姜 峰 李海龍
陜西延長石油天然氣有限責(zé)任公司
離心壓縮機(jī)喘振的影響因素分析
姜 峰 李海龍
陜西延長石油天然氣有限責(zé)任公司
喘振現(xiàn)象是離心式壓縮機(jī)固有的機(jī)械特性,在壓縮機(jī)的運行生產(chǎn)中,喘振有著較大的危害和隱患,所以在生產(chǎn)的過程中,要結(jié)合實踐,弄清喘振機(jī)理和引起喘振的影響因素,根據(jù)問題的實際情況,采取相對應(yīng)的有效防止和抑止喘振的措施,同時準(zhǔn)確地判斷喘振現(xiàn)象并加以控制,喘振現(xiàn)象就能夠完全避免,從而實現(xiàn)提高離心式壓縮機(jī)的工作效率,確保離心式壓縮機(jī)運行穩(wěn)定性和可靠性。鑒于此,本文主要分析離心壓縮機(jī)喘振的影響因素。
離心壓縮機(jī);喘振;因素
壓縮機(jī)流量減少時,隨著旋轉(zhuǎn)失速的產(chǎn)生會出現(xiàn)一種不穩(wěn)定工況現(xiàn)象,壓縮機(jī)的氣體流量和排氣壓力周期性地低頻率、大振幅地波動,引起機(jī)器的強(qiáng)烈振動,這種現(xiàn)象稱為壓縮機(jī)的喘振。喘振時的氣流波動和旋轉(zhuǎn)失速時的氣流脈動截然不同:喘振時,氣流波動方向是軸向的,而不像旋轉(zhuǎn)失速時氣流脈動沿周向進(jìn)行;喘振時通過壓縮機(jī)的整個氣體流量(或平均流量值)大幅波動,而旋轉(zhuǎn)失速時,通過壓縮機(jī)的平均流量不變,流量脈動是在平均流量附近的脈動;喘振頻率和振幅是流路的容積大小所支配,與旋轉(zhuǎn)失速的關(guān)系不大;喘振頻率低而旋轉(zhuǎn)失速頻率一般都較高。形成喘振的內(nèi)在原因是氣流的嚴(yán)重失速和擴(kuò)展,外部條件是壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合運行工況條件。
因為對離心式壓縮機(jī)喘振問題的研究尚不完善,所以對離心式壓縮機(jī)喘振的機(jī)理還沒有完全、確切的定論。通常認(rèn)為離心式壓縮機(jī)喘振的發(fā)生主要有2個原因:(1)離心式壓縮機(jī)中的氣體介質(zhì)在特定條件下發(fā)生的旋轉(zhuǎn)失速,這是發(fā)生喘振現(xiàn)象的內(nèi)在因素;(2)離心式壓縮機(jī)所處的工藝系統(tǒng)的特性是其外界條件。只要外界條件和內(nèi)在因素達(dá)到喘振發(fā)生的特定條件時,喘振就會發(fā)生。
喘振現(xiàn)象對離心式壓縮機(jī)的危害極大,會縮短壓縮機(jī)的使用壽命,喘振現(xiàn)象的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面:①喘振會使氣流強(qiáng)烈的脈動以及周期性的震蕩,會導(dǎo)致供氣參數(shù)(流量、轉(zhuǎn)速等)的大幅度上下波動,這會破壞工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行。②喘振現(xiàn)象的發(fā)生會使葉片產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動,葉輪的應(yīng)力也會大大地增加,使噪聲加劇。③喘振會加劇軸頸和軸承的磨損,破壞潤滑油膜的穩(wěn)定性,導(dǎo)致軸承合金產(chǎn)生疲勞裂紋,甚至燒毀軸承。④喘振現(xiàn)象會致使壓縮機(jī)機(jī)件密封及軸封遭受損壞,導(dǎo)致壓縮機(jī)的工作效率降低,甚至造成火災(zāi)、爆炸等重大事故。⑤喘振會致使動靜部件之間的摩擦與碰撞,使壓縮機(jī)的軸彎曲變形,嚴(yán)重時會產(chǎn)生軸向竄動,破壞葉輪;⑥喘振會影響與壓縮機(jī)相連的其他設(shè)備的正常運行,干擾操作人員的正常工作,使部分測量儀器儀表準(zhǔn)確性降低,甚至是失靈。一般情況下,機(jī)組的壓力比、排氣壓力、氣體密度和排氣量越大,喘振現(xiàn)象就會越嚴(yán)重,其危害就越大。
喘振的判別,由于喘振的危害較大,操作人員應(yīng)能及時判別,壓縮機(jī)的喘振一般可從“兩觀一聽”來判別:(1) 觀測壓縮機(jī)出口壓力和進(jìn)口流量的變化:壓縮機(jī)喘振時會出現(xiàn)周期性的、大幅度的脈動,從而引起測量儀表指針大幅度地擺動;(2) 觀測壓縮機(jī)的機(jī)體和軸承的振動情況:喘振時,機(jī)體、軸承的振動振幅顯著增大,機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈的振動;(3) 聽測壓縮機(jī)出口管路氣流的噪聲:當(dāng)壓縮機(jī)接近喘振工況時,排氣管道中會發(fā)生周期性的,時高時低“呼哧呼哧”的噪聲。當(dāng)進(jìn)入喘振工況時,噪聲立即大增甚至出現(xiàn)爆音。
3.1 喘振的判斷
(1)監(jiān)聽壓縮機(jī)排出管道內(nèi)的聲音:壓縮機(jī)在正常的運行狀態(tài)下,其聲音低而且為連續(xù)性的,當(dāng)喘振發(fā)生時,管道中的氣體流動狀態(tài)發(fā)生周期性的變化,管道內(nèi)的氣體不穩(wěn)定的流動會產(chǎn)生很大的噪音,出現(xiàn)噪音循環(huán)性的變化,像人劇烈喘息的聲音,明顯有別于壓縮機(jī)正常運行時的聲音。(2)通過壓縮機(jī)排出壓力和吸入流量的變化能夠有效的判斷喘振是否發(fā)生:排出壓力和吸入流量處于穩(wěn)定狀態(tài)時,壓縮機(jī)穩(wěn)定運行。只會在正常調(diào)整范圍內(nèi)較微波動。排出壓力和流量發(fā)生強(qiáng)烈脈動和周期性振蕩,壓縮機(jī)吸入壓力異常變化,此時可以確定壓縮機(jī)發(fā)生了喘振。(3)查看機(jī)體和軸承的振動情況;當(dāng)接近或進(jìn)入喘振工況時,壓縮機(jī)缸體的振動和軸端位移會出現(xiàn)較大變化,其振幅要比正常運行時大得多,機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈的振動。
3.2 預(yù)防措施
喘振是離心式壓縮機(jī)固有的特性,具有較大的危害,所以在實際的生產(chǎn)運行過程中,為了能有效地防止喘振的發(fā)生,可采取3項措施。
(1)在壓縮機(jī)排出管道設(shè)置手動或自動控制的防喘振回流閥。目前,大部分的離心式壓縮機(jī)均采用該方法。防喘振閥在設(shè)計階段要合理選型,其全行程反應(yīng)時間盡可能短;防喘振閥的型號、尺寸應(yīng)根據(jù)壓縮機(jī)的性能和操作條件來選取,必須有較大的安全余量。(2)如果防喘振閥出現(xiàn)故障時,為了能安全及時地卸壓。采用在壓縮機(jī)出口管線上安裝安全閥,排放至火炬系統(tǒng)。(3)定期校驗安全閥、防喘振閥、壓力及流量聯(lián)儀表,確保其整定值準(zhǔn)確、動作靈敏。應(yīng)重點做好防喘振系統(tǒng)儀表的定期檢查工作,確保該系統(tǒng)開啟迅速。另外,應(yīng)定期維護(hù)壓縮機(jī)的出口止逆閥,確保其靈活好用。進(jìn)口帶可調(diào)控葉機(jī)構(gòu)的離心式壓縮機(jī),它的導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)要反應(yīng)靈敏,反饋信號一定要準(zhǔn)確無誤,還應(yīng)每隔一定周期校對導(dǎo)葉開度的精確性。因此,每個檢修周期都應(yīng)該檢驗喘振曲線的準(zhǔn)確性,如果位移量超標(biāo)嚴(yán)重,就應(yīng)該重新修正。
總之,壓縮機(jī)防喘振技術(shù)已經(jīng)比較成熟,防喘振自動控制系統(tǒng)也更加完善,只要將防喘振技術(shù)充分理解,結(jié)合實際生產(chǎn)裝置的工藝流程制定出不同情況下的防喘振措施,并轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮鲉T的實際操作能力,就可以有效避免離心式壓縮機(jī)組的喘振。
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