羅書磊,韓　芬（.淄博金柯工程設(shè)計有限公司,山東　淄博　55000；.兗礦新疆煤化工有限公司,烏魯木齊　830000）

離心式CO2壓縮機喘振原因分析及預(yù)防

羅書磊1,韓芬2
（1.淄博金柯工程設(shè)計有限公司,山東淄博255000；2.兗礦新疆煤化工有限公司,烏魯木齊830000）

本文針對某公司尿素車間離心式CO2壓縮機試車和運行中出現(xiàn)的問題，結(jié)合資料和實際工作中的經(jīng)驗，對離心式CO2壓縮機喘振的原因和如何預(yù)防壓縮機喘振進(jìn)行了分析。文中根據(jù)需要對該公司離心式CO2壓縮機情況、離心式CO2壓縮機的工作原理和離心式CO2壓縮機喘振現(xiàn)象和危害進(jìn)行簡要說明。

離心式CO2壓縮機；喘振；原因；預(yù)防

CO2壓縮機在采用離心式CO2壓縮機的尿素生產(chǎn)單位具有十分重要的地位，它的運行是否穩(wěn)定直接關(guān)系到尿素生產(chǎn)的穩(wěn)定，關(guān)系到尿素生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和能源消耗的高低。在生產(chǎn)運行情況下,由于操作和系統(tǒng)本身原因，離心式CO2壓縮機容易發(fā)生喘振。并且在發(fā)生喘振時,可能引起壓縮機的密封及軸承損壞,甚至形成氣體外泄、爆炸等惡性事故。因此,我們在正常開車和生產(chǎn)運行時，必須十分重視壓縮機喘振問題，提前預(yù)防、提前發(fā)現(xiàn)、盡早處理。本文結(jié)合實際生產(chǎn)中離心式CO2壓縮機的操作和運行情況對離心式CO2壓縮機發(fā)生喘振的原因和預(yù)防方法進(jìn)行了研究，以期能夠達(dá)到預(yù)防喘振，減少喘振現(xiàn)象發(fā)生的目的。

1　離心式CO2壓縮機簡介

某公司尿素車間的離心式CO2壓縮機采用汽輪機驅(qū)動壓縮機，汽輪機為杭州汽輪機股份有限公司生產(chǎn)的型號為NK40/45/20的單缸冷凝式汽輪機，壓縮機采用沈陽透平機械股份有限公司生產(chǎn)的機型為2MCL607+2BCL356/A的壓縮機。2MCL607+2BCL356/A離心壓縮機按二缸四段設(shè)計，設(shè)有段間冷卻器冷卻，缸間冷卻器冷卻。壓縮機一、二段為低壓缸，三、四段為高壓缸，并設(shè)有兩級防喘振閥。

2　離心式CO2壓縮機工作原理

壓縮機由汽輪機拖動，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，工藝氣體由吸入室吸入，隨葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)，獲得動能后，經(jīng)葉片間通道沿半徑方向甩出，并進(jìn)入流通面積逐漸擴大的擴壓器中，將動能轉(zhuǎn)化成壓力能，從而達(dá)到使工藝氣體提壓的目的。

3　離心式CO2壓縮機喘振現(xiàn)象描述

離心式CO2壓縮機在正常工況下，噪聲較低且是連續(xù)穩(wěn)定的。而當(dāng)接近喘振工況時，氣流發(fā)出的噪聲時高時低，并做周期性變化。但一旦進(jìn)入喘振工況后，噪聲會明顯增大，并發(fā)出異常的周期性吼叫或喘氣聲，管道和機體有時會有較大的震動，有時甚至?xí)霈F(xiàn)爆音。

4　離心式CO2壓縮機喘振危害

喘振的發(fā)生會使壓縮機轉(zhuǎn)子和靜子經(jīng)受交變應(yīng)力作用而斷裂，使級間壓力失常而引起強烈振動，導(dǎo)致密封及推力軸承損壞，使運動元件和靜止元件相碰，造成嚴(yán)重事故。

5　離心式CO2壓縮機喘振原因分析

5.1入口流量、壓力低于規(guī)定值

在離心式CO2壓縮機開車和正常運行中，如果發(fā)生入口流量和壓力低于正常規(guī)定值，就有可能發(fā)生壓縮機喘振。原因通常有：（1）前系統(tǒng)氣體減量或不穩(wěn)造成壓力和流量波動；（2）當(dāng)壓縮機入口管線氣流阻力增大也會造成進(jìn)氣壓力下降，主要為壓縮機進(jìn)口過濾器逐漸堵塞造成過濾器壓差過大造成；（3）壓縮機加負(fù)荷過快也會造成壓縮機進(jìn)口壓力和流量降低造成喘振。

5.2壓縮機動力來源不穩(wěn)

當(dāng)壓縮機動力來源不穩(wěn)時，亦會造成壓縮機喘振，原因如下：

（1）汽輪機動力蒸汽波動較大會造成壓縮機轉(zhuǎn)速波動較大并造成壓縮機喘振；

（2）汽輪機進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥動作過于靈敏，波動較大，亦會造成壓縮機喘振。

5.3壓縮機進(jìn)氣密度變化

壓縮的進(jìn)氣密度突然發(fā)生變化，在一定轉(zhuǎn)數(shù)下，離心力下降，引起出口壓力及排量下降，氣體倒流入壓縮機，造成機內(nèi)氣體低流量造成喘振，原因如下：

（1）進(jìn)氣溫度升高造成氣體密度降低造成喘振，特別是在夏季；（2）前系統(tǒng)原因造成壓縮機進(jìn)氣純度下降，造成進(jìn)氣分子量降低造成喘振；

（3）壓縮機級間冷卻器冷卻能力下降也會導(dǎo)致進(jìn)氣密度下降造成喘振。

5.4壓縮機出口壓力過高

在運行中由于多種情況會出現(xiàn)壓縮機出口壓力過高、運行工作點向小流量區(qū)域移動，從而進(jìn)入喘振工況。

（1）兩段四級壓縮中壓縮比偏離正常值，會造成壓縮機徑向力偏高造成喘振；

（2）升速升壓過程過快造成壓縮機出口壓力過高。壓縮機的升壓過程是一個分子累計的過程，出口的氣體逐漸充滿機體，并在升速過程中累計造成壓力慢慢升高，如升速升壓過快就會造成喘振；

（3）壓縮機出口放空未打開造成出口壓力過高，造成機體四級壓縮中氣體流通不暢從而造成喘振。

6　處理和預(yù)防喘振的措施

（1）開車前校核壓縮機儀表。在壓縮機開車前，必須校核壓縮機進(jìn)口流量計、進(jìn)口壓力、壓縮機防喘振閥門、汽輪機調(diào)速閥和出口放空閥門等儀表是否靈活好用。同時在開車過程中對調(diào)速閥的PID值和防喘振閥全行程反應(yīng)時間進(jìn)行校正，以期達(dá)到較好的操作反饋。

（2）合理調(diào)節(jié)兩級防喘振閥門開度。在壓縮機開車和運行中，要合理操作兩級防喘振閥門。機組的負(fù)荷調(diào)節(jié)靠轉(zhuǎn)速和防喘振閥控制，防喘振閥的開度和機組流量配合調(diào)節(jié)，防喘振閥的控制要沿喘振線精心控制，防止機組運行曲線落入喘振區(qū)。

（3）合理調(diào)節(jié)升壓和升速。在壓縮機開車過程中，升壓和升速應(yīng)交相呼應(yīng)，逐漸緩慢提高壓縮機的速度和壓力。在升速和升壓中總結(jié)升速和升壓趨勢，找出本臺機組的最佳升速升壓方式。

7　結(jié)論

喘振作為離心式壓縮機固有的機械特性，其在實際的運行生產(chǎn)中存在著較大的危害和隱患，而在長期的生產(chǎn)實踐中，更應(yīng)該結(jié)合生產(chǎn)實際，逐步了解喘振機理，掌握喘振的主要影響因素，以采取行之有效的預(yù)防控制措施，進(jìn)而提高壓縮機的抗喘振性能和運行可靠性，從而實現(xiàn)離心壓縮機安全、穩(wěn)定、長周期、高效的運行。

[1]張成寶,離心式壓縮機的喘振分析與控制[J].壓縮機技術(shù)，2003(06):4-8.

[2]花嚴(yán)紅,袁衛(wèi)星,王海.離心壓縮機研究現(xiàn)狀及展望[J].風(fēng)機技術(shù),2007,2(03):45-48.

[3]西安交通大學(xué)透平壓縮機教研室.離心式壓縮機原理[M].北京:機械工業(yè)出版社,1990.

羅書磊（1987—），男，河南許昌人，本科，助理工程師，研究方向：化工工程設(shè)計。