Forståelse af stød i kompressorer

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

$2,358.31

Dele

Vibrationssensor

$107.47

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

$148.07

Enheder

Balanset-4

$8,123.32

Dele

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

$54.93

Dele

Reflekterende tape

$11.94

Enheder

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definition: Hvad er Surging?

Bølgende (også kaldet kompressorstød) er en voldsom aerodynamisk ustabilitet i centrifugal- og aksialkompressorer, hvor hele strømmen gennem kompressoren periodisk ændrer retning, hvilket skaber oscillerende tryk og flow med frekvenser typisk i området 0,5-10 Hz. Under en stødcyklus stopper eller vender flowet midlertidigt, trykket falder, hvorefter flowet genoptages fremad, trykket stiger, og cyklussen gentages. Dette skaber enorme fluktuerende kræfter på rotoren, hvilket producerer alvorlige vibrationer, høj buldrende lyd og kan ødelægge en kompressor på få minutter, hvis den ikke stoppes med det samme.

Overspænding er grundlæggende en systemustabilitet, der involverer kompressoren og dens rør/volumen, ikke kun kompressoren alene. Det opstår, når man forsøger at operere ud over kompressorens trykstigningskapacitet ved lave flowhastigheder, og forebyggelse kræver anti-overspændingskontrolsystemer, der opretholder flowet over overspændingslinjen.

Overspændingsmekanismen

Beskrivelse af overspændingscyklus

En typisk stigningscyklus forløber som følger:

1. Flowreduktion: Systembehovet falder, flowet gennem kompressoren reduceres
2. Start af stalling: Ved meget lavt flow går kompressorbladene i stå (flowet adskiller sig)
3. Trykkollaps: Standsende kompressor kan ikke opretholde udløbstrykket
4. Flow-omvending: Højtryksgas i udløbsrør/plenum strømmer baglæns gennem kompressoren
5. Trykudligning: Udløbstrykket falder, når gassen strømmer baglæns
6. Genoptagelser af fremadrettet flow: Når trykket falder, kan kompressoren igen strømme fremad
7. Trykstigninger: Fremadgående strømning øger udløbstrykket
8. Gentagelser af cyklusser: Højt tryk forårsager igen stop, hvilket gentager cyklussen

Overspændingsfrekvens

• Bestemmes af systemvolumen (rør, plenums, beholdere) og kompressorkarakteristika
• Større volumener → lavere overspændingsfrekvens
• Typisk område: 0,5-10 Hz
• Små systemer: 5-10 Hz
• Store systemer: 0,5-2 Hz
• Frekvensen er relativt konstant for et givet system

Forhold, der fører til stigning

Drift ud over overspændingslinjen

Stødningslinjen på kompressorens ydeevnekort:

• Overspændingsledning: Venstre stabile driftsgrænse på kompressorkortet
• Sikker drift: Til højre for overløbslinjen (højere flow)
• Overspændingszone: Til venstre for overspændingslinjen (ustabil, forbudt)
• Margin: Typisk betjenes 10-20% flowmargin til højre for overspændingsledningen

Udløsende begivenheder

• Efterspørgselsreduktion: Procesbehovet falder, flowet reduceres
• Udledningsbegrænsning: Ventillukning eller blokering
• Hastighedsreduktion: Kompressoren bremser uden proportional flowreduktion
• Ændringer i densitet: Molekylvægt- eller temperaturændringer, der påvirker kompressorens karakteristik
• Begroning: Aflejringer i blade reducerer kompressorens kapacitet

Effekter og konsekvenser

Vibration

• Amplitude: Kan nå 25-50 mm/s (1-2 tommer/s) eller mere
• Aksial komponent: Særligt kraftig i aksial retning
• Lav frekvens: 0,5-10 Hz pulseringer
• Hele maskinen: Hele kompressorenheden vipper og ryster

Mekanisk skade

• Lejesvigt: Stødbelastninger ødelægger lejer på få timer
• Beskadigelse af tætning: Aksial bevægelse og trykvendinger ødelægger tætninger
• Skade på aksel: Bøjnings- og torsionsspænding fra strømningsvending
• Skade på knivblad: Vekslende aerodynamiske belastninger, der forårsager træthed og mulig bladfrigørelse
• Koblingsskader: Torsionsstødbeskadigende koblinger
• Akseleje: Hurtigt skiftende tryk kan ødelægge axiallejet

Proceskonsekvenser

• Tryk- og flowsvingninger, der påvirker downstream-processer
• Temperaturudsving fra kompressions-/ekspansionscyklusser
• Mulige procesforstyrrelser eller sikkerhedssystemudløsninger
• Problemer med produktkvaliteten på grund af ustabile forhold

Opdagelse

Vibrationssignatur

• Pludselig indsættende lavfrekvent pulsering med stor amplitude
• Frekvens i området 0,5-10 Hz
• Alvorlig aksial vibration
• Ustabil, varierende amplitude

Akustisk signatur

• Høj buldrende eller susende lyd
• Rytmisk pulsering hørbar ved stødfrekvens
• Særpræget og umiskendelig

Procesindikatorer

• Oscillerende udløbstryk
• Oscillerende strømning (kan vende)
• Temperaturudsving
• Motorstrømsudsving

Forebyggelse: Bekæmpelse af overspænding

Komponenter i overspændingsbeskyttelsessystem

Genbrugsventil

• Hurtigvirkende ventil, der omgår kompressorens afgang til sugesiden
• Åbner for at øge flowet, når man nærmer sig overspændingslinjen
• Dimensioneret til fuld kompressorflow, hvis det er nødvendigt

Flow- og trykmåling

• Kontinuerlig overvågning af flowhastighed og trykstigning
• Plot driftspunkt på kompressorkort
• Registrer tilgang til overspændingsledning

Controller

• Beregner afstanden til overspændingslinjen
• Åbner recirkuleringsventilen, når den nærmer sig overspænding (med sikkerhedsmargin).
• Moderne systemer bruger adaptive algoritmer
• Kritisk responstid (< 1 sekund (typisk krav)

Driftsprocedurer

• Brug aldrig til venstre for stigningslinjen
• Oprethold 10-20% flowmargin fra overspænding
• Gradvise belastningsændringer (undgå hurtige fald i efterspørgslen)
• Kontroller, at overspændingssikringssystemet fungerer før opstart
• Test anti-overspænding med jævne mellemrum

Nødberedskab

Hvis der opstår en stigning

1. Øjeblikkelig handling: Åbn recirkulationsventilen manuelt, hvis det automatiske system fejler
2. Øg flowet: Åbn udladning, reducer modstand, start parallelle enheder
3. Reducer trykstigning: Langsom kompressor ved variabel hastighed
4. Nødlukning: Hvis strømmen ikke kan stoppes inden for 10-30 sekunder
5. Genstart ikke: Indtil årsagen er identificeret og korrigeret

Inspektion efter overspænding

• Undersøg for skader på bladet
• Kontroller lejernes tilstand
• Bekræft forseglingens integritet
• Undersøg axialleje
• Udfør vibrationsanalyse før genoptagelse af drift

Stig vs. andre ustabiliteter

Stød vs. roterende stall

• Stigning: Systemomfattende flowoscillation, meget lav frekvens (0,5-10 Hz)
• Roterende bås: Lokaliserede stallceller roterer omkring ringformet kredsløb, højere frekvens (0,2-0,8× rotorhastighed)
• Sværhedsgrad: Stigningen er mere destruktiv, stall kan være forløberen for stigning

Surge vs. recirkulation

• Stigning: Kompressorspecifik, flowvending, systemustabilitet
• Recirkulation: Kan forekomme i pumper eller kompressorer, lokaliseret flowvending, mindre alvorlig
• Forhold: Recirkulation kan føre til overbelastning af kompressorer

Overspænding er den farligste driftstilstand for centrifugal- og aksialkompressorer, da den kan ødelægge udstyr på få minutter. Forståelse af overspændingsmekanismen, genkendelse af overspændingsledningernes grænser, implementering af effektiv anti-overspændingskontrol og opretholdelse af korrekte driftsmarginer er absolut afgørende for sikker kompressordrift i industrielle gaskompressionsapplikationer.

---

← Tilbage til hovedindekset