Kompressorite pinge tõusu mõistmine
Tõusev - sageli nimetatakse seda lihtsalt kompressori surge - on tsentrifugaal- ja aksiaalkompressorite vägivaldne aerodünaamiline ebastabiilsus, mille puhul kogu masinat läbiv voog perioodiliselt suunda muudab. Tulemuseks on võnkuv rõhk ja vooluhulk, tavaliselt sagedusega 0,5-10 Hz. Igas survetsüklis jääb vooluhulk hetkeks seisma või pöördub, väljastusrõhk langeb, seejärel jätkub vooluhulk ja rõhk taastub ning tsükkel kordub. Need pöördumised avaldavad rootorile tohutuid muutuvaid jõude, mis tekitavad tõsiseid pingeid. vibratsioon - eelkõige aksiaalne suund - valju mürin ja võime hävitada kompressor mõne minutiga, kui seda kohe ei peatata.
Surge on põhimõtteliselt süsteem ebastabiilsus, mis hõlmab kompressorit koos sellega ühendatud torustiku ja mahuga, mitte ainult kompressori omadus. See tekib siis, kui masin surutakse madala vooluhulga korral üle selle rõhu tõusu võimsuse, ja selle vältimiseks on vaja survetõrjet, mis hoiab vooluhulga ohutult üle survetõusu piiri.
1. Surge mehhanism
Paisutustsükkel
Tüüpiline tõusutsükkel kulgeb läbi korduva järjestuse:
- Voolu vähendamine: süsteemi nõudlus väheneb, seega väheneb vooluhulk läbi kompressori.
- Stalli algus: väga väikese vooluhulga korral seiskub laba ja voolu eraldub labapindadest.
- Surve kokkuvarisemine: seiskunud kompressor ei suuda enam oma väljastusrõhku säilitada.
- Voolu ümberpööramine: kõrgsurve gaas, mis on jäänud väljavoolutorustikku või täiskogumisse, liigub läbi kompressori tagasi.
- Rõhu tasakaalustamine: väljastusrõhk langeb, kuna gaas väljub tagasi.
- Edasivool jätkub: kui rõhk on langenud, saab kompressor taas gaasi edasi liigutada.
- Rõhk tõuseb: uuendatud edasivool taastab tühjendusrõhu.
- Tsükkel kordub: kõrge rõhk peatab masina uuesti ja tsükkel jätkub.
Hüppesagedus
- Määratud süsteemi mahu (torustik, kogumismahutid, mahutid) ja kompressori omaduste järgi.
- Suuremad mahud annavad madalama tõususageduse.
- Tüüpiline vahemik: 0,5-10 Hz.
- Väikesed süsteemid: ligikaudu 5-10 Hz.
- Suured süsteemid: ligikaudu 0,5-2 Hz.
- Sagedus jääb antud süsteemi puhul suhteliselt konstantseks.
See madal, süsteemile fikseeritud sagedus jääb hästi kaasaskantava analüsaatori tööpiirkonda. Väärib märkimist, et Balanset-1A mõõdab vibratsiooni alates 5 Hz-st ülespoole, nii et väikeste süsteemide kõrgema sagedusega hüppetsüklid jäävad selle sagedusalasse; peamine diagnostika on siiski vähem täpne sagedus kui suurte, ebastabiilsete, valdavalt aksiaalsete madalate sagedustega pulsatsioonide ootamatult ilmnev eksimatu muster.
2. Tingimused, mis viivad üleujutuseni
Töötamine üle paisutusjoone
Iga kompressori jõudluskaardil on ülepingejoon, mis määrab selle stabiilse piiri:
- Surge line: kõige vasakpoolsem stabiilne tegevuspiir kaardil.
- Ohutu töö: suuremate vooluhulkade korral joonest paremale.
- Paisumistsoon: joonest vasakule - ebastabiilne ja keelatud territoorium.
- Marginaal: masinad töötavad tavaliselt 10-20% voolumarginaaliga ülevoolujoonest paremal.
Sündmuste käivitamine
- Nõudluse vähendamine: protsess tõmbab vähem, nii et vooluhulk langeb paisutusjoone suunas.
- Tühjenduspiirang: klapi sulgemine või ummistus allavoolu.
- Kiiruse vähendamine: kompressori aeglustumine ilma vajaliku vooluhulga proportsionaalse vähenemiseta.
- Tiheduse muutused: gaasi molekulmassi või temperatuuri nihked, mis muudavad kompressori omadusi.
- Saastumine: tera ladestumine, mis aja jooksul kahandab masina võimsust.
3. Mõjud ja tagajärjed
Vibratsioon
- Amplituud: võib ulatuda 25-50 mm/s (1-2 in/s) või rohkem.
- Aksiaalne komponent: eriti tõsine piki võlli telge.
- Madal sagedus: 0,5-10 Hz pulsatsioonid.
- Kogu masina liikumine: kogu kompressorikomplekt kiigub ja väriseb.
Mehaanilised kahjustused
- Laagri rike: löökkoormused võivad laagrid tundidega hävitada.
- Pitseri kahjustus: aksiaalne liikumine ja rõhu ümberpöördumine rikub tihendeid.
- Võlli kahjustus: paindumis- ja väändumispinged, mis tulenevad voolu ümberpöördumisest.
- Tera kahjustus: vahelduvad aerodünaamilised koormused põhjustavad väsimus ja võib viia tera vabanemiseni.
- Haakeseadme kahjustus: väändelöök kahjustab haakeseadmeid.
- Tõukelaager: kiiresti vahelduv telgsurve võib hävitada tõukelaager - sageli esimene ohvriks tõusu ajal.
Protsessi tagajärjed
- Rõhu ja voolu võnkumised levivad järgnevasse protsessi.
- Temperatuuri kõikumised tulenevad korduvast kokkusurumisest ja paisumisest.
- Sellele võivad järgneda protsessihäired või ohutussüsteemi tõrked.
- Toote kvaliteet võib ebastabiilsete tingimuste tõttu kannatada.
4. Tuvastus
Vibratsioonikarakteristik
- Suure amplituudiga madalsagedusliku pulsatsiooni äkiline algus
- Sagedus vahemikus 0,5-10 Hz.
- Tõsine aksiaalne vibratsioon.
- Ebastabiilne, pidevalt muutuv amplituud.
See allkiri on iseloomulik vibratsioonispekter ja kohta aja lainekuju: äkiline energiapuhang kaugel allpool töökiirus, mis domineerib telgkanalis, mis pigem kasvab ja kahaneb kui püsib stabiilsena. Vibratsiooni jälgimine kompressori survelaagri kohta on üks kiiremaid viise, kuidas käimasolevat survet tabada, sest seal registreeritakse aksiaalne pulseerimine kõige tugevamalt.
Akustiline allkiri
- Kõva mürin või vilisev heli.
- Rütmiline pulseerimine, mis on kuuldav paiskumissagedusel.
- Omapärane ja igaühele, kes seda kuulnud on, eksimatu.
Protsessinäitajad
- Võnkuv tühjendusrõhk.
- Võnkuv vool, mis võib tegelikult pöörduda.
- Temperatuuri kõikumine.
- Mootori voolu kõikumine.
5. Ennetamine: Anti-Surge Control
Süsteemi komponendid
Taaskasutusklapp. Kiiretoimeline ventiil, mis suunab tühjendusgaasi tagasi imemisse. See avaneb, et lisada voolu, kui tööpunkt läheneb surveliinile, ja on vajaduse korral dimensioneeritud kogu kompressori voolu jaoks.
Voolu ja rõhu mõõtmine. Vooluhulga ja rõhu tõusu pidev jälgimine joonistab kompressori kaardil elava tööpunkti ja tuvastab kõik lähenemised surveribale.
Kontrollija. Regulaator arvutab kauguse surge-jooneni, avab surge'i lähenedes turvavaruga ringlusventiili ja kasutab kaasaegsetes seadmetes kohanduvaid algoritme. Reageerimisaeg on kriitiline, tavaliselt on vaja tegutseda vähem kui ühe sekundi jooksul.
Tööprotseduurid
- Ärge kunagi töötage surge-joonest vasakul.
- Hoidke surge'ist 10–20% vooluhulga varu.
- Muutke koormust järk-järgult ja vältige nõudluse järsku vähenemist.
- Kontrollige enne iga käivitamist, et surge'ivastane süsteem oleks töökorras.
- Testige surge'ivastast süsteemi perioodiliselt.
6. Hädaolukorrale reageerimine
Kui tekib ülepinge
- Kohene tegevus: avage ringlusventiil käsitsi, kui automaatne süsteem on ebaõnnestunud.
- Suurendage voolu: avada tühjendus, vähendada vastupanu või käivitada paralleelseid seadmeid.
- Vähendage rõhu tõusu: aeglustage kompressorit, kui see on muutuva kiirusega.
- Hädaolukorras sulgemine: kui surge'i ei saa 10–30 sekundi jooksul peatada, lülitage masin välja.
- Ärge taaskäivitage: kuni põhjus on tuvastatud ja parandatud.
Paisutusjärgne kontroll
- Kontrollige, kas tera on kahjustatud.
- Kontrollige laagri seisukorda.
- Kontrollige tihendi terviklikkust.
- Uurige survelaagrit.
- Teosta vibratsioonianalüüs enne masina taas kasutusele võtmist - baasspekter näitab kõik uued andmed. tasakaalustamatus, joondusviga või sündmuse tagajärjel tekkinud kahjustuste kandmine.
7. Surge vs. muud ebastabiilsused
Surge vs. roteeruv stall
- Tõus: kogu süsteemi hõlmav vooluhulkade võnkumine väga madalal sagedusel (0,5-10 Hz).
- Pöörlev seiskumine: lokaliseeritud stall-rakud, mis pöörlevad ümber rõnga kõrgema sagedusega, tavaliselt 0,2-0,8× rootorikiirusega, paigutades selle ühte subsünkroonne nähtused.
- Raskusaste: surge on neist kahest hävitavam; pöörlev ummikseis võib olla surge eelkäijaks.
Surge vs. ringlusse laskmine
- Tõus: kompressorispetsiifiline, kogu süsteemi hõlmav voolu ümberpööramine.
- Ringlussevõtt: võib esineda pumbates või kompressorites, on lokaalne voolu ümberpööramine ja on üldiselt vähem tõsine.
- Suhe: retsirkulatsioon võib kujuneda täielikuks survestuseks kompressorites.
Surge on tsentrifugaal- ja aksiaalkompressorite kõige ohtlikum tööseisund, mis võib seadmeid minutitega hävitada. Surge'i mehhanismi mõistmine, surge-joone piiri äratundmine, tõhusa surge'ivastase juhtimise rakendamine ja piisava töövaru hoidmine on tööstuslikes gaasikompressioonisüsteemides kompressori ohutu töö jaoks hädavajalik.
