喘振的故障机理及治理措施,收藏了

喘振是透平压缩机特有的现象。喘振不仅引起生产效率下降,而且会对机器造成严重危害。喘振常常导致机器内部密封件、涡轮导流板、轴承等损坏;喘振幅度较大时常导致转子弯曲、联轴器及齿轮箱损坏;机器横向大幅度摆动还会造成与机器相连的管网系统及测试仪表等外部设备损坏等。

喘振是透平压缩机等流体机械运行最恶劣、最危险的工况之一,对机器危害最大。


01 振动机理


透平压缩机的主要性能参数为压力比、效率及流量等。在一定转速下,当流量为某数值时,压缩机效率达到最高值。当流量大于或小于此值时,效率都将下降。一般常以此流量的工况点为设计工况点。

压缩机的性能曲线左边受到喘振工况(Qmin)的限制,右边受到堵塞工况(Qmax)的限制,在这两者之间的区域,称为压缩机的稳定工况区域。稳定工况区域的大小,是衡量压缩机性能的重要指标。

当压缩机在运转过程中,流量不断减小达到Qmin值时,就会在压缩机流道中出现严重的旋转脱离,流动严重恶化,使压缩机出口压力突然大大下降。由于压缩机总是和管网系统联合工作的,这时管网中的压力并不马上减小,于是管网中的气体压力反而大于压缩机出口处的压力,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,压缩机恢复正常工作。但当管网中的压力也恢复到原来的压力时,压缩机的流量又减小,系统中的气体又出现倒流。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,这种现象称为“喘振”。喘振现象不但与压缩机中严重的旋转脱离有关,还和管网系统密切相关。管网的容量愈大,则喘振的振幅愈大,频率愈低;管网的容量愈小,则喘振的振幅愈小,频率愈高。

所以,导致喘振的先决条件,首先在于压缩机越过最小流量时,产生了严重的旋转脱离和脱离区的急剧扩大的情况。但这时是否会发生喘振现象,则和压缩机与管网联合工作时的性能曲线状况有关。只有当管网性能曲线与压缩机性能曲线的交点进入喘振界限线之内时,才会发生喘振现象。如图1所示,管网性能曲线在图中1,2,3的位置时,都不会发生喘振。当管网性能曲线在图中4的位置时,与压缩机性能曲线交于S点,而S点已进入喘振界限线之内,则出现整个系统的喘振现象。


喘振

图1 压缩机-官网系统产生喘振的条件


透平压缩机发生喘振的主要特征如下:

1)透平压缩机接近或进入喘振工况时,机体和轴承都发生强烈的振动,其振幅要比平常运行时大大增加。透平压缩机的喘振频率一般为0.5~20Hz;

2)透平压缩机在稳定工况下运行时,其出口压力和进口流量的变化不大,有规律,且所测得的数据在平均值附近摆动,变动的幅度很小。当接近或进入喘振工况时,二者的变化都很大,发生周期性大幅度的脉动,有时甚至可发现有气体从压缩机进口处被倒推出来。

3)透平压缩机在稳定运转的正常工况下,其噪声较小且是连续性的。当接近喘振工况时,由于整个系统产生气流周期性的振荡,因而在出气管道中,气流发出的噪声也时高时低,产生周期性变化。当进入喘振工况时,噪声立即剧增,甚至有爆音出现。



02 治理措施


1)放气

对无害的安全介质(如空气、氧气、二氧化碳气体等),可采用在压缩机出口处将气体放空,以增加压缩机入口流量,使其大于喘振流量。

这种方法虽然简单,但对能量和介质是一种浪费,应尽量避免。

2)回流

对易燃、易爆、贵重或有害气体等,应采用回流办法增加压缩机入口流量,使其大于喘振流量。

3)正确操作

4)清理气流通道堵塞物