Κατανόηση της υπερτάσης στους συμπιεστές

Συσκευές

Φορητή ζυγαριά και αναλυτής κραδασμών Balanset-1A

$2,358.31

Ανταλλακτικά

Αισθητήρας δόνησης

$107.47

Ανταλλακτικά

Οπτικός αισθητήρας (στροφόμετρο λέιζερ)

$148.07

Συσκευές

Balanset-4

$8,123.32

Ανταλλακτικά

Μαγνητική βάση μεγέθους 60-kgf

$54.93

Ανταλλακτικά

Αντανακλαστική ταινία

$11.94

Συσκευές

Δυναμικός εξισορροπιστής "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Ορισμός: Τι είναι το Surging;

Ογκούμενος (ονομάζεται επίσης κύμα υπερτάσεων συμπιεστή) είναι μια βίαιη αεροδυναμική αστάθεια σε φυγοκεντρικούς και αξονικούς συμπιεστές όπου ολόκληρη η ροή μέσω του συμπιεστή αντιστρέφει περιοδικά την κατεύθυνση, δημιουργώντας ταλαντούμενη πίεση και ροή με συχνότητες συνήθως στην περιοχή των 0,5-10 Hz. Κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υπερτάσεων, η ροή σταματά ή αντιστρέφεται στιγμιαία, η πίεση πέφτει, στη συνέχεια η ροή συνεχίζει προς τα εμπρός, η πίεση αυξάνεται και ο κύκλος επαναλαμβάνεται. Αυτό δημιουργεί τεράστιες διακυμάνσεις δυνάμεων στον ρότορα, προκαλώντας σοβαρές δόνηση, δυνατός, βρυχηθμός και μπορεί να καταστρέψει έναν συμπιεστή μέσα σε λίγα λεπτά, αν δεν σταματήσει αμέσως.

Η υπέρταση είναι ουσιαστικά μια αστάθεια συστήματος που αφορά τον συμπιεστή και τις σωληνώσεις/όγκο του, όχι μόνο τον συμπιεστή μόνο. Εμφανίζεται όταν επιχειρείται λειτουργία πέρα από την ικανότητα αύξησης πίεσης του συμπιεστή σε χαμηλούς ρυθμούς ροής και η πρόληψη απαιτεί συστήματα ελέγχου κατά των υπερτάσεων που διατηρούν τη ροή πάνω από τη γραμμή υπερτάσεων.

Ο Μηχανισμός Κύματος

Περιγραφή κύκλου υπερτάσεων

Ένας τυπικός κύκλος υπερτάσεων εξελίσσεται ως εξής:

1. Μείωση Ροής: Η ζήτηση του συστήματος μειώνεται, η ροή μέσω του συμπιεστή μειώνεται
2. Έναρξη Στάθλησης: Σε πολύ χαμηλή ροή, τα πτερύγια του συμπιεστή σταματούν (η ροή διαχωρίζεται)
3. Κατάρρευση πίεσης: Ο σταματημένος συμπιεστής δεν μπορεί να διατηρήσει την πίεση κατάθλιψης
4. Αντιστροφή Ροής: Το αέριο υψηλής πίεσης στις σωληνώσεις/πλένουμ κατάθλιψης ρέει προς τα πίσω μέσω του συμπιεστή
5. Εξίσωση πίεσης: Η πίεση εκκένωσης μειώνεται καθώς το αέριο ρέει προς τα πίσω
6. Συνεχίζεται η ροή προς τα εμπρός: Μόλις πέσει η πίεση, ο συμπιεστής μπορεί να κινηθεί ξανά προς τα εμπρός.
7. Αύξηση πίεσης: Η ροή προς τα εμπρός αυξάνει την πίεση εκκένωσης
8. Επαναλήψεις κύκλων: Η υψηλή πίεση προκαλεί ξανά μπλοκάρισμα, επαναλαμβάνοντας τον κύκλο

Συχνότητα υπερτάσεων

• Καθορίζεται από τον όγκο του συστήματος (σωληνώσεις, θάλαμοι, δοχεία) και τα χαρακτηριστικά του συμπιεστή
• Μεγαλύτεροι όγκοι → χαμηλότερη συχνότητα υπερτάσεων
• Τυπικό εύρος: 0,5-10 Hz
• Μικρά συστήματα: 5-10 Hz
• Μεγάλα συστήματα: 0,5-2 Hz
• Συχνότητα σχετικά σταθερή για ένα δεδομένο σύστημα

Συνθήκες που οδηγούν σε έξαρση

Λειτουργώντας πέρα από τη γραμμή υπερτάσεων

Η γραμμή υπερτάσεων στον χάρτη απόδοσης συμπιεστή:

• Γραμμή υπερτάσεων: Αριστερά σταθερό όριο λειτουργίας στον χάρτη συμπιεστή
• Ασφαλής λειτουργία: Δεξιά της γραμμής υπερτάσεων (υψηλότερες ροές)
• Ζώνη υπερτάσεων: Αριστερά της γραμμής υπερτάσεων (ασταθής, απαγορευμένη)
• Περιθώριο: Συνήθως λειτουργεί με το περιθώριο ροής 10-20% δεξιά από τη γραμμή υπερτάσεων

Ενεργοποιητικά Γεγονότα

• Μείωση της ζήτησης: Η ζήτηση διεργασίας μειώνεται, η ροή μειώνεται
• Περιορισμός απαλλαγής: Κλείσιμο ή απόφραξη βαλβίδας
• Μείωση ταχύτητας: Επιβράδυνση συμπιεστή χωρίς αναλογική μείωση ροής
• Αλλαγές πυκνότητας: Αλλαγές στο μοριακό βάρος ή τη θερμοκρασία που επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά του συμπιεστή
• Ρύπανση: Επικαθίσεις λεπίδων που μειώνουν την χωρητικότητα του συμπιεστή

Επιπτώσεις και Συνέπειες

Δονήσεις

• Πλάτος: Μπορεί να φτάσει τα 25-50 mm/s (1-2 in/s) ή και περισσότερο
• Αξονικό στοιχείο: Ιδιαίτερα αυστηρή στην αξονική κατεύθυνση
• Χαμηλή συχνότητα: Παλμοί 0,5-10 Hz
• Ολόκληρη η μηχανή: Ολόκληρο το συγκρότημα του συμπιεστή τρέμει και τρέμει

Μηχανική ζημιά

• Βλάβη ρουλεμάν: Τα κρουστικά φορτία καταστρέφουν τα ρουλεμάν σε ώρες.
• Ζημιά στη στεγανοποίηση: Η αξονική κίνηση και οι αντιστροφές πίεσης καταστρέφουν τις σφραγίδες
• Ζημιά άξονα: Κάμψη και στρεπτική τάση από την αντιστροφή της ροής
• Ζημιά στη λεπίδα: Εναλλασσόμενα αεροδυναμικά φορτία που προκαλούν κόπωση, πιθανή απελευθέρωση πτερυγίων
• Ζημιά συνδέσμου: Σύνδεσμοι που προκαλούν ζημιά από στρεπτικά κρούσεις
• Ρουλεμάν ώσης: Η ταχέως εναλλασσόμενη ώθηση μπορεί να καταστρέψει το ωστικό ρουλεμάν

Συνέπειες της διαδικασίας

• Ταλαντώσεις πίεσης και ροής που επηρεάζουν την κατάντη διεργασία
• Διακυμάνσεις θερμοκρασίας από κύκλους συμπίεσης/διαστολής
• Πιθανές διαταραχές στη διαδικασία ή σφάλματα στο σύστημα ασφαλείας
• Προβλήματα ποιότητας προϊόντων από ασταθείς συνθήκες

Ανίχνευση

Υπογραφή δόνησης

• Αιφνίδια έναρξη παλμών χαμηλής συχνότητας μεγάλου πλάτους
• Συχνότητα στην περιοχή 0,5-10 Hz
• Αυστηρός αξονική δόνηση
• Ασταθές, μεταβαλλόμενο πλάτος

Ακουστική Υπογραφή

• Δυνατός ήχος βρυχηθμού ή συριγμού
• Ρυθμικός παλμός που ακούγεται σε συχνότητα υπερτάσεων
• Ξεχωριστό και αδιαμφισβήτητο

Δείκτες Διαδικασίας

• Ταλαντούμενη πίεση εκκένωσης
• Ταλαντούμενη ροή (μπορεί να αντιστραφεί)
• Διακυμάνσεις θερμοκρασίας
• Διακυμάνσεις ρεύματος κινητήρα

Πρόληψη: Έλεγχος κατά των υπερτάσεων

Στοιχεία συστήματος αντι-υπερτασικών κυμάτων

Βαλβίδα ανακύκλωσης

• Βαλβίδα ταχείας δράσης που παρακάμπτει την εκκένωση του συμπιεστή στην αναρρόφηση
• Ανοίγει για αύξηση της ροής όταν πλησιάζει η γραμμή υπερχείλισης
• Διαστασιολογημένο για πλήρη ροή συμπιεστή, εάν χρειάζεται

Μέτρηση Ροής και Πίεσης

• Συνεχής παρακολούθηση του ρυθμού ροής και της αύξησης της πίεσης
• Σχεδιάστε το σημείο λειτουργίας στον χάρτη του συμπιεστή
• Εντοπισμός προσέγγισης στη γραμμή υπερτάσεων

Ελεγκτής

• Υπολογίζει την απόσταση από τη γραμμή υπερτάσεων
• Ανοίγει τη βαλβίδα ανακύκλωσης όταν πλησιάζει η υπέρταση (με περιθώριο ασφαλείας)
• Τα σύγχρονα συστήματα χρησιμοποιούν προσαρμοστικούς αλγόριθμους
• Κρίσιμος χρόνος απόκρισης (< 1 δευτερόλεπτο τυπική απαίτηση)

Λειτουργικές Διαδικασίες

• Ποτέ μην λειτουργείτε αριστερά από τη γραμμή υπερτάσεων
• Διατήρηση περιθωρίου ροής 10-20% από την υπέρταση
• Σταδιακές αλλαγές φορτίου (αποφυγή απότομης πτώσης της ζήτησης)
• Επαληθεύστε τη λειτουργία του συστήματος αντι-υπερθέρμανσης πριν από την εκκίνηση
• Ελέγξτε την αντικραδασμική προστασία περιοδικά

Αντιμετώπιση έκτακτης ανάγκης

Εάν παρουσιαστεί κύμα

1. Άμεση Δράση: Ανοίξτε τη βαλβίδα ανακύκλωσης χειροκίνητα εάν το αυτόματο σύστημα παρουσιάσει βλάβη
2. Αύξηση Ροής: Ανοιχτή εκκένωση, μείωση αντίστασης, έναρξη παράλληλων μονάδων
3. Μείωση της αύξησης της πίεσης: Αργός συμπιεστής εάν η ταχύτητα είναι μεταβλητή
4. Έκτακτη διακοπή λειτουργίας: Εάν η υπέρταση δεν μπορεί να σταματήσει εντός 10-30 δευτερολέπτων
5. Μην κάνετε επανεκκίνηση: Μέχρι να εντοπιστεί και να διορθωθεί η αιτία

Επιθεώρηση μετά από υπερτασική επέμβαση

• Ελέγξτε για ζημιά στη λεπίδα
• Ελέγξτε την κατάσταση του ρουλεμάν
• Επαληθεύστε την ακεραιότητα της σφραγίδας
• Εξετάστε το ωστικό ρουλεμάν
• Εκτελέστε ανάλυση κραδασμών πριν από την επιστροφή στην υπηρεσία

Απότομη αύξηση έναντι άλλων ασταθειών

Κύμα έναντι περιστρεφόμενης στάσης

• Μέγα κύμα: Ταλάντωση ροής σε ολόκληρο το σύστημα, πολύ χαμηλή συχνότητα (0,5-10 Hz)
• Περιστρεφόμενο περίπτερο: Εντοπισμένα κελιά ακινητοποίησης που περιστρέφονται γύρω από τον δακτύλιο, υψηλότερη συχνότητα (0,2-0,8× ταχύτητα ρότορα)
• Αυστηρότητα: Το κύμα είναι πιο καταστροφικό, η στασιμότητα μπορεί να είναι πρόδρομος του κύματος

Κύμα έναντι ανακυκλοφορίας

• Μέγα κύμα: Ειδικό για συμπιεστή, αντιστροφή ροής, αστάθεια συστήματος
• Ανακυκλοφορία: Μπορεί να εμφανιστεί σε αντλίες ή συμπιεστές, εντοπισμένη αντιστροφή ροής, λιγότερο σοβαρή
• Σχέση: Η ανακυκλοφορία μπορεί να οδηγήσει σε υπερφόρτωση των συμπιεστών

Η υπερτάση είναι η πιο επικίνδυνη λειτουργική συνθήκη για τους φυγοκεντρικούς και αξονικούς συμπιεστές, ικανή να καταστρέψει τον εξοπλισμό μέσα σε λίγα λεπτά. Η κατανόηση του μηχανισμού υπερτάσεων, η αναγνώριση των ορίων των γραμμών υπερτάσεων, η εφαρμογή αποτελεσματικού ελέγχου κατά των υπερτάσεων και η διατήρηση των κατάλληλων περιθωρίων λειτουργίας είναι απολύτως κρίσιμα για την ασφαλή λειτουργία του συμπιεστή σε βιομηχανικές εφαρμογές συμπίεσης αερίου.

---

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο