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吃透喘振机理,做好防喘振保护!

发布于:2026年09月11日 作者:西马力 阅读:243

一、喘振的概念

喘振是离心式压缩机本身固有的特性,而造成喘振的主要原因是进气量减小到一定值。

当气量减小到一定程度时,会出现旋转脱离,如这时进一步减小流量,在叶片背面将形成很大的涡流区域,气流分离层扩及整个通道,以至充满整个叶道,而把流道阻塞,气流不能顺利的流过,这时流动严重恶化,压缩机的出口压力会突然大大下降,由于压缩机总是和管网系统联合工作,这时管网中的压力不会马上减低,于是管网中的气体压力就会大于压缩机的出口处的压力,因而管网中的气体就倒流向压缩机,一直到管网中的压力下降到低于压缩机的出口压力为止,这时倒流停止,压缩机又开始向管网供气,经过压缩机的流量又增大,压缩机又恢复到正常工作。但当管网中的压力恢复到原来压力时,压缩机的流量又减少,系统中的气流又产生倒流,如此周而复始,就在整个系统中产生了周期性的气流振荡现象,这种现象就称作“喘振”。
喘振现象不但和压缩机中严重的旋转脱离有关,还和管网系统有关。一般情况下,管网容量越大,喘振振幅越大、振荡频率越低;在简化管网模型下,喘振振荡频率大致与管网容量平方根成反比。
二、喘振的现象及判断
机组喘振时,压缩机和其后的管道系统之间产生了一种低频高振幅的压力波动,整个机组发生强力的振动,发出严重的噪音,调节系统也大幅度的波动。一般根据下列办法判断是否进入喘振工况。
2.1 监测压缩机出口管道气流噪音。正常工况时出口的声音是连续且较低的。而接近喘振时,整个系统的气流产生周期性的振荡,因而在出口管道处声音是周期性的变化,喘振时,噪音加剧,甚至有爆音出现。


2.2 观测压缩机流量及出口压力的变化。

离心式压缩机稳定运行时,其出口压力和进口流量波动很小。当接近或进入喘振工况时,二者的变化很大,发生周期性大幅度的脉动。


2.3 观测机体和轴振动情况。当接近或进入喘振工况时,机体和轴振动都发生强烈的振动变化,其振幅要比平常运行时大大增加。


三、喘振的危害

喘振是离心式压缩机性能反常的一种不稳定运行状态。发生喘振时,表现为整个机组管网系统气流周期性的振荡。不但会使压缩机的性能显著恶化、气流参数(压力、流量)产生大幅度脉动、大大加剧了整个压缩机的振动,还会使压缩机的转子及定子元件经受交变动应力,级间压力失调引起强烈的振动,使密封及轴承损坏,甚至发生转子及定子元件相碰、压送气体外泄、引起爆炸等恶性事件,因此在操作中必须避免在喘振工况下运行。


四、喘振的基本原因

实际运行中引起压缩机喘振的原因很多,但基本原因上不外乎下述两种:


第一种:实际运行流量小于喘振流量,诸如生产减量过多、吸入气源不足、入口过滤器堵塞、管道阻力大、叶轮通道或气流通道堵塞等。


第二种:管网系统需求压力升高,使机组工作点向小流量喘振边界靠近。诸如管网阻力增大、进气压力过低、压缩机转速变化等。当工作点越过喘振边界后,会出现管网压力高于压缩机出口压力,发生气体倒流。这与前面提到的“造成喘振的直接原因是进气减小到一定值”并不矛盾。

五、喘振曲线和防喘振曲线

由于对每一转速,压缩机都有对应的喘振流量,小于喘振流量,压缩机即发生喘振,我们将各转速下所发生的喘振的点连接起来(特性曲线上的喘振点连接起来),即可以得到一曲线,即为压缩机的喘振曲线。


因此,千万不要让压缩机在喘振区内运行。这将通过防喘振控制系统来实现。


喘振曲线考虑了防喘振裕度后,就可以在其右边画出一条与喘振曲线相近的一条线,这就是保护曲线。


防喘振保护曲线不必与喘振曲线形态完全一致,也不必须由喘振曲线简单平移得到,只要保证机组全工作转速范围内具备合理安全裕度即可。


在某一转速下,压缩机的实际流量与该转速下的喘振流量之比叫喘振裕度。


在某一转速下,喘振裕度定义为(实际工作流量‑该转速下喘振流量)与该转速下喘振流量的比值;工程上也常用实际流量与喘振流量的比值表征距离喘振点的安全距离,该比值一般取 110%~125%,确定该数值时还需要考虑调节仪表的误差。裕度太大,则功率耗量增加,经济性差,太小则离喘振点太近,安全性差。




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