Kompresorių virpesių supratimas
Banguojantis — dažnai vadinamas tiesiog kompresoriaus sūkuriu — tai smarkus aerodinaminis nestabilumas išcentrinėse ir ašinėse kompresoriuose, kai visas per įrenginį tekantis srautas periodiškai keičia kryptį. Dėl to svyruoja slėgis ir srautas, paprastai dažniais 0.5–10 Hz. Kiekvieno srauto svyravimo ciklo metu srautas trumpam sustoja arba pasisuka atgal, išleidimo slėgis staigiai sumažėja, po to srautas vėl teka į priekį ir slėgis vėl padidėja, o ciklas kartojasi. Šie srauto krypties pasikeitimai sukelia milžiniškas svyruojančias jėgas rotoriui, dėl ko susidaro didžiulė vibracija — ypač ašinis pavojus — galingas griausmingas triukšmas ir pavojus per kelias minutes sugadinti kompresorių, jei jo nedelsiant neišjungsite.
„Surge“ iš esmės yra sistema nestabilumas, susijęs su kompresoriumi, prie jo prijungtais vamzdžiais ir tūriu, o ne vien tik su pačiu kompresoriumi. Jis atsiranda, kai mašina mažo srauto sąlygomis yra eksploatuojama viršydama savo slėgio didinimo pajėgumą, o norint to išvengti, reikalinga apsauga nuo sūkurio, kuri užtikrina, kad srautas saugiai neviršytų sūkurio ribos.
1. Perkrautosios srovės mechanizmas
Bangos ciklas
Tipiškas viršįtampio ciklas vyksta pagal pasikartojančią seką:
- Srauto sumažėjimas: sistemos apkrova mažėja, todėl srautas per kompresorių sumažėja.
- Stall onset: Esant labai mažam srautui, mentės patiria srauto sustojimą, o srautas atsiskiria nuo menčių paviršių.
- Slėgio kritimas: Sustojęs kompresorius nebegali išlaikyti išmetimo slėgio.
- Flow reversal: aukšto slėgio dujos, susikaupusios išleidimo vamzdyne arba kolektoriuje, grįžta atgal per kompresorių.
- Slėgio išlyginimas: Išleidimo slėgis mažėja, kai dujos išsiskiria atgal.
- Atnaujinamas srautas į priekį: Kai slėgis sumažėja, kompresorius vėl gali stumti dujas į priekį.
- Slėgis didėja: Atnaujintas srautas į priekį atkuria išleidimo slėgį.
- Cycle repeats: dėl aukšto slėgio mašina vėl sustoja, ir ciklas kartojasi.
Bangos dažnis
- Nustatoma pagal sistemos tūrį (vamzdynus, kolektorius, talpyklas) ir kompresoriaus charakteristikas.
- Didesnis tūris lemia mažesnį svyravimų dažnį.
- Tipinis diapazonas: 0,5–10 Hz.
- Mažos sistemos: maždaug 5–10 Hz.
- Didelės sistemos: maždaug 0,5–2 Hz.
- Tam tikroje sistemoje dažnis išlieka palyginti pastovus.
Šis žemas, sistemos nustatytas dažnis puikiai tinka nešiojamojo analizatoriaus darbo diapazonui. Verta paminėti, kad Balanset-1A matuoja vibraciją nuo 5 Hz ir aukščiau, todėl mažų sistemų aukštesnio dažnio viršįtampių ciklai patenka į šį dažnių diapazoną; tačiau pagrindinis diagnostinis požymis yra ne tiek tikslus dažnis, kiek aiškiai atpažįstamas didelių, nestabilių, daugiausia ašių krypties žemo dažnio pulsacijų modelis, kuris atsiranda staiga.
2. Sąlygos, lemiančios įtampos šuolį
Veikimas už bangų ribos
Kiekvieno kompresoriaus veikimo charakteristikoje yra nurodyta slėgio šuolio linija, apibrėžianti jo stabilią ribą:
- Surge line: labiausiai į kairę nutolusi stabili veikimo riba žemėlapyje.
- Sausi eksploatacija: dešinėje nuo linijos, esant didesniam srautui.
- Surge zone: į kairę nuo linijos — nesaugi ir draudžiama teritorija.
- Marža: Paprastai mašinos eksploatuojamos išlaikant 10–20 % srauto atsargą į dešinę nuo srauto svyravimo ribos.
Iššaukiantys įvykiai
- Paklausos mažinimas: procesas sunaudoja mažiau energijos, todėl srautas nukreipiamas link slėgio ribos.
- Išleidimo apribojimas: vožtuvo užsidarymas arba užsikimšimas pasroviui.
- Greičio mažinimas: kompresorius lėtėja, tačiau reikiamas srautas proporcingai nesumažėja.
- Tankio pokyčiai: dujų molekulinės masės ar temperatūros pokyčiai, dėl kurių keičiasi kompresoriaus charakteristika.
- Užsiteršimas: nuosėdos ant peilių, kurios laikui bėgant mažina mašinos našumą.
3. Poveikis ir pasekmės
Vibracija
- Amplitudė: gali siekti 25–50 mm/s (1–2 coliai per sekundę) ar daugiau.
- Ašinė sudedamoji dalis: ypač ryškus išilgai veleno ašies.
- Žemo dažnio: 0,5–10 Hz dažnio pulsacijos.
- Visos mašinos judesiai: visas kompresoriaus mazgas siūbuoja ir drebėja.
Mechaniniai pažeidimai
- Guolio gedimas: Staigios apkrovos gali sugadinti guolius per kelias valandas.
- Plombos pažeidimai: Ašiniai judesiai ir slėgio pokyčiai sugadina sandariklius.
- Veleno pažeidimai: lenkimo ir sukimo įtempiai, atsirandantys dėl srauto krypties pasikeitimų.
- Mentelės pažeidimas: pakaitinės aerodinaminės apkrovos sukelia nuovargis ir gali sukelti mentės išsilaisvinimą.
- Sankabos gedimai: Sukimo smūgis sugadina movas.
- Atraminis guolis: greitai besikeičianti ašinė trauka gali sugadinti atraminis guolis — dažnai pirmoji auka, kai įtampa staigiai padidėja.
Proceso pasekmės
- Slėgio ir srauto svyravimai plinta į tolesnį proceso etapą.
- Temperatūros svyravimai atsiranda dėl nuolatinio suspaudimo ir išsiplėtimo.
- Dėl to gali sutrikti procesas arba suveikti saugos sistemos.
- Dėl nestabilių sąlygų gali nukentėti produkto kokybė.
4. Aptikimas
Vibracijos charakteristika
- Staigus didelės amplitudės žemo dažnio pulsacijos atsiradimas
- Dažnis 0,5–10 Hz diapazone.
- Sunkus ašinė vibracija.
- Nestabili, nuolat kintanti amplitudė.
Tas parašas yra išskirtinis ant vibracijos spektras and on a laiko bangos forma: staigus energijos pliūpsnis giliai po žeme darbinis greitis, vyraujantis ašiniame kanale, kuris auga ir mažėja, o ne išlieka pastovus. Vibracijos stebėjimas kompresoriaus atraminio guolio stebėjimas yra vienas iš greičiausių būdų pastebėti prasidedantį svyravimą, nes būtent ten ašinės pulsacijos yra ryškiausios.
Akustinis atspindys
- Garsus griausmas arba švilpimas.
- Ritmiškas pulsavimas, girdimas esant viršįtampio dažniui.
- Išskirtinis ir, kiekvienam, kas jį girdėjo, nepakartojamas.
Proceso rodikliai
- Kintantis išleidimo slėgis.
- Svyruojantis srautas, kuris gali netgi pasisukti atgal.
- Temperatūros svyravimai.
- Variklio srovės svyravimai.
5. Apsauga: apsauga nuo viršįtampių
Sistemos komponentai
Recycle valve. Greitai veikiantis vožtuvas, nukreipiantis išmetamąsias dujas atgal į siurbimo kanalą. Jis atsidaro, kad padidintų srautą, kai darbo taškas priartėja prie svyravimo linijos, ir, jei reikia, yra pritaikytas visam kompresoriaus srautui.
Srauto ir slėgio matavimas. Nuolatinis srauto ir slėgio didėjimo stebėjimas leidžia realiuoju laiku nustatyti kompresoriaus veikimo tašką jo charakteristikų diagramoje ir aptikti bet kokį artėjimą prie viršslėgio ribos.
Controller. Valdymo blokas apskaičiuoja atstumą iki slėgio viršijimo ribos, artėjant prie jos atidaro recirkuliacijos vožtuvą, palikdamas saugumo atsargą, o šiuolaikinėse sistemose naudoja prisitaikančius algoritmus. Reakcijos laikas yra ypač svarbus – paprastai reikia imtis veiksmų per mažiau nei vieną sekundę.
Veiklos tvarka
- Niekada nedirbkite į kairę nuo apsaugos nuo viršįtampių linijos.
- Išlaikykite 10–20 % srauto atsargą, atsižvelgiant į srauto šuolį.
- Krovinį keiskite palaipsniui ir venkite staigių apkrovos sumažėjimų.
- Prieš kiekvieną paleidimą patikrinkite, ar apsaugos nuo viršįtampių sistema veikia.
- Reguliariai tikrinkite apsaugos nuo viršįtampių sistemą.
6. Reagavimas į ekstremalias situacijas
Jei atsiranda banga
- Skubūs veiksmai: Jei automatinė sistema neveikia, atidarykite perdirbimo vožtuvą rankiniu būdu.
- Increase flow: atidaryti išleidimo vožtuvą, sumažinti pasipriešinimą arba paleisti lygiagrečiai sujungtus agregatus.
- Sumažinti slėgio kilimą: jei kompresorius yra kintamo greičio, sumažinkite jo greitį.
- Avarinis išjungimas: jei viršįtampio negalima sustabdyti per 10–30 sekundžių, išjunkite įrenginį.
- Iš naujo nepaleiskite: kol priežastis nebus nustatyta ir pašalinta.
Patikrinimas po apimčių padidėjimo
- Patikrinkite, ar peilis nėra pažeistas.
- Patikrinkite guolio būklę.
- Patikrinkite, ar sandariklis nesugadintas.
- Patikrinkite atraminį guolį.
- Atlikti vibracijos analizė prieš vėl pradedant naudoti įrenginį — bazinis spektras parodys bet kokius naujus disbalansas, nesutapimas arba dėl įvykio atsiradę guolių pažeidimai.
7. Įtampos šuoliai ir kiti nestabilumai
Staigus srauto padidėjimas ir sukamasis srauto nutraukimas
- Viršįtampis: visą sistemą apimantis srauto svyravimas labai žemu dažniu (0,5–10 Hz).
- Besisukantis prekystalis: lokaliai išsidėsčiusios stovinčiosios ląstelės, kurios aplink žiedinį tarpą sukasi didesniu dažniu, paprastai 0,2–0,8 karto didesniu už rotoriaus greitį, todėl jos priskiriamos prie subsinchroninis phenomena.
- Sunkumas: sūkuris yra labiau žalingas iš šių dviejų reiškinių; sukamasis srauto nutraukimas gali būti sūkurių pranašautoju.
Pulsavimas ir recirkuliacija
- Viršįtampis: kompresoriui būdingas, visą sistemą apimantis srauto krypties pakeitimas.
- Recirkuliacija: gali pasitaikyti siurbliuose ar kompresoriuose, yra lokalus srauto krypties pasikeitimas ir paprastai yra ne toks rimtas.
- Ryšys: kompresoriuose recirkuliacija gali peraugti į visišką slėgio šuolį.
Surgingas yra pavojingiausia centrinės ir ašinės kompresorių eksploatavimo sąlyga, galinti per kelias minutes sugadinti įrangą. Surgingo mechanizmo supratimas, surgingo ribos nustatymas, veiksmingos apsaugos nuo surgingo priemonių taikymas ir tinkamų eksploatavimo rezervų užtikrinimas yra absoliučiai būtini saugiam kompresorių veikimui pramoniniame dujų suspaudimo sektoriuje.
