Înțelegerea supratensiunilor în compresoare

Dispozitive

Ebalansator portabil și analizor de vibrații Balanset-1A.

$2,358.31

Piese

Senzor de vibrații.

$107.47

Piese

Senzor optic (tahometru laser).

$148.07

Dispozitive

Balanset-4.

$8,123.32

Piese

Stand magnetic Insize-60-kgf.

$54.93

Piese

Ceasetă reflectorizantă.

$11.94

Dispozitive

Ebalansator dinamic "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definiție: Ce este o creștere bruscă a tensiunii arteriale?

Crescător (numită și supratensiune a compresorului) este o instabilitate aerodinamică violentă în compresoarele centrifuge și axiale, unde întregul flux prin compresor își inversează periodic direcția, creând o presiune și un flux oscilant cu frecvențe de obicei în intervalul 0,5-10 Hz. În timpul unui ciclu de supratensiune, fluxul se oprește sau se inversează momentan, presiunea scade, apoi fluxul se reia înainte, presiunea crește, iar ciclul se repetă. Acest lucru creează forțe fluctuante enorme asupra rotorului, producând forțe severe. vibrații, zgomot puternic și asurzitor și poate distruge un compresor în câteva minute dacă nu este oprit imediat.

Supratensiunea este fundamental o instabilitate a sistemului care implică compresorul și conductele/volumul acestuia, nu doar compresorul în sine. Apare atunci când se încearcă funcționarea dincolo de capacitatea de creștere a presiunii a compresorului la debite mici, iar prevenirea necesită sisteme de control anti-supratensiunea care mențin debitul deasupra liniei de supratensiunea.

Mecanismul de supratensiune

Descrierea ciclului de supratensiune

Un ciclu tipic de supratensiune se desfășoară după cum urmează:

1. Reducerea debitului: Cererea sistemului scade, debitul prin compresor se reduce
2. Debutul blocajului: La debit foarte mic, palele compresorului se opresc (debitul se separă)
3. Colapsul presiunii: Compresorul blocat nu poate menține presiunea de refulare
4. Inversarea fluxului: Gazul de înaltă presiune din conductele/cablarea camerei de refulare curge înapoi prin compresor
5. Egalizarea presiunii: Presiunea de refulare scade pe măsură ce gazul curge înapoi
6. Reluarea fluxului înainte: Odată ce presiunea scade, compresorul poate circula din nou înainte
7. Creșterea presiunii: Fluxul direct crește presiunea de refulare
8. Repetări ale ciclului: Presiunea ridicată provoacă din nou blocarea, repetând ciclul

Frecvența de supratensiune

• Determinat de volumul sistemului (conducte, camere de distribuție, vase) și caracteristicile compresorului
• Volume mai mari → frecvență de supratensiune mai mică
• Interval tipic: 0,5-10 Hz
• Sisteme mici: 5-10 Hz
• Sisteme mari: 0,5-2 Hz
• Frecvență relativ constantă pentru un sistem dat

Condiții care duc la creștere bruscă

Funcționarea dincolo de linia de supratensiune

Linia de supratensiune pe harta de performanță a compresorului:

• Linie de supratensiune: Limita de funcționare stabilă cea mai din stânga pe harta compresorului
• Funcționare în siguranță: La dreapta liniei de supratensiune (debite mai mari)
• Zonă de supratensiune: La stânga liniei de supratensiune (instabilă, interzisă)
• Marjă: De obicei, funcționează la marginea de debit 10-20% la dreapta liniei de supratensiune

Evenimente declanșatoare

• Reducerea cererii: Cererea de proces scade, debitul se reduce
• Restricții de descărcare: Închiderea sau blocarea valvei
• Reducerea vitezei: Încetinirea compresorului fără reducere proporțională a debitului
• Modificări ale densității: Modificări ale greutății moleculare sau ale temperaturii care afectează caracteristicile compresorului
• Faulting: Depunerile lamei reduc capacitatea compresorului

Efecte și consecințe

Vibrații

• Amplitudine: Poate atinge 25-50 mm/s (1-2 in/s) sau mai mult
• Componentă axială: Deosebit de severă în direcție axială
• Frecvență joasă: Pulsații de 0,5-10 Hz
• Întreaga mașină: Întregul ansamblu al compresorului se clatină și se cutremură

Daune mecanice

• Defectarea rulmentului: Șocurile distrug rulmenții în câteva ore
• Deteriorarea etanșării: Mișcarea axială și inversările de presiune distrug etanșările
• Deteriorarea arborelui: Tensiuni de încovoiere și torsiune cauzate de inversarea fluxului
• Deteriorarea lamei: Sarcini aerodinamice alternante care cauzează oboseală, posibilă eliberare a palei
• Deteriorarea cuplajului: Cuplaje care afectează șocurile torsionale
• Rulment axial: Alternarea rapidă a împingerii poate distruge rulmentul axial

Consecințele procesului

• Oscilațiile de presiune și debit care afectează procesul din aval
• Excursii de temperatură din ciclurile de compresie/expansiune
• Posibile perturbări ale procesului sau declanșări ale sistemului de siguranță
• Probleme de calitate a produsului din cauza condițiilor instabile

Detectare

Semnătura vibrațiilor

• Debutul brusc al pulsațiilor de joasă frecvență și amplitudine mare
• Frecvență în intervalul 0,5-10 Hz
• Severă vibrații axiale
• Instabil, cu amplitudine variabilă

Semnătură acustică

• Sunet puternic, bubuit sau șuierat
• Pulsație ritmică audibilă la frecvența de supratensiune
• Distinctiv și inconfundabil

Indicatori de proces

• Presiune oscilantă de refulare
• Flux oscilant (se poate inversa)
• Fluctuații de temperatură
• Fluctuațiile curentului motorului

Prevenire: Control anti-supratensiune

Componentele sistemului anti-supratensiune

Valvă de reciclare

• Supapă cu acțiune rapidă care ocolește refularea compresorului către aspirație
• Se deschide pentru a crește debitul la apropierea liniei de supratensiune
• Dimensionat pentru debitul complet al compresorului, dacă este necesar

Măsurarea debitului și a presiunii

• Monitorizare continuă a debitului și a creșterii presiunii
• Trasarea punctului de funcționare pe harta compresorului
• Detectează apropierea de linia de supratensiune

Controlor

• Calculează distanța până la linia de supratensiune
• Deschide supapa de recirculare la apropierea supratensiunii (cu marjă de siguranță)
• Sistemele moderne utilizează algoritmi adaptivi
• Timpul de răspuns este critic (< 1 secundă (cerință tipică)

Proceduri operaționale

• Nu operați niciodată la stânga liniei de supratensiune
• Mențineți marja de debit 10-20% față de supratensiune
• Modificări graduale ale sarcinii (evitați scăderile rapide ale cererii)
• Verificați funcționalitatea sistemului anti-supratensiune înainte de pornire
• Testați periodic anti-supratensiune

Răspuns de urgență

Dacă apare o supratensiune

1. Acțiune imediată: Deschideți manual supapa de recirculare dacă sistemul automat nu funcționează
2. Creșterea debitului: Deschideți descărcarea, reduceți rezistența, porniți unitățile paralele
3. Reducerea creșterii presiunii: Compresor lent dacă viteza este variabilă
4. Oprire de urgență: Dacă supratensiunea nu poate fi oprită în 10-30 de secunde
5. Nu reporniți: Până la identificarea și corectarea cauzei

Inspecția post-supratensiune

• Verificați dacă lama este deteriorată
• Verificați starea rulmentului
• Verificați integritatea sigiliului
• Examinați rulmentul axial
• Efectuați analiza vibrațiilor înainte de repunerea în funcțiune

Supratensiune vs. alte instabilități

Supratensiune vs. Blocaj rotativ

• Supratensiune: Oscilație a debitului la nivelul întregului sistem, frecvență foarte joasă (0,5-10 Hz)
• Boxă rotativă: Celule de blocare localizate care se rotesc în jurul inelului, frecvență mai mare (0,2-0,8 × viteza rotorului)
• Severitate: Valul de creștere mai distructiv, blocarea poate fi precursorul valului

Supratensiune vs. Recirculare

• Supratensiune: Specific compresorului, inversare a fluxului, instabilitate a sistemului
• Recirculare: Poate apărea în pompe sau compresoare, inversare localizată a fluxului, mai puțin severă
• Relaţie: Recircularea poate duce la supratensiuni ale compresoarelor

Supratensiunea este cea mai periculoasă condiție de funcționare pentru compresoarele centrifuge și axiale, capabilă să distrugă echipamentele în câteva minute. Înțelegerea mecanismului de supratensiunea, recunoașterea limitelor liniilor de supratensiunea, implementarea unui control anti-supratensiunea eficient și menținerea unor marje de funcționare adecvate sunt absolut esențiale pentru funcționarea în siguranță a compresorului în aplicațiile industriale de compresie a gazelor.

---

← Înapoi la indexul principal