)首先經(jīng)歷加速過(guò)程，隨著壓力的逐漸平衡，反向推力矩逐漸減小達(dá)到反向最大轉(zhuǎn)速后，離心式壓縮機(jī)進(jìn)入反向惰走停機(jī)過(guò)程。系統(tǒng)內(nèi)部壓力平衡后，在摩擦阻力矩與工藝氣阻力矩的作用下，轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至最后系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 離心式壓縮機(jī)故障停機(jī)反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的破壞

結(jié)合近些年所發(fā)生的離心式壓縮機(jī)故障停機(jī)反轉(zhuǎn)事故，其容易出現(xiàn)以下破壞：一是造成干氣密封系統(tǒng)損壞。由于我們使用的離心式壓縮機(jī)主要是采取單向旋轉(zhuǎn)式干氣密封作為軸封，基于單向干氣密封旋轉(zhuǎn)槽的設(shè)計(jì)，密封氣體只是沿著設(shè)計(jì)的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)槽，這樣就會(huì)形成氣膜保護(hù)，但是一旦出現(xiàn)故障停機(jī)就會(huì)造成出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)靜環(huán)直接接觸而發(fā)生摩擦，從而造成干氣密封出現(xiàn)損壞；二是由于沈鼓2MCL456壓縮機(jī)采取的是可傾瓦軸承系統(tǒng)，因此一旦出現(xiàn)反轉(zhuǎn)就會(huì)造成軸承出現(xiàn)故障，另外在離心式壓縮機(jī)出現(xiàn)故障停機(jī)之后，就會(huì)造成轉(zhuǎn)子運(yùn)行的急速變化，從而導(dǎo)致軸承的潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)而因?yàn)槟Σ炼霈F(xiàn)燒毀的現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)然其還會(huì)造成轉(zhuǎn)子葉片出現(xiàn)斷裂等。

4 防止離心式壓縮機(jī)故障停機(jī)反轉(zhuǎn)的改進(jìn)措施

基于離心式壓縮機(jī)停機(jī)反轉(zhuǎn)所造成的影響，分析其原因主要是因?yàn)樵诠收贤C(jī)出現(xiàn)時(shí)由于壓縮機(jī)進(jìn)出口端的壓力處于不平衡的狀態(tài)，這樣受到高壓氣體反向推動(dòng)就會(huì)形成推動(dòng)力，影響各個(gè)器部件，因此可以采取以下措施對(duì)離心式壓縮機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以此消除壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)所造成的隱患：

（1）壓縮機(jī)出口設(shè)置防喘振閥并將其設(shè)定為自動(dòng)控制聯(lián)鎖模式，這樣就會(huì)在故障停機(jī)的第一時(shí)間內(nèi)控制系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)防喘振閥，將出口管線內(nèi)壓力放空以平衡進(jìn)出口端的壓力，避免壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)。

（2）在壓縮機(jī)第二段出口處設(shè)置旁路管線。受到氣體流向物理因素的原因考慮，當(dāng)出現(xiàn)故障停機(jī)之后，壓縮機(jī)各個(gè)段壓力變化會(huì)出現(xiàn)巨大的反差，比如高壓端的壓力平衡比較快，而低壓段的壓力平衡則比較慢，因此可以在壓縮機(jī)第二段出口處增收旁路管線，以此平衡各個(gè)管線內(nèi)的壓力；另外基于反推力的作用，也可以在靠近壓縮機(jī)的一段出口處增加截止閥，避免出現(xiàn)高壓氣流的反向流動(dòng)。

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