风机喘振基础知识

奥科远电器 2018-06-16 08:47:59


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喘振定义

喘振顾名思义就象人哮喘一样,风机出现周期性的出风与倒流,相对来讲轴流式风机更容易发生喘振,严重的喘振会导致风机叶片疲劳损坏。

流体机械及其管道中介质的周期性振荡,是介质受到周期性吸入和排出的激励作用而发生的机械振动。例如,泵或压缩机运转中可能出现的喘振过程是:流量减小到最小值时出口压力会突然下降,管道内压力反而高于出口压力,于是被输送介质倒流回机内,直到出口压力升高重新向管道输送介质为止;当管道中的压力恢复到原来的压力时,流量再次减少,管道中介质又产生倒流,如此周而复始。喘振的产生与流体机械和管道的特性有关,管道系统的容量越大,则喘振越强,频率越低。一旦喘振引起管道、机器及其基础共振时,还会造成严重后果。为防止喘振,必须使流体机械在喘振区之外运转。在压缩机中,通常采用最小流量式、流量-转速控制式或流量-压力差控制式防喘振调节系统。当多台机器串联或并联工作时,应有各自的防喘振调节装置。

风机喘振的现象


  • 风机抽出的风量时大时小,产生的风压时高时低,系统内气体的压力和流量也发生很大的波动。


  • 风机的电动机电流波动很大,最大波动值有50A左右。


  • 风机机体产生强烈的振动,风机房地面、墙壁以及房内空气都有明显的抖动。


  • 风机发出“呼噜、呼噜”的声音,使噪声剧增。


  • 风量、风压、电流、振动、噪声均发生周期性的明显变化,持续一个周期时间在8s左右。


喘振原因


根据对轴流式通风机做的大量性能试验来看,轴流式通风机的p-Q性能曲线是一组带有驼峰形状的曲线(这是风机的固有特性,只是轴流式通风机相对比较敏感),如左图所示。当工况点处于B点(临界点) 左侧B、C之间工作时,将会发生喘振,将这个区域划为非稳定区域。发生喘振,说明其工况已落到B、C之间。


离心压缩机发生喘振,根本原因就是进气量减少并达到压缩机允许的最小值。理论和实践证明:能够使离心压缩机工况点落入喘振区的各种因素,都是发生喘振的原因。


  • 进气温度升高,空气密度减少,夏季比冬季易发生喘振。


  • 进气压力下降,如入口过滤器堵塞或吸气负压值高。


  • 出口系统管网压力提高,即排气不畅造成出口堵塞喘振。


  • 离心压缩机出口工作压力值设定在喘振区边缘。


  • 离心机转速降低时易发生喘振。


喘振的危害


1. 喘振现象对压缩机的危害


喘振现象对压缩机十分有害,主要表现在以下几个方面:



  • 喘振时由于气流强烈的脉动和周期性震荡,会使供气参数(压力、流量等)大幅度地波动,破坏了工艺系统的稳定性。


  • 会使叶片强烈振动,叶轮应力大大增加,噪音加剧。


  • 引起动静部件的摩擦与碰撞,使压缩机的轴产生弯曲变形,严重时产生轴向窜动,碰坏叶轮。


  • 加剧轴承、轴颈的磨损,破坏润滑油膜的稳定性,使轴承合金产生疲劳裂纹,甚至烧毁。


  • 损坏压缩机的级间密封及轴封,使压缩机效率降低,甚至造成爆炸、火灾等事故。


  • 影响与压缩机相连的其他设备的正常运转,干扰操作人员的正常工作,使一些测量仪表仪器准确性降低,甚至失灵。


一般机组的排气量、压力比、排气压力和气体的密度越大,发生的喘振越严重,危害越大。


2. 轴流风机发生喘振时的危害

当风机发生喘振时,风机的流量周期性地变化,变化幅度比较大,可能出现零甚至负值。风机流量的这种剧烈的正负波动,会发生气流的猛烈撞击,使风机本身产生剧烈振动,同时风机工作的噪声加剧。大容量、高压头风机发生喘振的危害很大,可能导致轴承和设备的损坏。


影响压缩机喘振的因素



1. 压缩机转速


当离心压缩机转速变化时,其性能曲线也将随之改变,当转速提高时,压缩机叶轮对气体所做的功将增大,在相同的容积流量下,气体的压力也增大,性能曲线上移。反之,转速降低则性能曲线下移。



2. 管道特性对喘振的影响


离心压缩机的工作点是压缩机性能曲线与管网特性曲线的交点,只要其中一条曲线发生变化,则工作点就会改变。管网阻力增大(如压缩机出口阀关小), 其特性曲线将变陡,致使工作点向小流量方向移动,如图所示:当工作点由A移至A时便进人了喘振工况区。管网容量越大,喘振的振幅越高,频率越低,喘振越严重,破坏性越强。喘振的频率大致与管网容量的平方根或容量的0.56次方成反比。另外,管网的容量对压缩机的喘振流量也有影响,戴冀等对一小型低压离心压缩机的喘振试验表明:管网的容量对喘振点的影响很大, 容量大时喘振点流量也增大,压缩系统稳定性变差。


3. 影响喘振的其他因素


  • 压缩机的参数结构:入口导叶开度、叶轮结构、扩压机的结构


  • 压缩机的进气状态:进气温度、压力、气体组成。


防止喘振的具体措施



1. 针对轴流式风机喘振采取的措施


  • 使泵或风机的流量恒大于QK。如果系统中所需要的流量小于QK时,可装设再循环管或自动排出阀门,使风机的排出流量恒大于QK 。


  • 如果管路性能曲线不经过坐标原点时,改变风机的转速,也可能得到稳定的运行工况。通过风机各种转速下性能曲线中最高压力点的抛物线,将风机的性能曲线分割为两部分,右边为稳定工作区,左边为不稳定工作区,当管路性能曲线经过坐标原点时,改变转速并无效果,因此时各转速下的工作点均是相似工况点。


  • 对轴流式风机采用可调叶片调节。当系统需要的流量减小时,则减小其安装角,性能曲线下移,临界点向左下方移动,输出流量也相应减小。


  • 最根本的措施是尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的风机,而采用性能曲线平直向下倾斜的风机。


2. 防止离心式压缩机喘振的条件


  • 防止进气压力过低、进气温度高和气体分子量减少等


  • 防止管网堵塞使管网特性改变。


  • 要坚持在开、停车过程中,升降速度不可太快,并且先升速后升压和先降压后降速。


  • 开、关防喘振阀时要平稳缓慢。

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