陳丹丹 周詩(shī)泰

格力電器（石家莊）有限公司

蒸汽壓縮機(jī)是在熱回收中對(duì)產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行壓縮，以提高蒸汽溫度、壓力的重要設(shè)備。而蒸汽壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象是一種極其常見的運(yùn)行故障，會(huì)引起動(dòng)靜部件之間的摩擦、碰撞，使得壓縮機(jī)軸出現(xiàn)彎曲、變形，嚴(yán)重時(shí)葉輪會(huì)損壞。所以，為了提升蒸汽壓縮機(jī)運(yùn)行效率，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行，應(yīng)結(jié)合蒸汽壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)組成原理、運(yùn)行環(huán)境等因素，制定有效的防喘振控制方式。

一、蒸汽壓縮機(jī)喘振原理

蒸汽壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要包括潤(rùn)滑系統(tǒng)、蒸汽降溫器、壓縮系統(tǒng)三個(gè)部分。依據(jù)壓縮類型還可將蒸汽壓縮機(jī)分為離心式壓縮機(jī)、羅茨式壓縮機(jī)等。

當(dāng)離心式壓縮機(jī)操作工況出現(xiàn)變動(dòng)且偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，如果氣體流量減少，進(jìn)入到葉輪、擴(kuò)壓器流道的氣流方向就會(huì)發(fā)生變化。一旦氣體流量減少到一定值時(shí)，整個(gè)流道的邊界層分離現(xiàn)象就會(huì)逐漸加重。同時(shí)，在氣流分離沿著葉輪旋轉(zhuǎn)反向擴(kuò)展的作用下，葉道中會(huì)出現(xiàn)氣流旋離，葉道中氣流無法順暢流通，出現(xiàn)級(jí)下降，進(jìn)而導(dǎo)致排氣管內(nèi)高壓力氣體倒流，再次使葉輪正常運(yùn)行。但此時(shí)新倒流氣體又會(huì)被壓出，導(dǎo)致級(jí)中流量減少、壓力下降。之后級(jí)后的壓力氣體又倒流回到級(jí)中。這樣來回反復(fù)，壓縮機(jī)就會(huì)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。

從中也能夠總結(jié)出蒸氣壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象的條件包括：①流量會(huì)變小，小到一定程度時(shí)壓縮機(jī)就無法穩(wěn)定運(yùn)行。②管網(wǎng)系統(tǒng)氣體壓力比較大，超出一定轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最高壓力時(shí)就會(huì)出現(xiàn)向管網(wǎng)氣體倒流，壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象。③機(jī)械部件損壞。機(jī)械密封良好時(shí)，各級(jí)之間不會(huì)發(fā)生串氣。但是機(jī)械密封不良，或損壞、脫落時(shí)就會(huì)出現(xiàn)串氣，引起蒸汽壓縮機(jī)喘振。④若是操作過程中升速、升壓過快，就會(huì)引發(fā)氣流倒灌現(xiàn)象，導(dǎo)致蒸汽壓縮機(jī)喘振。⑤轉(zhuǎn)速、流量、壓力等發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)有可能落入到喘振區(qū)，以致于蒸氣壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振。

二、蒸汽壓縮機(jī)防喘振的判斷

蒸汽壓縮機(jī)防喘振的判斷方式包括：①采用聽測(cè)的方法判斷壓縮機(jī)出口管路氣流是否存在噪音。若其中出現(xiàn)了周期性的呼哧呼哧聲響，尤其是進(jìn)入喘振工況，噪聲聲音會(huì)更大，甚至有可能出現(xiàn)爆炸聲音。②采用觀測(cè)的方法，觀察壓縮機(jī)進(jìn)口流量、出口壓力是否正常。如果發(fā)現(xiàn)其中出現(xiàn)了周期性的脈動(dòng)、測(cè)量?jī)x表的大幅度擺動(dòng)現(xiàn)象，就證明其中出現(xiàn)了喘振故障。③觀測(cè)壓縮機(jī)機(jī)體、軸承的振動(dòng)情況是否存在異常。因?yàn)楫?dāng)其出現(xiàn)嚴(yán)重喘振現(xiàn)象時(shí)，機(jī)體、軸承都會(huì)出現(xiàn)劇烈振動(dòng)。④運(yùn)用故障診斷、狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)估蒸汽壓縮機(jī)是否出現(xiàn)喘振。蒸汽壓縮機(jī)喘振可分為深度喘振、弱度喘振，但兩者之間并無明顯的判斷界限，只依靠觀測(cè)、聽測(cè)手段是無法準(zhǔn)確判別喘振程度的。所以，要借助先進(jìn)的故障診斷、狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行故障分析、判斷。

三、實(shí)例分析蒸汽壓縮機(jī)防喘振控制方式

（一）實(shí)例分析。文章選取了某硫酸銨二期項(xiàng)目中不同類型的蒸汽壓縮機(jī)為例具體分析了壓縮機(jī)控制方法。這些不同類型的蒸汽壓縮機(jī)入口流量分別為90、112、4t/h。其主要組成部分包括蒸汽系統(tǒng)組成的回路控制、壓縮機(jī)機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)、潤(rùn)滑油油溫檢測(cè)系統(tǒng)、防喘振控制回路等。在防喘振控制回路之上有防喘振閥門、排空閥等，可以用于蒸汽壓縮機(jī)的防喘振控制。

（二）控制方式。結(jié)合蒸汽壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振的原因，可采取以下控制方式。一是打開排空閥門，降低出口管道壓力，緩解喘振現(xiàn)象。但這種方式只能緩解喘振，而不能真正消除喘振。二是可以打開回流管線上的防喘振閥門，讓出口管道蒸汽回流，降低管道壓力，增加蒸汽壓縮機(jī)入口流量。但在開啟、關(guān)閉防喘振閥門時(shí)要緩慢、交替，平緩操作，以免軸位移過大，振動(dòng)加劇。如果壓縮機(jī)組上的防喘振閥門超過兩個(gè)，更要交替進(jìn)行，保持各缸壓力均勻變化。

針對(duì)該蒸汽壓縮機(jī)，其具體防喘振控制方法為：先手動(dòng)打開排空閥門，放空蒸汽，降低出口壓力。接下來，再在回流管道上增設(shè)防喘振閥門，在蒸汽壓縮機(jī)入口流量比較小時(shí)開啟防喘振閥門，以增加入口流量，避免蒸氣壓縮機(jī)出現(xiàn)防喘振現(xiàn)象。

（三）自動(dòng)控制方式。在蒸汽壓縮機(jī)防喘振控制中還可采取自動(dòng)控制方式，使其在自動(dòng)出口顯示值、出口壓力設(shè)計(jì)值出現(xiàn)偏差時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)其運(yùn)行頻率。當(dāng)自動(dòng)出口顯示值比較小時(shí)，會(huì)自動(dòng)將其頻率調(diào)大，控制壓縮機(jī)運(yùn)行狀況。針對(duì)本文提出的壓縮機(jī)實(shí)例，可采用依據(jù)防喘振計(jì)算公式組態(tài)防喘振判定程序、依據(jù)蒸氣壓縮特性曲線推到防喘振判定程序，實(shí)現(xiàn)防喘振閥門自動(dòng)控制。一旦蒸汽壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，就可及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。就其中第一種控制方法來說，可通過設(shè)定喘振判斷系數(shù)的方法判斷蒸汽壓縮機(jī)是否出現(xiàn)了喘振現(xiàn)象。就第二種控制方式來說，在充分考慮特性曲線的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行分段計(jì)算，確定邊界斜率，并將其與工況斜率進(jìn)行對(duì)比，確定是否出現(xiàn)了喘振現(xiàn)象。若邊界斜率較大，則證明蒸汽壓縮機(jī)出現(xiàn)了喘振現(xiàn)象，反之，則正常。另外，還可設(shè)置預(yù)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)蒸汽壓縮機(jī)喘振的自動(dòng)預(yù)警，以便工作人員能及時(shí)處理喘振事故，保證蒸汽壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。

綜上所述，消除蒸汽壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象的前提是要充分、詳細(xì)地了解蒸氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理；關(guān)鍵是掌握蒸汽壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象判斷方法，以便根據(jù)實(shí)際情況制定更加合理的控制方式；重點(diǎn)是結(jié)合蒸氣壓縮機(jī)類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的控制方式，并創(chuàng)建自動(dòng)化的控制方式，真正意義上地做好蒸汽壓縮機(jī)防喘振控制工作。