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摘要：在速度式压缩机之中，离心式压缩机是最为典型的代表之一，它们具有很高的排气效率，大排量的、不受任何机油影响的压缩机气体排放和轻巧简单的结构。在正常的工作状况下，压缩机一般平稳地运作并持续排放无脉动的压缩机气流。压缩机发生喘振的现象往往与离心式压缩机对压力、温度和气流量的变化十分敏感有关，对离心压缩机运行有较大的影响和危害,也是离心式压缩机发生故障的主要诱导因素之一。本研究对离心式压缩机发生喘振现象的原因及诱导因素进行了详细的阐述，并提出了控制该现象的相关举措，望对离心式压缩机领域相关方面研究提供一定的借鉴意义。
关键词：离心式压缩机；喘振；控制
引言
离心式空气压缩机内部发生的喘振现象属于压缩机运行过程中的一种特殊的形式,当正在工作和运行过程中的一台离心式空气压缩机的内部发生了喘振时,空气流便会循环地对其造成严重且剧烈的挤压和撞击,甚至压缩机内部的相关零件也会受到不同程度的影响,这也是各种原因导致离心式压缩机正常工作和运行中内部可能发生喘振故障的主要原因之一。因此,针对运行中的离心式空气压缩机正常运行中可能发生的喘振故障现象,需要及时选取相应的管理措施来进行有效的控制,保障压缩机能够平稳的运作。
1 离心式压缩机的工作原理
离心式空气压缩机正常的运行过程中的工作原理具体说明如下:离心式压缩机在正常工作运行的过程中,气体将会随着离心式压缩机的叶轮而旋转，并受到压缩机叶轮产生的离心力影响，流入叶轮扩压器中，而后在压缩机叶轮的中心逐步形成一个大型的真空区域。此外，还有一部分未经由压缩机处理的外界新鲜空气也会进入叶轮之中，伴随叶轮不断的旋转、吸入而后甩出，从而有效地使得气体在压缩机内可以较好的维持持续不断的流通状态。
2 离心式压缩机喘振的原因
第一,离心式的压缩机空气防喘系统内部受到的压力过大时,会直接造成压缩机喘振的现象,具体的原因主要有以下几点:(1)由于离心式的压缩机在正常工作运行的某一种状况下,突然中断了压缩机正在进行的工作,而导致离心式压缩机内管道中残余的气体无法清空。(2)过多气体在聚集在压缩机阀门附近，通过出口时,气体的流量和密度发生了强烈的快速下降趋势,这种情况下,使得离心式压缩机的自动空气防喘系统没有办法完成整个投自动的工作时间。第二，在空心式压缩机正常运行工作的整个过程中，吸入的气体产生的流量经常低于空气压缩机产生的喘振最大流量,引发空心式空气压缩机的排气管道出入口处的空气过滤装置设备运作异常。在冬季寒冷的环境下,过滤器内部的空气压缩滤芯装置甚至还会冻结,这将会很大可能地直接引起一台空心式空气压缩机的功率喘振[1]。
3 离心式压缩机喘振的因素
当压缩机内部的气体转动的速度发生改变时，气体压力会与其自然地存在一定的动力学相关性。所以,在确保压缩机正常的运作的前提下,必须时刻注意保证压缩机的气流量超出压缩机的最大喘振流量；而且,在离心式空气压缩机的作用过程中，一些起到重要作用的零部件可能遭到损毁。如果操作方法不当,或者因长一段时间的操作或运行导致相关零部件的损坏,出现不同程度的机械损伤或共振现象,这些零部件都可能导致离心式压缩机内部喘振现象的产生；此外,介质的状态发生了实质性的变化可以喘振现象的重要影响因素。通常的状况下,气体的状态与压缩机流量的变化有着非常密切的相互联系。如果使压缩机的转速保持一定,压缩机的进气出口处压力的明显提升会直接引发压缩机的喘振流量的明显增加。然而,即便当压缩机管道进出口处的压力和转速都保持不变时,如果压缩机的气分量大幅度地减少,也十分易于导致压缩机的流量喘振现象发生。
4 控制离心式压缩机喘振现象的主要措施
4.1 控制离心式压缩机发生喘振的传统措施
第一,使压缩机运作过程中的气流量的持续恒定。例如假设将一台离心式空气压缩机的最高转速流量值设为v,与它相对应的离心式压缩机进行喘振转速流量的固定值应该设为p。那么当离心式压缩机正常的运行中,如果离心式压缩机管道入口处的v明显小于p时,必须率先启动气体回流控制阀,引导气流及时回流到管道内。此高速控制流量方式的操作相对简便、安全。但有时在高速运转的运作过程中,离心式压缩机的实时效率经常超过相关标准。一旦压缩机转速流量值出现偏低的情况时,将有可能会使压缩机消耗大量的燃料和能源,造成相关资源的消耗和浪费。
第二, 控制处于可变极限的压缩机流量。这种极限流量控制的方法主要适用于压缩机流量保持不变的情况时,作为一种有效弥补喘振现象发生的方式。其主要的工作方法和原理如下,压缩机转速发生极限喘振时,其压缩机极限的流量和转速与离心式压缩机流量和转速呈反比例关系。在离心式压缩机正常的运行当中,应在压缩机喘振增大时或极限流量降低时所处的场地留有一定的安全空间和流量,以有效地保证压缩机极限流的稳定和安全[2]。这种利用极限控制流量的系统实际上属于一种复杂的随动控制系统,是经模拟计算而得到的。
第三,通用压缩机性能曲线的控制。本方法的优势具体表现在:在设计和运用此曲线控制系统的过程中,应对压缩机的各种影响因素进行广泛地考量,如气体的流动压力变化、相关介质的改变等一些重要影响因素。而后,利用上述两种性能方面的相似条件和工作的原理,合理的调整和转换压缩机通用性能的曲线,使其能够更好的成为通用压缩机性能的曲线尤其是在完全不受压缩机进入空气影响的条件下,并且以此为其相关调整的根据,对离心式压缩机正常运行的各种工程状态实施了相应的控制和调整举措,从而更好地预防压缩机喘振现象的发生。
4.2 控制压缩机喘振的新型方案
第一,充分利用压缩机的回流控制来有效的实现对离心式压缩机在运行中发生流量喘振现象的控制。具体实施的步骤和方法如下,通过利用回流改变燃气离心式压缩机的流量和转速,将压缩机的流量和转速进行合理的控制和调整,从而可以实现有效的利用回流控制来降低压缩机的流量喘振发生现象,最终从根本上大幅度的控制降低压缩机在正常的运行过程中的能源消耗。
第二,联锁电路的控制。这种联锁控制系统的基本构成主要包括有控制时间继电器和交流接触器等控制元件。其设计和工作的原理主要是利用了两种控制元件之间相互作用和制约的关系,有效的到达了控制和保护电路的目的,进而有效的控制和预防了空气压缩机喘振现象的发生[3]。
第三,预估控制。本预估控制方案的具体操作如下：在对离心式压缩机内部的喘振现象实施预估控制前,提前全部开启压缩机旁路的控制阀门,以有效保障离心式压缩机安全稳定的正常运作。一般情况下,此种预估控制的方法主要包括追踪压缩机移动速率检测点和工作点两种方法。
结语
目前,离心式空气压缩机虽然较为广泛地被应用和发展在工业生产的各方面中,但因其在正常的运行过程中难免有时会出现发生较大的喘振现象,从而在相关工业建设的正常生产和工程过程中产生较大的干扰和危害。于是,工业企业在其生产的过程中,应将其理论知识和其实践生产操作紧密地结合联系起来,找出离心式压缩机工作时发生较大喘振的主要原因,并及时釆用积极有效的喘振控制措施最大限度的预防和有效控制离心式空气压缩机的发生较大喘振的现象,从而大大提高了离心式空气压缩机的效率和喘振控制性能,保证压缩机设备安全稳定的正常运行。
参考文献
[1] 乔志亮.离心式压缩机的喘振及控制[J].商品与质量,2017,(5):207.
[2] 张倩.离心式压缩机的喘振及防喘振控制分析[J].化工管理, 2019,(20):143-144.
[3] 邓凤龙.离心式压缩机的喘振分析与控制[J].城市建设理论研究（电子版）, 2015,5(36):1211-1212.