离心式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,压缩机的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振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,烧毁止推轴承;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,这在国外已经发生过,喘振在运行中是必须时刻提防的问题。
1、喘振的迹象
在运行中,压缩机发生喘振的迹象,一般是首先流量大幅度下降,压缩机排气量显著降低,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的低沉的吼声,好象人在干咳一般。判断喘振除凭人的感觉之外,还可以根据仪表和运行参数配合性能曲线查出。
2、喘振发生的条件
根据喘振的原理可知,喘振在下述条件下发生:
①在流量减小时,流量降到该转速下的喘振流量时发生。压缩机特性决定了在转速一定的条件下,一定的流量对应于—定的出口压力或升压比,并且在一定的转速下存在一个极限流量——喘振流量。当压缩机运行中实际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。这些流量、出口压力、转速和喘振流量的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。
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时,发生喘振。如果压缩机与系统管网联合运行,当系统压力大大高出压缩机在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很高的“背压”,使压缩机出口阻塞,流量减少,甚至管网气体倒流;入口气源减少或切断,如压缩机当供气不足,压缩机没有补充气源等。所有这些情况如不及时发现并及时调节,压缩机都可能发生喘振。
③机械部件损坏脱落时可能发生喘振。机械密封、平衡盘密封、O形环等部件安装不全,安装位置不准或者脱落,会形成各级之间或各段之间串气,可能引起喘振;过滤器阻力太大,逆止阀失效或破坏,也都会引起喘振。
④操作中,升速升压过快,降速之前未能首先降压可能导致喘振。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。
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。
⑥正常运行时,防喘系统未投自动。当外界因素变化时,如蒸汽压力下降或汽量波动;汽轮机转速下降而防喘系统来不及手动调节;或来气中断等;由于未用自动防喘装置可能造成喘振。
⑦介质状态变化。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,例如进气温度、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,气体入口温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也越大,当进气压力一定,出口压力一定,转速不变,气体分子量减少很多时,容易发生喘振。
3、在运行中造成喘振的原因
①系统压力超高。造成这种情况的原因有压缩机的紧急停机,气体未进行放空或回流;出口管路上单向逆止阀门动作不灵或关闭不严;或者单向阀门距离压缩机出口太远,阀门前气体容量很大,系统突然减量,压缩机来不及调节,防喘系统未投自动等。
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。而转速未变,使压缩机进入喘振区引起喘振,压缩机入口过滤器阻塞,阻力太大,而压缩机转速未能调节;滤芯过脏,或冬天结冰时都可能发生这种情况。
4、防止与消除喘振的方法
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、二氧化碳等可采用放空;对天然气、合成气和氨气等气体可采取回流循环。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,造成功率浪费,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。
还应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当投入自动。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。裕度太大,虽然不易喘振,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(回流控制阀门)的整定值,根据防喘裕度来整定,太大则不经济,太小又不安全。防喘系统根据安全裕度整定好以后,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。有的机组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振阀门,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。
在升压和变速时,要强调“升压必先升速,降速必先降压”的原则。压缩机升压时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,确定应该达到的转速,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;降速降压也应缓慢、均匀。
防喘振阀门开启和关闭必须缓慢、交替,操作不要太猛,避免轴位移过大,轴向推力和振动加剧。如果压缩机组有两个以上的防喘振阀门,在开或关时应当交替进行,以使各缸的压力均匀变化,这对各缸受力、防喘和密封系统的协调都有好处。

