漲知識(shí)│什么是“喘振”？如何“防喘振”？

流體機(jī)械及其管道中介質(zhì)的周期性振蕩，是介質(zhì)受到周期性吸入和排出的激勵(lì)作用而發(fā)生的機(jī)械振動(dòng)。例如，泵或壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的喘振過(guò)程是：流量減小到最小值時(shí)出口壓力會(huì)突然下降，管道內(nèi)壓力反而高于出口壓力，于是被輸送介質(zhì)倒流回機(jī)內(nèi)，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質(zhì)為止；當(dāng)管道中的壓力恢復(fù)到原來(lái)的壓力時(shí),流量再次減少,管道中介質(zhì)又產(chǎn)生倒流，如此周而復(fù)始。喘振的產(chǎn)生與流體機(jī)械和管道的特性有關(guān)，管道系統(tǒng)的容量越大，則喘振越強(qiáng)，頻率越低。一旦喘振引起管道、機(jī)器及其基礎(chǔ)共振時(shí)，還會(huì)造成嚴(yán)重后果。為防止喘振，必須使流體機(jī)械在喘振區(qū)之外運(yùn)轉(zhuǎn)。在壓縮機(jī)中，通常采用最小流量式、流量-轉(zhuǎn)速控制式或流量-壓力差控制式防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)多臺(tái)機(jī)器串聯(lián)或并聯(lián)工作時(shí)，應(yīng)有各自的防喘振調(diào)節(jié)裝置。

• 風(fēng)機(jī)抽出的風(fēng)量時(shí)大時(shí)小，產(chǎn)生的風(fēng)壓時(shí)高時(shí)低，系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力和流量也發(fā)生很大的波動(dòng)。

   

• 風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流波動(dòng)很大，最大波動(dòng)值有50A左右。

   

• 風(fēng)機(jī)機(jī)體產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，風(fēng)機(jī)房地面、墻壁以及房?jī)?nèi)空氣都有明顯的抖動(dòng)。

   

• 風(fēng)機(jī)發(fā)出“呼嚕、呼嚕”的聲音，使噪聲劇增。

   

• 風(fēng)量、風(fēng)壓、電流、振動(dòng)、噪聲均發(fā)生周期性的明顯變化，持續(xù)一個(gè)周期時(shí)間在8s左右。

根據(jù)對(duì)軸流式通風(fēng)機(jī)做的大量性能試驗(yàn)來(lái)看，軸流式通風(fēng)機(jī)的p－Q性能曲線是一組帶有駝峰形狀的曲線（這是風(fēng)機(jī)的固有特性，只是軸流式通風(fēng)機(jī)相對(duì)比較敏感），如左圖所示。當(dāng)工況點(diǎn)處于B點(diǎn)（臨界點(diǎn)） 左側(cè)B、C之間工作時(shí)，將會(huì)發(fā)生喘振，將這個(gè)區(qū)域劃為非穩(wěn)定區(qū)域。發(fā)生喘振，說(shuō)明其工況已落到B、C之間。

離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振，根本原因就是進(jìn)氣量減少并達(dá)到壓縮機(jī)允許的最小值。理論和實(shí)踐證明：能夠使離心壓縮機(jī)工況點(diǎn)落入喘振區(qū)的各種因素，都是發(fā)生喘振的原因。

• 進(jìn)氣溫度升高，空氣密度減少，夏季比冬季易發(fā)生喘振。

   

• 進(jìn)氣壓力下降，如入口過(guò)濾器堵塞或吸氣負(fù)壓值高。

   

• 出口系統(tǒng)管網(wǎng)壓力提高，即排氣不暢造成出口堵塞喘振。

   

• 離心壓縮機(jī)出口工作壓力值設(shè)定在喘振區(qū)邊緣。

   

• 離心機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)易發(fā)生喘振。

• 喘振時(shí)由于氣流強(qiáng)烈的脈動(dòng)和周期性震蕩，會(huì)使供氣參數(shù)（壓力、流量等）大幅度地波動(dòng)，破壞了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

   

• 會(huì)使葉片強(qiáng)烈振動(dòng)，葉輪應(yīng)力大大增加，噪音加劇。

   

• 引起動(dòng)靜部件的摩擦與碰撞，使壓縮機(jī)的軸產(chǎn)生彎曲變形，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，碰壞葉輪。

   

• 加劇軸承、軸頸的磨損，破壞潤(rùn)滑油膜的穩(wěn)定性，使軸承合金產(chǎn)生疲勞裂紋，甚至燒毀。

   

• 損壞壓縮機(jī)的級(jí)間密封及軸封，使壓縮機(jī)效率降低，甚至造成爆炸、火災(zāi)等事故。

   

• 影響與壓縮機(jī)相連的其他設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，干擾操作人員的正常工作，使一些測(cè)量?jī)x表儀器準(zhǔn)確性降低，甚至失靈。

一般機(jī)組的排氣量、壓力比、排氣壓力和氣體的密度越大，發(fā)生的喘振越嚴(yán)重，危害越大。

2. 軸流風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振時(shí)的危害

當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，風(fēng)機(jī)的流量周期性地變化，變化幅度比較大，可能出現(xiàn)零甚至負(fù)值。風(fēng)機(jī)流量的這種劇烈的正負(fù)波動(dòng)，會(huì)發(fā)生氣流的猛烈撞擊，使風(fēng)機(jī)本身產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，同時(shí)風(fēng)機(jī)工作的噪聲加劇。大容量、高壓頭風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的危害很大,可能導(dǎo)致軸承和設(shè)備的損壞。

1. 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速

當(dāng)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，其性能曲線也將隨之改變，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，壓縮機(jī)葉輪對(duì)氣體所做的功將增大，在相同的容積流量下，氣體的壓力也增大，性能曲線上移。反之，轉(zhuǎn)速降低則性能曲線下移。

2. 管道特性對(duì)喘振的影響

離心壓縮機(jī)的工作點(diǎn)是壓縮機(jī)性能曲線與管網(wǎng)特性曲線的交點(diǎn)，只要其中一條曲線發(fā)生變化,則工作點(diǎn)就會(huì)改變。管網(wǎng)阻力增大（如壓縮機(jī)出口閥關(guān)?。?， 其特性曲線將變陡，致使工作點(diǎn)向小流量方向移動(dòng)，如圖所示：當(dāng)工作點(diǎn)由A移至A時(shí)便進(jìn)人了喘振工況區(qū)。管網(wǎng)容量越大，喘振的振幅越高，頻率越低，喘振越嚴(yán)重，破壞性越強(qiáng)。喘振的頻率大致與管網(wǎng)容量的平方根或容量的0.56次方成反比。另外，管網(wǎng)的容量對(duì)壓縮機(jī)的喘振流量也有影響，戴冀等對(duì)一小型低壓離心壓縮機(jī)的喘振試驗(yàn)表明：管網(wǎng)的容量對(duì)喘振點(diǎn)的影響很大, 容量大時(shí)喘振點(diǎn)流量也增大，壓縮系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。

3. 影響喘振的其他因素

• 壓縮機(jī)的參數(shù)結(jié)構(gòu)：入口導(dǎo)葉開(kāi)度、葉輪結(jié)構(gòu)、擴(kuò)壓機(jī)的結(jié)構(gòu)

   

• 壓縮機(jī)的進(jìn)氣狀態(tài)：進(jìn)氣溫度、壓力、氣體組成。

1. 針對(duì)軸流式風(fēng)機(jī)喘振采取的措施

• 使泵或風(fēng)機(jī)的流量恒大于QK。如果系統(tǒng)中所需要的流量小于QK時(shí)，可裝設(shè)再循環(huán)管或自動(dòng)排出閥門(mén)，使風(fēng)機(jī)的排出流量恒大于QK 。

   

• 如果管路性能曲線不經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，也可能得到穩(wěn)定的運(yùn)行工況。通過(guò)風(fēng)機(jī)各種轉(zhuǎn)速下性能曲線中最高壓力點(diǎn)的拋物線，將風(fēng)機(jī)的性能曲線分割為兩部分，右邊為穩(wěn)定工作區(qū)，左邊為不穩(wěn)定工作區(qū)，當(dāng)管路性能曲線經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，改變轉(zhuǎn)速并無(wú)效果，因此時(shí)各轉(zhuǎn)速下的工作點(diǎn)均是相似工況點(diǎn)。

   

• 對(duì)軸流式風(fēng)機(jī)采用可調(diào)葉片調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)需要的流量減小時(shí)，則減小其安裝角，性能曲線下移，臨界點(diǎn)向左下方移動(dòng)，輸出流量也相應(yīng)減小。

   

• 最根本的措施是盡量避免采用具有駝峰形性能曲線的風(fēng)機(jī)，而采用性能曲線平直向下傾斜的風(fēng)機(jī)。

2. 防止離心式壓縮機(jī)喘振的條件

• 防止進(jìn)氣壓力過(guò)低、進(jìn)氣溫度高和氣體分子量減少等

   

• 防止管網(wǎng)堵塞使管網(wǎng)特性改變。

   

• 要堅(jiān)持在開(kāi)、停車(chē)過(guò)程中，升降速度不可太快，并且先升速后升壓和先降壓后降速。

   

• 開(kāi)、關(guān)防喘振閥時(shí)要平穩(wěn)緩慢。