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(jìn)行降速擴壓，負氣體流速降低，壓力繼續升高，即把氣體的一部分速度能轉變?yōu)閴毫δ?，完成了壓縮過(guò)程。擴壓器流道內的邊界層分離(Separation)現象：擴壓器流道內氣流的活動(dòng)，來(lái)自葉輪對氣流所做功轉變成的動(dòng)能，邊界層內氣流活動(dòng)，主要靠主流中傳遞來(lái)的動(dòng)能，邊界層內氣流活動(dòng)時(shí)，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(dòng)能也不斷減小。當主流傳遞給邊界層的動(dòng)能不足以使之克服壓力差繼續前進(jìn)時(shí)，終極邊界層的氣流停滯(釋義:事物因受阻礙)下來(lái)，進(jìn)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(dòng)也是一種擴壓活動(dòng)，當流量(單位:立方米每秒)減小或壓差增大時(shí)也會(huì )出現這種邊界層分離現象。
　　當流道內氣體流量(單位:立方米每秒)減少到某一值后，葉道進(jìn)口氣流的方向就和葉片進(jìn)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(jìn)出口出現強烈的氣流脈動(dòng)。當流量大大減小時(shí)，由于氣流活動(dòng)(huó dòng)的不均勻性及流道型線(xiàn)的不均勻性，假定在B流道發(fā)生氣流分離的現象，這樣B流道的有效通流面積減小，使原來(lái)要流過(guò)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(lái)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(guò)來(lái)使B流道沖角減小而消除了分離現象，于是分離現象由B流道轉移到A流道。這樣分離區就以和葉輪旋轉方向相反的方向旋轉移動(dòng)，這種現象稱(chēng)為旋轉脫離。
　　擴壓器同樣存在旋轉脫離。在壓縮機的運轉過(guò)程(guò chéng)中，流量不斷減小到Qmin值時(shí)，在壓縮機流道中出現如上所述嚴重(serious)的旋轉脫離，活動(dòng)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(shí)倒流停止，壓縮機的排量增加，壓縮機恢復正常工作(gōng zuò)。而實(shí)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，在系統(system)中產(chǎn)生了周期性的氣流振蕩現象，這種現象稱(chēng)為喘振。
　　壓縮機達到最小排量點(diǎn)而產(chǎn)生嚴重的氣流旋轉脫離是內因，而壓縮機的性能曲線(xiàn)（Curve）狀況和工況點(diǎn)的位置是條件(tiáo jiàn)，內因只有在條件的促成下，才能發(fā)生特有的現象———喘振。
　　離心冷水機組運行在部分負荷時(shí)，壓縮機(compressor)導葉開(kāi)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(shí)就可能發(fā)生旋轉失速或喘振。
　　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，當排量小到某一極限點(diǎn)時(shí)就會(huì )發(fā)生該現象。冷水機組是否在喘振點(diǎn)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(guò)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(diǎn)。
　　由于壓縮(compression)機葉輪流道內氣體流量的減少，按照壓縮機的特性曲線(xiàn)，其運行的工況點(diǎn)引向高壓縮比方向。這時(shí)氣流方向的改變在葉輪進(jìn)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 ;脫離現象 ；氣動(dòng)損失增大，葉輪出口處產(chǎn)生負壓區，引起冷凝器上部或蝸殼內原有的正壓氣流沿壓降方向 ;倒灌 ；退回葉輪內，使葉輪流道內的混合流量增大，葉輪恢復正常工作。
　　如此時(shí)壓縮機工況點(diǎn)仍未脫離喘振點(diǎn)（區），又將出現上述氣流的 ;倒灌 ;。氣流這種周期(cycle)性的往返脈動(dòng)(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、高壓比區域中所產(chǎn)生的一種不穩定的運行狀態(tài)。壓縮機喘振時(shí)，將出現氣流周期性振蕩(oscillation)現象。喘振帶給壓縮機嚴重的破壞，會(huì )導致(cause)下列嚴重后果：
　　1）使壓縮機的性能(property)明顯惡化，氣體參數（壓力、排量）產(chǎn)生大幅度脈動(dòng)。昆山空壓機保養主要噪聲源是進(jìn)、排氣口，應選用適宜的進(jìn)排氣消聲器?？諌簷C進(jìn)氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進(jìn)氣消聲器應選用抗性結構或以個(gè)、抗性為主的阻抗復合式結構?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應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(gè)機組的振動(dòng)。喘振使壓縮機的轉子和定子的元件經(jīng)受交變的動(dòng)應力：壓力失調引起強烈的振動(dòng)，使密封和軸承損壞(damage)，甚至發(fā)生轉子和定子元件相碰等：葉輪動(dòng)應力加大。4）電流(Electron flow)發(fā)生脈動(dòng)。5）小制冷量機組的脈動(dòng)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(dòng)，在壓縮機(compressor)出口產(chǎn)生氣流(airflow)的反復倒灌、吐出、往返撞擊，使得主電機交替出現滿(mǎn)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(wú)規律的強烈抖擺和跳動(dòng)。壓縮機轉子在機內沿軸向往返竄動(dòng)，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(jìn)進(jìn)喘振工況，應立即采取調節措施，降低（reduce)出口壓力或增加進(jìn)口流量(單位:立方米每秒)。從以上喘振產(chǎn)生的機理來(lái)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。當負荷越來(lái)越小，小到某一極限點(diǎn)時(shí)，便會(huì )發(fā)生喘振，或者當壓比大到某一極限點(diǎn)時(shí)，便會(huì )發(fā)生喘振。用熱氣旁通來(lái)進(jìn)行喘振防護，是通過(guò)喘振保護線(xiàn)來(lái)控制熱氣旁通的開(kāi)啟或封閉，使機組闊別喘振點(diǎn)，達到保護的目的。從冷凝器（類(lèi)別：換熱設備）連接到蒸發(fā)器一根連接管，當運行點(diǎn)到達喘振保護點(diǎn)而未達到喘振點(diǎn)時(shí)，通過(guò)控制系統打開(kāi)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(shí)進(jìn)步了排氣量，從而避免了喘振的發(fā)生。
　　3.2　改變壓縮機轉速
　　壓縮(compression)機轉速改變，壓縮機的性能曲線(xiàn)將隨著(zhù)移動(dòng)，可以增加穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))工況區域，它適用于蒸汽輪機、燃氣輪機拖動(dòng)的機組，是一種比較經(jīng)濟的調節方法(method)，只是調節后的工作點(diǎn)不一定是最高效率點(diǎn)。昆山空壓機保養主要噪聲源是進(jìn)、排氣口，應選用適宜的進(jìn)排氣消聲器?？諌簷C進(jìn)氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進(jìn)氣消聲器應選用抗性結構或以個(gè)、抗性為主的阻抗復合式結構?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應在空壓機排氣口使用小孔消聲器但對電動(dòng)機拖動(dòng)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(huì )使設備大大復雜化，同時(shí)造價(jià)也高。
　　3.3　多級壓縮
　　多級壓縮以降低（reduce)壓縮機轉速。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。一般多級機器中任何一級發(fā)生喘振，都會(huì )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速，增大穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))工況區域。
　　3.4　采用轉動(dòng)的擴壓器調節
　　當流量(單位:立方米每秒)減小時(shí)，一般在擴壓器中首先產(chǎn)生嚴重(serious)的旋轉脫離而導致喘振。昆山空壓機保養主要噪聲源是進(jìn)、排氣口，應選用適宜的進(jìn)排氣消聲器?？諌簷C進(jìn)氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進(jìn)氣消聲器應選用抗性結構或以個(gè)、抗性為主的阻抗復合式結構?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應在空壓機排氣口使用小孔消聲器在流量變化時(shí)，假如能相應改變擴壓器流道的進(jìn)口幾何角，以適應改變了的工況，使沖角α不致很大，則可使性能曲線(xiàn)向小流量區大幅度移動(dòng)(mobile)，擴大穩定工況范圍(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(kāi)利的產(chǎn)品中得到具體的應用，但低負荷時(shí)仍須采用熱氣旁通。
　　3.5　可移動(dòng)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。當機組運行的壓比一定時(shí)（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(lái)說(shuō)，當運行負荷降低時(shí)，壓縮機(compressor)的導葉逐漸封閉，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：當氣體的流速無(wú)法克服擴壓腔的阻力損失時(shí)，氣流會(huì )出現停滯(釋義:事物因受阻礙)，由于氣體動(dòng)能的下降，轉化的壓力能也降低：當氣流體壓力小于排氣管網(wǎng)的壓力時(shí)，氣流發(fā)生倒流，喘振發(fā)生。
　　4、結語(yǔ)
　　熱氣旁通、改變壓（氣壓變量)縮機轉速(Rotating speed)、多級壓縮(compression)、轉動(dòng)的擴壓器調節以及散流滑塊設計均能有效避免 ;喘振 ；對于離心式冷水機組具有較好的節能效果。昆山空壓機保養在空壓機的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設置消聲坑道以后，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(chǎng)房混響很重。