压缩机防喘振研究
摘要:压缩机作为一种有效的气体运输设备，广泛应用于天然气输送、空气钻井、化工制药等行业。但由于压缩机的工作特性经常引发“喘振”现象，会严重影响压缩机的正常运转，甚至威胁生产安全。本文通过分析压缩机原理以及产生喘振现象的原因和实例，总结影响压缩机产生喘振现象的各种因素，并提出预防和减轻压缩机产生喘振的有效措施，可有效提高压缩机的使用寿命和行业生产安全性。文章结合压缩机喘振实例，提出了相应的防喘振有效措施，对于提高压缩机应用和生产安全有着重要的意义。
关键词:压缩机；喘振；预防措施
压缩机一般是一种由电机带动的，可压缩输送各种气体的设备。常见的有离心式压缩机、活塞式压缩机等。压缩机具有排量大、效率高、安装使用简便等优点，是天然气输送、空气钻井、化工制药等行业生产中对气体实现输送的有效设备。因此确保压缩机的正常运转是保障生产正常进行的重要内容。但是，压缩机在工作中会由于种种原因经常出现“喘振”现象，这种现象被认为是压缩机的一种固有特性，如预防和防护不当，会严重影响并降低压缩机的工作能力，甚至会造成压缩机的结构损坏，影响生产工作的正常进行。因此开展压缩机的防喘振研究，提出相应的防喘振有效措施，对于提高压缩机应用和生产安全有着重要的意义。
一、压缩机和喘振现象
常用压缩机主要类型有轴流式、离心式、活塞式、回转式等。
这四种压缩机的工作原理可总结为两类：其中轴流式和离心式压缩机属于第一类，该类压缩机将动能转化为势能，利用动力装置将气体加速，再进行降速，并改变气体流向，使气体势能增加的原理实现输送。如离心式压缩机，利用在压缩腔中的旋转叶轮产生的离心力将气体介质甩向特定方向，并给予气体介质压动能，同时使压缩腔形成负压区，抽吸气体持续进入压缩腔，实现了对气体的持续输送。而第二类压缩机如活塞式和回旋式压缩机则通过减少压缩腔容积，使压缩腔内气体增压并排出的压缩气体方式实现气体输送的。压缩机在选择压缩机的类型时，应将所输送气体介质的类型、流量、压力等参数和压缩机的特性进行对比考虑。
压缩机工作时，工作负荷下降到某一值后，其出口流量会发生强烈波动不稳，位于出口的气体止逆阀由于剧烈波动的影响会发生开关不稳现象，这会导致压缩机的气体流量、压力随着止逆阀的开关产生频率变化，当振幅达到一定程度后，压缩机机身将产生振动或晃动，产生“吼叫声”，这个过程就是压缩机的“喘振”
现象。喘振现象是气体可压缩性的特性造成的，是压缩机的常见现象。上世纪40年代中期，英国学者就提出应对离心压缩机的喘振现象给予关注和研究。压缩机产生喘振现象的原因和常见实例有：
（1）转速下降但背压未下降。压缩机若出现转速下降的故障时，会使压缩机出口压力急剧降低，导致管网中高压气体回流至压缩机，引发喘振现象。导致压缩机转速下降的原因有很多，如调速系统故障、气体质量较差导致的压缩机堵塞、气体供给不足导致的管网压力下降等。
（2）管网阻力或后系统压力增大。管网阻力和后系统压力的增大都会导致管网特性曲线急剧上升，产生喘振。例如：出口阀门故障导致的管网阻力升高、排气通道不畅导致管网阻力升高、工艺改造导致的后系统压力升高等现象。
（3）压缩机的入口压力降低或入口管线阻力增大。入口的压力降低或阻力增大会导致喘振现象的发生，具体实例如：入口过滤器堵塞、压缩机入口吸入杂质、入口前设备多导致的阻力增大等。
（4）温度变化影响产生喘振。主要有冷却系统失效、环境温度变化等。
（5）气体介质成分变化引发喘振。如催化剂中毒、环境影响改变了气体组分等原因。
因此，影响压缩机喘振现象的因素主要有压缩机性能、流量、背压、转速、气体相对分子量、入口压力、入口温度、管网容积、管网阻力等。当开展压缩机的防喘振研究时，必须充分考虑以上因素，建立有效的检测监测系统，准确测量各参数变化，对压缩机的工作状态做出评价。
二、压缩机防喘振措施
喘振现象发生的原因有很多，但其根本原因和主要原因是由于入口气体流量小于压缩机所要求的最低流量。因此，压缩机防喘振基本措施主要是使入口流量和入口压力满足压缩机的最低限度，保证压缩机的流量稳定并处于正常工作要求范围内。具体的防压缩机喘振措施有：
（1）管道优化
主要可通过增加并接防喘振设备、增加压缩机旁路、建立压缩机自动防护系统来进行管道优化。将防喘振阀、流量计、防喘振放空阀等装载在防喘振管线上，当管道出现供气不足时，流量计监测气量不足信号并指示防喘振阀启动并开启防喘振放空阀，确保压缩机内流量总大于管道流量；利用冷却机将出口处的大流量气体分离从旁路吸入入口处，减少喘振发生的可能；建立包含防喘振控制阀门、控制器、流量监测系统、温度压力传感器等设备的自动保护系统，确保入口流量达到压缩机的正常工作需求。
（2）建立防喘振模糊控制模拟方法
设计模糊控制器，利用Matlab软件编程控制建立模型，可有效分析压缩机喘振现象，并得出合理的防喘振控制要求。
（3）生产优化管理
压缩机生产使用过程中须优化管理，具体有设备维护优化、环境保护、设备操作优化等方面。其中设备维护优化要求：滤网及时更换以确保入口过滤器压差较小、避免气体掺入杂质、检测设备功能保障等；环境保护要求保障环境温度的变化对压缩机的影响降至最低，防止出现管路堵塞；设备操作优化要求防止系统压力超压、稳定系统流量、根据要求调节压缩机转速等要求。同时，压缩机操作维护相关人员应加强学习和培训，要不断提高专业素质。
结束语
压缩机应用广泛，但压缩机的喘振现象严重影响压缩机的正常运转，甚至威胁生产安全。本文通过分析压缩机原理以及产生喘振现象的原因和实例，总结影响压缩机产生喘振现象的各种因素，并提出预防和减轻压缩机产生喘振的有效措施，可有效提高压缩机的使用寿命和行业生产安全性。对于提高压缩机应用和生产安全有着重要的意义，为压缩机工作安全和生产提供了保障。
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