离心压缩机喘振发生的机理

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。

离心式压缩机喘振原因及其预防措施分析发布时间：2022-11-08T05:39:57.849Z 来源：《工程管理前沿》2022年第14期作者：赵钧[导读] 喘振是离心式压缩机运行期间常见危害性现象，设计不当、赵钧开封空气液化有限公司河南省开封市顺河回族区 475000摘要：喘振是离心式压缩机运行期间常见危害性现象，设计不当、调试不佳、运行失误等均可引发喘振，阻碍正常生产工作，因此必须重视离心式压缩机的喘振预防工作。

在离心式压缩机设计阶段，应搭建完整的防喘振控制系统，合理设计结合尺寸与逆止阀，并按规定做好试运行与设备调试工作，最后于离心式压缩机运行期间时作为维护保养，以此全方位避免喘振现象的产生。

关键词：离心式压缩机；喘振原因；预防措施1离心式压缩机构造研究离心压缩机结构可细分两部分即静子和转子，其中，静子结构有隔板、机壳、级间密封等；转子包括大量旋转零件，如平衡盘、叶轮、主轴等。

机械具体构造如下：（1）水平轴向部分型。

静子有密封、焊接机壳；转子包含联轴器、推力盘、隔套、轴套、叶轮。

（2）垂直径向部分型。

静子为隔板、内机壳、端盖、机壳；转子与水平轴向构造相同。

（3）整体齿轮增速。

静子有型环、扩压器、蜗壳、齿轮箱体；转子包括叶轮、联轴器、低速齿轮轴、低速齿轮、高速齿轮。

2离心式压缩机喘振现象分析2.1喘振现象分析喘振现象应从以下3个角度入手，全方位了解离心式压缩机喘振现象：①观察离心式压缩机进出口压力数值及入口流量，运用CCS软件得出数值波动幅度轨迹趋势图，分析CCS趋势图特征，若此时存在较大波动或周期性波动，则离心式压缩机可能出现喘振现象；②采用“听”的方式判断喘振，若离心式压缩机进出气管出现“呼哧呼哧”的气流噪声，则证明离心式压缩机运行不稳定，机组存在喘振问题；③根据离心式压缩机实际情况分析其轴系振动图，若发现离心式压缩机内出现轴系急剧振动的情况，且振动相对明显，则说明离心式压缩机存在喘振现象。

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。

离心机喘振原因有哪些及工作原理离心机喘振原因有哪些？在低负荷状态下，离心机都共有一个喘振问题。

那么离心机喘振原因有哪些？如何解决呢？1、冷凝器积垢冷凝器换热管内表水质积垢（开式循环的冷却水系统最简单积垢），而导致传热热阻增大，换热效果降低，使冷凝温度上升或蒸发温度降低，另外，由于水质未经处理和维护不善，同样造成换热管内表面沉积沙土、杂质、藻类等物，造成冷凝压力上升而导致离心机喘振发生。

解决方法：清除传热面的污垢和清洗冷却塔。

2、制冷系统有空气当离心机组运行时，由于蒸发器和低压管路都处于真空状态，所以连接处极简单渗入空气，另外空气属不凝性气体，绝热指数很高，为 1.4,当空气凝积在冷凝器上部时，造成冷凝压力和冷凝温度上升，而导致离心机喘振发生。

解决方法：离心机接受K11制冷剂时，一般液体温度超过28℃时，表明系统中有空气存在。

排出方法：启动抽气回收装置，将不凝性气体排出，一般将制冷剂R11的压力抽到稍低于制冷荆液体温度相对应的饱和压力，即28℃以下的对应压力：117.68KMP以下即可。

3、冷却塔冷却水循环量不足，进水温度过高由于冷却塔冷却效果不佳而造成冷凝压力过高，而导致喘振发生。

解决方法：进行反喘振调整。

当能量调整大幅度削减时，造成吸气量不足，即蒸气不能均匀流入叶轮，导致排气压力陡然下降，压缩机处于不稳定工作区，而发生喘振。

为了防止喘振，可将一部分被压缩后的蒸气，由排气管旁通到蒸发器，不但可防喘振。

而且对离心机启动时也有益：削减蒸气密度和启动时的压力，可减小启动功率。

4、蒸发器蒸发温度过低由于系统制冷剂不足、制冷量负荷减小，球阀开启度过小，造成蒸发压力过低而喘振。

解决方法：检查蒸发压力过低原因，制冷剂不足添加制冷剂，制冷量负荷小，关闭能量调整叶片。

5、关机时未关小导叶角度和降低离心机排气口压力当离心机停机时，由于增压蓦地消失，蜗壳及冷凝器中的高压制冷剂蒸气倒灌，简单喘振。

解决方法：停离心机时应注意主电机有无反转现象，并尽可能关小导叶角度，降低离心机排气口压力。

离心式压缩机的喘振原因及预防]离心式压缩机的喘振原因及预防田立华(中石油前郭石化分公司)摘要离心式压缩机发生喘振时，转子及定子元件经受交变的动应力，级间压力失调引起强烈的振动，使密封及轴承损坏，甚至发生转子与定子元件相碰、压送的气体外泄、引起爆炸等恶性事故。

因此，离心式压缩机严禁在喘振区域内运行。

本文针对喘振的原因和预防措施做了详细论述。

关键词离心式压缩机喘振喘振点性能曲线旋转脱离一、喘振机理喘振的产生包含两方面因素：内在因素是离心式压缩机中的气流在一定条件下出现“旋转脱离”；外界条件是压缩机管网系统的特性。

当外界条件适合内在因素时，便发生喘振。

2．喘振与管网的关系离心压缩机的喘振是其本身的固有特性。

压缩机是否在喘振工况点附近运行，这主要取决于管网的特性曲线P=Pa+AQ2。

图2为离心压缩机和管网联合工作性能曲线。

交点M为稳定工况点，当出气管路中的闸阀关小到一定程度时，管道中的阻力系数A增大，管网特性曲线左移到图2中曲线4的位置时，与压缩机性能曲线2交于N点，压缩机出现喘振工况，N点即为喘振点。

相反闸阀开大时，管道中的阻力系数A减小，管网特性曲线1右移，压缩机流量达到Qmax时，出现滞止工况。

最小流量与滞止流量之间的流量为离心压缩机的稳定工况范围。

3．喘振的产生从图2可以看出：由于管网阻力的增加，管网特性曲线左移，致使压缩机工况点向小流量偏移。

压缩机的流量Qj 减少，气体进入叶轮和叶片扩压器的正冲角i增加，附面层分离区扩大，产生相对于叶轮旋转方向的“旋转脱离”，使叶轮前后压力产生强烈的脉动。

发生旋转脱离时在叶轮的凹面形成涡流区，当流量减小到Qmin时，上述的正冲角i 增加得更大，涡流区扩大到整个叶片流道，气流受到阻塞，压缩机出口压力突然下降，而管网中气体压力并不同时下降，这时，管网中压力P1大于压缩机出口压力P2，因而管网中气体倒流向压缩机，直至管网中压力下降到低于压缩机出口压力时才停止倒流。

这时压缩机又开始向管网压送气体，使管网中的气体压力再次升高至P1时，压缩机的流量Qj减少到Qmin，出口压力突然降到P2，P1>P2后，管网中气体又倒流向压缩机。

离⼼式压缩机喘振发⽣的机理、原因及预防措施！⼀、喘振发⽣的机理当离⼼式压缩机的操作⼯况发⽣变动并偏离设计⼯况时，如果⽓体流量减少则进⼊叶轮或扩压器流道的⽓流⽅向就会发⽣变化。

当流量减少到⼀定程度，由于叶轮的连续旋转和⽓流的连续性，使这种边界层分离现象扩⼤到整个流道，⽽且由于⽓流分离沿着叶轮旋转的反⽅向扩展，从⽽使叶道中形成⽓流漩涡，再从叶轮外圆折回到叶轮内圆，此现象称为⽓流旋离，⼜称旋转失速。

发⽣旋转脱离时叶道中的⽓流通不过去，级的压⼒也突然下降，排⽓管内较⾼压⼒的⽓体便倒流回级⾥来。

瞬间，倒流回级中的⽓体就补充了级流量的不⾜，使叶轮⼜恢复了正常⼯作，从⽽从新把倒流回来的⽓体压出去。

这样⼜使级中流量减少，于是压⼒⼜突然下降，级后的压⼒⽓体⼜倒流回级中来，如此周⽽复始，在系统中产⽣了周期性的⽓体振荡现象，这种现象称为“喘振”。

⼆、喘振发⽣的原因1、流量图1 不同转速下出⼝压⼒与流量的关系每台离⼼式压缩机在不同转速n下都对应着⼀条出⼝压⼒P与流量Q之间的曲线，如图1所⽰。

随着流量的减少，压缩机的出⼝压⼒逐渐增⼤，当达到该转速下最⼤出⼝压⼒时，机组进⼊喘振区,压缩机出⼝压⼒开始减⼩，流量也随之减⼩，压缩机发⽣喘振。

从曲线上看，流量减⼩是发⽣喘振的根本原因，在实际⽣产中尽量避免压缩机在⼩流量的⼯况下运⾏。

2、⽓体相对分⼦质量图2 不同相对分⼦质量时的性能离⼼压缩机在相同转速、不同相对分⼦质量下恒压进⾏的曲线，从曲线中可以看出，在恒压运⾏条件下，当相对分⼦质量M=20的⽓体发⽣喘振时，相对分⼦质量为M=25和M=28的⽓体运⾏点还远离喘振区。

因此，在恒压运⾏⼯况下，相对分⼦质量越⼩，越容易发⽣喘振。

3、⼊⼝压⼒图3 不同⼊⼝压⼒时的性能压缩机的⼊⼝压⼒P1>P2>P3，在压缩机恒压的运⾏⼯况下，⼊⼝压⼒越低，压缩机越容易发⽣喘振，这也是⼊⼝过滤器压差增⼤时，要及时更换滤⽹的原因。

4、⼊⼝温度图4 不同⼊⼝温度时的性能恒压恒转速下进⾏的离⼼式压缩机在不同⼊⼝⽓体温度时的进⾏曲线，从曲线上可以看出在恒压运⾏⼯况下，⽓体⼊⼝温度越⾼，越容易发⽣喘振。

离心式压缩机喘振原理喘振的原因通常可以归结为以下几种情况：1.气体流量与压缩比不匹配：当压缩机的工作点离开了设计范围，即气体流量和压缩比的匹配不合理时，就会发生喘振。

一般来说，离心式压缩机的设计工况是在特定的气体流量和压缩比范围内进行的。

如果超过了这个范围，就容易发生喘振。

2.气体不稳定性：一些气体在不同的压缩比下会发生热力学不稳定性，即存在压力和温度的波动现象。

这些波动将通过反馈回路进一步放大，导致压缩机发生振动。

3.系统堵塞或阻塞：如果系统中存在堵塞或阻塞，气体流动将受到限制，从而使得压缩机无法正常工作。

此时，压缩机可能会试图通过提高流量来克服这个问题，导致喘振的发生。

为了解决喘振问题，可以采取以下措施：1.优化设计：在离心式压缩机的设计过程中，应该充分考虑气体流动和压缩比的匹配。

通过合理的设计，可以最大程度地减少喘振的风险。

2.增加稳定性：通过改变压缩机的结构和控制策略，可以提高其工作的稳定性。

例如，在压缩机的出口增加脉动消除器，可以降低气体流动的不稳定性。

3.检测和控制：监测离心式压缩机的运行状态，及时发现异常振动和声音。

通过自动控制系统对压缩机进行调节，可以避免喘振的出现。

4.维护和保养：定期检查和维护压缩机，确保其正常运行。

及时清理系统中的污垢和堵塞物，以保证气体流动的畅通。

综上所述，离心式压缩机的喘振是由多种原因引起的，包括气体流量与压缩比不匹配、气体不稳定性以及系统堵塞或阻塞等。

为了解决喘振问题，可以通过优化设计、增加稳定性、检测和控制、维护和保养等方式进行。

这些措施可以提高压缩机的工作效率和稳定性，延长设备的使用寿命。