离心式压缩机的喘振
离心式压缩机喘振产生的原因分析及解决方案
离心式压缩机喘振产生的原因及解决方案一一离心式压缩机是工业生产中的重要设备，其具有排气量大、结构简单紧凑等优点，但也存在一些缺点如稳定工况区间较窄、容易发生喘振。
喘振给压缩机带来危害极大，为了保障压缩机稳定运行，必须应用有效的防喘振控制。
本文主要介绍了离心式压缩机喘振产生的原因，详细叙述了压缩机防喘振的意义与方法，以离心式空气压缩机为例，基于霍尼韦尔DCS系统如何实现防喘振控制。
离心式压缩机的工作原理随着我国工业的迅速发展，工业气体的需求日益增长，离心式压缩机因其优秀的性能及较大的排气量而被广泛应用于工业生产中。
在离心式压缩机中，汽轮机（或电动机）带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体会被甩到工作轮后面的扩压器中去。
而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进气部分进入叶轮,由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续流动。
气体因离心作用增加了压力，以很高的速度离开工作轮，经扩压器后速度逐渐降低，动能转变为静压能，压力增加，同时气体温度相应升高，在单级压缩不能达到压力要求的情况下，需要经过多级压缩，压缩前需要经过气体冷却器冷却，经过这种多级冷却多级压缩后，最终达到气体压缩的目的。
喘振产生的原因喘振是目前离心式压缩机容易发生的通病。
离心式压缩机的操作工况偏离设计工况导致入口流量减小，使得压缩机内部叶轮、扩压器等部件气流方向发生变化，在叶片非工作面上出现气流的旋转脱离，造成叶轮通道中气流无法通过。
该工况下，压缩机出口压力及与压缩机联合工作的管网压力会出现不稳定波动,进而使得压缩机出口气体反复倒流即“喘振”现象。
另外，压缩机的吸入气体温度发生变化时，其特性曲线也将改变，如图1、图2所示，这是压缩机在某一恒定转速情况下，因吸入气体温度变化时的一组特性曲线。
曲线表明随着温度的升高，压缩机易进入喘振区。
图1离心压缩机的性能曲线图2温度对性能曲线的影响喘振现象的发生，由于气体反复倒流，会打破压缩机原有的运动平衡，导致转子的振动增大，在旋转中与定子接触摩擦，通常监控上的表现为压缩机出口的压力反复波动，轴承温度逐渐升高。
浅析什么是喘振-离心式压缩机为什么会发生喘振
浅析什么是喘振/离心式压缩机为什么会发生喘振
什么是喘振
喘振是流体机械及其管道中介质的周期性振荡，是周期性吸入和排出激发下介质的机械振动。
在离心式空气压缩机中，喘振是压缩机运行中常见的故障之一，也是旋转失速的进一步发展。
当离心式压缩机的负荷降低到一定程度时，压缩气体将在叶轮的非工作面上形成分离质量，导致冲击损失急剧增加，不仅增加了流量损失，而且降低了效率，但也导致空气从管道网络流回压缩机，引起机身强烈振荡，并引起“哮喘”或“哮喘”。
“咆哮”声，这种现象被称为离心式压缩机的“浪涌”。
浪涌引起的机械振动频率和振幅与管网的体积密切相关。
管网的体积越大，浪涌频率越低，振幅越大。
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。
目前来说解决喘振常用的方法有三种：
1、在压气机上增加放气活门，使多余的气体能够排出。
2、使用双转子或三转子压气机。
3、使用可调节式叶片。
理论上的偶就说了，喘振的发生区间可以在工况曲线上找到。
主要产生原因：
1、蒸发压力过低，或者蒸发温度过低
引起这个的可能是回水温度低了，导致导叶开度迅速降低以致于压缩机的出口压力和冷凝压力接近，或者节流装置堵塞导致蒸发器里的液态冷媒不足以支持压缩机持续的像冷凝器输出高压气态冷媒。
2、冷凝压力过高，或者冷凝温度过高。
离心式压缩机的防喘振控制
离心式压缩机的防喘振控制离心式压缩机是一种常见的工业设备，广泛应用于制冷、空调、石化、化工和能源等领域。
但离心式压缩机在高速旋转过程中，易发生喘振现象，严重影响设备的可靠性和运行效率。
因此，实现离心式压缩机的防喘振控制，成为压缩机研发领域的热门话题。
喘振的概念和机理喘振是指机械系统在一定运行工况下，出现自激振动和自我放大的现象。
具体表现为设备发出高频噪声、振幅剧烈震动、设备受到损坏等。
离心式压缩机的喘振主要由两种类型引起，分别是稳定喘振和非稳定喘振。
稳定喘振是指设备在一定工况下，由于颤振力和阻尼力平衡不稳定而发生振动。
非稳定喘振则是指由于系统参数的变化而导致的振动，如流量、压力、转速等。
喘振的机理比较复杂，通常是由流体特性、机械特性和控制策略等多个因素综合作用形成。
针对离心式压缩机，具体原因如下：•离心式压缩机转子和静子间的流体动力学作用•离心式压缩机转子的惯性力和弹力•离心式压缩机流量的变化导致的系统不稳定防喘振的控制为了防止离心式压缩机的喘振，降低因喘振而引起的振动、噪声、能耗和设备损坏等问题，可以采用以下控制策略：转子动平衡离心式压缩机转子的动平衡是减少振动和噪声的有效措施。
动平衡可以通过加装质量均匀化转子重量分布，减少旋转惯量差异，使转子自身的振动减少。
减弱单元耦合离心式压缩机中存在转子和静子的相互作用，转子运转时的振动会将振动传递到静子中，同时静子的反作用力也会反过来影响转子。
因此，为了减小单元之间的耦合作用，需要采用合适的材料和合理的结构设计。
控制喘振频率喘振频率是指转子和压气机系统之间的谐振频率。
为了控制喘振，可以借助传感器、控制系统和信号处理技术，实时检测喘振频率，调节系统工况，减小喘振频率。
同时还可以采用创建额外的泄放卡止或捆绑物来改变系统频率。
控制驱动力离心式压缩机喘振的发生和发展与外界激励力有关。
为了降低驱动力，需要在系统中加入有阻尼的弹簧，将外部力矩转换为电信号或机械压力信号，并将信号传输到控制系统中，调节工况，实现防喘振。
离心压缩机喘振
喘振的概念1）喘振的概念喘振是离心式压缩机本身固有的特性，而造成喘振的唯一直接原因是进气量减小到一定值。
从前面我们已经知道，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。
管网的容量越大，则喘振的振幅越大，频率越低。
喘振的频率大致和管网容量的平方跟成反比。
2）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。
一般根据下列方法判断是否进入喘振工况。
（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）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变化是不大的，是脉动的，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。
（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。
3）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。
离心机喘振原因有哪些及工作原理
离心机喘振原因有哪些及工作原理离心机喘振原因有哪些？在低负荷状态下，离心机都共有一个喘振问题。
那么离心机喘振原因有哪些？如何解决呢？1、冷凝器积垢冷凝器换热管内表水质积垢（开式循环的冷却水系统最简单积垢），而导致传热热阻增大，换热效果降低，使冷凝温度上升或蒸发温度降低，另外，由于水质未经处理和维护不善，同样造成换热管内表面沉积沙土、杂质、藻类等物，造成冷凝压力上升而导致离心机喘振发生。
解决方法：清除传热面的污垢和清洗冷却塔。
2、制冷系统有空气当离心机组运行时，由于蒸发器和低压管路都处于真空状态，所以连接处极简单渗入空气，另外空气属不凝性气体，绝热指数很高，为 1.4,当空气凝积在冷凝器上部时，造成冷凝压力和冷凝温度上升，而导致离心机喘振发生。
解决方法：离心机接受K11制冷剂时，一般液体温度超过28℃时，表明系统中有空气存在。
排出方法：启动抽气回收装置，将不凝性气体排出，一般将制冷剂R11的压力抽到稍低于制冷荆液体温度相对应的饱和压力，即28℃以下的对应压力：117.68KMP以下即可。
3、冷却塔冷却水循环量不足，进水温度过高由于冷却塔冷却效果不佳而造成冷凝压力过高，而导致喘振发生。
解决方法：进行反喘振调整。
当能量调整大幅度削减时，造成吸气量不足，即蒸气不能均匀流入叶轮，导致排气压力陡然下降，压缩机处于不稳定工作区，而发生喘振。
为了防止喘振，可将一部分被压缩后的蒸气，由排气管旁通到蒸发器，不但可防喘振。
而且对离心机启动时也有益：削减蒸气密度和启动时的压力，可减小启动功率。
4、蒸发器蒸发温度过低由于系统制冷剂不足、制冷量负荷减小，球阀开启度过小，造成蒸发压力过低而喘振。
解决方法：检查蒸发压力过低原因，制冷剂不足添加制冷剂，制冷量负荷小，关闭能量调整叶片。
5、关机时未关小导叶角度和降低离心机排气口压力当离心机停机时，由于增压蓦地消失，蜗壳及冷凝器中的高压制冷剂蒸气倒灌，简单喘振。
解决方法：停离心机时应注意主电机有无反转现象，并尽可能关小导叶角度，降低离心机排气口压力。
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。
离心式压缩机喘振发生的机理、原因及预防措施！
离⼼式压缩机喘振发⽣的机理、原因及预防措施！⼀、喘振发⽣的机理当离⼼式压缩机的操作⼯况发⽣变动并偏离设计⼯况时，如果⽓体流量减少则进⼊叶轮或扩压器流道的⽓流⽅向就会发⽣变化。
当流量减少到⼀定程度，由于叶轮的连续旋转和⽓流的连续性，使这种边界层分离现象扩⼤到整个流道，⽽且由于⽓流分离沿着叶轮旋转的反⽅向扩展，从⽽使叶道中形成⽓流漩涡，再从叶轮外圆折回到叶轮内圆，此现象称为⽓流旋离，⼜称旋转失速。
发⽣旋转脱离时叶道中的⽓流通不过去，级的压⼒也突然下降，排⽓管内较⾼压⼒的⽓体便倒流回级⾥来。
瞬间，倒流回级中的⽓体就补充了级流量的不⾜，使叶轮⼜恢复了正常⼯作，从⽽从新把倒流回来的⽓体压出去。
这样⼜使级中流量减少，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体振荡现象，这种现象称为“喘振”。
⼆、喘振发⽣的原因1、流量图1 不同转速下出⼝压⼒与流量的关系每台离⼼式压缩机在不同转速n下都对应着⼀条出⼝压⼒P与流量Q之间的曲线，如图1所⽰。
随着流量的减少，压缩机的出⼝压⼒逐渐增⼤，当达到该转速下最⼤出⼝压⼒时，机组进⼊喘振区,压缩机出⼝压⼒开始减⼩，流量也随之减⼩，压缩机发⽣喘振。
从曲线上看，流量减⼩是发⽣喘振的根本原因，在实际⽣产中尽量避免压缩机在⼩流量的⼯况下运⾏。
2、⽓体相对分⼦质量图2 不同相对分⼦质量时的性能离⼼压缩机在相同转速、不同相对分⼦质量下恒压进⾏的曲线，从曲线中可以看出，在恒压运⾏条件下，当相对分⼦质量M=20的⽓体发⽣喘振时，相对分⼦质量为M=25和M=28的⽓体运⾏点还远离喘振区。
因此，在恒压运⾏⼯况下，相对分⼦质量越⼩，越容易发⽣喘振。
3、⼊⼝压⼒图3 不同⼊⼝压⼒时的性能压缩机的⼊⼝压⼒P1>P2>P3，在压缩机恒压的运⾏⼯况下，⼊⼝压⼒越低，压缩机越容易发⽣喘振，这也是⼊⼝过滤器压差增⼤时，要及时更换滤⽹的原因。
4、⼊⼝温度图4 不同⼊⼝温度时的性能恒压恒转速下进⾏的离⼼式压缩机在不同⼊⼝⽓体温度时的进⾏曲线，从曲线上可以看出在恒压运⾏⼯况下，⽓体⼊⼝温度越⾼，越容易发⽣喘振。
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离心式压缩机的喘振
离心式压缩机的特性曲线可用一条抛物线来描述。
该特性曲线描述了在低流量范围内，可压缩流体的绝热压头H与吸气侧体积流量Q之间的关系(见式12—44)。
绝热压头是一包含分子量W、热容比值、温度Ts和超压缩性的复杂函数。
在低压缩比下，它与压缩比(P2／P1)大致成线性关系。
假设线性关系成立，则有
H=(P2／P1—1)(Ts／W)＝KsQ2(12—44)
式中P2——出口压力；
P1——入口压力；
Ts——温度；
Q——入口体积流量；
W——分子量；
Ks——比例系数。
P2／P1—Q近似呈抛物线关系(见图12—43)。
不同转速下可形成一簇抛物线n1、n2、n3……。
连接这些抛物线最高点
的虚线，是一条表征压缩机是否工作在喘振区的临界状态曲线。
图中阴影部分是压缩机工作的不稳定区，称喘振区或飞动区。
虚线的右侧则为正常运行区。
压缩机工作在喘振区时，当负荷Q减小时，则压缩比P2／P1下降，出口压力应当减小，而与压缩机相连接的管路压力在这一瞬间将来不及变，于是就出现瞬间气体从管路向压缩机倒流的现象，压缩机的工作点由月点下降到C点。
由于压缩机还在继续运转，此时还在向系统输送流量，于是工作点的流量由C点突变到D点。
D点对应的流量QD>QA，超过了要求的负荷量，管路系统压力被逼高。
若能迅速将负荷控制在相应值QA，系统可以稳定下来，否则将经过A点到B点。
不断地重复上述循环，就会发生压缩机喘振。
压缩机喘振时机身剧烈震动，严重时会造成机毁事故。
图12—43 离心式压缩机的特性曲线
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