Kompresorių virpesių supratimas
Apibrėžimas: Kas yra bangavimas?
Banguojantis (dar vadinamas kompresoriaus viršįtampiu) yra smarkus aerodinaminis nestabilumas išcentriniuose ir ašiniuose kompresoriuose, kai visas srautas per kompresorių periodiškai keičia kryptį, sukurdamas svyruojantį slėgį ir srautą, kurio dažnis paprastai yra 0,5–10 Hz. Viršįtampio ciklo metu srautas trumpam sustoja arba pasisuka atvirkščiai, slėgis nukrenta, tada srautas atsinaujina, slėgis pakyla ir ciklas kartojasi. Tai sukuria didžiules svyruojančias jėgas rotoriui, sukeldamas didelius vibracija, garsų dundesį ir gali sugadinti kompresorių per kelias minutes, jei jis nebus nedelsiant sustabdytas.
Viršįtampis iš esmės yra sistemos nestabilumas, susijęs su kompresoriumi ir jo vamzdynais / tūriu, o ne tik su kompresoriumi. Jis atsiranda, kai bandoma dirbti viršijus kompresoriaus slėgio didinimo galimybes esant mažam srautui, o norint to išvengti, reikalingos apsaugos nuo viršįtampio valdymo sistemos, kurios palaiko srautą virš viršįtampio linijos.
Viršįtampių mechanizmas
Viršįtampio ciklo aprašymas
Įprastas perkrovos ciklas vyksta taip:
- Srauto sumažinimas: Sumažėjus sistemos poreikiui, sumažėja srautas per kompresorių
- Sustojimo pradžia: Esant labai mažam srautui, kompresoriaus mentės užstringa (srautas atsiskiria)
- Slėgio kolapsas: Sustojusio kompresoriaus negalima palaikyti išleidimo slėgio
- Srauto keitimas: Aukšto slėgio dujos išleidimo vamzdyne / oro sraute teka atgal per kompresorių
- Slėgio išlyginimas: Išleidimo slėgis krenta, kai dujos teka atgal
- „Forward Flow“ gyvenimo aprašymai: Kai slėgis nukrenta, kompresorius vėl gali tekėti pirmyn
- Slėgio padidėjimas: Srautas į priekį padidina išleidimo slėgį
- Ciklo kartojimai: Dėl didelio slėgio vėl sustoja sistema, ciklas kartojasi.
Viršįtampių dažnis
- Nustatoma pagal sistemos tūrį (vamzdynus, skirstymo kameras, indus) ir kompresoriaus charakteristikas
- Didesni tūriai → mažesnis bangos dažnis
- Tipinis diapazonas: 0,5–10 Hz
- Mažos sistemos: 5–10 Hz
- Didelės sistemos: 0,5–2 Hz
- Dažnis santykinai pastovus tam tikroje sistemoje
Sąlygos, sukeliančios viršįtampius
Veikimas už viršįtampių linijos ribų
Kompresoriaus našumo žemėlapio bangos linija:
- Viršįtampių linija: Kairiausia stabili veikimo riba kompresoriaus žemėlapyje
- Saugus eksploatavimas: Į dešinę nuo bangavimo linijos (didesnis srautas)
- Viršįtampių zona: Į kairę nuo bangos linijos (nestabili, draudžiama)
- Marža: Paprastai naudokite 10-20% srauto ribą dešinėje viršįtampio linijos pusėje
Įvykių sužadinimas
- Paklausos mažinimas: Proceso paklausa mažėja, srautas mažėja
- Išleidimo apribojimas: Vožtuvo uždarymas arba užsikimšimas
- Greičio mažinimas: Kompresoriaus lėtėjimas be proporcingo srauto mažinimo
- Tankio pokyčiai: Kompresoriaus charakteristikas įtakojantys molekulinio svorio arba temperatūros pokyčiai
- Užsiteršimas: Peilių nuosėdos mažina kompresoriaus našumą
Poveikis ir pasekmės
Vibracija
- Amplitudė: Gali pasiekti 25–50 mm/s (1–2 colius/s) ar daugiau
- Ašinis komponentas: Ypač stiprus ašine kryptimi
- Žemas dažnis: 0,5–10 Hz pulsacijos
- Visa mašina: Visas kompresoriaus mazgas svyruoja ir dreba
Mechaniniai pažeidimai
- Guolio gedimas: Smūginės apkrovos sugadina guolius per kelias valandas
- Sandariklio pažeidimas: Ašinis judėjimas ir slėgio pasikeitimai naikina sandariklius
- Veleno pažeidimas: Lenkimo ir sukimo įtempiai dėl srauto krypties pasikeitimo
- Peilio pažeidimas: Kintamos aerodinaminės apkrovos, sukeliančios nuovargį ir galimą mentės atsilaisvinimą
- Sukabinimo pažeidimai: Sukamojo smūgio pažeidžiančios movos
- Atramos guolis: Greitai kintanti trauka gali sugadinti atraminį guolį
Proceso pasekmės
- Slėgio ir srauto svyravimai, darantys įtaką tolesniam procesui
- Temperatūros nuokrypiai nuo suspaudimo / išsiplėtimo ciklų
- Galimi proceso sutrikimai arba saugos sistemos išsijungimai
- Produkto kokybės problemos dėl nestabilių sąlygų
Aptikimas
Vibracijos parašas
- Staigus didelės amplitudės žemo dažnio pulsacijos atsiradimas
- Dažnis 0,5–10 Hz diapazone
- Sunkus ašinė vibracija
- Nestabili, kintanti amplitudė
Akustinis parašas
- Garsus griausmas arba švilpimas
- Ritmiškas pulsavimas girdimas esant viršįtampių dažniui
- Išskirtinis ir neabejotinas
Proceso indikatoriai
- Svyruojantis išleidimo slėgis
- Svyruojantis srautas (gali būti atvirkštinis)
- Temperatūros svyravimai
- Variklio srovės svyravimai
Prevencija: apsauga nuo viršįtampių
Apsaugos nuo viršįtampių sistemos komponentai
Perdirbimo vožtuvas
- Greito veikimo vožtuvas apeina kompresoriaus išleidimo angą į siurbimo angą
- Atsidaro, kad padidintų srautą artėjant prie bangavimo linijos
- Prireikus pritaikytas pilnam kompresoriaus srautui
Srauto ir slėgio matavimas
- Nuolatinis srauto greičio ir slėgio kilimo stebėjimas
- Pažymėkite darbo tašką kompresoriaus žemėlapyje
- Aptikti artėjimą prie bangos linijos
Valdiklis
- Apskaičiuoja atstumą iki bangos linijos
- Atidaro recirkuliacinį vožtuvą artėjant prie viršįtampio (su saugos riba)
- Šiuolaikinės sistemos naudoja adaptyvius algoritmus
- Atsakymo laikas yra kritinis (< 1 sekundės (įprastas reikalavimas)
Veikimo procedūros
- Niekada neeksploatuokite kairėje nuo bangavimo linijos
- Išlaikykite 10-20% srauto ribą nuo viršįtampio
- Laipsniški apkrovos pokyčiai (venkite staigaus paklausos sumažėjimo)
- Prieš paleidimą patikrinkite, ar apsaugos nuo viršįtampių sistema veikia
- Periodiškai patikrinkite apsaugą nuo viršįtampių
Reagavimas į ekstremalias situacijas
Jei įvyksta viršįtampis
- Neatidėliotini veiksmai: Jei automatinė sistema sugedo, rankiniu būdu atidarykite recirkuliacinį vožtuvą
- Padidinti srautą: Atidarykite išleidimo angą, sumažinkite varžą, paleiskite lygiagrečius įrenginius
- Sumažinti slėgio padidėjimą: Lėtas kompresorius, jei greitis kintamas
- Avarinis išjungimas: Jei bangos nepavyksta sustabdyti per 10–30 sekundžių
- Neperkraukite: Kol priežastis nustatyta ir pašalinta
Patikrinimas po viršįtampio
- Patikrinkite, ar peilis nepažeistas
- Patikrinkite guolių būklę
- Patikrinkite sandariklio vientisumą
- Patikrinkite atraminį guolį
- Prieš grąžinant eksploatuoti, atlikite vibracijos analizę
Viršįtampis ir kiti nestabilumai
Viršįtampis ir besisukantis garažas
- Viršįtampis: Visos sistemos srauto svyravimas, labai žemas dažnis (0,5–10 Hz)
- Besisukantis gardas: Lokalizuotos sustojimo ląstelės, besisukančios aplink žiedą, aukštesnis dažnis (0,2–0,8 × rotoriaus greitis)
- Sunkumas: Viršįtampis yra destruktyvesnis, o sustojimas gali būti viršįtampio pirmtakas
Viršįtampis ir recirkuliacija
- Viršįtampis: Kompresoriui būdingas, srauto pasikeitimas, sistemos nestabilumas
- Recirkuliacija: Gali įvykti siurbliuose ar kompresoriuose, lokalus srauto pasikeitimas, mažiau stiprus
- Ryšys: Recirkuliacija gali sukelti kompresorių viršįtampius
Viršįtampis yra pavojingiausia išcentrinių ir ašinių kompresorių eksploatavimo sąlyga, galinti sugadinti įrangą per kelias minutes. Viršįtampio mechanizmo supratimas, viršįtampio linijų ribų atpažinimas, veiksmingos apsaugos nuo viršįtampio kontrolės įdiegimas ir tinkamų eksploatavimo ribų palaikymas yra absoliučiai svarbūs saugiam kompresoriaus veikimui pramoninių dujų suspaudimo sistemose.