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什麼是“喘振”?如何“防喘振”?

2022-06-14


一、喘振定義

       喘振顧名思義就象人哮喘一樣,風機出現周期性的出風與倒流,相對來講軸流式風機更容易發生喘振,湖南鍋爐廠家認為嚴重的喘振會導緻風機葉片疲勞損壞。

      流體機械及其管道中介質的周期性振蕩,是介質受到周期性吸入和排出的激勵作用而發生的機械振動。例如,泵或壓縮機運轉中可能出現的喘振過程是:流量減小到小值時出口壓力會突然下降,管道内壓力反而高于出口壓力,于是被輸送介質倒流回機内,直到出口壓力升高重新向管道輸送介質為止;當管道中的壓力恢複到原來的壓力時,流量再次減少,管道中介質又産生倒流,如此周而複始。

      喘振的産生與流體機械和管道的特性有關,管道系統的容量越大,則喘振越強,頻率越低。一旦喘振引起管道、機器及其基礎共振時,還會造成嚴重後果。為防止喘振,必須使流體機械在喘振區之外運轉。在壓縮機中,通常采用小流量式、流量-轉速控制式或流量-壓力差控制式防喘振調節系統。當多台機器串聯或并聯工作時,應有各自的防喘振調節裝置。

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二、風機喘振的現象

風機抽出的風量時大時小,産生的風壓時高時低,系統内氣體的壓力和流量也發生很大的波動。

風機的電動機電流波動很大,大波動值有50A左右。

風機機體産生強烈的振動,風機房地面、牆壁以及房内空氣都有明顯的抖動。

風機發出“呼噜、呼噜”的聲音,使噪聲劇增。

風量、風壓、電流、振動、噪聲均發生周期性的明顯變化,持續一個周期時間在8s左右。


三、喘振原因

       根據對軸流式通風機做的大量性能試驗來看,軸流式通風機的p-Q性能曲線是一組帶有駝峰形狀的曲線(這是風機的固有特性,隻是軸流式通風機相對比較敏感),如左圖所示。當工況點處于B點(臨界點) 左側B、C之間工作時,将會發生喘振,将這個區域劃為非穩定區域。發生喘振,說明其工況已落到B、C之間。

離心壓縮機發生喘振,根本原因就是進氣量減少并達到壓縮機允許的小值。理論和實踐證明:能夠使離心壓縮機工況點落入喘振區的各種因素,都是發生喘振的原因。


進氣溫度升高,空氣密度減少,夏季比冬季易發生喘振。

進氣壓力下降,如入口過濾器堵塞或吸氣負壓值高。

出口系統管網壓力提高,即排氣不暢造成出口堵塞喘振。

離心壓縮機出口工作壓力值設定在喘振區邊緣。

離心機轉速降低時易發生喘振。


四、喘振的危害

      1. 喘振現象對壓縮機的危害

      喘振現象對壓縮機十分有害,主要表現在以下幾個方面:

      喘振時由于氣流強烈的脈動和周期性震蕩,會使供氣參數(壓力、流量等)大幅度地波動,破壞了工藝系統的穩定性。


會使葉片強烈振動,葉輪應力大大增加,噪音加劇。

引起動靜部件的摩擦與碰撞,使壓縮機的軸産生彎曲變形,湖南鍋爐廠家認為嚴重時産生軸向竄動,碰壞葉輪。

加劇軸承、軸頸的磨損,破壞潤滑油膜的穩定性,使軸承合金産生疲勞裂紋,甚至燒毀。

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、火災等事故。

影響與壓縮機相連的其他設備的正常運轉,幹擾操作人員的正常工作,使一些測量儀表儀器準确性降低,甚至失靈。

一般機組的排氣量、壓力比、排氣壓力和氣體的密度越大,發生的喘振越嚴重,危害越大。

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2. 軸流風機發生喘振時的危害

當風機發生喘振時,風機的流量周期性地變化,變化幅度比較大,可能出現零甚至負值。風機流量的這種劇烈的正負波動,會發生氣流的猛烈撞擊,使風機本身産生劇烈振動,同時風機工作的噪聲加劇。大容量、高壓頭風機發生喘振的危害很大,可能導緻軸承和設備的損壞。


五、影響壓縮機喘振的因素


1. 壓縮機轉速

    當離心壓縮機轉速變化時,其性能曲線也将随之改變,當轉速提高時,壓縮機葉輪對氣體所做的功将增大,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,轉速降低則性能曲線下移。

2. 管道特性對喘振的影響

    離心壓縮機的工作點是壓縮機性能曲線與管網特性曲線的交點,隻要其中一條曲線發生變化,則工作點就會改變。管網阻力增大(如壓縮機出口閥關小), 其特性曲線将變陡,緻使工作點向小流量方向移動,如圖所示:當工作點由A移至A時便進人了喘振工況區。管網容量越大,喘振的振幅越高,頻率越低,喘振越嚴重,破壞性越強。喘振的頻率大緻與管網容量的平方根或容量的0.56次方成反比。另外,管網的容量對壓縮機的喘振流量也有影響,戴冀等對一小型低壓離心壓縮機的喘振試驗表明:管網的容量對喘振點的影響很大, 容量大時喘振點流量也增大,壓縮系統穩定性變差。

3. 影響喘振的其他因素

    壓縮機的參數結構:入口導葉開度、葉輪結構、擴壓機的結構

    壓縮機的進氣狀态:進氣溫度、壓力、氣體組成。


六、防止喘振的具體措施

1. 針對軸流式風機喘振采取的措施

    使泵或風機的流量恒大于QK。如果系統中所需要的流量小于QK時,可裝設再循環管或自動排出閥門,使風機的排出流量恒大于QK 。

    如果管路性能曲線不經過坐标原點時,改變風機的轉速,也可能得到穩定的運行工況。通過風機各種轉速下性能曲線中高壓力點的抛物線,将風機的性能曲線分割為兩部分,右邊為穩定工作區,左邊為不穩定工作區,當管路性能曲線經過坐标原點時,改變轉速并無效果,因此時各轉速下的工作點均是相似工況點。

    對軸流式風機采用可調葉片調節。當系統需要的流量減小時,則減小其安裝角,性能曲線下移,臨界點向左下方移動,輸出流量也相應減小。

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


2. 防止離心式壓縮機喘振的條件

防止進氣壓力過低、進氣溫度高和氣體分子量減少等

防止管網堵塞使管網特性改變。

要堅持在開、停車過程中,升降速度不可太快,并且先升速後升壓和先降壓後降速。

開、關防喘振閥時要平穩緩慢。

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