大庆石化公司化工二厂丁辛醇造气车间 黑龙江省大庆市 163714
摘要：离心式氢气压缩机目前广泛运用于石油、天然气、化工、冶金以及制冷等行业，具有结构简单、体积小、效率高排放量大、气体不会受油污染并且能够在正常情况下平稳运转、压缩气流无脉动的优点。在工业生产中，压缩机的正常安全可靠运行是生产得以正常高效率平稳运行的关键。但是由于离心式氢气压缩机对气体的流量、温度以及气压的变化比较敏感，所以在运行中容易发生喘振问题。而喘振对压缩机具有一定的危害性，是导致离心式氢气压缩机损坏的主要原因之一。因此，本文对离心式氢气压缩机的喘振分析与控制进行探讨。
关键词：离心式氢气压缩机；喘振分析；控制
喘振是离心式氢气压缩机运行的一种特殊形式，离心式氢气压缩机在运行过程中如果发喘振，容易导致气流发生强烈的冲击，情况严重时，将会使压缩机内部的零件受到损坏，是导致离心式压缩机运行故障的主要原因。因此，采取有效地措施，对离心式氢气压缩机的喘振进行控制，使现代从事离心式氢气压缩机研究人员的工作重点。
1喘振现象的产生的机理
离心式压缩机是利用机器的作功元件如高速回转的叶轮对气体作功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。
离心式压缩机在转速不变的情况下，当流量增大到某个最大值时，压比和效率垂直下降，出现阻塞现象。
当流量减小到某个值时，操作工况也会发生变动并偏离设计工况，这时进入叶轮或扩压器流道的气流方向就会发生变化，气流向着叶片的工作面冲击，在叶片的非工作面的前缘部分，产生很大的局部扩压度，于是在叶片非工作面上出现了气流边界层分离现象并形成漩涡区，并向叶轮出口处逐渐扩大，气量越小，则分离现象越严重，气流的分离区域也就越大，由此会产生旋转脱离现象。
发生旋转脱离时，叶道中的气流通不过去，级的压力也突然下降，排气管内较高压力的气流便倒流回级里来，瞬间，倒流回级中的气体就补充了级流量的不足，使叶轮又恢复了正常工作，从而重新把倒流回来的气体压出去，这样又使级中流量减少，于是压力又突然下降，级后的压力气体又倒回级中来，如此周而复始，在系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。
2喘振产生的危害
喘振是离心式氢气压缩机在运行中必然会产生的一种现象，一定强度的喘振是正常的，但是喘振如果得不到适当的控制，就会对机组造成较大的损坏。喘振会损坏密封、O形环等压缩机零部件，损伤压缩机动叶以及轴承和环油密封系统。由于压缩机各部分之间原本有就间隙值，喘振就有可以破坏这种间隙值，导致轴的变形，从而使得在后面的运行中，喘振越来越明显，形成这样一个循环，使得仪表仪器失灵，或者准确性降低。在危害管道的安全运行方面主要体现在一下几个方面：第一，出口压力产生周期性、低频率、高振幅波动，先升后急剧下降。第二，出口流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现倒灌至进气管道。第三，喘振严重时，往往引起压缩机叶片断裂、轴承损坏等。
3喘振的判断
由于喘振的危害较大，操作人员应能及时判别，压缩机的喘振一般可从以下几个方面判别：第一，听测压缩机出口管路气流的噪声。当压缩机接近喘振工况时，排气管道中会发生周期性时高时低“呼哧呼哧”的噪声。当进入喘振工况时，噪声立即增大，甚至出现爆音。第二，观测压缩机出口压力和进口流量的变化。喘振时，会出现周期性的、大幅度的脉动，从而引起测量仪表指针大幅度地摆动。第三，喘振时，机体、轴承的振动振幅显著增大，机组发生强烈的振动。
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4离心式氢气压缩机的喘振的措施
在实际的生产运行过程中，为了能有效地防止喘振的发生，可采取以下措施：
4.1在压缩机出口管线上设置自动防喘振阀。目前，这在大部分的压缩机上已采用，但从实际使用情况看，由于受温度、压力和调节阀自身灵敏度、准确度的影响，有些使用效果不太理想。合理选择防喘振阀，其全行程反应时间最好控制在1s内，不能超过2s；防喘振阀的型号、尺寸应根据压缩机的性能和操作条件选取，一定要留有较大的余量。另外，防喘振阀的变送器应安装在离阀门尽可能近的地方，以缩短反应时间。
4.2设置回流旁路流程，使压缩机出口的部分气体回流到压缩机入口，从而增加入口流量，减少喘振发生的概率。这在设计工艺管道时，压缩机出口管路及回流管路的容量应根据实际需要最小化（包括减小管径和长度）。因为管路的容量愈大，将导致喘振的振幅愈大且频率愈低；管路的容量愈小，将使得喘振的振幅愈小且频率愈高。
4.3定期校验安全阀、防喘振阀、压力及流量联仪表，确保其整定值准确、动作灵敏。应重点做好防喘振系统仪表的定期检查工作，确保该系统开启迅速。另外，应定期维护压缩机的出口单向阀，确保其灵活好用。进口带可调控叶机构的离心式压缩机，它的导叶执行机构要反应灵敏，反馈信号一定要准确无误，还应每隔2年校对导叶开度的精确性。
4.4要全面提升压缩机的操作质量，重点提高岗位错做人员的综合素质。操作人员在机组启动前，要对压缩机的尽心各项检查工作，确保无误后再启动。在机组启动后，对系统的升压要平稳并且缓慢，尽量减少工况的大幅度波动。联合检查和维护要到位，并且要加强对机组运行状态的检测以及对压缩机的故障隐患的排查。
4.5在压缩机工作运行期间，通常会使叶片、叶轮、转子产生腐蚀和结构，这会导致压缩机的特性曲线发生变化，从而致使喘振线的位移，当喘振线位移范围过大时，会使最初的防喘振线无法对防止喘振产生作用。所以，应每隔一段时间验证一次原喘振曲线的准确性，若变化较大需重新改正。
5离心式氢气压缩机操作过程中的注意事项
为了避免压缩机喘振现象，离心式氢气压缩机在实际操作中要特别注意以下几点：
5.1压缩机入口压力。在进行压缩机入口压力操作时，工作人员应采取恰当的方式进行处理，尽可能避免波动等不良现象的发生，以保障压缩机运行的稳定性。
5.2压缩机入口流量。工作人员应确保压缩机入口流量的测量值与显示值准确无误，只有这样才能将压缩机的工作点准确地显示出来，帮助工作人员做出正确的决策。
5.3压缩机出口管网压力。压缩机出口管网压力不能出现大的波动，压力过高或过低都会影响设备的正常运行，可通过对压缩机流量的适当调节确保压缩机出口管网压力趋于平稳状态。
5.4压缩机的开停车操作。压缩机的开停车操作不当也会引发喘振现象的发生，因此在开车时要做到先升速再升压。而在停车前，则应先降低压力再逐渐降速，这样可避免压缩机喘振现象的发生。
结束语：
总而言之，喘振现象是离心式压缩机固有的机械特性，在压缩机的运行生产中，喘振有着较大的危害和隐患，所以在生产的过程中，要结合实践，弄清喘振机理和引起喘振的影响因素，根据问题的实际情况，采取相对应的有效防止和抑止喘振的措施，同时准确地判断喘振现象并加以控制，喘振现象就能够完全避免，从而实现提高离心式压缩机的工作效率，确保离心式压缩机运行稳定性和可靠性。
参考文献：
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[2]潘宁.离心式压缩机防喘振控制探讨[J].环球市场信息导报，2015（22）.
[3]周兴荣.离心式压缩机喘振分析和处理[J].科技与生活，2014（16）.
论文作者:刘宇航
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/24
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