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1、离心式压缩机喘振探究离心式压缩机喘振探究第1页，本讲稿共16页离心式压缩机离心式压缩机叶轮对气体作功使气体的压力和速度升叶轮对气体作功使气体的压力和速度升高，完成气体的运输，气体沿径向流过高，完成气体的运输，气体沿径向流过叶轮的压缩机。叶轮的压缩机。第2页，本讲稿共16页离心式压缩机的工作原理离心式压缩机的工作原理气体在流过离心式压缩机的叶轮时，高速旋转的叶轮使气体在离心力的气体在流过离心式压缩机的叶轮时，高速旋转的叶轮使气体在离心力的作用下，一方面压力有所提高，另一方面速度也极大增加，即离心式压缩作用下，一方面压力有所提高，另一方面速度也极大增加，即离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转
2、变为气体的静压能和动能。此后，气机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。也就是进一步起到增压的作用。第3页，本讲稿共16页离心式压缩机喘振现象离心式压缩机喘振现象压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低率频、高振幅的振荡现象。低率频、高振幅的振荡现象
3、。第4页，本讲稿共16页喘振发生的机理喘振发生的机理进口压力或流量突然进口压力或流量突然(瞬间瞬间)降低，低过最低允许工况点时，压缩机内的气体由降低，低过最低允许工况点时，压缩机内的气体由于流量发生变化，会出现严重的旋转脱离，形成突变失速于流量发生变化，会出现严重的旋转脱离，形成突变失速(指气体在叶道进口的指气体在叶道进口的流动方向和叶片进口角出现很大偏差流动方向和叶片进口角出现很大偏差)，这时叶轮不能有效提高气体的压力，导，这时叶轮不能有效提高气体的压力，导致机出口压力降低。但是系统的压力没有瞬间相应地降下来，从而发生气体从致机出口压力降低。但是系统的压力没有瞬间相应地降下来，从而发生气体从
4、系统向压缩机倒流，当系统压力降至低于机出口压力时，气体又向系统流动。系统向压缩机倒流，当系统压力降至低于机出口压力时，气体又向系统流动。如此反复，使机组与管网发生周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象。如此反复，使机组与管网发生周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象。第5页，本讲稿共16页喘振发生的原因喘振发生的原因1 1)系统压力超高系统压力超高造成这种情况有：压缩机紧急停机，气体为此进行放空或回流；出口管造成这种情况有：压缩机紧急停机，气体为此进行放空或回流；出口管路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严；或者单向阀距压缩机出口太路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严；或者单向阀距压缩机出口太远，阀
5、前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来不及调节，防喘系统远，阀前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来不及调节，防喘系统未投自动等等。未投自动等等。2)2)吸入流量不足吸入流量不足由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以下，而转速，使压缩机进入喘由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以下，而转速，使压缩机进入喘振区引起喘振。如图振区引起喘振。如图1 1。这种情况的原因有：压缩机入口滤器阻塞，阻力。这种情况的原因有：压缩机入口滤器阻塞，阻力太大，而压缩机转速未能调节造成喘振；滤芯太脏，或冬天结冰都可能太大，而压缩机转速未能调节造成喘振；滤芯太脏，或冬天结冰都可能发生这种情况；入口气源减少或切断，如压缩机供
6、气不足，压缩机没有发生这种情况；入口气源减少或切断，如压缩机供气不足，压缩机没有补充气源等等。所有这些情况如不及时发现及时调节。压缩机都可能发补充气源等等。所有这些情况如不及时发现及时调节。压缩机都可能发生喘振。生喘振。第6页，本讲稿共16页3)3)机械部件损坏脱落机械部件损坏脱落机械密封，平衡盘密封，机械密封，平衡盘密封，O O型环等部件安装不全，安装位置不准或者脱落，型环等部件安装不全，安装位置不准或者脱落，会形成各级之间，各段之间串气，可能引起喘振；过滤器阻力太大，逆止会形成各级之间，各段之间串气，可能引起喘振；过滤器阻力太大，逆止阀失效或破损也都可以引起喘振。阀失效或破损也都可以引起喘
7、振。4)4)操作中，升速升压过快，降速之前未能首先降压操作中，升速升压过快，降速之前未能首先降压升速、升压要缓慢均匀，降速之前应先采取卸压措施：如放空，回流等；升速、升压要缓慢均匀，降速之前应先采取卸压措施：如放空，回流等；以免转速降低后，气流倒灌。以免转速降低后，气流倒灌。5)5)工况改变，运行点落入喘振区工况改变，运行点落入喘振区工况变化，如改变转速，流量，压力之前，未查看特性曲线，使压缩机运工况变化，如改变转速，流量，压力之前，未查看特性曲线，使压缩机运行点落入喘振区。行点落入喘振区。第7页，本讲稿共16页6)正常运行时，防喘振系统未投自动正常运行时，防喘振系统未投自动当外界因素变化时，
8、如压力下降或气量波动；电机转速下降而防喘振系当外界因素变化时，如压力下降或气量波动；电机转速下降而防喘振系统来不及手动调节；或来气中断等；由于未用自动防喘振装置可能造成统来不及手动调节；或来气中断等；由于未用自动防喘振装置可能造成喘振。喘振。7)介质状态变化造成喘振介质状态变化造成喘振喘振发生的可能与气体介质状态有很大关系。因为气体的状态影响流量，喘振发生的可能与气体介质状态有很大关系。因为气体的状态影响流量，从而也影响喘振流量，当然影响喘振。如进气温度，进气压力，气体成从而也影响喘振流量，当然影响喘振。如进气温度，进气压力，气体成分即分子量等对喘振都有影响。当转速不变，出口压力不变时，气体入
9、分即分子量等对喘振都有影响。当转速不变，出口压力不变时，气体入口稳度增加容易发生喘振；当转速一定，进气压力越高则喘振流量值也口稳度增加容易发生喘振；当转速一定，进气压力越高则喘振流量值也越大；当进气压力一定，转速不变，气体分子量减少很多时，容易发生越大；当进气压力一定，转速不变，气体分子量减少很多时，容易发生喘振。喘振。第8页，本讲稿共16页喘振现象的预防分析离心式压缩机特性曲线压缩机出口压力压缩机入口压力临界流量压缩机转速压缩机进口气体体积流量第9页，本讲稿共16页目前工业生产上对压缩机的喘振问题主要采用固定极限流量控制方案和可变极限流量控制方案。第10页，本讲稿共16页固定极限流量控制方案
10、方案优缺点：方案优缺点：固定极限流量控制方案简单固定极限流量控制方案简单,系统可系统可靠性高靠性高,投资少投资少,适用于固定转速场合。其适用于固定转速场合。其缺点是当转速降低缺点是当转速降低,压缩机在低负荷运行压缩机在低负荷运行时时,极限流量的裕量大极限流量的裕量大,能量浪费很大。能量浪费很大。第11页，本讲稿共16页可变极限流量控制方案压缩机防喘振安全工作线一般采用抛物线型.安全工作线的方程式为：（1）第12页，本讲稿共16页 设压缩机入口气体温度比较稳定，若将横坐标取为则抛物线安全工作线变为直线。由式（1）得式中：（2）第13页，本讲稿共16页若用节流装置测量流量，则有标准节流装置流量测量经验公式：（3）式中 为流量系数；为流量测量压差第14页，本讲稿共16页根据（3）式可知（4）第15页，本讲稿共16页所以为了确保离心式压缩机的运行稳定，我们需要保证在现场监测压缩机运行期间，我们以 为设定值，我们需要实时观测 的变化情况来及时调整压缩机的生产参数，确保压缩机安全稳定的运行。第16页，本讲稿共16页