压缩机喘振原因及预防措施

转自海川论坛
0 引言
压缩机运行中一个特殊现象就是喘振。

防止喘振是压缩机运行中极其重要的问题。

许多事实证明，压缩机大量事故都与喘振有关。

喘振所以能造成极大的危害，是因为在喘振时气流产生强烈的往复脉冲，来回冲击压缩机转子及其他部件；气流强烈的无规律的震荡引起机组强烈振动，从而造成各种严重后果。

喘振曾经造成转子大轴弯曲；密封损坏，造成严重的漏气，漏油；喘振使轴向推力增大，烧坏止推轴瓦；破坏对中与安装质量，使振动加剧；强烈的振动可造成仪表失灵；严重持久的喘振可使转子与静止部分相撞，主轴和隔板断裂，甚至整个压缩机报废，这在国内外已经发生过了。

喘振在运行中是必须时刻提防的问题。

在运行时，喘振的迹象一般是首先流量大幅度下降，压缩机排量显著降低，出口压力波动，压力表的指针来回摆动，机组发生强烈振动并伴有间断低沉的吼声，好像人在于咳一般。

判断喘振除了凭人的感觉外，还可以根据仪表和运行参数配合性能曲线查出。

1 喘振发生的条件
根据喘振原理可知，喘振在下述条件下发生：
1.1 在流量小时，流量降到该转速下的喘振流量时发生
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压缩机的特性线，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。

1.2 管网系统内气体的压力，大于一定转速下对应的最高压力是发生喘振
如果压缩机与管网系统联合运行，当系统压力大大高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，造成压缩机喘振。

2 在运行中造成喘振的原因
在运行中可能造成喘振的各种原因有：
2.1 系统压力超高
造成这种情况有：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。

2.2 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，使压缩机进入喘振区引起喘振。

如下图1。

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。

2.3 机械部件损坏脱落
机械密封，平衡盘密封，O型环等部件安装不全，安装位置不准或者脱落，会形成各级之间，各段之间串气，可能引起喘振；过滤器阻力太大，逆止阀失效或破损也都可以引起喘振。

2.4 操作中，升速升压过快，降速之前未能首先降压
升速、升压要缓慢均匀，降速之前应先采取卸压措施：如放空，回流等；以免转速降低后，气流倒灌。

2.5 工况改变，运行点落入喘振区
工况变化，如改变转速，流量，压力之前，未查看特性曲线，使压缩机运行点落入喘振区。

2.6 正常运行时，防喘振系统未投自动
当外界因素变化时，如蒸汽压力下降或气量波动；汽轮机转速下降而防喘振系统来不及手动调节；或来气中断等；由于未用自动防喘振装置可能造成喘振。

2.7 介质状态变化造成喘振
喘振发生的可能与气体介质状态有很大关系。

因为气体的状态影响流量，从而也影响喘振流量，当然影响喘振。

如进气温度，进气压力，气体成分即分子量等对喘振都有影响。

当转速不变，出口压力不变时，气体入口稳度增加容易发生喘振；当转速一定，进气压力越高则喘振流量值也越大；当进气压力一定，转速不变，气体分子量减少很多时，容易发生喘振。

3 防止与消除喘振的方法
3.1 防止与消除喘振的根本措施是设法增加压缩机的入口气体流量
对一般无毒，不危险气体如空气，CO2等可采用放空；对合成气，天然气，氨等气体可采取回循环。

采用上述方法后可使流经压缩机的气体流量增加，消除喘振；但压力随之降低，浪费功率，经济性下降。

如果系统需要维持等压的话，放空或回流之后应提升转速，使排出压力达到原有水平。

在升压前和降速，停机之前，应当将放空阀或回流阀预先打开，以降低背压，增加流量，防止喘振。

3.2 根据压缩机性能曲线，控制防喘裕度
防喘系统在正常运行时应投入自动。

升速，升压之前一定要事先查好性能曲线，选好下一步的运行工况点，根据防喘振安全裕度来控制升压，升速。

防喘振安全裕度就是在一定工作转速下，正常工作流量与该转速下喘振流量之比值，一般正常工作流量应比喘振流量大1.05～1.3倍，即：
裕度太大，虽不易喘振，但压力下降很多，浪费很大，经济性下降。

在实际运行中，最好将防喘阀门的整定值，根据防喘裕度来整定。

太大则不太经济，太小又不安全。

防喘系统根据安全裕度下整定好以后，在正常运行时防喘阀门应当关闭，并投入自动，这样既安全又经济。

有的单位防喘振装置不投自动，而用手动，恐怕发生喘振而不敢关严防喘阀门，正常运行时有大量气体回流或放空，这既不经济又不安全；因为发生喘振时用手动操作是来不及的，结果不能防止喘振。

3.3 在升压和变速时，强调“升压必先升速，降速必先降压”的原则压缩机升压应当在汽轮机调速器投入工作后进行；升压之前查好性能曲线，确定应该到达的转速，升到该转速后再提升压力；压缩机降速应当在防喘阀门安排妥当后再开始；升速，升压不能过猛过快；降速降压也应当缓慢，均匀。

3.4 防喘阀门开启和关闭必须缓慢，交替
防喘阀门操作不要太猛，避免轴位移过大，轴向推力和振动加剧，油密封系统失调。

如压缩机组有两个以上的防喘阀门的话，在开或关时应当交替进行，以使各个缸的压力均匀变化，这对各缸受力，防喘和密封系统协调都有好处。

3.5 采用“等压比”升压法和“安全压比”升压法
为了安全起见，在升压时可以采用“等压比”升压法，这在前面已经介绍，这种方法有助于防止喘振。

“安全压比”升压法对升压时防止喘振是有效的。

它的基本原理是
根据压缩机各缸的性能曲线，在一定转速下有一个喘振流量值，它与转速曲线的交点便对应一个“喘振压比”（或排出压力）。

在此转速下，升压比（或排出压力）达到此数值便发生喘振。

因此控制压比也就是控制一定转速下的流量。

如果根据防喘裕度，计算出不同转速下的正常流量，也就是安全流量，再查出对应的压比（或排出压力），在升压时根据转速，使压缩机出口压力值不超过安全压比计算出的出口压力，就不会发生喘振了。

可以将不同转速下正常流量，排出压力绘成图表和曲线。

在升速升压时，根据转速查出安全的出口压力，升压不超过此压力便不会喘振。

它们的关系如下图2所示。

图2中Q C为该转速下的喘振流量；εc对应的喘振流量的喘振压比（或排出压力）；Q N考虑安全裕度后的正常流量即安全流量；εa对应安全流量的安全压比。

升压比ε与出口压力的关系为：
例：某厂合成气压缩机的“安全压比”计算数据如下表1。

本机共有三个缸，选定五个转速即80％，85％，90％，95％，100％额度转速。

根据这些转速在性能曲线上查出喘振流量和对应的喘振压比，取防喘振裕度为1.43，正常流量为防喘振流量的1.43倍，这相当安全。

再根据正常流量查对应的安全压比，从而算出相应的安全出口压力，再绘出曲线，见下图3。

在升速，升压时各转速下，控制出口压力不超过对应的安全出口压力，压缩机就不会喘振。

注：1.第一段，入口压力0.25MPa。

入口温度小于38℃，分子量8.7；
2.第二段，入口压力取第一段压力降0.15MPa入口温度8℃；
3.第三段，循环气入口温度43℃，分子量10.94；
4.表中压力为绝对压力。

一般出口降取0.15MPa。

各压缩机都可以根据这个原理算出并绘出安全压比曲线，供升压时使用以防发生喘振。

（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收获，努力就一定可以获得应有的回报）。