离心风机喘振现象及原因
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。
多级离心鼓风机喘振技术因素分析及对策
的特性 曲线 ， 代 表出
口绝 压 和 入 口绝
风机 出 口压力才停止 。接着 ， 鼓风机开始向管网供气 ， 将倒 流的 气体压出去 ， 使机 内流量减少 ， 压力再次突然下 降 ， 管 网中的气
体重新倒 流至风机 内， 如此周而复始 ， 在整个 系统 中产生周期性 的低频高振 幅的压力脉动及气流振荡现 象， 并发出很大 的声响 ，
＾ ０ 壬 ｛ ， ｕ ｕ ） ｑ 工作点 ， 相应 的工况
使工作 点返 回到 原来 的位置 ， 在 驼峰点 的左侧 ， 这种情况 正 好相反 ，任何偶然 因素造成 的工作点波动将使沿风机特性曲线
１ 上 的压力变 化趋 势与沿管路特性 曲线 ２上 的压力 变化 趋势具 有完全 的一致性 ， 其结果加剧了工作点的偏移 ， 使之不能返 回到
压 之 比与风 机流 量 之问的关系 ， 是一 个驼 峰曲线 ， 驼峰点
处 的流量为 ９ 。
０
Ｑ
ｍ ， ｍｉ ｎ
Ｑ
图 １ 离心风机工作特性 曲线
机器产生剧烈振动 ， 以致无 法工作 ， 即产生了喘振 。
二、 喘 振 产 生 原 因
曲线 ２是管路特性 曲线 ， 正常工作点为 Ａ。可 以看 出， 在驼 峰点 右侧 ， 工作是稳定 的。因为任何偶然因素造成 的工作点波动（ 例
型 特 性 的 离 心 风 机
安装放 空阀、 采用变频 器启动 、 降低 曝气系统背压 、 杜绝不 当操作等对策。
对 策 中图分类号
喘振
文献标识 码
一
、
鼓风机运 转过程 中， 当流 量不断减少 到最小值 Ｑ ｍ ｉ ｎ （ 喘振
工况 ） 时， 进入 叶栅 的气流发生分离 ， 在 分离 区沿着 叶轮旋转方
离心风机在污水处理中的喘振的原因研究
离心风机在污水处理中的喘振的原因研究摘要：为了使离心风机能够在污水处理厂中安全运行，避免离心风机在污水处理的过程中发生喘振现象，本文以离心风机的特点为着眼点，阐述了离心风机喘振的研究现状，分析了导致风机发生喘振现象的原因，并提出了相应的防止措施。
关键词：离心风机污水处理喘振原因随着我国城市化建设脚步的逐年加快，工农业也获得了较快的发展，与此同时产生的城市污水也随之增多，排放量呈现出逐年上升的趋势。
根据相关的调查统计，发现我国城市的污水排放量截止至2009年时已经达到600亿吨，对于污水处理行业，这既是压力又是挑战。
然而，我国污水处理厂的现状就是污水处理率普遍较低，跟世界上的发达国家无法进行比较，具有相当大的差距。
所以，大力发展污水处理行业已经迫在眉睫。
其中，我国大多数污水处理厂采用生物曝气的方法来处理污水，曝气就需要离心风机，其是为生物接触氧化法处理工艺中通过采用风机曝气供微生物所需的空气量，这种处理工艺的特点是将填料充填于接触池内，在池底对污水进行曝气，从而使池内的污水以流动的状态存在，这样才可以使污水和污水中的填料进行充分的接触。
从这个角度来看，风机属于关键设备，关系着污水处理厂的正常运行。
风机运行的好坏不仅对处理后出水水质有影响，还关系着污水处理厂运行的安全性和经济性。
通过调查，发现污水处理厂离心风机经常出现喘振的现象，为了使水厂正常运行，必须采取相应措施避免风机喘振的发生。
一、简单介绍离心风机的喘振现象离心风机的工作原理是使气体通过高速旋转的叶轮获得加速，从而将机械能转变为压力能，其主要的部件有进气口、叶轮、螺旋形蜗壳、出气口以及扩散器等。
气体在叶轮中的流动方式以及特点均是由叶轮的形状、大小以及转速决定的，并且风机的流量、压力以及它们之间存在的关系都和叶轮有关。
目前，离心风机在各种冶炼高炉、洗煤厂以及污水处理厂等场所都得到了广泛地应用。
喘振现象对于离心式设备来说，属于经常性易发生的现象。
什么是风机喘振喘振的原因及如何解决喘振（2）
什么是风机喘振喘振的原因及如何解决喘振（2）减少并达到压缩机允许的最小值。
理论和实践证明：能够使离心压缩机工况点落入喘振区的各种因素，都是发生喘振的原因。
•进气温度升高，空气密度减少，夏季比冬季易发生喘振。
•进气压力下降，如入口过滤器堵塞或吸气负压值高。
•出口系统管网压力提高，即排气不畅造成出口堵塞喘振。
•离心压缩机出口工作压力值设定在喘振区边缘。
•离心机转速降低时易发生喘振。
四喘振的危害1. 喘振现象对压缩机的危害喘振现象对压缩机十分有害，主要表现在以下几个方面：•喘振时由于气流强烈的脉动和周期性震荡，会使供气参数（压力、流量等）大幅度地波动，破坏了工艺系统的稳定性。
•会使叶片强烈振动，叶轮应力大大增加，噪音加剧。
•引起动静部件的摩擦与碰撞，使压缩机的轴产生弯曲变形，严重时产生轴向窜动，碰坏叶轮。
•加剧轴承、轴颈的磨损，破坏润滑油膜的稳定性，使轴承合金产生疲劳裂纹，甚至烧毁。
•损坏压缩机的级间密封及轴封，使压缩机效率降低，甚至造成爆炸、火灾等事故。
•影响与压缩机相连的其他设备的正常运转，干扰操作人员的正常工作，使一些测量仪表仪器准确性降低，甚至失灵。
一般机组的排气量、压力比、排气压力和气体的密度越大，发生的喘振越严重，危害越大。
2. 轴流风机发生喘振时的危害当风机发生喘振时，风机的流量周期性地变化，变化幅度比较大，可能出现零甚至负值。
风机流量的这种剧烈的正负波动，会发生气流的猛烈撞击，使风机本身产生剧烈振动，同时风机工作的噪声加剧。
大容量、高压头风机发生喘振的危害很大,可能导致轴承和设备的损坏。
五影响压缩机喘振的因素1. 压缩机转速当离心压缩机转速变化时，其性能曲线也将随之。
风机的失速和喘振
1.1风机的失速和喘振1.1.1失速由流体力学知，当速度为v的直线平行流以某一冲角（翼弦与来流方向的夹角）绕流二元孤立翼型（机翼）时，由于沿气流流动方向的两侧不对称，使得翼型上部区域的流线变密，流速增加，翼型下部区域的流线变稀，流速减小。
因此，流体作用在翼型下部表面上的压力将大于流体作用在翼型上部表面的压力，结果在翼型上形成一个向上的作用力。
如果绕流体是理想流体，则这个力和来流方向垂直，称为升力，其大小由儒可夫斯基升力公式确定： FL＝ρυ∞ΓΓ－速度环量ρ－绕流流体的密度其方向是在来流速度方向沿速度环量的反方向转90°来确定。
轴流风机性能曲线的左半部具有一个马鞍形的区域，在此区段运行有时会出现风机的流量、压头、和功率的大幅度脉动等不正常工况，一般称为“喘振”，这一不稳定工况区称为喘振区。
实际上，喘振仅仅是不稳定工况区内可能遇到的现象，而在该区域内必然要出现不正常的空气动力工况则是旋转脱流或称旋转失速。
这两种不正常工况是不同的，但是它们又有一定的关系。
轴流风机叶片前后的压差，在其它都不变的情况下，其压差的大小决定于动叶冲角的大小，在临界冲角值以内，上述压差大致与叶片的冲角成比例，不同的叶片叶型有不同的临界冲角值。
翼型的冲角不超过临界值，气流会离开叶片凸面发生边界层分离现象，产生大面积的涡流，此时风机的全压下降，这种情况称为“失速现象”，如图5－15。
正常工况时的气体流动脱流工况时的气体流动泵与风机进入不稳定工况区，其叶片上将产生旋转脱流，可能使叶片发生共振，造成叶片疲劳断裂。
现以轴流式风机为例说明旋转脱流及其引起的振动。
当风机处于正常工况工作时，冲角等于零，而绕翼型的气流保持其流线形状，如图示：当气流与叶片进口形成正冲角时，随着冲角的增大，在叶片后缘点附近产生涡流，而且气流开始从上表面分离。
当正冲角超过某一临界值时，气流在叶片背部的流动遭到破坏，升力减小，阻力却急剧增加，这种现象称为“旋转脱流”或“失速”。
风机喘振现象原因和防治方法
风机喘振现象原因和防治方法工厂的风机发生喘振，结果因为不了解喘振是什么，错过了最佳的维修时间，导致了设备和轴承损坏，造成了事故，直接影响到了设备得安全运行。
行业里有很多新人不懂得自行诊断设备病症，设备出了问题也不懂得怎么处理，结果导致了一连续的问题，从而酿成大祸。
1、叶片上积灰或者是叶片局部出现剥落层引起的转动不平衡导致的振动值增大；2、叶轮磨损引起的不平衡；3、轴承游隙太大或者是轴承磨损及失效而造成的振动；4、联轴器左右张口、上下张口超过允许偏差值；5、风机基础地脚松动或者是地基下沉造成水平度超过允许值；6、风机转动机械部分产生摩擦（动静部分）引起的振动；7、风机内部支撑部件出现断裂或是连接部件松动造成刚性不足引起振动。
8、动叶片开关不同步引起的振动。
9、运行中引风机入口前设备严重堵塞或者是并列风机调整偏差大也将引起风机喘振。
说明：叶片开度倾角误差大而引起振动，在风机运行过程中部分滑块会发生摩擦逐渐磨损，滑块在调节盘内有较大的活动空间；调节装置部分曲柄弯曲；叶柄轴承发生锈蚀，使得叶片调节困难，部分叶片因卡滞出现角度不一致；叶片受到外力撞击而使叶片变形，使得部分叶片在运行过程中角度不协调。
在其它条件相同的情况下，每个叶片倾角每增加1°，风机振幅增加近1丝。
#1 轴流风机的失速与喘振现象轴流式风机当调节叶片(动叶调节风机为动叶片，静叶调节风机为入口调节叶片)角度固定在某一位置时，在正常工作区域内，风机的压力随风机流量的减小而增加，当流量减小到某一值时压力达到最大、当流量进一步减小时，风机压力和运行电流突然降低，振动和噪音增大这一现象被称为风机失速。
风机失速后有两种不同表现，一是风机仍能稳定运行，即压力、风量、电流保持相对稳定，但噪音增加；风机及其进、出口气流压力承周期性脉动；风机振动常常比正常运行高。
这种现象称之为旋转失速。
另一是风机即压力、风量、电流大幅度波动，噪音异常之大，风机不能稳定运行，风机可能很快遭受灭性损坏，这种现象称之为喘振。
关于风机喘振原因与处理
关于风机喘振原因与处理喘振，顾名思义就象人哮喘一样，风机出现周期性的出风与倒流，相对来讲轴流式风机更容易发生喘振，严重的喘振会导致风机叶片疲劳损坏，出现喘振的风机大致现象如下：1 电流减小且频繁摆动、出口风压下降摆动。
2 风机声音异常噪声大、振动大、机壳温度升高、引送风机喘振动使炉膛负压波动燃烧不稳。
常见的原因：1 烟风道积灰堵塞或烟风道挡板开度不足引起系统阻力过大。
（我们有碰到过但不多）2 两风机并列运行时导叶开度偏差过大使开度小的风机落入喘振区运行（我们常碰到的情况是风机导叶执行机构连杆在升降负荷时脱出，使两风机导叶调节不同步引起大的偏差）4 风机长期在低出力下运转。
一般的处理原则是调整负荷、关小高出力风机的导叶开度使风机出力相近，再根据上面所说的可能原因进行查找再作相应处理。
所谓喘振，就是当具有“驼峰”形Q-H性能曲线的风机在曲线临界点以左工作时，即在不稳定区工作时，风机的流量和能头在瞬间内发生不稳定的周期性反复变化的现象。
风机产生的最大能头将小于管路中的阻耗，流体开始反方向倒流，由管路倒流入风机中（出现负流量），由于风机在继续运行，所以当管路中压力降低时，风机又重新开始输出流量，只要外界需要的流量保持小于临界点流量时，上述过程又重复出现，即发生喘振。
轴流风机性能曲线的左半部具有一个马鞍形的区域，在此区段运行有时会出现风机的流量、压头和功率的大幅度脉动，风机及管道会产生强烈的振动，噪声显著增高等不正常工况，一般称为“喘振”，这一不稳定工况区称为喘振区。
实际上，喘振仅仅是不稳定工况区内可能遇到的现象，而在该区域内必然要出现的则是旋转脱流或称旋转失速现象。
这两种工况是不同的，但是它们又有一定的关系。
象17如下图图所示：轴流风机Q－H性能曲线，若用节流调节方法减少风机的流量，如风机工作点在K点右侧，则风机工作是稳定的。
当风机的流量Q < QK时，这时风机所产生的最大压头将随之下降，并小于管路中的压力，因为风道系统容量较大，在这一瞬间风道中的压力仍为HK，因此风道中的压力大于风机所产生的压头使气流开始反方向倒流，由风道倒入风机中，工作点由K点迅速移至C点。
离心风机的振动原因分析及改进措施
离心风机的振动原因分析及改进措施发表时间：2019-05-27T09:13:16.220Z 来源：《电力设备》2018年第35期作者：郑平倪冬[导读] 摘要：离心式风机的振动干扰问题是用户和制造厂家一直以来关注的问题，在对离心式风机的使用过程中，过度的振动就会造成轴承的温度上升，对机械的使用磨损程度会加强。
（中国核电工程有限公司华东分公司浙江省嘉兴市海盐县 314300）摘要：离心式风机的振动干扰问题是用户和制造厂家一直以来关注的问题，在对离心式风机的使用过程中，过度的振动就会造成轴承的温度上升，对机械的使用磨损程度会加强。
而减小离心式风机的振动，采取科学的措施实施就显得比较重要。
风机振动故障未能及时解决，容易导致风机设备损坏。
风机故障致使生产不能持续进行，影响生产系统设备的正常运行，造成较大的经济损失。
关键词：离心风机；震动原因；措施；分析引言：电厂众多辅助设备中相对主要同时也是耗电量较大的设备，离心式风机能否保证稳定运行，对电厂所开展发电工作的效率具有直接影响。
在实践过程中工作人员发现，风机振动是离心式风机在运行过程中较为常见的设备故障，想要在最大限度上降低该故障带来的不利影响，快速、精确的确定振动原因是十分重要的。
1.离心风机的振动原因1.1转子不平衡离心风机中最重要的部件是风机转子，在生产环节，往往会出现热处理变形、材质不均匀、形状加工与装配误差等情况，所以会在不同程度出现偏心质量。
在经过一段时间运行后，通常转子的振幅都会从小变大，而出现转子不平衡，导致振幅发生变化的原因主要有3个。
一是转子叶轮的铆钉由于叶片出现疲劳或腐蚀而脱落。
二是转子叶轮流道挂渣、受堵而加大了动不平衡力矩，从而加大了风机振动，导致机组运行受到破坏。
三是局部出现穿孔、不均匀腐蚀等。
因为转子不平衡而加剧了振动的特征表现为：振动转速和频率相同；在负荷与转速不断增加情况下振幅也会随之加剧；通过临界转速过程中振动会快速增大。
1.2喘振喘振是离心风机运行过程的自身特征，通常出现喘振现象的原因有2个方面：一是在特定条件下离心风机气流会产生“旋转脱离”，是导致喘振出现内在原因；二是联合离心鼓风机作业的管网系统特征则是导致其出现喘振的外在原因。
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关于风机喘振现象的原因和避免方法
1、喘振现象及原因
具有驼峰型特性的风机在运行过程中，当负荷减小，负载流量下降到某一定值时，出现工作不稳定现象。
这时流量忽多忽少，一会儿向负载排气，一会儿又从负载吸气，发出如同哮喘病人“喘气”的噪声，同时伴随着强烈振动，这种现象称之为喘振。
发生喘振现象的根源是离心风机所具有的驼峰型特性。
图一给出了具驼峰型特性的离心风机的工作特性曲线。
图中，曲线１是离心风机在某一转速下的特性曲线，代表出口绝压P2和入口绝压P1之比与风机流量之间的关系，是一个驼峰曲线，驼峰点M处的流量为Qm。
曲线２是管路特性曲线，正常工作点为A。
可以看出，在驼峰点右侧，工作是稳定的。
因为任何偶然因素造成的工作点波动（例如流量增加），对于风机特性曲线１而言，压力会减小，而对于管路特性曲线２而言，压力会增加，这两个相互矛盾的结果最终会使工作点返回到原来的位置，在驼峰点M的左侧，这种情况正好相反，任何偶然因素造成的工作点波动将使沿风机特性曲线１上的压力变化趋势与沿管路特性曲线２上的压力变化趋势具有完全的一致性，其结果加剧了工作点的偏移，使之不能返回到原来的工作点上，风机的工作出现不稳定情况。
因此，驼峰点M右侧的区域为稳定工作区域，驼峰点M左侧的区域为不稳定工作区域。
负荷下降使处于驼峰右侧的工作点向驼峰点靠近，工作点越靠近驼峰点M，越会出现工作不稳定的可能性，驼峰型特性是发生喘振现象的主要原因。
2、防喘振控制思路
图二给出了风机在不同转速下的特性曲线，可以看出。
转速不同，相应的驼峰点和驼峰流量也不同。
转速越低，驼峰点越向左移，驼峰流量越小。
把不同转速下的驼峰点连接起来，就构成了一条曲线，曲线右侧为稳定工作区，曲线左侧为喘振区。
我们称驼峰流量为极限流量，相应的驼峰点连接曲线被称为喘振极限线。
显然，只要在任何转速下，控制风机的流量，使其大于极限流量，则风机便不会发生喘振问题。
这就是防喘振控制的基本思想。
考虑到吸入气体的状态如压力、温度、密度等都会引起风机特性曲线的微小变化，因此应考虑一定的安全容量，确保实际工作点不至于太靠近喘振极限，以免发生喘振事故。
3、风机选择思路
考虑到地铁项目的空调机组会应用到变频控制，在进行风机选型时，我公司与瑞士KRUGER风机的资深工程师协商了这个问题，共同进行了相关的选型工作，参考了KRUGER风机在国外试验室进行的喘振试验数据，确保机组变频运行时不会出现喘振现象。
4、承诺
当然，我们也理解地铁项目各方对于喘振现象可能发生导致的不安。
我们在此承诺，绝对避免这种现象的发生；我们承诺，所有最终的风机选型得到KRUGER 风机厂、地铁项目业主、监理、设计院或相关的技术专家一致认可不会发生喘振现象，才会应用于地铁项目；我们承诺，如果各方确认风机运行会导致喘振现象的发生，我们同意改用后倾风机，投标价格不改变。