离心式空气压缩机喘振故障分析与处理
离心式压缩机喘振现象
离心式压缩机喘振现象1、引言空气压缩机主要分为三类：往复式、螺杆式、离心式，不管何种类型压缩机都普遍存在喘振现象。
离心式压缩机的喘振现象尤为明显。
现就离心式空气压缩机的喘振现象作一简要介绍。
离心式压缩机运行中一个特殊现象就是喘振。
防止喘振是离心式压缩机运行中极其重要的问题。
许多事实证明，离心式压缩机大量事故都与喘振现象有关。
2、喘振发生的条件根据喘振原理可知，喘振现象在下述条件下发生：2.1在流量小时，流量降到该转速下的喘振流量时发生离心式压缩机特性决定，在转速一定的条件下，一定的流量对应于一定的出口压力或升压比，并在一定的转速下存在一个极限流量--喘振流量。
当流量低于这个喘振流量时压缩机便不能稳定运行，发生喘振。
上述流量，出口压力，转速和喘振流量综合关系构成离心式压缩机的特性曲线，也叫性能曲线。
在一定转速下使流量大于喘振流量就不会发生喘振现象。
2.2管网系统内气体的压力，大于一定转速下对应的最高压力时发生喘振现象如果离心式压缩机与管网系统联合运行，当系统压力超出压缩机该转速下运行对应的极限压力时，系统内高压气体便在压缩机出口形成恒高的“背压”，使压缩机出口阻塞，流量减少，甚至管网气体倒流，造成压缩机出现喘振现象。
3、在运行中造成喘振的原因在运行中可能造成喘振现象的各种原因有：3.1系统压力超高造成这种情况的原因有：压缩机紧急停机，气体为此进行放空或回流；出口管路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严；或者单向阀门距压缩机出口太远，阀前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来不及调节；防喘系统未投自动等等。
3.2吸入流量不足由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以下，而转速未及时调节，使压缩机进入喘振区引起喘振。
如下图1。
造成这种情况的原因有：压缩机入口滤器阻塞，阻力太大，而压缩机转速未能调节造成喘振；滤芯太脏，或冬天结冰都可能发生这种情况；入口气源减少或切断，如压缩机供气不足，压缩机没有补充气源等等。
所有这些情况如不及时发现及时调节，压缩机都可能发生喘振现象。
离心式空气压缩机喘振故障分析与控制预防
离心式空气压缩机喘振故障分析与控制预防摘要：离心式压缩机是一种实现连续运输和高转速的节能设备，依靠高速旋转的叶片带动气体产生离心力并完成做功。
离心式压缩机的发展历程已有百年历史。
离心式压缩机的出现和发展晚于往复式压缩机，但目前在许多领域，已逐渐代替往复式压缩机而成为了主要的动力机械，特别是在重大化工生产、气体传输和液化等领域得到了广泛的应用。
关键词：离心式压缩机；应用现状；性能；常见故障引言某企业煤气化装置空分单元的空气压缩机采用的是四级离心式压缩机，压缩机的安全可靠运行对生产意义重大。
喘振是离心式压缩机在入口流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动，对于离心式压缩机有严重损害。
压缩机的流量控制通过改变入口导叶阀的导叶叶片开度即旋转角度来控制进气量大小，由分散控制系统（DCS）根据导叶阀进口流量经过比例积分微分（PID）运算发出4~20mA控制信号，经过阀门定位器使活塞执行机构带动连杆控制导叶叶片来实现。
离心式压缩机设有防喘振的自动放散阀，一旦出口压力过高，压缩机接近喘振区或者发生喘振时，该阀门会自动打开，以解除喘振。
1离心式压缩机在发电领域内的应用现状布雷顿循环是以乔治.布雷顿的名字命名的热力循环系统，包括绝热压缩、等压加热、绝热膨胀和等压冷却4个部分。
超临界二氧化碳(S-CO)布雷顿动力循环是指以二氧化碳为工质的传热体系，其结构紧凑，效率高，安全稳定，在化石能源、核能、太阳能等发电领域得到了广泛的应用。
以超临界(S-CO)为工质的离心式压缩机大大提高了布雷顿循环热效率以及各种热源形式的利用。
美国Sandia国家实验室和能源部对以S-CO,为工质的发电技术进行了大量的实验，并建造S-CO,压缩机实验台用于研究压缩机的性能。
2018年，在德州开建了一个S-CO,光热发电示范项目“SupercriticalTransformationalElectricPower”(“S-TEP”，超临界转换发电装置)，成功推进S.co.发电技术的大型化。
喘振原因及常用解决办法
喘振是透平式压缩机（也叫叶片式压缩机）在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。
离心式压缩机是透平式压缩机的一种形式，喘振对于离心式压缩机有着很严重的危害离心式压缩机发生喘振时，典型现象有：1) 压缩机的出口压力最初先升高，继而急剧下降，并呈周期性大幅波动；2) 压缩机的流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道；3) 拖动压缩机的电机的电流和功率表指示出现不稳定，大幅波动；4) 机器产生强烈的振动，同时发出异常的气流噪声。
5) 离心机在极端部分负荷、冷却有问题时会发生目前来说解决喘振常用的方法：① 在压气机上增加放气活门，使多余的气体能够排出。
② 使用可调节式叶片。
③ 确保压气机足够流量。
喘振的内部原因当气体流量减少到一定程度时，压缩机内部气流的流动方向与叶片的安装方向发生严重偏离，使进口气流角与叶片进口安装角产生较大的正冲角，从而造成叶道内叶片凸面气流的严重脱离。
此外，对于离心式压缩机的叶轮而言，由于轴向涡流等的存在和影响，更极易造成叶道里的速度不均匀，上述气流脱离现象进一步加剧。
气流脱离现象严重时，叶道中气体滞流，压力突然下降，引起叶道后面的高压气流倒灌，以弥补流量的不足和缓解气流脱离现象，并可使之暂恢复正常。
但是，当将倒灌进来的气体压出时，由于流量缺少补给，随后再次重复上述现象。
这样，气流脱离和气流倒灌现象周而复始地进行，使压缩机产生一种低频高振幅的压力脉动，机器也强烈振动，并发出强烈的噪声，管网有周期性振荡振幅大频率低并伴有周期性吼叫声，压缩机振动强烈机壳轴承均有强烈振动并发出强烈的周期性的气流声，由于振动强烈轴承液体润滑条件会遭到破坏，轴瓦会烧坏转子与定子会产生摩擦碰撞密封元件将严重破坏。
离心式压缩机在生产运行过程中有时会突然产生强烈振动气体介质的流量和压力也出现大幅度脉动并伴有周期性沉闷的呼叫声以及气流波动在管网中引起的呼哧呼哧的强噪声这种现象通称为压缩机的喘振工况，压缩机不能在喘振工况长时间运行一旦压缩机进入喘振工况操作人员应立即采取调节措施降低出口压力或增加入口流量使压缩机工况点脱离喘振区实现压缩机的稳定运行。
离心式压缩机喘振分析和处理
流动 ，气 体 流 通 的平 衡被 打破 ，如 同逆 水 行舟 ，不进 则 退 。 由于 系统 出 口管 网压力 大 于压 缩 机 叶轮 排 出气 体 的压 力 ，系 统 管 网 内 储存 的气 体 将 发 生倒 流 ，压缩 机 出 口管 网系统 的 压力 逐 渐 降低 ， 当降到一 定 程 度 时 ，压缩 机 的 叶轮 排 出 的单位 质 量气 体 的 总能 量 （ 主要 表现 在 压 力能 ） 过 了 出 口管 网单 位质 量 气体 所 具 有 的能 超 量 ，速 度 能转 化 为压 力 能 ，气体 开 始 正 向流动 ，而 口管 网 的压 力 也逐 步 上升 ，如果 不 对吸 人 流量 和 转速 进行 调 整 ，出 口管 网压 力恢 复 到 波动 之 前 的数值 时 ，下一 个 周期 的气 体 倒 流 又开 始 了 ， 如此 循环 往复 使压缩 机 发生周 期性 振动 。
路 、 处理 和 避 免 压 缩机 喘 振 提 供 参 考 。
关键词 离心式压缩机 ；喘振 ；现象 ；处理 中图分类号 Ｔ ５ 文献标识码 Ａ Ｈ４ ２ 文章编号 １７ — ６ １ （０ ２０ ２ ０ ８ — ２ ６ ３ ９ ７ 一２ １ ）８ — １６ ０
离 心式 压缩 机 是在 气 体 压缩 装 置 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的关 键 设 备 ，该设 备 的 运 行状 态 良好 与否 直接 影 响压 缩 装置 能 否稳 定运 行 ，而压 缩机 的 喘
吸 人 流量 、排 出压力 与 转 速 的匹 配关 系脱 离 了 这一 区 域时 ，气 体 在压 缩 机 叶 轮上 将 出现 “ 转 脱 离” 的现 象 ，流体 流动 状态 趋 于 旋 恶化 ，吸 入排 出流量 、出 口压 力 出现 明显 的 脉 冲式 起伏 变化 ， 同 时伴 随着 压缩 机 体和 管 道 系统 的 周期 性振 动 和 噪音 ，如 同人在 剧 烈地 喘息 ，这一 现象 称 为压 缩 机 的 “ 喘振 ” 。 图 １ 中虚 线 １ 所表 示
离心式空气压缩机喘振原因分析
２ 与 离 心 空 压 机 喘 振 相 关 原 因 分 析
则 角钢 ， 引起 动 不 平衡 造 成 的 。
ｆ三 次 对 空 压 机 进 行 解 体 检 查 ， 发 现 空 压 ） 曾
机 振 动 监 测 由 ８ｔ 上 升 到 １ ｇ ， 且 停 机 时 发 ｐ ｍ ４ｉ 并 ｎ
维普资讯
动 设 备
Ｐ ｏ— 工 ｉ ａｌ 术２ｅ ，（ ・１ 石ｒ化ｈｅｍ 备 Ｅｑｕｉ０ｎｔ３ ）３・ 油 设ｃ技 ，０ ２６ ｏｌ ｇｙ ２ Ｔｅｃｈｎ ｏ ｅｔ Ｃ ｐｍ
离 心 式 空 气 压 缩 机 喘 振 原 因 分 析
李广 云 ， 黎 明 李
１ 引 言
ｄ 在 控 制盘 上 检 查 放 空 阀 开 度 ， 体 检 查 出 ） 解 口单 向 阀 ， 通 过 放 空 阀 旁 路 检 查 对 比放 空 调 节 并
阀 ， 实 验 证 明放 空 阀 良好 。 经
济 南 炼 油 厂 动 力 车 间 一 台 ２ ０ ／ ｎ离 心 ０ ｍ。 ｍｉ 空 压 机 ， 电 机 功 率 １ ０ ｋ ， 三 级 压 缩 自动 控 主 ３５ Ｗ 分
制 。２ ０ ０ ０年 初 空压 机 启 动 时 ， 出 现 异 常 振 动 停 因
机 。 经 检 查 ， 现 一 级 叶 轮 的 叶 片根 部 断 裂 ， 此 发 为 对 空压 机 进 行 大 修 并 更 换 部 分 配 件 。再 次 开 机
ｅ 将 发 电机 解 体 检 查 ， 发 现 异 常 ， 且 将 电 ） 未 并
常 。后 将 仪 表 供 电改 为 ＵＰ Ｓ供 电 ， 加 供 电 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 稳 增
定 性 ， 未 解 决 问题 。 仍 ｂ 检 测 电 流 变 送 器 “ 比 值 ” 输 送 线 路 和 接 ） 变 、
离心式压缩机喘振的原因分析及处理
离心式压缩机喘振的原因分析及处理摘要：离心式压缩机喘振现象的发生主要取决于管网的特性曲线和离心式压缩机的特性曲线。
本文对离心式压缩机特点、喘振现象、产生的危害、判断方法、发生原因进行了总结，并提出了相应的预防措施。
关键词：压缩机;喘振;预防措施喘振是离心压缩机特有的一种现象，它是危害压缩机结构的主要原因之一，在工艺流程中应尽力避免压缩机喘振现象的出现。
根据石化企业压缩机机组现场应用反馈，机组发生喘振现象比较普遍，有些机组甚至频繁发生喘振，给企业安稳生产及经济效益造成了一定的影响。
1.喘振原因喘振作为离心式压缩机运行中的一-种特殊现象，易造成气流往复强烈冲击，严重影响压缩机运行部件，是造成运行事故的主要因素。
喘振是离心式压缩机本身固有的特性，导致喘振产生的因素有两方面:内在因素是由于离心式压缩机中的气流在一定的条件下出现了“旋转脱离”这种状况:而外在因素是由于离心式压缩机管网系统的特性。
2.离心机的特点离心式压缩机是具有处理气量大、体积小、结构简单、运转平稳、维修方便等特点，应用范围广。
但由于离心机本身结构所限，仍然存在短板，在压力高、流量小的场合会发生喘振，且不能从设计上予以消除。
3.离心式压缩机喘振的危害、现象及判断3.1喘振的危害喘振是当离心式压缩机的进口流量减少至一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动，气体流量、进出口压力出现波动，从而引起压缩机转速及工艺气在系统中产生周期性振荡现象。
喘振的危害:（1）由于气流强烈的脉动和周期性振荡，会使供气参数(压力、流量等)大幅波动，破坏了工艺系统的稳定性;（2）使压缩机叶片发生强烈振动，叶轮应力大幅增加，噪声加剧;（3）引起动静部件的摩擦与碰撞，使压缩机的轴发生弯曲变形，严重时会产生轴向窜动，使轴向推力增大，发生烧毁止推轴瓦甚至扫膛事故;（4）加剧轴承、轴瓦的磨损，破坏润滑油膜的稳定性，使轴瓦合金产生疲劳裂纹，甚至发生烧瓦抱轴等事故;（5）损坏压缩机的机械密封及轴封，使压缩机效率降低，同时由于密封的损坏会造成工艺气泄漏，极易引发火灾、爆炸等事故;（6）影响驱动机的正常运转，干扰操作人员的正常操作，使一些仪表、仪器的测量准确性降低甚至损坏。
离心式压缩机喘振现象与调节方法
离心式压缩机喘振现象与调节方法一、什么是喘振喘振是离心式压缩机的一种特有的异常工作现象，归根揭底是由旋转失速引起的，气体的连续性受到破坏，其显著特征是：流量大幅度下降，压缩机出口排气量显著下降；出口压力波动较大，压力表的指针来回摆动；机组发生强烈振动并伴有间断的低沉的吼声，好像人在干咳一般。
判断是否发生喘振除了凭人的感觉以外，还可以根据仪表和运行参数配合性能曲线查出。
压缩机发生喘振的原因：由于某些原因导致压缩机入口流量减小，当减小到一定程度时，整个扩压器流道中会产生严重的旋转失速，压缩机出口压力突然下降，当与压缩机出口相连的管网的压力高于压缩机的出口压力时，管网的气流倒流回压缩机，直到管网的压力下降到比压缩机的出口压力低时，压缩机才重新开始向管网排气，此时压缩机恢复到正常状态。
当管网压力恢复到正常压力时，如果压缩机入口流量依然小于产生喘振工况的最小流量，压缩机扩压器流道中又产生严重的旋转失速，压缩机出口压力再次下降，管网压力大于压缩机排气压力，管网中的气流再次倒流回压缩机，如此不断循环，压缩机系统中产生了一种周期性的气流喘振现象，这种现象被称之为“喘振”。
二、离心式压缩机特性曲线对于一定的气体而言，在压缩机转速一定时，每一流量都对应一个压力，把不同流量下对应的每一个压力连成一条曲线，即为压缩机的性能曲线。
如图1所示，对每一种转速，都可以用一条曲线描述压缩机入口流量Q1与压缩比P2/P1的关系（P2、P1分别为压缩机出口绝对压力和入口绝对压力）。
图1为离心式压缩机特性曲线压缩机特性线是压缩机变动工况性能的图像表示，它清晰地表明了各种工况下的性能、稳定工作范围等，是操作运行、分析变工况性能的重要依据。
（1）转速一定，流量减少，压力比增加，起先增加很快，当流量减少到一定值开始，压比增加的速度放慢，有的压缩机级的特性压比随流量减少甚至还要减少。
（2）流量进一步减少，压缩机的工作会出现不稳定，气流出现脉动，振动加剧，伴随着吼叫声，这个现象称为喘振现象，这个最小流量称为喘振流量。
喘振的原因及解决方法
喘振的原因及解决方法1、负荷过低喘振是离心式压缩机的固有特性。
当压缩机吸气口压力或流量突然降低，低过最低允许工况点时，压缩机内的气体由于流量发生变化会出现严重的旋转脱离，形成突变失速（指气体在叶道进口的流动方向和叶片进口角出现很大偏差），这时叶轮不能有效提高气体的压力，导致压缩机出口压力降低。
但是系统管网的压力没有瞬间相应的降下来，从而发生气体从系统管网向压缩机倒流，当系统管网压力降至低于压缩机出口压力时，气体又向管网流动。
如此反复，使机组与管网发生周期性的.轴向低频大振幅的气流振荡现象。
离心冷水机组在低负荷运行时，压缩机导叶开度减小，参与循环的制冷剂流量减少。
压缩机排量减小，叶轮到达压头的能力也减小。
而冷凝温度由于冷却水温未改变而维持不变，那么此时就可能发生旋转失速或喘振。
2、冷凝压力过高当机组负荷过高时，冷却水温度不能及时降低，就会造成冷凝温度增高，冷凝压力也就随之增高，当增加至接近于排气压力时，冷凝器内局部制冷剂气体会倒流，此时也会发生喘振。
对于任何一台离心式压缩机，当排量小到某一极度限点或冷凝压力高于某一极度限点时就会发生喘振现象。
冷水机组是否在喘振点区域运行，主要取决于机组的运行工况。
喘振运行时离心式制冷机的一种不稳定运行状态，会导致压缩机的性能显著恶化，能效降低；大大加剧整个机组的振动，喘振使压缩机的转子和定子原件经受交变力的动应力；压力失调引起强烈的振动，使密封和轴承损坏，甚至发生转子和定子元件相碰等；叶轮动应力加大。
1、改变压缩机转速对压缩机加装变频驱动装置，将恒速转动改为变速转动。
在低负荷状态运行时，通过同时调节倒流叶片开度和电机转速，调节机组运行状态，可控制离心机组迅速避开喘振点，防止喘振对机组的伤害，确保机组运行平安。
同时，变频离心机运行在局部负荷工况时，低转速运行，降低了电机噪音，并能缓解与建筑物产生共振现象。
2、降低冷凝温度发生喘振时，一般会认为是吸入口压力过低造成的，但机组在80%以上负荷运转时也会产生喘振，那么是由于冷凝压力过高引起的，这时就要想法降低冷却水温度来降低冷凝压力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
离心式空气压缩机喘振故障分析与处理
1．摘要：针对NK32/45/0—MCO1004型蒸汽透平空压机出现的喘振现象进行分析，得出主要原因是空气冷却器故障。
通过对空气冷却器清洗及利用深井水降低气体温度等防范措施，保证了空压机正常运转。
2．关建词：离心式压缩机冷却器喘振
3．（1）引言 NK32/45/0—MCO1004型蒸汽透平空压机为沈阳鼓风机厂制造。
空气经吸入塔吸入，经空气过滤器除尘和杂质，流入空压机第一离心级压缩冷却后再压缩，最后第四级离心级压缩得到压力为0.63MPa,温度为80℃,流量为95000m3/h空气送入空气装置空冷塔。
在空气出口管线上设有防喘振装置，一旦发生喘振，气体由喘振阀经消音器排入大气。
（2）发生喘振过程：
2011年12月16日6：36当时空气压缩机出口压力0.53 MPa,加工空气流量为98000m3/h，空分装置运转正常。
突然空压机防喘振阀打开，空压机发生喘振。
6：37蒸汽空压机未经任何调整，自动恢复正常。
6：41空压机又一次发生喘振，6：42蒸汽空压机又一次自动恢复正常。
由于这二次喘振发生的时间短，未对空分装置造成太大的波动。
经询问操作人员未发现异常情况。
当时未得到太重视，只是认为可能是由于早晨外界温度降低，空气密度升高，造成进入空气压缩机气量过多造成冷却器换热不够，气体温度升高所致，决定将空压机吸入叶片关小，将空压机的出口气量控制在97000m3/h左右。
经过白天观察空压机运转正常。
2011年12月17日5：35当时空压机出口压力0.53 MPa，空气流量为97000m3/h，再次发生喘振且持续了3分钟，防喘
振阀一会开，一会关，气量忽高忽低。
5：38恢复正常。
这次喘振由于时间长点，造成氮气纯度波动，合成系统切气。
（3）问题提出及分析
喘振是离心式空压机运行在某一工况下产生的特有现象。
当进入空压机的空气流量不能使空压机产生足够的压力,以至于外部系统(外部管路)的压力大于空压机内部的压力,导致逆止阀关闭。
这时,空压机没有输出,空气在空压机内部积累,压力不断增加,直到积蓄的压力大于外部系统的压力时,空压机内部压力冲开逆止阀排出。
气体排出后由于没有足够的空气使空压机维持连续的输出,空压机内部压力下降,逆止阀关闭,空气重新在空压机内部积累,直到积累的压力足够时,再次排出,如此反复,导致输出的压力和电机负荷剧烈波动、逆止阀频繁动作,机器发出砰砰的声音,这种现象就叫喘振。
产生喘振的原因主要有以下几点：
1．机组流道缩小，造成效率降低。
通过分析由于7月份大修，叶轮及流通内清理干净，而且发生喘振的时间短，不可能由于这种原因造成的。
2．机组出气口堵塞。
根据发生的现象和时间判断，已排除。
3．机组内部通道发生堵塞。
经过对生产记录进一步分析，发现发生喘振时气体三级入口温度有升高现象。
从电脑查找三级入口温度历史趋势看，温度最高达到75℃，同时对两天
时间内发生喘振时各级冷却器的温度来看，三级入口温度有上涨的现象。
进
一步确认了由于二级冷却器堵塞，使气体换热效果不好，同时由于在冬季早晨，气体温度低，空气密度大，压缩机气量大，造成三级入口气体温度过高，引起压缩空气旋转脱离，严重时产生级间喘振。
通过查找资料得知当冷却水水质变差或变脏时,容易在冷却器内造成冷却水堵塞,影响冷却水流动,降低压缩气体冷却效果,影响到空压机的空气容积率(一定质量的空气体积与温度成正比,温度越高,空气密度降低,空压机实际压缩的空气流量减少),导致空压机输出压力不足,形成喘振现象。
空气压缩机如果停机清理二级冷却器需要二天时间，而且由于我厂只有一台大型空压机，如果停车，会造成全厂停车，损失大太。
（4）对策
经研究决定处理如下:
⑴从发生喘振现象看,二级冷却器堵塞不太严重,决定不停车处理。
对二级冷却器外面利用深井水（由于在北方冬季深井水温度只5--6℃）进行喷淋降温，降低三级入口温度。
(2)根据空气温度对压缩机入口调节叶片进行调整。
根据空气流量调节吸入叶片，使空压机气量控制在90000m3/h---93000m3/h
之间，同时注意三级入口温度，不允许超过70℃
4．结论及验证：
三级入口气体温度由75℃降低至65℃。
机组运行状态良好，再没有发生喘振现象，保证了生产系统的稳定运行。
2012年7月我厂对整套空分设备进行大修，其中一项清洗空气压缩机冷却器，发现整个二级冷却器堵了80根管（二级共有616根管）。
二级冷却器清洗前二级冷却器清洗后空气量 90000 m3/h 98000 m3/h
三级入口气体温度 65---68 ℃ 50℃
空分系统涉及流程复杂，包含运转设备很多，而且每套设备具体要求又不相同，运行过程中出现问题多样性，只用系统思考，理性判断才能发现问题所在。
参考文献:
[1]郭洪波.离心式空压机喘振事故分析[J].油气田地面工程,2004, 23(6): 37~37.稿号：2012.11.15.0001。