Kompressorien ylikuormituksen ymmärtäminen
Määritelmä: Mitä on Surging?
Kuohuva (kutsutaan myös kompressorin syöksykierteeksi) on voimakas aerodynaaminen epävakaus keskipakois- ja aksiaalikompressoreissa, jossa koko kompressorin läpi kulkeva virtaus vaihtaa ajoittain suuntaa, mikä luo värähtelevää painetta ja virtausta, jonka taajuudet ovat tyypillisesti 0,5–10 Hz. Syöksysyklin aikana virtaus pysähtyy tai kääntyy hetkellisesti, paine laskee, sitten virtaus jatkuu eteenpäin, paine nousee ja sykli toistuu. Tämä luo roottoriin valtavia vaihtelevia voimia, mikä aiheuttaa vakavia tärinä, kovaa jyrinää ja voi tuhota kompressorin muutamassa minuutissa, jos sitä ei pysäytetä välittömästi.
Paineenalennus on pohjimmiltaan järjestelmän epävakaus, joka liittyy kompressoriin ja sen putkistoon/tilavuuteen, ei pelkästään kompressoriin. Se tapahtuu, kun yritetään toimia kompressorin paineennousukyvyn ulkopuolella alhaisilla virtausnopeuksilla, ja sen estämiseksi tarvitaan paineenalennusjärjestelmiä, jotka pitävät virtauksen ylipainelinjan yläpuolella.
Ylijännitemekanismi
Ylijännitesyklin kuvaus
Tyypillinen ylikuormitussykli etenee seuraavasti:
- Virtauksen vähentäminen: Järjestelmän kysyntä laskee, virtaus kompressorin läpi pienenee
- Pysähdyksen alku: Hyvin alhaisella virtauksella kompressorin lavat pysähtyvät (virtaus erottuu)
- Paineen romahdus: Pysähtynyt kompressori ei pysty ylläpitämään painetta
- Virtauksen kääntö: Korkeapaineinen kaasu virtaa poistoputkistossa/plenumissa taaksepäin kompressorin läpi
- Paineen tasaus: Poistopaine laskee kaasun virratessa taaksepäin
- Eteenpäin suuntautuvat ansioluettelot: Kun paine laskee, kompressori voi taas virrata eteenpäin
- Paine nousee: Eteenpäinvirtaus lisää purkauspainetta
- Syklin toistot: Korkea paine aiheuttaa jälleen pysähtymisen, toistaen syklin
Ylijännitetaajuus
- Määritetään järjestelmän tilavuuden (putkisto, liitäntälaatikot, astiat) ja kompressorin ominaisuuksien perusteella
- Suuremmat tilavuudet → pienempi syöksytaajuus
- Tyypillinen alue: 0,5–10 Hz
- Pienet järjestelmät: 5–10 Hz
- Suuret järjestelmät: 0,5–2 Hz
- Taajuus on suhteellisen vakio tietylle järjestelmälle
Surgeen johtavat olosuhteet
Toimii ylijännitesuojan ulkopuolella
Kompressorin suorituskykykartan aaltoviiva:
- Ylijännitelinja: Vasemmanpuoleisin vakaa käyttöraja kompressorikartalla
- Turvallinen käyttö: Ylivirtauslinjan oikealla puolella (suuremmat virtaukset)
- Ylijännitealue: Ylipainelinjan vasemmalla puolella (epävakaa, kielletty)
- Marginaali: Käytä tyypillisesti 10-20%:n virtausmarginaalia ylijännitelinjan oikealla puolella
Käynnistävät tapahtumat
- Kysynnän vähentäminen: Prosessien kysyntä laskee, virtaus pienenee
- Päästörajoitus: Venttiilin sulkeutuminen tai tukkeutuminen
- Nopeuden vähentäminen: Kompressorin hidastuminen ilman suhteellista virtauksen vähennystä
- Tiheyden muutokset: Molekyylipainon tai lämpötilan muutokset, jotka vaikuttavat kompressorin ominaisuuksiin
- Likaantuminen: Terän kerrostumat vähentävät kompressorin kapasiteettia
Vaikutukset ja seuraukset
Tärinä
- Amplitudi: Voi saavuttaa 25–50 mm/s (1–2 tuumaa/s) tai enemmän
- Aksiaalinen komponentti: Erityisen voimakas aksiaalisuunnassa
- Matala taajuus: 0,5–10 Hz:n pulssit
- Koko kone: Koko kompressorikokoonpano keinuu ja tärisee
Mekaaninen vaurio
- Laakerin vika: Iskukuormat tuhoavat laakerit tunneissa
- Tiivisteen vauriot: Aksiaalinen liike ja paineen suunnanmuutokset tuhoavat tiivisteet
- Akselin vauriot: Taivutus- ja vääntöjännitys virtauksen suunnan kääntymisestä
- Terän vauriot: Vaihtelevat aerodynaamiset kuormitukset aiheuttavat väsymystä ja mahdollista lavan irtoamista
- Kytkimen vauriot: Vääntöiskun aiheuttamia vaurioita aiheuttavat kytkimet
- Työntölaakeri: Nopeasti vaihteleva työntövoima voi tuhota työntölaakerin
Prosessin seuraukset
- Paine- ja virtausheilahtelut, jotka vaikuttavat alavirran prosessiin
- Lämpötilan poikkeamat puristus-/laajenemissykleistä
- Mahdollisia prosessihäiriöitä tai turvajärjestelmän laukeamisia
- Tuotteen laatuongelmat epävakaiden olosuhteiden vuoksi
Havaitseminen
Tärinäsignaali
- Äkillinen suuren amplitudin matalataajuisen pulssin alkaminen
- Taajuus 0,5–10 Hz:n alueella
- Vakava aksiaalinen värähtely
- Epävakaa, vaihteleva amplitudi
Akustinen tunnus
- Kova jyrinä tai vihellys
- Rytminen pulssi kuultavissa aaltotaajuudella
- Erottuva ja erehtymätön
Prosessi-indikaattorit
- Värähtelevä purkauspaine
- Värähtelevä virtaus (voi kääntyä päinvastaiseksi)
- Lämpötilan vaihtelut
- Moottorin virran vaihtelut
Ennaltaehkäisy: Ylijännitesuoja
Ylijännitesuojajärjestelmän komponentit
Kierrätysventtiili
- Nopeasti toimiva venttiili ohittaa kompressorin poiston imuun
- Avautuu lisäämään virtausta lähestyttäessä ylijännitelinjaa
- Mitoitettu täyden kompressorivirtauksen mukaan tarvittaessa
Virtaus- ja painemittaus
- Virtausnopeuden ja paineen nousun jatkuva seuranta
- Piirrä toimintapiste kompressorin kartalle
- Havaitse lähestyminen ylijännitelinjaan
Ohjain
- Laskee etäisyyden aaltoviivaan
- Avaa kierrätysventtiilin lähestyttäessä aaltoa (turvamarginaalilla)
- Nykyaikaiset järjestelmät käyttävät adaptiivisia algoritmeja
- Vastausaika kriittinen (< 1 sekunnin tyypillinen vaatimus)
Käyttöohjeet
- Älä koskaan käytä ylijännitesuojan vasemmalla puolella
- Säilytä 10-20% virtausmarginaali ylijänniteltä
- Asteittaiset kuormituksen muutokset (vältä nopeita kysynnän laskuja)
- Tarkista ylijännitesuojan toimivuus ennen käynnistystä
- Testaa ylijännitesuoja säännöllisesti
Hätätilanteiden reagointi
Jos ylijännitettä esiintyy
- Välittömät toimenpiteet: Avaa kierrätysventtiili manuaalisesti, jos automaattinen järjestelmä epäonnistui
- Lisää virtausta: Avaa purkaus, vähennä vastusta, käynnistä rinnakkaiset yksiköt
- Vähennä paineen nousua: Hidas kompressori, jos nopeus on muuttuva
- Hätäpysäytys: Jos ylijännitettä ei voida pysäyttää 10–30 sekunnissa
- Älä käynnistä uudelleen: Kunnes syy tunnistetaan ja korjataan
Ylijännitetarkastus
- Tarkista terän vauriot
- Tarkista laakerin kunto
- Tarkista tiivisteen eheys
- Tarkasta työntölaakeri
- Suorita värähtelyanalyysi ennen käyttöönottoa
Ylijännite vs. muut epävakaudet
Surge vs. pyörivä sakkaus
- Ylijännite: Koko järjestelmän virtausvärähtely, erittäin matala taajuus (0,5–10 Hz)
- Pyörivä karsinan: Rengasmaisen ympäri pyörivät paikalliset sakkaussolut, korkeampi taajuus (0,2–0,8 × roottorin nopeus)
- Vakavuus: Ylivirta tuhoisampi, pysähtyminen voi olla ylivirran edeltäjä
Ylijännite vs. kiertovirtaus
- Ylijännite: Kompressorikohtainen, virtauksen suunnanvaihto, järjestelmän epävakaus
- Kierrätys: Voi esiintyä pumpuissa tai kompressoreissa, paikallinen virtauksen kääntyminen, lievempi
- Suhde: Kierrätys voi johtaa kompressorien ylikuormitukseen
Syöksy on vaarallisin käyttötilanne keskipakois- ja aksiaalikompressoreille, ja se voi tuhota laitteita minuuteissa. Syöksymekanismin ymmärtäminen, syöksylinjojen rajojen tunnistaminen, tehokkaan syöksynestojärjestelmän käyttöönotto ja asianmukaisten käyttömarginaalien ylläpitäminen ovat ehdottoman tärkeitä kompressorien turvalliselle käytölle teollisuuskaasujen puristussovelluksissa.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 