什么是喘振？压缩机流动不稳定性 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡 什么是喘振？压缩机流动不稳定性 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡

什么是喘振？压缩机流量不稳定性

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了解压缩机喘振现象

定义：什么是激增？

滔滔 喘振（也称压缩机喘振）是离心式和轴流式压缩机中一种剧烈的空气动力学不稳定性，其特征是压缩机内的气流周期性地反转，导致压力和流量振荡，频率通常在 0.5-10 Hz 范围内。在喘振周期中，气流会短暂停止或反转，压力下降，然后气流恢复正向流动，压力上升，如此循环往复。这会在转子上产生巨大的波动力，造成严重的冲击。 振动, 发出巨大的轰鸣声，如果不立即停止，几分钟内就能损坏压缩机。.

喘振本质上是一种涉及压缩机及其管道/容积的系统不稳定性，而不仅仅是压缩机本身。当试图在低流量下运行超过压缩机的压升能力时，就会发生喘振。防止喘振需要防喘振控制系统，该系统能够将流量维持在喘振线以上。.

涌流机制

浪涌周期描述

典型的激增周期按如下方式进行：

  1. 流量减少： 系统需求降低，压缩机流量减少
  2. 停滞期开始： 流量极低时，压缩机叶片会发生失速（流体分离）。
  3. 压力崩溃： 压缩机故障无法维持排气压力
  4. 流向逆转： 排气管道/集气室内的高压气体反向流经压缩机
  5. 压力平衡： 气体逆流时，排气压力下降。
  6. 正向流程恢复： 一旦压力下降，压缩机就可以再次向前运转。
  7. 压力上升： 正向流动会增加排放压力
  8. 循环重复： 高压再次导致失速，如此循环往复。

浪涌频率

  • 由系统容积（管道、静压箱、容器）和压缩机特性决定
  • 更大的容量 → 更低的浪涌频率
  • 典型范围：0.5-10 Hz
  • 小型系统：5-10 Hz
  • 大型系统：0.5-2 Hz
  • 对于给定的系统，频率相对恒定。

导致激增的条件

超出浪涌线运行

压缩机性能图上的喘振线：

  • 浪涌线： 压缩机特性曲线上的最左侧稳定运行边界
  • 安全操作： 位于涌浪线右侧（流量较高）
  • 激增区： 浪涌线左侧（不稳定，禁止）
  • 利润： 通常情况下，在调压线右侧运行 10-20% 流量裕量

触发事件

  • 需求减少： 工艺需求下降，流量减少
  • 出院限制： 阀门关闭或堵塞
  • 减速： 压缩机减速而流量没有成比例减少
  • 密度变化： 分子量或温度变化会影响压缩机的特性
  • 结垢： 叶片沉积物会降低压缩机容量

影响和后果

振动

  • 振幅： 速度可达 25-50 毫米/秒（1-2 英寸/秒）或更高
  • 轴向分量： 轴向方向尤为严重
  • 低频： 0.5-10 Hz 脉动
  • 整机： 整个压缩机组件摇晃不定

机械损伤

  • 轴承故障： 冲击载荷会在数小时内损坏轴承。
  • 封条损坏： 轴向运动和压力反转会破坏密封件。
  • 轴损坏： 流动逆转引起的弯曲和扭转应力
  • 刀刃伤害： 交替的气动载荷导致疲劳，可能造成叶片脱落
  • 耦合损坏： 扭转冲击损坏联轴器
  • 推力轴承： 快速交替的推力会损坏推力轴承

过程后果

  • 压力和流量波动影响下游过程
  • 压缩/膨胀循环引起的温度波动
  • 可能出现的工艺故障或安全系统跳闸
  • 不稳定条件导致的产品质量问题

检测

振动特征

  • 突然出现大振幅低频脉动
  • 频率范围为 0.5-10 Hz
  • 严重 轴向振动
  • 不稳定，振幅变化

声学特征

  • 响亮的轰鸣声或呼啸声
  • 在峰值频率下可听到有节奏的脉动
  • 独特且毋庸置疑

过程指标

  • 振荡排放压力
  • 振荡流（可能反转）
  • 温度波动
  • 电机电流波动

预防措施：防浪涌控制

防浪涌系统组件

回收阀

  • 快速动作阀门将压缩机排气口旁通至吸气口
  • 当接近压力线时，打开以增加流量。
  • 尺寸设计可满足压缩机全流量需求（如有需要）

流量和压力测量

  • 持续监测流量和压力升高
  • 在压缩机特性曲线上绘制工作点
  • 检测接近浪涌线

控制器

  • 计算到防雷管线的距离
  • 当接近浪涌时打开循环阀（留有安全余量）
  • 现代系统采用自适应算法
  • 响应时间至关重要（（典型要求小于 1 秒）

操作规程

  • 切勿在浪涌线左侧操作
  • 保持 10-20% 的流量裕度以应对喘振
  • 负荷逐步变化（避免需求骤降）
  • 启动前请确认防浪涌系统功能正常
  • 定期测试防浪涌功能

紧急响应

如果发生激增

  1. 立即行动： 如果自动系统故障，请手动打开循环阀
  2. 增加流量： 打开放电口，降低电阻，启动并联单元
  3. 降低压力上升： 如果变速，则压缩机运行缓慢。
  4. 紧急关机： 如果浪涌无法在 10-30 秒内停止
  5. 请勿重启： 直到查明并纠正原因为止。

浪涌后检查

  • 检查刀片是否损坏
  • 检查轴承状况
  • 验证密封完整性
  • 检查推力轴承
  • 恢复运行前进行振动分析

涌动与其他不稳定性

喘振与旋转失速

  • 涌： 系统范围内的流量振荡，频率极低（0.5-10 Hz）
  • 旋转失速： 围绕环形区域旋转的局部失速单元，频率较高（转子速度的 0.2-0.8 倍）
  • 严重性： 激增更具破坏性，停滞可能是激增的前兆。

涌流与循环

  • 涌： 压缩机特有的、流动反转、系统不稳定性
  • 再循环： 可能发生在泵或压缩机中，局部流动反转，程度较轻。
  • 关系： 循环会导致压缩机喘振。

喘振是离心式和轴流式压缩机最危险的运行工况，可在数分钟内损坏设备。了解喘振机理、识别喘振线边界、实施有效的防喘振控制以及保持适当的运行裕度，对于工业气体压缩应用中压缩机的安全运行至关重要。.

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