Разбиране на пульсациите в компресорите

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

$2,358.31

Части

Сензор за вибрации

$107.47

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

$148.07

Устройства

Balanset-4

$8,123.32

Части

Магнитна стойка с размер 60 kgf

$54.93

Части

Рефлективна лента

$11.94

Устройства

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Определение: Какво е „Surging“?

Нарастващ (наричан още компресорен помпаж) е силна аеродинамична нестабилност в центробежните и аксиалните компресори, при която целият поток през компресора периодично обръща посоката си, създавайки осцилиращи налягания и дебит с честоти, обикновено в диапазона от 0,5-10 Hz. По време на цикъл на помпаж, потокът за момент спира или се обръща, налягането спада, след това потокът се възобновява, налягането се повишава и цикълът се повтаря. Това създава огромни флуктуиращи сили върху ротора, причинявайки сериозни... вибрация, силен бумтящ шум и може да унищожи компресора за минути, ако не бъде спрян незабавно.

Пренапрежението е по същество системна нестабилност, включваща компресора и неговите тръбопроводи/обем, а не само компресора. То възниква при опит за работа извън капацитета на компресора за повишаване на налягането при ниски дебити, а предотвратяването му изисква системи за контрол на пренапрежението, които поддържат потока над линията на пренапрежение.

Механизмът на пренапрежението

Описание на цикъла на пренапрежение

Типичният цикъл на пренапрежение протича по следния начин:

1. Намаляване на потока: Намалява системното натоварване, намалява дебитът през компресора
2. Начало на срив: При много нисък дебит, лопатките на компресора спират (потокът се разделя)
3. Срив на налягането: Спрял компресор не може да поддържа налягане на изхода
4. Обръщане на потока: Газът под високо налягане в изпускателната тръба/пленума тече обратно през компресора
5. Изравняване на налягането: Изходното налягане спада, когато газът тече обратно
6. Възобновява се Forward Flow: След като налягането падне, компресорът може отново да работи напред
7. Повишаване на налягането: Потокът напред увеличава налягането на изхода
8. Цикълни повторения: Високото налягане отново причинява спиране, повтаряйки цикъла

Честота на пренапрежение

• Определя се от обема на системата (тръбопроводи, пленуми, съдове) и характеристиките на компресора
• По-големи обеми → по-ниска честота на пренапрежение
• Типичен диапазон: 0,5-10 Hz
• Малки системи: 5-10 Hz
• Големи системи: 0,5-2 Hz
• Честота относително постоянна за дадена система

Условия, водещи до пренапрежение

Работа отвъд линията на пренапрежение

Линията на пренапрежение на картата на производителността на компресора:

• Линия на пренапрежение: Най-лявата стабилна работна граница на картата на компресора
• Безопасна работа: Вдясно от линията на пренапрежение (по-високи потоци)
• Зона на пренапрежение: Вляво от линията на пренапрежение (нестабилно, забранено)
• Марж: Обикновено работят с 10-20% граница на дебита вдясно от линията за повишаване на налягането

Задействащи събития

• Намаляване на търсенето: Търсенето на процеси намалява, потокът намалява
• Ограничение на изпускането: Затваряне или блокиране на клапана
• Намаляване на скоростта: Забавяне на компресора без пропорционално намаляване на дебита
• Промени в плътността: Молекулното тегло или промените в температурата, влияещи върху характеристиките на компресора
• Замърсяване: Отлаганията по лопатките намаляват капацитета на компресора

Ефекти и последствия

Вибрации

• Амплитуда: Може да достигне 25-50 мм/с (1-2 инча/с) или повече
• Аксиален компонент: Особено тежко в аксиална посока
• Ниска честота: 0,5-10 Hz пулсации
• Цялата машина: Целият компресорен възел се клати и тресе

Механични повреди

• Повреда на лагера: Ударните натоварвания разрушават лагерите за часове
• Повреда на уплътнението: Аксиалното движение и обръщането на налягането разрушават уплътненията
• Повреда на вала: Огъващо и торсионно напрежение от обръщане на потока
• Щети по острието: Променливи аеродинамични натоварвания, причиняващи умора, възможно освобождаване на лопатките
• Повреда на съединителя: Увреждащи съединители от торсионен шок
• Аксиален лагер: Бързото редуване на тягата може да унищожи аксиалния лагер

Последици от процеса

• Колебанията на налягането и потока, влияещи върху процеса надолу по веригата
• Температурни отклонения от цикли на компресия/разширяване
• Възможни нарушения на процеса или прекъсвания на системата за безопасност
• Проблеми с качеството на продукта поради нестабилни условия

Откриване

Вибрационен подпис

• Внезапна поява на нискочестотна пулсация с голяма амплитуда
• Честота в диапазона 0,5-10 Hz
• Тежко аксиални вибрации
• Нестабилна, променлива амплитуда

Акустична подпис

• Силен бучещ или свистящ звук
• Ритмична пулсация, чуваема при честота на импулсите
• Отличителни и неповторими

Индикатори за процес

• Осцилиращо налягане на изхода
• Осцилиращ поток (може да се обърне)
• Температурни колебания
• Колебания на тока на двигателя

Превенция: Контрол на пренапрежението

Компоненти на системата против пренапрежение

Рециклиращ клапан

• Бързодействащ клапан, байпасиращ изпускателната към всмукателната част на компресора
• Отваря се, за да увеличи потока при приближаване към линията за пренапорно налягане
• Оразмерен за пълен компресорен поток, ако е необходимо

Измерване на дебит и налягане

• Непрекъснато наблюдение на дебита и повишаването на налягането
• Начертайте работната точка на картата на компресора
• Откриване на приближаване към линията на пренапрежение

Контролер

• Изчислява разстоянието до линията на пренапрежение
• Отваря рециркулационния клапан при приближаване на пренапрежение (с предпазен марж)
• Съвременните системи използват адаптивни алгоритми
• Времето за реакция е критично (< 1 секунда (типично изискване)

Оперативни процедури

• Никога не работете отляво на линията за пренапорно налягане
• Поддържайте марж на потока 10-20% от пренапрежение
• Постепенни промени в натоварването (избягвайте бързи спадове в търсенето)
• Проверете функционалността на системата против пренапрежение преди стартиране
• Тествайте периодично антипренапрежението

Реагиране при извънредни ситуации

Ако възникне пренапрежение

1. Незабавни действия: Отворете рециркулационния клапан ръчно, ако автоматичната система се повреди
2. Увеличаване на потока: Отворете разряда, намалете съпротивлението, стартирайте паралелни устройства
3. Намалете повишаването на налягането: Бавен компресор при променлива скорост
4. Аварийно изключване: Ако пренапрежението не може да бъде спряно в рамките на 10-30 секунди
5. Не рестартирайте: Докато причината не бъде установена и отстранена

Инспекция след пренапрежение

• Проверете за повреди от острието
• Проверете състоянието на лагера
• Проверете целостта на уплътнението
• Проверете аксиалния лагер
• Извършете анализ на вибрациите преди връщане в експлоатация

Пренапрежение спрямо други нестабилности

Пренапрежение срещу въртящ се срив

• Пренапрежение: Колебание на потока в цялата система, много ниска честота (0,5-10 Hz)
• Въртяща се кабина: Локализирани клетки за спиране, въртящи се около пръстена, по-висока честота (0,2-0,8× скорост на ротора)
• Тежест: Вълната е по-разрушителна, спирането може да е предвестник на вълна

Пренапрежение срещу рециркулация

• Пренапрежение: Специфично за компресора, обръщане на потока, нестабилност на системата
• Рециркулация: Може да се появи в помпи или компресори, локализирано обръщане на потока, по-малко тежко
• Връзка: Рециркулацията може да доведе до пренатоварване на компресорите

Пулсацията е най-опасното работно състояние за центробежните и аксиалните компресори, способна да унищожи оборудването за минути. Разбирането на механизма на пулсацията, разпознаването на границите на линията на пулсацията, прилагането на ефективен антипульсен контрол и поддържането на правилните работни граници са абсолютно критични за безопасната работа на компресора в промишлени приложения за компресиране на газ.

---

← Обратно към основния индекс