英格索兰空压机配件——离心空压机的喘震问题

1.喘振
   喘振是离心式和轴流式压缩机运行中常见故障之一，是旋转失速的进一步发展。
   如上图所示，离心式压缩机具有这样的特张，对于一个确定的转速，总对应一个流量值，压缩机效率达到*高点。当流量大于或小于此值时，效率都将下降。一般常以此流量的工况点为设计工况点。
   压缩机的性能区县左边收到喘振工况（Qmin）的限制，右边收到堵塞工况（Qmax）的限制，在这二者之间的区域。稳定工况区域的大小，是衡量压缩机性能的重要指标。
   当压缩机在运行过程中，若因外部原因使流量不断减小达到Qmin值时，就会在压缩机流道中出现严重的旋转脱离，若气量进一步减小时，压缩机叶轮的整个流道被气体漩涡区所占据，这时压缩机的出口来压力将突然下降。但是，压缩机出口所连接的较大容量的管网系统中压力并不马上下降，此时会出现管网中气体向压缩机倒流的现象。当管网中压力下降道低于压缩机出口排气压力时，气体倒流会停止，压缩机又恢复向管网排气。然而，因为进气量不足，压缩机在出口管网恢复道原来的压力以后，又会在流道内出现漩涡区。如此周而复始，机组和管道内流量会发生周期性变化，机器进出口压力会大幅度脉动，由于气体在压缩机进出口处吞吐倒流，会伴随有巨大周期性的气流吼声和剧烈的机器振动，这些波动在仪表操作盘的压力、流量、振动信号显示、记录中可以清楚地反映出来，在操作现场也可以立即觉察得到。
   由喘振引起的机器振动频率、振幅与管网容积大小密切相关，管网容积越大，喘振频率越低，振幅越大。一些机器的排气管容量非常大，此时喘振频率甚至小于1Hz。
2.喘振的故障特征
 压缩机发生喘振的主要特征如下：
  （1）压缩机接近或进入喘振工况时，缸体和轴承都会发生强烈的振动，其振幅要比正常运行时大大增加，喘振频率可参考式x＝a·cos（wt－ß）计算，一般都比较低，通常1～30Hz。
  （2）压缩机在稳定工况下运行时，其出口压力和进口流量变化不大，所测得的数据在平均值附近波动，幅度很小。当接近或进入喘振工况时，出口压力和进口流量的变化都很大，会发生周期性大幅度的脉动，有时甚至会出现从压缩机进口倒流的现象。
  （3）压缩机在稳定运行时，其噪声较小且式连续性的。当接近喘振工况时，由于整个系统产生气流周期性的振荡，因而在气流管道中，气流发出的噪声也时高时低，产生周期性变化。当进入喘振工况时，噪声增剧，甚至有爆声出现。

有利于降低喘振发生点的设计方法：

1。尽量降低叶轮设计转速，三元CFD流场分析设计，尽量降低气体脱流发生点。特灵的三级压缩用于空调工况就是基于这种思想。 
2。采用可变宽度扩压器，从而在流量减少时增大进入扩压器的起始速度，增大升压程度。日立的离心机就采用了和导叶连动的可变宽度扩压器。 
3。后级叶轮出口采用叶片角度可调扩压器，从而在流量减少时延长扩压器长度，增大升压程度。特灵的后两级叶轮采用了和导叶连动的叶片角度可调扩压器，其他厂家多级压缩机也是如此。 
4。采用变频调速，部分负荷降低叶轮转速。目前约克在大力推广这种方法，但是价格贵。 
5。热气旁通，变相增大叶轮压缩流量。开利采用这种方法比较多，其他厂家也都有这种选项。 
6。卸载预防性控制，当冷却水温比较高时，检测实际的压比并与喘振预测曲线进行比较，在需要时卸载压缩机，减少排气量，减少冷凝器的冷却负荷，并通过和水泵及冷却塔的连锁，提高冷却能力。

    离心式压缩机和涡旋式压缩机及活塞式压缩机等不同，虽然能够压缩大流量的气体，但是通过压缩取得的压力上升值的上限被限制，如果超过这个上限值压缩，压缩的气体逆流入叶轮内，顺流和逆流反复进行产生很大的震动和噪音现象，我们称之为喘振现象。由于震动会对机械产生不良影响，因此必须避免喘振现象。一般情况下，冷水温度愈低冷却水温度愈高所必须的压力上升值也越大，就愈容易产生喘振。 冷水机设计在规格值的温度条件下不会产生喘振现象，冷却水稍微高过规格值也不会产生喘振。但是，如果运行时冷却水温度高出规格值很多，传热管有污垢传热性能不好的场合，容易产生喘振现象。因此，必须确保冷水机在冷却水规格值以下运行，定期清洗传热管。另外，根据制冷负荷入口控制阀（入口导向阀）开闭的场合喘振产生的频率根据阀的开度大小而异，部分负荷时容易产生喘振现象。因此，在适用的场合和额定温度下，为使不发生喘振现象，限定了阀的*小开度。另外，必须使阀的开度有一些余裕作为容量控制的下限。 
日本的工业规格JIS规定的部分负荷时的冷却水温度与美国的规格ARI相比要严格得多。