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漲知識│什么是“喘振”?如何“防喘振”?

喘振定義


喘振,顧名思義就象人哮喘一樣,風(fēng)機出現(xiàn)周期性的出風(fēng)與倒流,相對來講軸流式風(fēng)機更容易發(fā)生喘振,嚴(yán)重的喘振會導(dǎo)致風(fēng)機葉片疲勞損壞。

流體機械及其管道中介質(zhì)的周期性振蕩,是介質(zhì)受到周期性吸入和排出的激勵作用而發(fā)生的機械振動。例如,泵或壓縮機運轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的喘振過程是:流量減小到最小值時出口壓力會突然下降,管道內(nèi)壓力反而高于出口壓力,于是被輸送介質(zhì)倒流回機內(nèi),直到出口壓力升高重新向管道輸送介質(zhì)為止;當(dāng)管道中的壓力恢復(fù)到原來的壓力時,流量再次減少,管道中介質(zhì)又產(chǎn)生倒流,如此周而復(fù)始。喘振的產(chǎn)生與流體機械和管道的特性有關(guān),管道系統(tǒng)的容量越大,則喘振越強,頻率越低。一旦喘振引起管道、機器及其基礎(chǔ)共振時,還會造成嚴(yán)重后果。為防止喘振,必須使流體機械在喘振區(qū)之外運轉(zhuǎn)。在壓縮機中,通常采用最小流量式、流量-轉(zhuǎn)速控制式或流量-壓力差控制式防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)多臺機器串聯(lián)或并聯(lián)工作時,應(yīng)有各自的防喘振調(diào)節(jié)裝置。



風(fēng)機喘振的現(xiàn)象



  • 風(fēng)機抽出的風(fēng)量時大時小,產(chǎn)生的風(fēng)壓時高時低,系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力和流量也發(fā)生很大的波動。


  • 風(fēng)機的電動機電流波動很大,最大波動值有50A左右。


  • 風(fēng)機機體產(chǎn)生強烈的振動,風(fēng)機房地面、墻壁以及房內(nèi)空氣都有明顯的抖動。


  • 風(fēng)機發(fā)出“呼嚕、呼嚕”的聲音,使噪聲劇增。


  • 風(fēng)量、風(fēng)壓、電流、振動、噪聲均發(fā)生周期性的明顯變化,持續(xù)一個周期時間在8s左右。

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根據(jù)對軸流式通風(fēng)機做的大量性能試驗來看,軸流式通風(fēng)機的p-Q性能曲線是一組帶有駝峰形狀的曲線(這是風(fēng)機的固有特性,只是軸流式通風(fēng)機相對比較敏感),如左圖所示。當(dāng)工況點處于B點(臨界點) 左側(cè)B、C之間工作時,將會發(fā)生喘振,將這個區(qū)域劃為非穩(wěn)定區(qū)域。發(fā)生喘振,說明其工況已落到B、C之間。


離心壓縮機發(fā)生喘振,根本原因就是進氣量減少并達到壓縮機允許的最小值。理論和實踐證明:能夠使離心壓縮機工況點落入喘振區(qū)的各種因素,都是發(fā)生喘振的原因。


  • 進氣溫度升高,空氣密度減少,夏季比冬季易發(fā)生喘振。


  • 進氣壓力下降,如入口過濾器堵塞或吸氣負壓值高。


  • 出口系統(tǒng)管網(wǎng)壓力提高,即排氣不暢造成出口堵塞喘振。


  • 離心壓縮機出口工作壓力值設(shè)定在喘振區(qū)邊緣。


  • 離心機轉(zhuǎn)速降低時易發(fā)生喘振。

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喘振的危害



1. 喘振現(xiàn)象對壓縮機的危害


喘振現(xiàn)象對壓縮機十分有害,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:



  • 喘振時由于氣流強烈的脈動和周期性震蕩,會使供氣參數(shù)(壓力、流量等)大幅度地波動,破壞了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


  • 會使葉片強烈振動,葉輪應(yīng)力大大增加,噪音加劇。


  • 引起動靜部件的摩擦與碰撞,使壓縮機的軸產(chǎn)生彎曲變形,嚴(yán)重時產(chǎn)生軸向竄動,碰壞葉輪。


  • 加劇軸承、軸頸的磨損,破壞潤滑油膜的穩(wěn)定性,使軸承合金產(chǎn)生疲勞裂紋,甚至燒毀。


  • 損壞壓縮機的級間密封及軸封,使壓縮機效率降低,甚至造成爆炸、火災(zāi)等事故。


  • 影響與壓縮機相連的其他設(shè)備的正常運轉(zhuǎn),干擾操作人員的正常工作,使一些測量儀表儀器準(zhǔn)確性降低,甚至失靈。


一般機組的排氣量、壓力比、排氣壓力和氣體的密度越大,發(fā)生的喘振越嚴(yán)重,危害越大。


2. 軸流風(fēng)機發(fā)生喘振時的危害


當(dāng)風(fēng)機發(fā)生喘振時,風(fēng)機的流量周期性地變化,變化幅度比較大,可能出現(xiàn)零甚至負值。風(fēng)機流量的這種劇烈的正負波動,會發(fā)生氣流的猛烈撞擊,使風(fēng)機本身產(chǎn)生劇烈振動,同時風(fēng)機工作的噪聲加劇。大容量、高壓頭風(fēng)機發(fā)生喘振的危害很大,可能導(dǎo)致軸承和設(shè)備的損壞。

影響壓縮機喘振的因素




1. 壓縮機轉(zhuǎn)速


當(dāng)離心壓縮機轉(zhuǎn)速變化時,其性能曲線也將隨之改變,當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時,壓縮機葉輪對氣體所做的功將增大,在相同的容積流量下,氣體的壓力也增大,性能曲線上移。反之,轉(zhuǎn)速降低則性能曲線下移。

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離心壓縮機的工作點是壓縮機性能曲線與管網(wǎng)特性曲線的交點,只要其中一條曲線發(fā)生變化,則工作點就會改變。管網(wǎng)阻力增大(如壓縮機出口閥關(guān)?。?其特性曲線將變陡,致使工作點向小流量方向移動,如圖所示:當(dāng)工作點由A移至A時便進人了喘振工況區(qū)。管網(wǎng)容量越大,喘振的振幅越高,頻率越低,喘振越嚴(yán)重,破壞性越強。喘振的頻率大致與管網(wǎng)容量的平方根或容量的0.56次方成反比。另外,管網(wǎng)的容量對壓縮機的喘振流量也有影響,戴冀等對一小型低壓離心壓縮機的喘振試驗表明:管網(wǎng)的容量對喘振點的影響很大, 容量大時喘振點流量也增大,壓縮系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。


3. 影響喘振的其他因素


  • 壓縮機的參數(shù)結(jié)構(gòu):入口導(dǎo)葉開度、葉輪結(jié)構(gòu)、擴壓機的結(jié)構(gòu)


  • 壓縮機的進氣狀態(tài):進氣溫度、壓力、氣體組成。

防止喘振的具體措施




1. 針對軸流式風(fēng)機喘振采取的措施


  • 使泵或風(fēng)機的流量恒大于QK。如果系統(tǒng)中所需要的流量小于QK時,可裝設(shè)再循環(huán)管或自動排出閥門,使風(fēng)機的排出流量恒大于QK 。


  • 如果管路性能曲線不經(jīng)過坐標(biāo)原點時,改變風(fēng)機的轉(zhuǎn)速,也可能得到穩(wěn)定的運行工況。通過風(fēng)機各種轉(zhuǎn)速下性能曲線中最高壓力點的拋物線,將風(fēng)機的性能曲線分割為兩部分,右邊為穩(wěn)定工作區(qū),左邊為不穩(wěn)定工作區(qū),當(dāng)管路性能曲線經(jīng)過坐標(biāo)原點時,改變轉(zhuǎn)速并無效果,因此時各轉(zhuǎn)速下的工作點均是相似工況點。


  • 對軸流式風(fēng)機采用可調(diào)葉片調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)需要的流量減小時,則減小其安裝角,性能曲線下移,臨界點向左下方移動,輸出流量也相應(yīng)減小。


  • 最根本的措施是盡量避免采用具有駝峰形性能曲線的風(fēng)機,而采用性能曲線平直向下傾斜的風(fēng)機。

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2. 防止離心式壓縮機喘振的條件


  • 防止進氣壓力過低、進氣溫度高和氣體分子量減少等


  • 防止管網(wǎng)堵塞使管網(wǎng)特性改變。


  • 要堅持在開、停車過程中,升降速度不可太快,并且先升速后升壓和先降壓后降速。


  • 開、關(guān)防喘振閥時要平穩(wěn)緩慢。