Forståelse av støt i kompressorer

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

$2,358.31

Deler

Vibrasjonssensor.

$107.47

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

$148.07

Enheter

Balanset-4.

$8,123.32

Deler

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

$54.93

Deler

Reflekterende tape.

$11.94

Enheter

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definisjon: Hva er surging?

Bølgende (også kalt kompressorstøt) er en voldsom aerodynamisk ustabilitet i sentrifugal- og aksialkompressorer der hele strømmen gjennom kompressoren periodisk reverserer retning, noe som skaper oscillerende trykk og strømning med frekvenser vanligvis i området 0,5–10 Hz. Under en støtsyklus stopper eller reverserer strømmen et øyeblikk, trykket faller, deretter gjenopptas strømmen fremover, trykket stiger, og syklusen gjentas. Dette skaper enorme fluktuerende krefter på rotoren, noe som gir alvorlige vibrasjon, høy dunkende lyd, og kan ødelegge en kompressor i løpet av minutter hvis den ikke stoppes umiddelbart.

Trykkstøt er fundamentalt sett en systemustabilitet som involverer kompressoren og dens rør/volum, ikke bare kompressoren alene. Det oppstår når man prøver å operere utover kompressorens trykkøkningskapasitet ved lave strømningshastigheter, og forebygging krever anti-trykkstøtkontrollsystemer som opprettholder strømningen over trykkstøtlinjen.

Overspenningsmekanismen

Beskrivelse av overspenningssyklus

En typisk bølgesyklus forløper som følger:

1. Strømningsreduksjon: Systembehovet synker, strømmen gjennom kompressoren reduseres
2. Utbrudd av stall: Ved svært lav strømning stopper kompressorbladene (strømningen separerer)
3. Trykkkollaps: Stoppende kompressor kan ikke opprettholde utløpstrykket
4. Strømningsreversering: Høytrykksgass i utløpsrør/plenum strømmer bakover gjennom kompressoren
5. Trykkutjevning: Utløpstrykket faller når gassen strømmer bakover
6. Gjenopptar fremoverflyt: Når trykket synker, kan kompressoren strømme fremover igjen
7. Trykket øker: Fremstrømning øker utløpstrykket
8. Syklusgjentakelser: Høyt trykk forårsaker igjen stans, og gjentar syklusen

Overspenningsfrekvens

• Bestemmes av systemvolum (rør, plenum, beholdere) og kompressorkarakteristikker
• Større volumer → lavere overspenningsfrekvens
• Typisk område: 0,5–10 Hz
• Små systemer: 5–10 Hz
• Store systemer: 0,5–2 Hz
• Frekvensen er relativt konstant for et gitt system

Forhold som fører til bølge

Drift utenfor overspenningslinjen

Støtlinjen på kompressorens ytelseskart:

• Overspenningsledning: Venstre stabile driftsgrense på kompressorkartet
• Sikker drift: Til høyre for oversvømmelseslinjen (høyere vannføring)
• Overspenningssone: Til venstre for overspenningslinjen (ustabil, forbudt)
• Margin: Vanligvis bruker 10-20% strømningsmargin til høyre for overspenningsledningen

Utløsende hendelser

• Etterspørselsreduksjon: Prosessbehovet synker, flyten reduseres
• Utslippsbegrensning: Ventillukking eller blokkering
• Hastighetsreduksjon: Kompressoren bremser ned uten proporsjonal strømningsreduksjon
• Tetthetsendringer: Molekylvekt eller temperaturendringer som påvirker kompressorens karakteristikk
• Begroing: Bladavleiringer som reduserer kompressorkapasiteten

Effekter og konsekvenser

Vibrasjoner

• Amplitude: Kan nå 25–50 mm/s (1–2 tommer/s) eller mer
• Aksial komponent: Spesielt alvorlig i aksial retning
• Lavfrekvens: 0,5–10 Hz pulseringer
• Hele maskinen: Hele kompressorenheten gynger og rister

Mekanisk skade

• Lagersvikt: Støtbelastninger ødelegger lagrene i løpet av timer
• Skade på tetningen: Aksial bevegelse og trykkreverseringer ødelegger tetninger
• Skade på akselen: Bøye- og torsjonsspenning fra strømningsreversering
• Skade på bladet: Vekslende aerodynamiske belastninger som forårsaker utmatting, mulig bladfrigjøring
• Koblingsskade: Torsjonsstøtskadelige koblinger
• Aksellager: Raskt vekslende skyvekraft kan ødelegge aksiallageret

Prosesskonsekvenser

• Trykk- og strømningssvingninger som påvirker nedstrømsprosessen
• Temperaturutsvingninger fra kompresjons-/ekspansjonssykluser
• Mulige prosessforstyrrelser eller utløsninger i sikkerhetssystemet
• Problemer med produktkvaliteten på grunn av ustabile forhold

Oppdagelse

Vibrasjonssignatur

• Plutselig innsettende lavfrekvent pulsering med stor amplitude
• Frekvens i området 0,5–10 Hz
• Alvorlig aksial vibrasjon
• Ustabil, varierende amplitude

Akustisk signatur

• Høy dunkende eller susende lyd
• Rytmisk pulsering hørbar ved overspenningsfrekvens
• Særpreget og umiskjennelig

Prosessindikatorer

• Oscillerende utløpstrykk
• Oscillerende strømning (kan reverseres)
• Temperatursvingninger
• Motorstrømsvingninger

Forebygging: Kontroll mot overspenning

Komponenter i overspenningsbeskyttelsessystem

Resirkuleringsventil

• Hurtigvirkende ventil som omgår kompressorens utløp til sug
• Åpner for å øke strømningen når man nærmer seg overspenningslinjen
• Dimensjonert for full kompressorstrøm om nødvendig

Måling av strømning og trykk

• Kontinuerlig overvåking av strømningshastighet og trykkstigning
• Plott driftspunkt på kompressorkartet
• Oppdag tilnærming til overspenningslinje

Kontroller

• Beregner avstand til overspenningslinje
• Åpner resirkuleringsventilen når den nærmer seg overspenning (med sikkerhetsmargin)
• Moderne systemer bruker adaptive algoritmer
• Kritisk responstid (< 1 sekund (typisk krav)

Driftsprosedyrer

• Bruk aldri til venstre for surgelinjen
• Oppretthold 10-20% strømningsmargin fra overspenning
• Gradvise belastningsendringer (unngå raske fall i etterspørselen)
• Kontroller at overspenningsbeskyttelsessystemet fungerer før oppstart
• Test overspenningsbeskyttelsen med jevne mellomrom

Nødrespons

Hvis det oppstår en overspenning

1. Umiddelbar handling: Åpne resirkuleringsventilen manuelt hvis det automatiske systemet sviktet
2. Øk flyten: Åpne utladning, reduser motstand, start parallelle enheter
3. Reduser trykkøkning: Treg kompressor ved variabel hastighet
4. Nødstopp: Hvis bølgen ikke kan stoppes innen 10–30 sekunder
5. Ikke start på nytt: Inntil årsaken er identifisert og korrigert

Inspeksjon etter overspenning

• Inspiser for skader på bladet
• Sjekk lagrenes tilstand
• Bekreft forseglingens integritet
• Undersøk aksiallageret
• Utfør vibrasjonsanalyse før du tar den i bruk igjen

Surge vs. andre ustabiliteter

Surge vs. roterende stall

• Overspenning: Systemomfattende strømningsoscillasjon, svært lav frekvens (0,5–10 Hz)
• Roterende stall: Lokaliserte stallceller som roterer rundt ringrommet, høyere frekvens (0,2–0,8× rotorhastighet)
• Alvorlighetsgrad: Overspenning mer destruktiv, stans kan være forløper til overspenning

Surge vs. resirkulering

• Overspenning: Kompressorspesifikk, strømningsreversering, systemustabilitet
• Resirkulering: Kan forekomme i pumper eller kompressorer, lokalisert strømningsreversering, mindre alvorlig
• Forhold: Resirkulering kan føre til overbelastning i kompressorer

Overspenning er den farligste driftstilstanden for sentrifugal- og aksialkompressorer, og kan ødelegge utstyr på få minutter. Å forstå overspenningsmekanismen, gjenkjenne grensene for overspenningslinjer, implementere effektiv anti-overspenningskontroll og opprettholde riktige driftsmarginer er helt avgjørende for sikker kompressordrift i industrielle gasskompresjonsapplikasjoner.

---

← Tilbake til hovedindeksen