サージングとは？コンプレッサーの流動不安定性• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。 サージングとは？コンプレッサーの流動不安定性• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。

サージングとは？コンプレッサーの流量不安定性

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コンプレッサーのサージングを理解する

定義: サージングとは何ですか?

急上昇 （コンプレッササージとも呼ばれる）は、遠心圧縮機および軸流圧縮機における激しい空力不安定性であり、圧縮機を通過する流れ全体が周期的に方向を逆転し、通常0.5～10Hzの範囲の周波数で圧力と流れの振動を引き起こします。サージサイクル中、流れは一時的に停止または逆転し、圧力が低下しますが、その後流れが再び前方に向かい、圧力が上昇し、このサイクルが繰り返されます。これにより、ローターに大きな変動力が生じ、深刻な損傷が発生します。 振動, 、大きな轟音が発生し、すぐに止めないと数分でコンプレッサーが壊れる可能性があります。.

サージとは、基本的にコンプレッサー単体ではなく、コンプレッサーとその配管／容積全体に関わるシステムの不安定性です。低流量時にコンプレッサーの圧力上昇能力を超えて運転しようとした場合に発生し、これを防ぐには、サージラインを超える流量を維持するアンチサージ制御システムが必要です。.

サージメカニズム

サージサイクルの説明

典型的なサージサイクルは次のように進行します。

  1. フロー削減: システム需要が減少し、コンプレッサーを通過する流量が減少する
  2. 失速開始: 流量が非常に低い場合、コンプレッサーブレードが失速します（流れが分離します）。
  3. 圧力崩壊: 停止したコンプレッサーは吐出圧力を維持できない
  4. 流れの逆転: 吐出配管/プレナム内の高圧ガスがコンプレッサを通って逆流する
  5. 圧力均等化: ガスが逆流すると排出圧力が低下する
  6. フォワードフローが再開されます: 圧力が下がると、コンプレッサーは再び前方に流れることができる。
  7. 圧力が上昇する: 前方への流れにより排出圧力が上昇する
  8. サイクルの繰り返し: 再び高圧により失速が発生し、サイクルが繰り返される

サージ周波数

  • システム容量（配管、プレナム、容器）とコンプレッサの特性によって決まります
  • より大きなボリューム → より低いサージ頻度
  • 標準範囲: 0.5～10 Hz
  • 小規模システム: 5～10 Hz
  • 大規模システム: 0.5～2 Hz
  • 特定のシステムでは周波数は比較的一定である

急増につながる条件

サージラインを超えた運転

コンプレッサー性能マップ上のサージライン:

  • サージライン: コンプレッサーマップ上の左端の安定動作境界
  • 安全な操作: サージラインの右側（流量が高い）
  • サージゾーン: サージラインの左側（不安定、禁止）
  • マージン： 通常、10-20%の流量マージンをサージラインの右側で操作します

トリガーイベント

  • 需要削減: プロセス需要が低下し、フローが減少
  • 排出制限： 弁の閉鎖または閉塞
  • 速度低下: 比例流量減少なしのコンプレッサー減速
  • 密度の変化: 分子量や温度変化がコンプレッサーの特性に影響を与える
  • ファウリング: ブレード堆積物によるコンプレッサー容量の低下

影響と結果

振動

  • 振幅： 25～50 mm/s（1～2 in/s）以上に達する可能性があります
  • 軸成分: 特に軸方向に顕著
  • 低周波: 0.5～10 Hzの脈動
  • マシン全体: コンプレッサーアセンブリ全体が揺れ動く

機械的損傷

  • ベアリング故障: 衝撃荷重によりベアリングは数時間で破壊される
  • シールの損傷: 軸方向の動きと圧力の逆転によりシールが破壊される
  • シャフトの損傷: 流れの逆転による曲げとねじり応力
  • ブレードダメージ: 交互の空力負荷により疲労が生じ、ブレードが外れる可能性があります
  • カップリングダメージ: ねじり衝撃によるカップリングの損傷
  • スラストベアリング: 急激なスラストの交互作用はスラストベアリングを破壊する可能性がある

プロセスの結果

  • 下流プロセスに影響を与える圧力と流量の振動
  • 圧縮/膨張サイクルによる温度変動
  • プロセスの混乱や安全システムのトリップの可能性
  • 不安定な状況による製品品質の問題

検出

振動シグネチャー

  • 突然の大振幅低周波脈動の発生
  • 周波数範囲0.5～10 Hz
  • 厳しい 軸方向振動
  • 不安定で変動する振幅

音響シグネチャー

  • 大きな轟音またはシューという音
  • サージ周波数で聞こえるリズミカルな脈動
  • 独特で紛れもない

プロセス指標

  • 振動する排出圧力
  • 振動流（逆転する可能性あり）
  • 気温変動
  • モーター電流の変動

予防：サージ対策

アンチサージシステムコンポーネント

リサイクルバルブ

  • コンプレッサーの吐出口を吸入口にバイパスする高速作動バルブ
  • サージラインに近づくと開いて流量を増加させます
  • 必要に応じてコンプレッサーのフルフローに合わせたサイズ

流量と圧力の測定

  • 流量と圧力上昇の連続監視
  • コンプレッサーマップ上に動作点をプロットする
  • サージラインへの接近を検知

コントローラ

  • サージラインまでの距離を計算します
  • サージに近づくとリサイクルバルブを開く（安全マージン付き）
  • 現代のシステムは適応アルゴリズムを使用している
  • 応答時間が重要（1秒未満（通常要件）

操作手順

  • サージラインの左側では絶対に操作しないでください
  • 10-20%のサージからの流量マージンを維持
  • 段階的な負荷変化（急激な需要の低下を避ける）
  • 起動前にサージ防止システムの機能を確認する
  • 定期的にアンチサージをテストする

緊急対応

サージが発生した場合

  1. 即時の行動: 自動システムが故障した場合は、リサイクルバルブを手動で開きます
  2. フローを増やす: 放電を開き、抵抗を減らし、並列ユニットを起動する
  3. 圧力上昇を抑える: 可変速の場合はコンプレッサーが遅い
  4. 緊急シャットダウン: 10～30秒以内にサージを止められない場合
  5. 再起動しないでください: 原因が特定され修正されるまで

サージ後検査

  • ブレードの損傷を検査する
  • ベアリングの状態を確認する
  • シールの完全性を確認する
  • スラストベアリングの検査
  • サービスを再開する前に振動解析を実行する

サージとその他の不安定性

サージ対旋回失速

  • うねり： システム全体の流れの振動、非常に低い周波数（0.5〜10 Hz）
  • 回転失速: 環状部を回転する局所的な失速セル、高頻度（ローター速度の0.2～0.8倍）
  • 重大度： 急上昇はより破壊的、失速は急上昇の前兆か

サージ vs. 再循環

  • うねり： コンプレッサー特有の流れの逆転、システムの不安定性
  • 再循環: ポンプやコンプレッサーで発生する可能性があり、局所的な逆流、それほど重症ではない
  • 関係： 再循環はコンプレッサーのサージにつながる可能性がある

サージングは、遠心圧縮機および軸流圧縮機にとって最も危険な運転状態であり、数分で機器を破壊する可能性があります。産業用ガス圧縮アプリケーションにおいて、サージングのメカニズムを理解し、サージラインの境界を認識し、効果的なサージ防止制御を実施し、適切な運転マージンを維持することは、圧縮機を安全に運転するために極めて重要です。.

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