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常见问题

离心式压缩机喘振故障浅析及解决方法

作者: 来源: 日期:2021/11/18 8:37:27 人气:495

摘   要:离心式压缩机作为一种化工企业常用的化工设备,具有排气量大、效率高、体积小、结构紧凑、运转平稳、压缩气流无脉动等优点,在化工生产中发挥着非常重要的作用。本文重点就离心式压缩机喘振故障原因进行了分析,并提出解决方法。


关键词:离心式;喘振;特征;方法


喘振问题作为离心式压缩机最常见的问题之一,严重影响着压缩机的运行,也是造成压缩机损坏的主要原因之一。在实际生产中,往往由于对喘振故障认识不足,可能会出现压缩机发生喘振故障时没有得到及时的判断和处理,造成压缩机硬件损坏,甚至危及压缩机使用寿命及功能的情况发生。本文通过对压缩机实际生产中发生喘振故障时的常见特征及原因进行总结,并提出预防及解决压缩机喘振故障的方法,进而达到预防压缩机喘振故障发生或压缩机喘振故障发生时能够及时得到控制的目的,以确保实际生产中压缩机安稳运行的效果。


1 离心式压缩机喘振故障的主要特征


通过实际生产中对离心式压缩机发生喘振时的特征进行统计发现,离心式压缩机发生喘振故障时绝不是单一的表现形式,往往是多种特征交接在一起的,由于导致压缩机发生喘振故障的原因及喘振程度的不同,压缩机表现出来的特征也不相同,一般比较常见的有以下几个方面:


1.1 进口气体温度突变


压缩机发生喘振故障时,内部高温气体在压缩机内部涡动,而压缩机不断对压缩气体做功,使得进口气体温度值升高,并且压缩机内部各级之间压缩气体的压力也会出现剧烈波动,这一特征我们通过DCS上的压力及温度数据变化可以明显地观察到。


1.2 压缩气体倒流


当压缩机发生喘振故障时,我们会发现压缩机的送出流量以及排气压力会出现明显的周期性波动,现场流量计和压力计的指针出现很大程度的震荡,严重时空气会倒流回吸气管道中,有时甚至能看到进口过滤器被倒灌的气体反吹出灰尘的现象。


1.3 压缩机排气声音异常


现场检查过程中,我们能够听到排气管道周期性的“呼哧”“呼哧”声,好像人类呼吸困难而发出的声音,当然一般压缩机都建设在压缩厂房中,压缩机发出的声音可能容易被环境中的噪声所掩盖。因此,巡检过程中一定要对现场声音进行辨别,出现不太明显的可疑声音时,要及时通过仪表状态和运行参数配合性能曲线,以确定压缩机是否发生了喘振故障。


1.4 压缩机及附属管道震动异常


压缩机发生喘振时,压缩机内部气体涡动带动压缩机本体及出口管道出现比较剧烈的震动现象,压缩机机壳、内部转子,轴承均有强烈振动,此时,说明压缩机的喘振已经比较严重了,剧烈的震动可能会造成压缩机油泵提供的润滑失效、烧坏轴瓦、压缩机转子与定子发生摩擦、碰撞,一定要及时进行处置。


2 离心式压缩机喘振故障原因分析


在实际生产中,导致压缩机发生喘振故障的因素不是单一的,虽然无论哪种原因最终都是由于压缩机的内部压力出现大幅度波动引起压缩机喘振,但喘振故障的发生往往是由几种原因共同导致的结果,比较常见的有以下几个方面:


2.1 压缩机吸入段阻力过大


实际生产中,可能会由于压缩机吸入段管线设计公称直径过小造成阻力过大、压缩机入口过滤器长时间未清理造成灰尘集满在过滤器表面,压缩机吸入管太长或突然吸入异物造成入口堵塞等原因,致使压缩机最终进气压力和流量下降,此时,压缩机无法满足正常压缩所需要的进气量,而出口段压力高于吸入段,因此,吸入段形成的过高负压值的气体引起压缩机喘振故障的发生。


2.2 压缩机进气口温度变化


由于进入压缩机工艺气体温度不受人的行为控制,可能会受各种因素的影响发生一定变化,而离心压缩机的进气在恒定压力条件下,随着温度的升高密度会降低,从而使压缩机压缩工艺气体的实际流量减小,导致压缩机排出气体的压力不足,压缩机内部压力低于出口管线压力,从而造成喘振故障的发生,这一情况在工艺温度变化较大的物料气体压缩机上较为常见,此外,通过对压缩机由于进气温度导致喘振故障的情况统计发现,夏季比冬季对压缩机的影响更大。


2.3 压缩机气体排出阻力过大


压缩机出口管道阻力增大致使排气压力升高、排气不畅,也是造成压缩机发生喘振故障的主要原因之一。化工企业一般生产周期都比较长,压缩机出口单向阀随着使用时间的增加可能会出现开闭不灵活、单向阀关闭不严的情况发生,此时,压缩机的压缩气体无法正常排出,造成出口压力急剧升高,引起压缩机喘振故障的发生。值得注意的是,有时除了出口单向阀的原因外,后续生产系统用气量突然大幅度降低或者压缩机排气单向阀距压缩机出口太远、阀前气体容量太大等原因,同样能够导致压缩机排出阻力增大,高于压缩机内部的气体反灌回来直接使压缩机发生喘振故障。


2.4 压缩机内部零部件损坏或安装精度不够


实际生产中,压缩机内部零部件对压缩机的运行起到了至关重要的作用,如果压缩机内部轴承、叶轮、汽封、扩压器等零部件发生磨损、老化,或者检修过程中压缩机内部零部件安装精度不够等,都可能会引发压缩机喘振故障的发生。比如压缩机汽封、O型环等部件磨损或脱落会形成各级之间、各段之间串气;再比如,叶轮与扩压器之间的间隙如果太小,工艺气体的流速就会降低,如果叶轮和扩压器之间的距离太大,叶轮和扩压器之间又会发生泄漏、串气的情况。因此,压缩机内部零部件损坏或安装精度不够都会造成压缩空气流量减小进而引发压缩机喘振,由此可见,确保压缩机的内部零部件完好及压缩机的检修效果良好,能够有效地避免压缩机喘振故障的发生。


2.5 压缩机级间冷却器效果不良


压缩机对气体做功使得压缩气体温度升高,高温气体通过级间冷却器换热可以起到降温、脱水脱油等效果,而如果压缩机气体级间冷却器的换热效果不良,致使冷换介质无法及时带走压缩气体中的热量,压缩机压缩气体排气温度上升,压缩机实际压缩量可能会下降,也会诱发压缩机喘振故障的发生。


3 离心式压缩机喘振故障的解决方法


喘振故障虽然危害巨大,且发生喘振时时间紧、喘振初期不易被发现。但是,在日常生产中还是有些有许多方法可以避免喘振故障的发生,为了防止离心式压缩机发生喘振故障,可以采用以下几种方式:


3.1 提高压缩机入口流量和入口压力的参数


在运行过程中,提高压缩机入口流量和入口压力的参数,在流量不变时可通过降低离心压缩机排气压力,提高入口压力或两者相结合的方式,减少出口入口压差,以防止压缩机发生喘振。


3.2 在离心压缩机上设置自动防喘系统


目前,大多数压缩机已设置了防喘振系统,比如,某品牌压缩机生产的ZH-10000型压缩机所设置的DP/DP喘振预测系统可以实时监测压缩机的实际状况,最大限度地减少放空。另外,DP/DP系统配置有额外的传感器和相应的控制逻辑,对预防喘振能够起到很好的作用。当然,防喘系统虽然具有优点,但同时具备一定的风险,比如,可能会发生报告喘振的虚假信号,为生产稳定带来不利影响,因此,需要定期地对防喘系统进行测试和维护保养。


3.3 定期清理入口管线及过滤器


日常维护中应及时对压缩机入口管线和压缩机过滤器进行清理,防止入口管线、过滤器堵塞或结冰情况的出现,必要时更换新过滤器,以确保压缩机吸入空气质量和压缩机入口压差在压缩机要求范围内,也是有效避免和维护压缩机高效运行的重要工作。


3.4 定期对压缩机零部件进行检修维护


由于在压缩机生产过程中,叶轮、扩压器、转子会产生一定的腐蚀和结垢,因此,压缩机特性曲线会随着机组的变化而发生转移,引起压缩机原有喘振线移位,长此以往,压缩机最初的防喘振线就不能再起到防止喘振发生的作用。因此若想提高设备的使用效率,延长使用寿命,最好的方法便是定期进行检修与维护,通常根据生产与设备实际运行情况分为4000h、8000h、16000h、40000h等不同等级,定期对压缩机进行不同程度的维护和保养,并且确保压缩机检修过程中零部件的安装精度及检修质量,以确保压缩机内部零部件的良好,使压缩机的实际喘振线与最初喘振线不发生位移,确保压缩机不发生喘振故障。


3.5 压缩系统与生产系统之间要保持一致


在实际生产中,会发生生产用户流量调节过快,所需要的压缩空气量突然大幅度降低,导致系统压力迅速升高,导致发生喘振。因此,防止压缩机喘振故障的发生不仅要靠本岗位人员进行关注,还需要所有与压缩系统相关联的单位共同完成。遇到较大的调整时,一定要相互沟通或和调度进行协调联系,防止用气量的急剧变化造成压缩机喘振故障的发生。


4 结语


离心式压缩机在化工企业中发挥着非常重要的作用,一旦出现喘振故障,可能会造成损坏设备甚至化工生产的整体平衡,但是,通过定期对压缩机进行合理有效的检修与维护,并在压缩机喘振故障发生时进行快速准确的判断和处理,就可以有效地降低喘振故障的发生及危害。

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