離心式制冷壓縮機防喘振的措施介紹

　　離心壓縮機的基本工作原理是利用高速回轉(zhuǎn)的葉輪對氣體做功，將機械能(mechanical energy)加給氣體，負氣體壓力升高，速度增大，氣體獲得壓力能和速度能。在葉輪后面設(shè)置有通流面積逐漸擴大的擴壓元件，高壓氣體從葉輪流出后，再流經(jīng)擴壓器進行降速擴壓，負氣體流速降低，壓力繼續(xù)升高，即把氣體的一部分速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，完成了壓縮過程。擴壓器流道內(nèi)的邊界層分離(Separation)現(xiàn)象：擴壓器流道內(nèi)氣流的活動，來自葉輪對氣流所做功轉(zhuǎn)變成的動能，邊界層內(nèi)氣流活動，主要靠主流中傳遞來的動能，邊界層內(nèi)氣流活動時，要克服壁面的摩擦力，由于沿流道方向速度降低，壓力增大，主流的動能也不斷減小。當(dāng)主流傳遞給邊界層的動能不足以使之克服壓力差繼續(xù)前進時，終極邊界層的氣流停滯(釋義:事物因受阻礙)下來，進而發(fā)生旋渦和倒流，負氣流邊界層分離。氣體在葉輪中的活動也是一種擴壓活動，當(dāng)流量(單位:立方米每秒)減小或壓差增大時也會出現(xiàn)這種邊界層分離現(xiàn)象。
　　當(dāng)流道內(nèi)氣體流量(單位:立方米每秒)減少到某一值后，葉道進口氣流的方向就和葉片進口角很不一致，沖角α大大增加，在非工作面引起流道中氣流邊界層嚴重(serious)分離，使流道進出口出現(xiàn)強烈的氣流脈動。當(dāng)流量大大減小時，由于氣流活動(huó dòng)的不均勻性及流道型線的不均勻性，假定在B流道發(fā)生氣流分離的現(xiàn)象，這樣B流道的有效通流面積減小，使原來要流過B流道的氣流有一部分要流向相鄰的A流道和C流道，這樣就改變了A流道，C流道原來氣流的方向，它使C流道的沖角有所減小，A流道的沖角更加增大，從而使A流道中的氣流分離，反過來使B流道沖角減小而消除了分離現(xiàn)象，于是分離現(xiàn)象由B流道轉(zhuǎn)移到A流道。這樣分離區(qū)就以和葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)移動，這種現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)脫離。
　　擴壓器同樣存在旋轉(zhuǎn)脫離。在壓縮機的運轉(zhuǎn)過程(guò chéng)中，流量不斷減小到Qmin值時，在壓縮機流道中出現(xiàn)如上所述嚴重(serious)的旋轉(zhuǎn)脫離，活動嚴重惡化，使壓縮機出口壓力忽然大大下降，低于冷凝器的壓力，氣流就倒流向壓縮機，一直到冷凝壓力低于壓縮機出口壓力為止，這時倒流停止，壓縮機的排量增加，壓縮機恢復(fù)正常工作(gōng zuò)。而實際上壓縮機的總負荷(load)很小，限制了壓縮機的排量，壓縮機的排量又慢慢減小，氣體又產(chǎn)生倒流，如此反復(fù)，在系統(tǒng)(system)中產(chǎn)生了周期性的氣流振蕩現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為喘振。
　　壓縮機達到最小排量點而產(chǎn)生嚴重的氣流旋轉(zhuǎn)脫離是內(nèi)因，而壓縮機的性能曲線（Curve）狀況和工況點的位置是條件(tiáo jiàn)，內(nèi)因只有在條件的促成下，才能發(fā)生特有的現(xiàn)象———喘振。
　　離心冷水機組運行在部分負荷時，壓縮機(compressor)導(dǎo)葉開度減小，參與循環(huán)的制冷劑流量減少。壓縮機排量減小，葉輪達到壓頭的能力也減小。而冷卻水溫由于冷卻塔未改變而維持不變，則此時就可能發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速或喘振。
　　喘振是速度型離心式壓縮機的固有特性。因此對于任何一臺壓縮機，當(dāng)排量小到某一極限點時就會發(fā)生該現(xiàn)象。冷水機組是否在喘振點四周運行，主要取決于機組的運行工況。在什么狀態(tài)(status)發(fā)生喘振只有通過對機器(machine)的試驗，即不斷減少其流量，才可以測出具體的喘振點。
　　由于壓縮(compression)機葉輪流道內(nèi)氣體流量的減少，按照壓縮機的特性曲線，其運行的工況點引向高壓縮比方向。這時氣流方向的改變在葉輪進口產(chǎn)生較大的正沖角，使得葉輪葉片上的非工作面產(chǎn)生嚴重的氣流 ;脫離現(xiàn)象 ；氣動損失增大，葉輪出口處產(chǎn)生負壓區(qū)，引起冷凝器上部或蝸殼內(nèi)原有的正壓氣流沿壓降方向 ;倒灌 ；退回葉輪內(nèi)，使葉輪流道內(nèi)的混合流量增大，葉輪恢復(fù)正常工作。
　　如此時壓縮機工況點仍未脫離喘振點（區(qū)），又將出現(xiàn)上述氣流的 ;倒灌 ;。氣流這種周期(cycle)性的往返脈動(pulsation)，正是壓縮機喘振的根本原因。
　　2、喘振運行狀態(tài)
　　喘振是離心式壓縮機的運行工況在小流量、高壓比區(qū)域中所產(chǎn)生的一種不穩(wěn)定的運行狀態(tài)。壓縮機喘振時，將出現(xiàn)氣流周期性振蕩(oscillation)現(xiàn)象。喘振帶給壓縮機嚴重的破壞，會導(dǎo)致(cause)下列嚴重后果：
　　1）使壓縮機的性能(property)明顯惡化，氣體參數(shù)（壓力、排量）產(chǎn)生大幅度脈動。昆山空壓機保養(yǎng)主要噪聲源是進、排氣口，應(yīng)選用適宜的進排氣消聲器?？諌簷C進氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進氣消聲器應(yīng)選用抗性結(jié)構(gòu)或以個、抗性為主的阻抗復(fù)合式結(jié)構(gòu)?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應(yīng)在空壓機排氣口使用小孔消聲器2）噪聲加大。3）大大加劇整個機組的振動。喘振使壓縮機的轉(zhuǎn)子和定子的元件經(jīng)受交變的動應(yīng)力：壓力失調(diào)引起強烈的振動，使密封和軸承損壞(damage)，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子和定子元件相碰等：葉輪動應(yīng)力加大。4）電流(Electron flow)發(fā)生脈動。5）小制冷量機組的脈動頻率(frequency)比大型(Large scale)機組高，但振幅小。
　　不同于一般的機械振動，在壓縮機(compressor)出口產(chǎn)生氣流(airflow)的反復(fù)倒灌、吐出、往返撞擊，使得主電機交替出現(xiàn)滿載和空載，電流表指針或壓縮機出口壓力表指針產(chǎn)生大幅度無規(guī)律的強烈抖擺和跳動。壓縮機轉(zhuǎn)子在機內(nèi)沿軸向往返竄動，并伴有金屬摩擦和撞擊聲響。
　　3、防喘振措施
　　3.1　熱氣旁通喘振防護原理
　　一旦進進喘振工況，應(yīng)立即采取調(diào)節(jié)措施，降低（reduce)出口壓力或增加進口流量(單位:立方米每秒)。從以上喘振產(chǎn)生的機理來看，在離心式冷水機組中，壓比和負荷(load)是影響喘振的兩大因素。當(dāng)負荷越來越小，小到某一極限點時，便會發(fā)生喘振，或者當(dāng)壓比大到某一極限點時，便會發(fā)生喘振。用熱氣旁通來進行喘振防護，是通過喘振保護線來控制熱氣旁通的開啟或封閉，使機組闊別喘振點，達到保護的目的。從冷凝器（類別：換熱設(shè)備）連接到蒸發(fā)器一根連接管，當(dāng)運行點到達喘振保護點而未達到喘振點時，通過控制系統(tǒng)打開熱氣旁通電磁閥(magnet valve )，從冷凝器的熱氣排到蒸發(fā)器，降低了壓比，同時進步了排氣量，從而避免了喘振的發(fā)生。
　　3.2　改變壓縮機轉(zhuǎn)速
　　壓縮(compression)機轉(zhuǎn)速改變，壓縮機的性能曲線將隨著移動，可以增加穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)工況區(qū)域，它適用于蒸汽輪機、燃氣輪機拖動的機組，是一種比較經(jīng)濟的調(diào)節(jié)方法(method)，只是調(diào)節(jié)后的工作點不一定是最高效率點。昆山空壓機保養(yǎng)主要噪聲源是進、排氣口，應(yīng)選用適宜的進排氣消聲器?？諌簷C進氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進氣消聲器應(yīng)選用抗性結(jié)構(gòu)或以個、抗性為主的阻抗復(fù)合式結(jié)構(gòu)?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應(yīng)在空壓機排氣口使用小孔消聲器但對電動機拖動的機組，為了便于變速，就要用直流機組或采用變頻（frequency conversion)方法，這會使設(shè)備大大復(fù)雜化，同時造價也高。
　　3.3　多級壓縮
　　多級壓縮以降低（reduce)壓縮機轉(zhuǎn)速。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機是非常大的應(yīng)用程序。一般多級機器中任何一級發(fā)生喘振，都會影響到整臺機器的正常工作。采用多級壓縮，在同樣的壓比工況下，可大大降低壓縮機的轉(zhuǎn)速，增大穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)工況區(qū)域。
　　3.4　采用轉(zhuǎn)動的擴壓器調(diào)節(jié)
　　當(dāng)流量(單位:立方米每秒)減小時，一般在擴壓器中首先產(chǎn)生嚴重(serious)的旋轉(zhuǎn)脫離而導(dǎo)致喘振。昆山空壓機保養(yǎng)主要噪聲源是進、排氣口，應(yīng)選用適宜的進排氣消聲器?？諌簷C進氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進氣消聲器應(yīng)選用抗性結(jié)構(gòu)或以個、抗性為主的阻抗復(fù)合式結(jié)構(gòu)?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應(yīng)在空壓機排氣口使用小孔消聲器在流量變化時，假如能相應(yīng)改變擴壓器流道的進口幾何角，以適應(yīng)改變了的工況，使沖角α不致很大，則可使性能曲線向小流量區(qū)大幅度移動(mobile)，擴大穩(wěn)定工況范圍(fàn wéi)，使喘振流量大為降低，達到防喘振的目的。該防喘振控制方式，已在開利的產(chǎn)品中得到具體的應(yīng)用，但低負荷時仍須采用熱氣旁通。
　　3.5　可移動式擴壓腔
　　上面提到，在離心式冷水機組(unit)中喘振發(fā)生的原由于壓比和負荷。當(dāng)機組運行的壓比一定時（提升力），機組的運行負荷將影響機組是否發(fā)生喘振。對于離心機組來說，當(dāng)運行負荷降低時，壓縮機(compressor)的導(dǎo)葉逐漸封閉，吸氣量降低，假如擴壓腔的通道面積不變，則氣體的流速降低：當(dāng)氣體的流速無法克服擴壓腔的阻力損失時，氣流會出現(xiàn)停滯(釋義:事物因受阻礙)，由于氣體動能的下降，轉(zhuǎn)化的壓力能也降低：當(dāng)氣流體壓力小于排氣管網(wǎng)的壓力時，氣流發(fā)生倒流，喘振發(fā)生。
　　4、結(jié)語
　　熱氣旁通、改變壓（氣壓變量)縮機轉(zhuǎn)速(Rotating speed)、多級壓縮(compression)、轉(zhuǎn)動的擴壓器調(diào)節(jié)以及散流滑塊設(shè)計均能有效避免 ;喘振 ；對于離心式冷水機組具有較好的節(jié)能效果。昆山空壓機保養(yǎng)在空壓機的進、排氣口安裝消聲器或設(shè)置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機站，高大空曠的廠房混響很重。