離心式空氣壓縮機喘振原因與預(yù)防措施,離心空壓機廠家
作者:Denair 發(fā)布日期:
喘振是離心式空氣壓縮機的常見故障。在分析離心式空氣壓縮機喘振機理和特點的基礎(chǔ)上,提出了如何防止離心式空氣壓縮機在溫度升高時喘振。從而提高操作效率。
離心式空氣壓縮機通過葉輪使氣體高速旋轉(zhuǎn),使氣體產(chǎn)生離心力,通過葉輪使氣體擴散流動,因此氣體通過葉輪后的流速和壓力提高,連續(xù)產(chǎn)生壓縮空氣。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、排氣容積范圍大、易損件少、運行可靠、壽命長、排氣中無潤滑油污染、供氣質(zhì)量高等優(yōu)點。大排量時效率高、且有利于節(jié)能等特點。然而當氣體的壓力、流量、溫度變化時,離心式空氣壓縮機極易發(fā)生喘振。特別在氣溫高的夏季,喘振現(xiàn)象十分常見。
1、工作原理
離心式空氣壓縮機屬于動力式空氣壓縮機。其基本工作原理是電動機帶動壓縮機主軸葉輪轉(zhuǎn)動,在離心力作用下,氣體被甩到工作輪后面的擴壓器中去。而在工作輪中間形成稀薄地帶,前面的氣體從工作輪中間的進汽部份進入葉輪,由于工作輪不斷旋轉(zhuǎn),氣體能連續(xù)不斷地被甩出去,從而保持了氣壓機中氣體的連續(xù)流動。氣體因離心作用增加了壓力,還可以很大的速度離開工作輪,氣體經(jīng)擴壓器逐漸降低了速度,動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能,進一步增加了壓力。如果一個工作葉輪得到的壓力還不夠,可通過使多級葉輪串聯(lián)起來工作的辦法來達到低了速度,動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能,進一步增加了壓力。如果一個工作葉輪得到的壓力還不夠,可通過使多級葉輪串聯(lián)起來工作的辦法來達到。
2、喘振的機理
喘振是流體機械及其管道中介質(zhì)的周期性振蕩,是介質(zhì)受到周期性吸入和排出的激勵作用而發(fā)生的機械振動。在離心式空壓機中,喘振是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。當離心式壓縮機在負荷降低到一定程度時,被壓縮氣體將會在葉輪的非工作面形成脫流團,造成沖擊損失急劇增加,這不僅使流量損失增加,效率下降,還會導致氣流從管網(wǎng)倒回壓縮機,引起機身強烈振蕩,并發(fā)出“哮喘”或“吼叫”聲,這種現(xiàn)象叫做高心式壓縮機的“喘振”。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。
3、喘振原因
空壓機喘振本質(zhì)上是因為進入空壓機的流量不足以使空壓機產(chǎn)生足夠的壓力,以至于外部系統(tǒng)(外部管路)的壓力大于空壓機內(nèi)部的壓力,因此,產(chǎn)生喘振故障主要可以通過以下幾個方面來分析。
(1)空壓機葉輪磨損或者積灰等雜質(zhì)太多,空壓機葉輪通過自身的曲線槽結(jié)構(gòu)和高速旋轉(zhuǎn)來增加空氣的壓力和速度,空壓機大概有2/3的壓力增加都是通過葉輪產(chǎn)生的。當某一級葉輪磨損或粘附物太多時,都會改變?nèi)~輪自身的曲線槽結(jié)構(gòu),降低葉輪增加空氣壓力和速度的能力,葉輪磨損越嚴重或粘附物越多,越容易導致空壓機產(chǎn)生喘振
(2)空壓機擴壓器腐蝕磨損??諝饨?jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生高速高壓后,經(jīng)過靜態(tài)的壓器時,擴壓器內(nèi)特殊設(shè)計的曲線腔壁能把空氣的流速降低,壓力再一次增加,一般約有1/3的壓力是在擴壓器內(nèi)提高的,當擴壓器內(nèi)特殊設(shè)計的曲線腔壁腐蝕磨損比較嚴重時,高速的空氣經(jīng)過擴壓器時就容易形成渦旋,進氣量就會減少,無法提高空氣壓力,導致空壓機的輸出壓力降低,從而容易形成喘振。
?。?)葉輪與擴壓器之同的問隙變化,離式空壓機對葉輪與擴壓器之間的問隙有著非常嚴格的要求間隙過大會發(fā)生泄精串氣,導致空氣流量減少;可隙過小,通過的空氣流量變小,同時在后端推力軸承磨損的情況下,容易發(fā)生葉輪與壓器碰撞的設(shè)備事故,因此葉輪與擴壓器之間的間隙過大和過小都會造成空氣流量變小,使空壓機無法提高輸出壓力,從而形成喘振故障。
4、喘振的危害
喘振現(xiàn)象對壓縮機十分有害,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
?。?)喘振時由于氣流強烈的脈動和周期性振蕩,會使供氣參數(shù)(壓力、流量等)大幅度地波動,破杯了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性
?。?)加劇軸承、軸頸的磨損,破杯潤滑油膜的穩(wěn)定性,使軸承合金產(chǎn)生疲勞裂紋,甚至燒毀。
(3)會使葉片強烈振動,葉輪應(yīng)力大大增加,噪聲加劇。
(4)損壞壓縮機的級間密封及軸封,使壓縮機效率降低,甚至造成爆炸、火災(zāi)等事故。
?。?)引起動靜部件的摩擦與橄撞,使壓縮機的軸產(chǎn)生彎曲變形,嚴重時會產(chǎn)生軸向官動、碰壞葉輪。
5、喘振的預(yù)防措施及改進
5.1壓縮機自帶的喘振保護裝置
動力廠供風車間冷板空壓機站3經(jīng)壓機是上海文帶德機械有限公司的5500A3型|3級壓細離心式軍壓機,該圖壓機具有自動雙重流量限制控制:當系統(tǒng)屈力到達經(jīng)展機的設(shè)展壓力時,進日導葉會慢慢關(guān)小,此時空氣仍然持續(xù)以需求的速客和相對的壓力輸出,如果系統(tǒng)需求量繼續(xù)下降,低于空壓機穩(wěn)定操作的范圍,進日導葉將關(guān)至小開度,同時,在空壓機的排泡管路上,器會經(jīng)過止回閱前端的放空閥排至大氣,通過之前的介紹,我們知道經(jīng)壓機喘振的直接原因是人口流量減少,而人口流量減少直接導致學星機負荷減紗、空屈機負荷減少直觀的反應(yīng)就是電機電流減小,大部分器星機都帶有防喘振裝置,它們的工作原理基本相同,即經(jīng)壓機操行接近喘據(jù)的線時打開放空閥,降低出口壓力,以起到預(yù)防喘振的作用。通過設(shè)置系統(tǒng)壓力與電機電流的比值,在相應(yīng)細系繞壓力下,如黑尾元低設(shè)定懂,則自動打開空壓機的放空閱,使空壓機卸載,從而法到預(yù)防喘振的效果。
5.2裝置的不足及人為改善
隨著夏季溫度的升高,動力中心的廠房氣溫高法50℃,高溫大大降低了空氣密度,使得吸從空氣量喊線,而且溫廢升高也使電機內(nèi)阻增加,降低了電機的輸出功率,導致空壓機頻繁放空,嚴重威脅空壓機的安全運行,有時不得不停機檢修,從而影響空壓機的運行效率。
針對高溫時空壓機頻繁地防喘振放空,車間可嘗試以下措施:
?。?)由于溫度升高是導致頻繁放空的根本原因后,車間通過各種降溫措施,如在廠房外增加水冷設(shè)施,增加廠房內(nèi)的散熱風機等,取得了一定的效果,空壓機放空的次數(shù)有了略微減少。但由于廠房太大,且運行設(shè)備較多,要想使氣溫得到進一步的降低需要的投入是極大的,所以我們需要尋找別的途徑來進一步減少空壓機的放空次數(shù)。
?。?)通過空壓機的防喘振我們可以明白:觸發(fā)放空的致小電流和設(shè)定的系統(tǒng)壓力是成正比的。所以,如果我們控制好系統(tǒng)壓力,使系統(tǒng)壓力在允許的范圍內(nèi)盡量偏低,就可以使設(shè)備在較低的電流下運行而不放風,由于車間除了離心式空壓機外,還有2臺功率較小的螺桿式 空壓機,根據(jù)管網(wǎng)壓力的變化,相應(yīng)的開啟或停止一臺或兩臺螺桿式空壓機,可以靈活調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力,使空壓機工作在較低的系統(tǒng)壓力下??諌簷C的放空現(xiàn)象得到明顯的改善,但由于工廠用氣是間斷且無規(guī)律的,系統(tǒng)壓力變動較為頻繁,這使得操作人員需要頻繁開停設(shè)備來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力,所以仍然需要尋找更合適的解決方法。
?。?)針對空氣冷卻器過臟,我們提出了中冷器的反洗方案,并在熱板空壓機站的空壓機組上使用,就是在中同卻器冷卻水出口處焊接安裝反洗管道端節(jié),并安裝球閥,反洗時鏈接水管,定期開啟閥門進行中冷器的反洗、經(jīng)過多關(guān)反洗試驗對經(jīng)壓機的中冷器確實起到了一定的清潔效果,但清洗還是不夠徹底,所以還是要進行中冷器的折卸清洗。
(1)空壓機葉輪磨損或者積灰等雜質(zhì)太多,空壓機葉輪通過自身的曲線槽結(jié)構(gòu)和高速旋轉(zhuǎn)來增加空氣的壓力和速度,空壓機大概有2/3的壓力增加都是通過葉輪產(chǎn)生的。當某一級葉輪磨損或粘附物太多時,都會改變?nèi)~輪自身的曲線槽結(jié)構(gòu),降低葉輪增加空氣壓力和速度的能力,葉輪磨損越嚴重或粘附物越多,越容易導致空壓機產(chǎn)生喘振
(2)空壓機擴壓器腐蝕磨損??諝饨?jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生高速高壓后,經(jīng)過靜態(tài)的壓器時,擴壓器內(nèi)特殊設(shè)計的曲線腔壁能把空氣的流速降低,壓力再一次增加,一般約有1/3的壓力是在擴壓器內(nèi)提高的,當擴壓器內(nèi)特殊設(shè)計的曲線腔壁腐蝕磨損比較嚴重時,高速的空氣經(jīng)過擴壓器時就容易形成渦旋,進氣量就會減少,無法提高空氣壓力,導致空壓機的輸出壓力降低,從而容易形成喘振。
?。?)葉輪與擴壓器之同的問隙變化,離式空壓機對葉輪與擴壓器之間的問隙有著非常嚴格的要求間隙過大會發(fā)生泄精串氣,導致空氣流量減少;可隙過小,通過的空氣流量變小,同時在后端推力軸承磨損的情況下,容易發(fā)生葉輪與壓器碰撞的設(shè)備事故,因此葉輪與擴壓器之間的間隙過大和過小都會造成空氣流量變小,使空壓機無法提高輸出壓力,從而形成喘振故障。
4、喘振的危害
喘振現(xiàn)象對壓縮機十分有害,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
?。?)喘振時由于氣流強烈的脈動和周期性振蕩,會使供氣參數(shù)(壓力、流量等)大幅度地波動,破杯了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性
?。?)加劇軸承、軸頸的磨損,破杯潤滑油膜的穩(wěn)定性,使軸承合金產(chǎn)生疲勞裂紋,甚至燒毀。
(3)會使葉片強烈振動,葉輪應(yīng)力大大增加,噪聲加劇。
(4)損壞壓縮機的級間密封及軸封,使壓縮機效率降低,甚至造成爆炸、火災(zāi)等事故。
?。?)引起動靜部件的摩擦與橄撞,使壓縮機的軸產(chǎn)生彎曲變形,嚴重時會產(chǎn)生軸向官動、碰壞葉輪。
?。?)影響與壓縮機相連的其他設(shè)備的正常運轉(zhuǎn),干擾操作人員的正常工作,使一些測量儀表儀器準確性降低,甚至失靈。
5、喘振的預(yù)防措施及改進
5.1壓縮機自帶的喘振保護裝置
動力廠供風車間冷板空壓機站3經(jīng)壓機是上海文帶德機械有限公司的5500A3型|3級壓細離心式軍壓機,該圖壓機具有自動雙重流量限制控制:當系統(tǒng)屈力到達經(jīng)展機的設(shè)展壓力時,進日導葉會慢慢關(guān)小,此時空氣仍然持續(xù)以需求的速客和相對的壓力輸出,如果系統(tǒng)需求量繼續(xù)下降,低于空壓機穩(wěn)定操作的范圍,進日導葉將關(guān)至小開度,同時,在空壓機的排泡管路上,器會經(jīng)過止回閱前端的放空閥排至大氣,通過之前的介紹,我們知道經(jīng)壓機喘振的直接原因是人口流量減少,而人口流量減少直接導致學星機負荷減紗、空屈機負荷減少直觀的反應(yīng)就是電機電流減小,大部分器星機都帶有防喘振裝置,它們的工作原理基本相同,即經(jīng)壓機操行接近喘據(jù)的線時打開放空閥,降低出口壓力,以起到預(yù)防喘振的作用。通過設(shè)置系統(tǒng)壓力與電機電流的比值,在相應(yīng)細系繞壓力下,如黑尾元低設(shè)定懂,則自動打開空壓機的放空閱,使空壓機卸載,從而法到預(yù)防喘振的效果。
5.2裝置的不足及人為改善
隨著夏季溫度的升高,動力中心的廠房氣溫高法50℃,高溫大大降低了空氣密度,使得吸從空氣量喊線,而且溫廢升高也使電機內(nèi)阻增加,降低了電機的輸出功率,導致空壓機頻繁放空,嚴重威脅空壓機的安全運行,有時不得不停機檢修,從而影響空壓機的運行效率。
針對高溫時空壓機頻繁地防喘振放空,車間可嘗試以下措施:
?。?)由于溫度升高是導致頻繁放空的根本原因后,車間通過各種降溫措施,如在廠房外增加水冷設(shè)施,增加廠房內(nèi)的散熱風機等,取得了一定的效果,空壓機放空的次數(shù)有了略微減少。但由于廠房太大,且運行設(shè)備較多,要想使氣溫得到進一步的降低需要的投入是極大的,所以我們需要尋找別的途徑來進一步減少空壓機的放空次數(shù)。
?。?)通過空壓機的防喘振我們可以明白:觸發(fā)放空的致小電流和設(shè)定的系統(tǒng)壓力是成正比的。所以,如果我們控制好系統(tǒng)壓力,使系統(tǒng)壓力在允許的范圍內(nèi)盡量偏低,就可以使設(shè)備在較低的電流下運行而不放風,由于車間除了離心式空壓機外,還有2臺功率較小的螺桿式 空壓機,根據(jù)管網(wǎng)壓力的變化,相應(yīng)的開啟或停止一臺或兩臺螺桿式空壓機,可以靈活調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力,使空壓機工作在較低的系統(tǒng)壓力下??諌簷C的放空現(xiàn)象得到明顯的改善,但由于工廠用氣是間斷且無規(guī)律的,系統(tǒng)壓力變動較為頻繁,這使得操作人員需要頻繁開停設(shè)備來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力,所以仍然需要尋找更合適的解決方法。
?。?)針對空氣冷卻器過臟,我們提出了中冷器的反洗方案,并在熱板空壓機站的空壓機組上使用,就是在中同卻器冷卻水出口處焊接安裝反洗管道端節(jié),并安裝球閥,反洗時鏈接水管,定期開啟閥門進行中冷器的反洗、經(jīng)過多關(guān)反洗試驗對經(jīng)壓機的中冷器確實起到了一定的清潔效果,但清洗還是不夠徹底,所以還是要進行中冷器的折卸清洗。
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