喘振是離心壓縮機等流體機械運行最惡劣、最危險的工況之一,對機器危害很大,需要立即調(diào)整工況,離開喘振工況區(qū),一般不需要停機處理。
喘振是離心式和軸流式壓縮機運行中的常見故障之一,是旋轉(zhuǎn)失速的進一步發(fā)展。
離心式壓縮機具有這樣的特性,對于一個確定的轉(zhuǎn)速,總對應一個流量和壓力值,壓縮機效率達到最高點。當流量大于或小于此值時,效率都將下降。一般常以此流量的工況點為設(shè)計工況點。
壓縮機的性能曲線左邊受到喘振工況(Qmin)的限制,右邊受到堵塞工況(Qmax)的限制,在這二者之間的區(qū)域,稱為壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)域。穩(wěn)定工況區(qū)域的大小,是衡量壓縮機調(diào)節(jié)性能的重要指標。
當壓縮機在運行過程中,若因外部原因使流量不斷減小達到Qmin值時,就會在壓縮機流道中出現(xiàn)嚴重的旋轉(zhuǎn)脫離,若氣量進一步減小時,壓縮機葉輪的整個流道被氣流旋渦區(qū)所占據(jù),這時壓縮機的出口壓力將突然下降。
但是,壓縮機出口所連接的較大容量的管網(wǎng)系統(tǒng)中壓力并不馬上下降,此時會出現(xiàn)管網(wǎng)中氣體向壓縮機倒流的現(xiàn)象。當管網(wǎng)中壓力下降到低于壓縮機出口排氣壓力時,氣體倒流會停止,壓縮機又恢復向管網(wǎng)排氣。然而,因為進氣量的不足,壓縮機在出口管網(wǎng)恢復到原來的壓力以后,又會在流道內(nèi)出現(xiàn)旋渦區(qū)。
如此周而復始,機組和管道內(nèi)的流量會發(fā)生周期性變化,機器進出口壓力會大幅度脈動。由于氣體在壓縮機進出口處吞吐倒流,會伴隨有巨大周期性的氣流吼聲和劇烈的機器振動,這些波動在儀表操作盤的壓力、流量、振動信號顯示、記錄中可以清楚地反映出來,在操作現(xiàn)場也可以立即覺察得到。
由喘振引起的機器振動頻率、振幅與管網(wǎng)容積大小密切相關(guān),管網(wǎng)容積越大,喘振頻率越低,振幅越大。一些機器的排氣管網(wǎng)容量非常大,此時喘振頻率甚至小于1Hz。
喘振的故障特征
壓縮機發(fā)生喘振的主要特征如下:
(1)壓縮機接近或進入喘振工況時,缸體和軸承都會發(fā)生強烈的振動,其振幅要比正常運行時大大增加,喘振頻率,一般都比較低,通常為1~30Hz。
(2)壓縮機在穩(wěn)定工況下運行時,其出口壓力和進口流量變化不大,所測得的數(shù)據(jù)在平均值附近波動,幅度很小。當接近或進入喘振工況時,出口壓力和進口流量的變化都很大,會發(fā)生周期性大幅度的脈動,有時甚至會出現(xiàn)氣體從壓縮機進口倒流的現(xiàn)象。
(3)壓縮機在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時,其噪聲較小且是連續(xù)性的。當接近喘振工況時,由于整個系統(tǒng)產(chǎn)生氣流周期性的振蕩,因而在氣流管道中,氣流發(fā)出的噪聲也時高時低,產(chǎn)生周期性變化。當進入喘振工況時,噪聲增劇,甚至有爆聲出現(xiàn)。