Wat is Surging? Compressorstroominstabiliteit • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is Surging? Compressorstroominstabiliteit • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is pieken? Compressorstroominstabiliteit

Gepubliceerd door admin op

Inzicht in pieken in compressoren

Definitie: Wat is Surging?

Opkomend (ook wel compressor surge genoemd) is een heftige aerodynamische instabiliteit in centrifugaal- en axiale compressoren waarbij de volledige stroming door de compressor periodiek van richting verandert, waardoor oscillerende druk en stroming ontstaat met frequenties die doorgaans tussen 0,5 en 10 Hz liggen. Tijdens een surge-cyclus stopt of keert de stroming even om, daalt de druk, waarna de stroming weer naar voren gaat, de druk stijgt en de cyclus zich herhaalt. Dit creëert enorme fluctuerende krachten op de rotor, wat leidt tot ernstige schokken. trillingen, een hard, dreunend geluid, en kan een compressor binnen enkele minuten vernietigen als deze niet onmiddellijk wordt gestopt.

Stoot is in wezen een systeeminstabiliteit die de compressor en zijn leidingen/volume betreft, niet alleen de compressor zelf. Het treedt op wanneer wordt geprobeerd om de drukstijgingscapaciteit van de compressor te overschrijden bij lage stroomsnelheden. Preventie vereist anti-stootregelsystemen die de stroom boven de stootlijn handhaven.

Het piekmechanisme

Beschrijving van de piekcyclus

Een typische piekcyclus verloopt als volgt:

  1. Stroomreductie: De systeemvraag neemt af, de doorstroming door de compressor neemt af
  2. Begin van de stal: Bij een zeer lage stroming slaan de compressorbladen stil (stroming scheidt zich)
  3. Drukval: Vastgelopen compressor kan de persdruk niet handhaven
  4. Omkering van de stroming: Hogedrukgas in de afvoerleiding/het plenum stroomt terug door de compressor
  5. Drukvereffening: De persdruk daalt naarmate het gas terugstroomt
  6. Voorwaartse stroom hervat: Zodra de druk daalt, kan de compressor weer vooruit stromen
  7. Druk stijgt: Voorwaartse stroming verhoogt de persdruk
  8. Cyclus herhaalt zich: Hoge druk zorgt opnieuw voor stilstand, waardoor de cyclus zich herhaalt

Piekfrequentie

  • Bepaald door systeemvolume (leidingen, plenums, vaten) en compressorkarakteristieken
  • Grotere volumes → lagere piekfrequentie
  • Typisch bereik: 0,5-10 Hz
  • Kleine systemen: 5-10 Hz
  • Grote systemen: 0,5-2 Hz
  • Frequentie relatief constant voor een bepaald systeem

Omstandigheden die leiden tot een piek

Werken voorbij de Surge Line

De pieklijn op de compressorprestatiekaart:

  • Surge Line: De meest linkse stabiele operationele grens op de compressorkaart
  • Veilige bediening: Rechts van de waterlijn (hogere waterstand)
  • Overspanningszone: Links van de vloedlijn (onstabiel, verboden)
  • Marge: Gebruik doorgaans de 10-20%-stroommarge rechts van de overspanningsleiding

Triggerende gebeurtenissen

  • Vraagvermindering: De procesvraag daalt, de stroom neemt af
  • Lozingsbeperking: Klepsluiting of verstopping
  • Snelheidsreductie: Compressor vertraagt zonder proportionele stroomreductie
  • Dichtheidsveranderingen: Veranderingen in moleculair gewicht of temperatuur die de eigenschappen van de compressor beïnvloeden
  • Vervuiling: Bladafzettingen verminderen de compressorcapaciteit

Effecten en gevolgen

Trilling

  • Amplitude: Kan 25-50 mm/s (1-2 inch/s) of meer bereiken
  • Axiale component: Bijzonder ernstig in axiale richting
  • Lage frequentie: 0,5-10 Hz pulsaties
  • Hele machine: De hele compressorconstructie schudt en schudt

Mechanische schade

  • Lagerstoring: Schokbelastingen vernietigen lagers binnen enkele uren
  • Schade aan afdichting: Axiale beweging en drukomkeringen vernietigen afdichtingen
  • Schade aan de schacht: Buig- en torsiespanning door omkering van de stroming
  • Schade aan het blad: Wisselende aerodynamische belastingen die vermoeidheid veroorzaken, mogelijke loslating van het blad
  • Koppelingsschade: Koppelingen die torsie-schokken beschadigen
  • Druklager: Snel wisselende stuwkracht kan het druklager vernietigen

Procesgevolgen

  • Druk- en stromingsoscillaties die het downstream-proces beïnvloeden
  • Temperatuurafwijkingen door compressie-/expansiecycli
  • Mogelijke processtoringen of veiligheidssysteemfouten
  • Problemen met de productkwaliteit door onstabiele omstandigheden

Detectie

Trillingssignatuur

  • Plotseling begin van een laagfrequente pulsatie met grote amplitude
  • Frequentie in het bereik van 0,5-10 Hz
  • Streng axiale trilling
  • Onstabiele, variërende amplitude

Akoestische handtekening

  • Luid dreunend of suizend geluid
  • Ritmische pulsatie hoorbaar bij piekfrequentie
  • Onderscheidend en onmiskenbaar

Procesindicatoren

  • Oscillerende afvoerdruk
  • Oscillerende stroming (kan omkeren)
  • Temperatuurschommelingen
  • Motorstroomschommelingen

Preventie: Anti-overspanningsbeveiliging

Componenten van het anti-overspanningssysteem

Recycleklep

  • Snelwerkende klep die de perslucht van de compressor omzeilt naar de aanzuiglucht
  • Opent om de doorstroming te vergroten bij het naderen van de overstromingslijn
  • Geschikt voor volledige compressorstroom indien nodig

Stroom- en drukmeting

  • Continue bewaking van de stroomsnelheid en drukstijging
  • Werkingspunt op compressorkaart uitzetten
  • Detectie van de nadering van de overstromingslijn

Controller

  • Bereken de afstand tot de pieklijn
  • Opent de recycleklep bij het naderen van een piek (met veiligheidsmarge)
  • Moderne systemen gebruiken adaptieve algoritmen
  • Reactietijd kritisch ((< 1 seconde typische vereiste)

Bedieningsprocedures

  • Nooit links van de overspanningsleiding werken
  • Handhaaf de 10-20%-stroommarge tegen pieken
  • Geleidelijke veranderingen in de belasting (vermijd snelle dalingen van de vraag)
  • Controleer of het anti-overspanningssysteem werkt vóór het opstarten
  • Test de anti-surge periodiek

Noodhulp

Als er een piek optreedt

  1. Onmiddellijke actie: Open de recycleklep handmatig als het automatische systeem is uitgevallen
  2. Verhoog de stroom: Open ontlading, weerstand verminderen, parallelle eenheden starten
  3. Verminder drukstijging: Langzame compressor bij variabele snelheid
  4. Noodstop: Als de stroomstoot niet binnen 10-30 seconden kan worden gestopt
  5. Niet opnieuw opstarten: Totdat de oorzaak is geïdentificeerd en verholpen

Inspectie na overspanning

  • Controleer op schade aan het blad
  • Controleer de lagerconditie
  • Controleer de integriteit van de afdichting
  • Onderzoek het druklager
  • Voer een trillingsanalyse uit voordat u het apparaat weer in gebruik neemt

Stijging versus andere instabiliteiten

Surge versus roterende stall

  • Golf: Systeembrede stromingsoscillatie, zeer lage frequentie (0,5-10 Hz)
  • Draaiende kraam: Gelokaliseerde stallcellen roteren rond de annulus, hogere frequentie (0,2-0,8× rotorsnelheid)
  • Ernst: Stijging is vernietigender, stilstand kan voorbode zijn van een golf

Surge versus recirculatie

  • Golf: Compressorspecifiek, stromingsomkering, systeeminstabiliteit
  • Recirculatie: Kan voorkomen in pompen of compressoren, plaatselijke omkering van de stroming, minder ernstig
  • Relatie: Recirculatie kan leiden tot piekbelasting van compressoren

Stootspanning is de gevaarlijkste bedrijfsconditie voor centrifugaal- en axiale compressoren en kan apparatuur binnen enkele minuten vernielen. Inzicht in het stootmechanisme, het herkennen van de grenzen van de stootlijn, het implementeren van effectieve anti-stootspanningsbeveiliging en het handhaven van de juiste operationele marges zijn absoluut cruciaal voor een veilige werking van compressoren in industriële gascompressietoepassingen.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp