液压与气压传动论文范文第六篇：离心空压机喘振的原理及控制策略
摘要：离心式空气压缩机被称之为动力式空气压缩机，运行原理表现为利用高速回转的叶轮提高气体分子动能，经由扩压器将气体分子的动能加以转换，成为压力能。从实际运行情况来看，有着排气量较大，效率高和结构简便以及无污染和运行稳定等诸多的优势，但是任何设备有利也有弊，离心式空气压缩器对周围压力和温度变化有着极大程度的敏感性，出现喘振的概率特别高，尤其是在夏季温度上升的情况下，发生喘振的现象更加普遍。本文主要对离心空压机喘振展开了分析，结合相关原理提出了基本的控制策略。
关键词：离心空压机；喘振；运行原理；控制策略；
因为离心式空压机有着结构简单和效率高等诸多优势，因此在冶金和化工以及空分等领域内得到了普遍应用。不过从离心式空压气实际运行状态来看，因为对于气体压力和温度十分的敏感，因此面临着严峻的喘振情况。当离心式空压机发生喘振问题以后，造成的危害性也是巨大的，导致空压机受损严重。所以，就需要结合实际情况制定出完善对策，全面掌握喘振的运行原理，从根本上降低喘振出现概率。
一、对于离心空压机喘振现象的分析
（一）离心空压机运行机理
当前阶段，进气口、叶轮、扩压器以及冷却器等相互组合形成了离心空压机。对于气体来讲，空气经进口过滤器装置逐渐进入空压机中，通过高速运转的叶轮，形成离心力，使气体依照扩压器叶珊切线方向强化气体整体效果，达到降速增压的目的，从而高效率传递能量以及压缩气体。当处于工业领域中，气体压缩通常是采取多方面压缩的方式才符合相关压力。当表现为三级压缩的话，就需要对第一级压缩气体实施两级压缩，从中获得符合标准要求的压力。在每项气体得到压缩以后，将会引起气体分子激烈的热运动状态自身的温度上升，基于此，当每一级气体压缩以后，必须通过空压机内部级间冷却器实施冷却降温操作，进而达到气体低温压缩的目的。以某项项目举例说明，某企业实施的合成氨项目开展期间，投入了四万吨空分装置，提供了相关的氧气和氮分，三级低温压缩被应用到了空气压缩的离心空压机内，空气压力为6.4KPa,必须明确基本的空气压力从而和管网工艺要求相符合。
（二）喘振机理
图一压缩机性能曲线
所谓喘振，主要是指流体机械和管道内介质的周期性振荡现象，是基于介质受周期性吸入以及排出作用力影响而形成的机械振动现象。在离心式空气压缩机运行期间，喘振现象是普遍存在的一项故障问题，同时也不利于相关设备高效率运行。在离心式压缩机的负荷下降到相应程度以后，被压缩的气体处于叶轮非工作面内形成脱流团，加剧了冲击受损现象，提升了流量损失，效率随之降低，产生了一定程度的振荡问题，发出哮喘声音，此种现象被称之为离心式压缩机喘振。离心式压缩机性能如图1所示：
从上图来看，离心式压缩机的特征表现为针对于明确的转速来讲，和流量值相对应，压缩机效率随之上升。在流量远远超出了或者是远远低于该项值的情况下，效率降低。相关人员通常是将该项流量工况当成一项基本的设计工况点。喘振工况对于压缩机性能产生了一定程度的限制，右边被堵塞工况所限制，处于两者之间的领域被叫做压缩机稳定工况领域。而且稳定工况区域大小程度是判断压缩机性能指标的依据。
在压缩机运行期间，当因为受到外部因素影响导致流量随之减少的话，将会从压缩机流道产生旋转脱离问题，气量下降以后，气流旋涡区逐渐占据了压缩机叶轮的整个流道，在这一情况下，压缩机出口压力降低。需要明确认识到的一方面是，压缩机出口连接的管网系统压力不会随之降低，逐渐形成了管网内气流倒流到压缩机的情况。管网内的压力甚至比压缩机出口排气压力还要低时，将会停止气体倒流，压缩机朝着管网排气。可是因为进气量较少，压缩机从出口管网恢复了原来压力以后也会发生旋涡现象，循环下来，机组和管道中的流量产生不同程度的改变，机器进出口压力大面积振动。因为气体在压缩机进出口存在着倒流选项，因此随周期性气流和机器振动，可以从仪表操作盘的压力和流量、振动信号中把波动现象清楚的呈现出来。
当前，受喘振影响引发了大面积机器振动状态，其中，该项状态和管网容积大小程度有着密切的联系性，在管网容积非常大的情况下，喘振频率也就会随之降低。对于相关机器中的排气管网容量来讲，处于特别大的状态。
（三）喘振的特征体现
通过相关探究表明，离心式压缩机产生喘振的特征表现为以下几方面。
第一，处于正常运行状态下，压缩机振动趋于稳定性，振动幅度特别小。当压缩机和喘振工况相接近的情况下，无论是轴承还是缸体等都会产生相应的振动，振动幅度远远高于正常运行的状态，频率特别低。
第二，一般来讲，压缩机出口压力和进口流量无十分明显的改变，获取的数据处于平均值附近波动，幅度较少。当压缩机和喘振工况相接近时，出口压力和进口流量变化幅度增加，呈现出了相应的脉动状态，甚至严峻的情况下还会形成气体在压缩机内倒流情况。
第三，压缩机噪声具备连续性的特征。在和喘振工况相接近的情况下，因为系统内形成了气流周期性振荡，所以处于气流管中产生的噪声有的时低，而有的时候非常高，形成了周期性的改变。在进入了喘振工况的情况下，噪声问题加剧，伴随着爆声随之而来。
（四）喘振造成的危害性
对于喘振现象来讲，对于离心式空压气造成的危害性是非常大的，表现为以下几点：
其一，在喘振现象发生以后，因为气流处于剧烈振荡和周期性振动现象，包含的压力和流量也发生了相关的波动，导致工艺系统的稳定程度下降。
其二，叶片区域振动状态，叶轮应力降低，噪声问题极大。
其三，导致动静部件受到摩擦和碰撞，压缩机内的轴产生了严峻的变形状态，甚至还会导致叶轮发生问题。
其四，从一定程度上加剧了轴承和轴径的受损程度，润滑油膜稳定性下降，轴承合金形成了疲劳裂纹。
其五，对压缩机轴封造成过大的损坏，压缩机效率降低，为后期埋下了安全隐患。
其六，不利于和压缩机相关联的设备良好运行，影响了人员稳定工作，测量仪表仪器的精准度下降。
喘振现象是基于气体本身的可压缩性而引起的空压机固有特征，同时也是离心式空压机运行期间普遍存在的一种现象，加大喘振的预防和解决力度是目前应用离心空压机控制系统的关键所在。在工艺操作期间属于离心空压气中极为重要的保护装置，大力控制喘振非常关键，这主要是因为喘振现象出现以后，空压机的安全性得不到保障。所以，当操作期间流量逐渐降低到离心空压机喘振流量以下的话，就需要落实规范性的喘振控制系统。
二、离心空压机喘振及控制分析
通常来讲，实施离心式空压机防喘振控制工作的核心点在于空压气出现喘振现象以后，需要对空压机入口流量进行合理调整，确保空压机工作点与喘振区保持一定的距离，使机组处于安全且稳定的状态下进行工作。对于空压机喘振控制要点来讲，表现为以下几方面。
（一）等压控制
受相关因素的干扰，空压机出口供气流量逐渐降低，出口气体压力上升，当气体出口压力上升到相应高度和喘振区相互接近的情况下，可以降低空压机鸦片的转速，减少入口导叶开度，使空压机出口压力恢复到原有的压力值。而基于气体流量的下降使等压控制方式转变为了节能控制，不会增加空压气轴功率，同时也不会消耗太多的能量。不过在系统和喘振线相接近的情况下应用该项方式有着一些问题，将出口压力提升到系统和喘振线接近时，转速降低可能产生喘振，所以，需要在系统性能曲线距离喘振线有一段间距的情况下实施操作作业，保障安全性。
（二）采取可变极限流量方式
通常来讲，生产工艺决定了离心空压机负荷大小程度，从中来看，其并不是处于固定不改变状态。基于此，要想和负荷变化以及波动情况相符合，对于离心空压机来讲，可以应用调速方式和工艺负荷基本要求相符合。这主要是因为处于不同转速状态下的喘振极限流量也是不相同的，本身伴随着转速下降而随之减少。对此，可以引进性能良好的喘振控制方式，该项方式被称之为可变极限流量法。运行要求是结合空压气运行负荷变化状态有效控制不同转速中流量极限，解决以往忽视空压气在低负荷运行中极限流量裕度太大而使能量过度消耗的现象。经过应用来看，可变极限流量方式的准确性极佳，可以减少能源输出，和我国绿色低碳环保理念相符合。在机组运行状态下，需要增设导叶阀以及出口管道放空阀等方式，根据阀门调整气体方向以及流量，以此保障空压气运行期间的入口流量远远高于喘振的流量。
（三）等流量控制
在离心空压机出口流量减少的情况下，空压机出口压力提升，空压机系统内的工作点和喘振线相接近，为了避免喘振现象的出现，保持入口流量不发生改变，可以开启空压气出口位置的放空阀，将部分气体排到大气内，降低系统压力，使系统工作点回到安全线中。不过此种控制方式将会加剧能量损失，所以比较适合应用在产生喘振或者是即将出现喘振为了防止设备受损而采取的应急方案内。
三、结语
从以上论述来看，在本篇文章中，主要对离心空压机喘振现象进行了详细分析，同时正确了解到了喘振是离心空压机的一项特征，在生产运行期间出现概率非常高。当前阶段，通过相关探究表明，总结以及归纳了诸多对喘振现象进行控制的方式以及经验，从中看出，喘振可以有效预测以及控制。
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