离心式压缩机的失速和喘振
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。
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。
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。
离心压缩机喘振及完全失速原因分析
" ，与管网特性曲线 35 交于 & 点进入喘振工况区。
此时因流量减小而产生的旋转失速现象使机组流量 压力进一步降低，而管网压力因其容量过大不能马 上下降，大于机组排气压力，逆止阀关闭，压缩机 运行点迅速由 & 点跳至 6 点 。 此 时 ， 压 缩 机 内 部 气流脱离团占据了整个流道面积，因吸气通道被堵 塞，无法解除已产生的脱离团。管网压力沿其性能 曲线略降后，不再受其影响，但机组不能如正常的 喘振工况由 6 点跳至 7 点开始再循环， 而 是 以 一 种完全失速状态在 6 点运行，此时，压缩机内部 气流处于完全涡动状态，并随着转子传递的动能温 度 不 断 升 高 ， 因 !8 9’ ， 负 压 、 电 流 值 均 有 大 幅 度 变化，气流涡动亦引起机组的振动。 基于以上分析，对该机组近期运行记录进行比 较，发现其负压值较大 （ ，运行 ,0’’:; !,<’’:;） 电流偏小 （ ，因此重点检查了滤风 !!’4 !2-’4） 室。发现因异常气候条件的影响，大部分滤网被灰 尘水气粘合成片，已无法清理。更换滤网后再次试 车，设备运行正常。 我厂压缩机配套保护为高压定值放空，对低压 力、低流量的喘振及完全失速现象，目前尚无任何 防护装置，如果不能及时发现，后果不堪设想。基 于经济性考虑，目前主要采取以下两方面措施预防 此类事故的发生。
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可靠性与故障分析
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中国设备工程
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液氨钢瓶爆炸事故分析
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。
离心式压缩机喘振故障原因分析及预防措施
离心式压缩机喘振故障原因分析及预防措施离心式压缩机喘振故障原因分析及预防措施【摘要】本文介绍了离心式压缩机的喘振原理和喘振的形成表现形式，并结合喘振现象对压缩机的喘振故障原因进行了分析，提出了压缩机喘振故障的控制和预防措施。
【关键词】离心式;压缩机;喘振;故障前言喘振是离心式压缩机固有的特性，它是在一定的操作条件下，由被压缩气体的气流扰动引起的一种非正常现象。
在化工生产中为了保证压缩机的稳定运行，我们对离心式压缩机喘振原因进行了分析，并采取了相应的防范措施，最终解决了压缩机组的喘振问题，确保了机组的长周期稳定运行。
一、离心式压缩机的喘振原理喘振是离心式压缩机运行在某一工况下产生的特有现象。
离心式压缩机是一种利用叶轮的高速旋转来提高气体压力的转动设备，气体的升压过程主要在叶轮和扩压器内完成。
当压缩机内气体流量降低至某一值时，压缩机叶轮的叶道就会出现气流旋转脱离现象，旋转脱离的气流在叶道中形成气流漩涡，占据了大部分叶道，这时气流就会受到严重阻塞，致使压缩机出口压力明显下降。
管网具有一定的容积，由于管网中的气体压力不可能很快下降，于是就会出现管网中的气体压力反而大于压缩机出口压力的现象，使管网中的气体倒流，直到管网中的气体压力下降至与压缩机出口压力相同时，气体倒流才停止。
随后在旋转叶轮的作用下气体的压力升高，当气体压力大于管网压力时，气体正向流动并向管网供气。
管网中的气体压力迅速回升，气体流量又下降，系统中的气流再次出现倒流，气体在压缩机组和管网系统中反复出现正流、倒流，使整个系统发生了周期性的低频、大振幅的气流振荡现象，这种现象就称为压缩机的喘振。
喘振造成的后果非常严重，不仅降低压缩机的工作效率，使设备出现异常噪声和强烈振动，而且会损坏压缩机的轴承和密封，甚至发生转子和固定部件的碰撞，导致设备严重受损。
二、离心式压缩机喘振故障原因分析压缩机喘振本质上是因为进入压缩机的流量不足以使压缩机产生足够的压力，以至于外部系统的压力大于压缩机内部的压力，因此，产生喘振故障主要可以通过以下几个方面来分析。
离心式压缩机的喘振原因与预防措施分析
离心式压缩机的喘振原因与预防措施分析摘要：喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象，并且，故障的引发原因较多，很容易影响整体的生产效率，在我国目前的生产发展当中离心式压缩机起到了至关重要的作用，可以在一定程度上提高整体的生产效率，而由于喘振现象的出现导致离心式压缩机不能够正确的发挥作用，甚至是引发爆炸或者是火灾等灾害，不仅严重影响了整体的生产效率，还会对工作人员造成严重的人身伤害，甚至是不可挽回的恶劣后果，所以需要相关工作人员对离心式压缩机喘振现象加以重视，深度挖掘喘振现象的产生原因，并结合喘振现象的发生原因制定相应的解决对策，同时，利用信息技术实现故障诊断系统的有效应用，通过远程监测功能与智能故障预警等功能实现离心式压缩机喘振现象的智能化控制，做到科学预防、合理治理离心式压缩机喘振故障。
关键词：离心式压缩机；喘振原因；预防措施引言离心式压缩机又叫透平式压缩机，整个压缩机没有中间罐等装置，也没有巨大且笨重的基础元件，整体结构十分紧凑，总体尺寸小，分量轻。
机器内部耗油量很少，只有轴承部分需要润滑，减少了压缩空气被污染的可能性。
压缩机运行过程中振动小，出口排气连续，易于调节，维修简单。
因此广泛应用在石油化工行业的多种装置上。
1离心式压缩机喘振的故障原因1.1叶轮磨损或有附着物叶轮磨损或表面存在附着物，也是造成离心式压缩机存在喘振故障的主要原因，在离心式压缩机的运行过程当中，叶轮通过自身结构形成高速旋转为气体提供速度及其压力，从而保证离心式压缩机能够正常运行，如果叶轮出现磨损或表面存在附着物等现象就会在一定程度上改变叶轮的自身结构，降低叶轮的旋转速度，导致不能够为气体具体提供正确的速度以及压力，从而导致离心式压缩机出现喘振故障，而且叶轮在日常的运行过程当中势必会造成一定的磨损，这是无法避免的必然现象，只能通过工作人员人为检修更换来避免这一现象发生。
1.2内因离心式压缩机喘振的内因就是由叶轮以及介质所导致的，当进口的流量低于标准值时，压缩机的气流方向就会和叶片进口的安装角产生偏差，如果偏差较大，还会导致脱离，此时气体就会滞留在叶轮的流道中，进而造成压缩机的压力减小，不过由于工程管路有一定的背压，出口压力并不会变小，这样就会使气体发生回流，补充流量，使其恢复正常。
离心式压缩机振动的原因与处理措施
离心式压缩机振动的原因与处理措施摘要：离心式压缩机是目前石油和化工工业中最重要的设备之一，在能源和化工工业中也发挥着重要作用。
为了有效地保证设备的平稳工作和正常运行，有必要针对常见振动事件故障情况进行调查和分析，确定问题的原因。
分析离心式压缩机振动干扰问题及其应用对策。
关键词：离心式压缩机；振动故障；石化行业Causes and Treatment Measures of Vibration of Centrifugal CompressorGuoyunmingAbstract ：Centrifugal compressors are currently one of the most important equipment in the petroleum and chemical industries，and they also play an important role in the energy and chemical industries.In order to effectively ensure the smooth and normal operationof the equipment，it is necessary to investigate and analyze the failure of common vibration events and handle them properly.Analyze thevibration interference of centrifugal compressor and its application countermeasures.Keywords ：centrifugal compressor ；vibration failure ；petrochemical industry1离心式压缩机的基本原理、结构和性能1.1离心式压缩机的基本原理及优点1.1.1 离心压缩机的基本原理离心式压缩机的工作原理: 当叶轮高速旋转时，离心力通过叶轮出口接收叶轮扩散器，提高压力能和运动能。
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引起系统喘振的问题 是什么？
引起系统喘振的问题是什么?
• • • • • • 较高的排气压力 较低的吸气压力 PRV开度太小 较高的吸气温度 热气旁通阀不工作 吸气压力保护值太低
1.
离心式冷水机组会发生哪种失速主要取决于下列因素 1. 流量 2. 压头 3. 压缩机几何形状 4. PRV的位置 的位置 5. 叶轮的齿尖速度
叶轮和有导叶的扩散器发生失速
叶轮和有导叶的扩散器发生失速时， 叶轮和有导叶的扩散器发生失速时，流 量和压头都非常接近喘振点。因此， 量和压头都非常接近喘振点。因此，一旦有 该种失速发生， 该种失速发生，不允许离心机继续运行哪怕 是很短的时间，因为在这种情况下， 是很短的时间，因为在这种情况下，只要流 量略有减小或压头稍有升高， 量略有减小或压头稍有升高，离心机就会走 出失速，进入喘振区。 出失速，进入喘振区。 无导叶的扩散器发生失速 无导叶的扩散器发生失速时， 无导叶的扩散器发生失速时，其运行工况远离 喘振点。因此，当该种失速发生时， 喘振点。因此，当该种失速发生时，仍可让离 心式冷水机组运行很长一段时间。 心式冷水机组运行很长一段时间。 约克的单级离心压缩机配有无导叶的扩散器。 约克的单级离心压缩机配有无导叶的扩散器。 无导叶的扩散器
Normal Flow
Impeller
Volute
Diffuser
ห้องสมุดไป่ตู้
Partial Recirculation
Impeller
Volute
Diffuser
Complete Recirculation
Impeller
Volute
Diffuser
三种旋转失速的情形
叶轮失速 2.有导叶的扩散器失速 3.无导叶的扩散器失速
离心式压缩机的失速 和喘振
离心式压缩机旋转失速和喘振的差别
旋转失速 旋转失速是所有离心式压缩机在流量减小（ 旋转失速是所有离心式压缩机在流量减小（负荷减 或者压头增加（ 小）和/或者压头增加（温度头增加）时发生的一种空气 或者压头增加 温度头增加） 动力学中的扰动现象。 动力学中的扰动现象。 在所有类型的旋转失速中， 在所有类型的旋转失速中，只有总流量中的一小部 分在叶轮或扩散器内部再循环。 分在叶轮或扩散器内部再循环。绝大多数的流体被从蒸 发器连续不断地泵入冷凝器。在失速发生时， 发器连续不断地泵入冷凝器。在失速发生时，蒸发器和 冷凝器的压力表是稳定的。 冷凝器的压力表是稳定的。 喘振 喘振是一种倒流现象，喘振发生时， 喘振是一种倒流现象，喘振发生时，制冷剂从冷凝器 倒流，经过压缩机回流到蒸发器。 倒流，经过压缩机回流到蒸发器。当制冷剂流回到蒸发器 之后，冷凝压力下降，蒸发压力上升，压头减小， 之后，冷凝压力下降，蒸发压力上升，压头减小，压缩机 开始再次按正确方向工作。但是，随着冷凝压力的升高， 开始再次按正确方向工作。但是，随着冷凝压力的升高， 蒸发压力下降，机组将再次开始喘振。 蒸发压力下降，机组将再次开始喘振。
压缩机特性图
Surge Line 100% Load Design Condition
Design Head @ 100%
HEAD
FLOW (P.R.V)
Design Flow @ 100%
引发喘振的原因
引起喘振的根本原因
• 任何影响压缩机压头或者质量流量的因素
预防喘振的措施
预防喘振的措施
离心式压缩机旋转失速和喘振的差别
失速流体围绕叶轮和扩散器的旋转速度比叶轮的旋转速 失速流体围绕叶轮和扩散器的旋转速度比叶轮的旋转速 度低， 度低，但是当多个失速单体在一个没有安装导叶的扩散 器中时，它们的合成频率会接近于叶轮的旋转频率。 器中时，它们的合成频率会接近于叶轮的旋转频率。 在没有安装导叶的扩散器中， 在没有安装导叶的扩散器中，由于旋转失速造成的 排气压力的波动太小了， 排气压力的波动太小了，因此在冷凝器的压力表上无法 看到，但是可以听到类似“吼叫”的噪声， 看到，但是可以听到类似“吼叫”的噪声，同时可以感 到冷凝器壳体的振动。 到冷凝器壳体的振动。 一旦叶轮发生失速， 一旦叶轮发生失速，只要流量稍有减小或者压头有 一点点增加，整个叶轮会彻底失速，并引发压缩机喘振。 一点点增加，整个叶轮会彻底失速，并引发压缩机喘振。 在喘振发生时，每两秒钟就会发生一次倒流。 在喘振发生时，每两秒钟就会发生一次倒流。喘振的噪 声与旋转失速的声音明显不同。 声与旋转失速的声音明显不同。喘振几秒钟就发出一种 呻吟” 喘振使整机组产生的摇摆远胜于振动。 “呻吟”声。喘振使整机组产生的摇摆远胜于振动。