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杂用空压机离心式压缩机的喘振机理

2022/07/15186 作者:佚名
导读:离心压缩机工作的基本原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力,从而将能量传递给气体,使气体压力升高,速度增大,气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件(扩压器),从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压,使气体的部分动能转变为压力能。可见,离心压缩机的压缩过程主要在叶轮和扩压器内完成。当离心压缩机的操作工况发生变动,而偏离设计工况时,如果气体流量减小则进人叶

离心压缩机工作的基本原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力,从而将能量传递给气体,使气体压力升高,速度增大,气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件(扩压器),从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压,使气体的部分动能转变为压力能。可见,离心压缩机的压缩过程主要在叶轮和扩压器内完成。当离心压缩机的操作工况发生变动,而偏离设计工况时,如果气体流量减小则进人叶轮或扩压器流道的气流方向发生变化,气流向着叶片的凸面(工作面)冲击,在叶片的凹面(非工作面)的前缘部分,产生很大的局部扩压度,于是在叶片非工作面上出现气流边界层分离现象,形成旋涡区,并向叶轮出口处逐渐扩大。气量越小,则分离现象越严重,气流的分离区域就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同及气流流过叶片时的不均匀性,使得气流的边界层分离可能先在叶轮(或叶片扩压器)的某个叶道中出现,当流量减少到一定程度,随着叶轮的连续旋转和气流的连续性,这种边界层分离现象将扩大到整个流道,而且气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展,以至叶道中形成气流旋涡,从叶轮外圆折回到叶轮内圆,此现象称为旋转脱离,又称为旋转失速。发生旋转脱离时叶道中气流通不过去,级的压力突然下降,排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间,倒流回级中的气体补充了级流量的不足,叶轮又恢复正常工作,重新把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减小,于是压力又突然下降,级后的压力气体又倒流回级中来,如此周而复始,在系统中产生了周期性的气流振荡现象,这种现象称为“喘振”。

杂用空压机喘振原因分析

离心式空压机产生喘振的原因主要有以下几种:(1)机组内部流通面积减小或堵塞,(2)机组出气口堵塞,(3)机组后部瞬时压力或流量波动较大。

由于离心式空压机是新设备,而且采用的是进口的离心式空压机,事业部也有类似机型在使用,所以原因(1)的可能就基本不存在。所以需要查找问题的关键就在于原因(2)和(3)上了。情况一的现象,由于是离心式空压机在开机过程中发生的现象,和喘振原因(3)就基本没有什么关联了,主要的还是由喘振原因(2)造成。根据在现场反复的观察、试验后,发现干燥机每次停运后,所有阀门全部回到关闭状态,且干燥机的进口阀门为气动阀门,需要离心式空压机启动后给它提供气源后才能开启,这就导致离心式空压机在刚刚开机的时候,干燥机阀门往往因为不能够及时打开,而造成设备间管路憋气,使机组出气口堵塞,导致离心式空压机喘振,经过向厂家技术人员的询问后,确认干燥机阀门的初始状态为关闭状态,而且每次停运后,所有阀门全部回到初始状态。情况二的现象,主要是在干燥机切换时产生的,而且此时设备的运行工况都十分正常,所以基本可以肯定是喘振原因(3)造成的。

针对这个现象,所要做的就是查找可能引起机组后部瞬时压力或流量波动的原因。经过在现场多次的排查后,最终将主要问题确认为二点:

(a)离心式压缩机与干燥机之间的距离太近,管线太短,且中间无任何缓冲设备,导致这两个设备之间稍微一有波动就可能造成离心式压缩机后部压力的急剧变化,从而引起空压机喘振。

(b)反复观察干燥机切换的情况后,发现干燥机在两个吸附筒切换时,阀门的动作是同时进行的,而不是以先开后关的方式进行的,经过和干燥机厂家的交流后,确认干燥机的确是以这样的一种方式切换的。那就很有可能是由于干燥机切换时阀门同时动作导致两个设备间管网的压力波动,影响到离心式空压机的正常运行,导致喘振保护。另外,由于是原装进口设备,厂家对离心式空压机各项保护比较全面且安全系数选用较高,喘振保护范围设定的也比较宽,在以上两种情况下,发生喘振保护的概率就提高了很多。

杂用空压机故障处理

分别对两种可能造成喘振的原因分析后,发现主要问题还是集中在干燥机的阀门状态和阀门切换顺序以及干燥机与离心式空压机之间管线距离问题。针对上述进行了以下的调整。

(1)由于场地限制以及设备安装结束,所以不可能对离心式空压机与干燥机之间的管网作出太大的改变,只是在离心式空压机出口与后部管网之间加装了一路旁路。一是避免在干燥机出现故障的情况时,离心式空压机无法正常运行;二是可以在离心式空压机开机前提前将旁路阀门打开,待后部管网压力稳定后,再开启干燥机,保证干燥机仪表气源的稳定,避免干燥机阀门因仪表气源问题引起故障。

(2)通过和厂家技术人员的协调后,将干燥机阀门在干燥机停运时的状态作出调整,使其在干燥机停运后阀门位置保持在停运前的状态,不回归到初始状态,保证离心式空压机开启时后部管路畅通,避免因阀门开启缓慢憋气而引起的喘振;

(3)由于是原装进口设备,离心式空压机的喘振保护范围设定的比较宽,所以和厂家技术人员协调后,将离心式压缩机的喘振保护范围在不影响设备正常保护的前提下适当缩小,减少因后部管线短引起的波动造成的离心式压缩机喘振的可能;

(4)要求厂家技术人员将干燥机的切换方式作出调整,将阀门的开关顺序分为先后进行,先开再关,保证离心式空压机后部管网的稳定,避免波动造成的离心式压缩机喘振。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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