【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)。P=Pr+AQ2P=PrP=AQ2Q 圖227 管網(wǎng)性能曲線將式（1）表示在圖227上，即為一條二次曲線，它是管網(wǎng)端壓與進氣量的關(guān)系曲線，稱為管網(wǎng)性能曲線。管網(wǎng)性能曲線實際上相當(dāng)于管網(wǎng)的阻力曲線，此曲線的形狀與容器的壓力及通過管路的阻力有關(guān)。當(dāng)從壓縮機到容器的管網(wǎng)很短、閥門全開，因而阻力損失很小時，管網(wǎng)特性曲線幾乎是一水平線，如線1。當(dāng)管路很長或閥門關(guān)小時，阻力損失增大，管網(wǎng)性能曲線的斜率增加，于是變成線2所示。閥門開度愈小，曲線變得愈陡，如線3。如果容器中壓力下降，則管網(wǎng)性能曲線將向下平移；當(dāng)Pr為常壓時，管網(wǎng)性能曲線就是線4，可見管網(wǎng)的性能曲線是隨管網(wǎng)的壓力和阻力的變化而變化的，當(dāng)離心壓縮機向管網(wǎng)中輸送氣體時，如果氣體流量和排出壓力都相當(dāng)穩(wěn)定（即波動甚?。?，這就是表明壓縮機和管網(wǎng)的性能協(xié)調(diào)，處于穩(wěn)定操作狀態(tài)。這個穩(wěn)定工作點具有兩個條件：一是壓縮機的排氣量等于管網(wǎng)的進氣量；二是壓縮機提供的排壓等于管網(wǎng)需要的端壓。所以這個穩(wěn)定工作點一定是壓縮機性能曲線和管網(wǎng)性能曲線交點，因為這個交點符合上述兩個相關(guān)條件。為了便于說明，把容積流量折算為質(zhì)量流量G。圖228中線1為壓縮機性能曲線，線2為管網(wǎng)性能曲線，兩者的交點為A點。假設(shè)壓縮機不是在A點而是在某點A1工況下工作，由于在這種情況下，壓縮機的流量G1大于A點工況下的G0，在流量為G1的情況下管網(wǎng)要求端壓為PB1，比壓縮機能提供的壓力PA1還大△P，這時壓縮機只能自動減量（減小氣體的動能，以彌補壓能的不足）；隨著氣量的減小，其排氣壓力逐漸上升，直到回到A工況點。假設(shè)不是回到工況點A而是達到工況點A2，這時壓縮機提供的排氣壓力大于管網(wǎng)需要的壓力，壓縮機流量將會自動增加，同時排氣壓力則隨之降低，直到和管網(wǎng)壓力相等才穩(wěn)定，這就證明只有兩曲線的交點A才是壓縮機的穩(wěn)定工況點。 圖228 離心壓縮機的穩(wěn)定工況點當(dāng)離心式壓縮機的流量減少或增加到一定值時都會出現(xiàn)氣流不穩(wěn)定工況，因而相應(yīng)地有最大流量限和最小流量限，大量理論研究和實驗表明，壓縮機的氣流不穩(wěn)定工況總是與通流部分各元件氣流的嚴重脫離密切相關(guān)的。壓縮機運行中出現(xiàn)不穩(wěn)定工況，性能將大大惡化，在喘振下運行會出現(xiàn)嚴重的振動，機器不能正常工作，甚至被破壞。 阻塞工況壓縮機在某轉(zhuǎn)速下運行，轉(zhuǎn)速不變，增加流量，當(dāng)流量增加到某個值時，壓縮機性能急劇惡化，不能再繼續(xù)增加流量或提高排氣壓力。這可能有兩種情況：第一，在壓縮機內(nèi)流道中某個截面氣流達到臨界狀態(tài)，進一步加大流量成為不可能，多發(fā)生在高轉(zhuǎn)速；第二，流量增加，損失增加太多，葉輪對氣體做的功只能用來克服流動損失，而不能提高氣體的壓力，多發(fā)生在低轉(zhuǎn)速。這就是壓縮機的阻塞。阻塞流量可以通過試驗和計算來確定。在試驗時，加大流量，使壓縮機性能開始急劇惡化的流量就可認為是阻塞流量，壓比流量特性線幾乎成垂直下降形式。一般壓縮機特性線上阻塞流量限都不明顯標(biāo)明。為確保運行穩(wěn)定，可以根據(jù)特性線的形狀大致規(guī)定最大流量限制，也可以以設(shè)計工況為依據(jù)規(guī)定出一定的范圍。 喘振工況當(dāng)離心壓縮機流量小到足夠時，會在整個擴壓器流道中產(chǎn)生嚴重的旋轉(zhuǎn)失速，壓縮機出口壓力突然下降，使管網(wǎng)的壓力比壓縮機出口壓力高，迫使氣流倒回壓縮機，一直到管網(wǎng)壓力下降到低于壓縮機出口壓力時，壓縮機又開始向管網(wǎng)供氣，壓縮機恢復(fù)正常工作。當(dāng)管網(wǎng)壓力又恢復(fù)到原來壓力時，流量仍小于喘振流量，壓縮機又產(chǎn)生嚴重的旋轉(zhuǎn)失速，出口壓力下降，管網(wǎng)中的氣流又倒流回壓縮機。如此周而復(fù)始，使壓縮機的流量和出口壓力周期性的大幅波動，引起壓縮機強烈的氣流波動，這種現(xiàn)象就稱為壓縮機的喘振。一般管網(wǎng)容量大，喘振振幅就大，頻率就低，反之，管網(wǎng)容量小，振幅就小、頻率就高。喘振現(xiàn)象通常具有如下宏觀特征：(1)壓縮機工作極不穩(wěn)定(2)喘振有強烈的周期性氣流噪聲，出現(xiàn)氣流吼叫聲。(3)機器強烈振動，機體、軸承等振幅急劇增加。 引起喘振的原因?qū)嶋H運行中引起喘振的原因很多。從外部條件來分析，即從壓縮機與管網(wǎng)的聯(lián)合運行來分析，管網(wǎng)流量、阻力的變化與壓縮機工作不協(xié)調(diào)應(yīng)是引起壓縮機喘振的重要原因。這種工作的不協(xié)調(diào)可以分為兩點：第一，壓縮機的流量等于或小于喘振流量；第二，壓縮機排氣壓力低于管網(wǎng)氣體壓力。因為聯(lián)合運行點是由壓縮機特性線和管網(wǎng)特性線共同決定的，如果聯(lián)合運行點落在壓縮機特性線的喘振區(qū)時就會出現(xiàn)喘振。實際運行中引起運行點變化的情況很多，凡是運行中使壓縮機特性線下移（如進氣壓力降低、進氣溫度升高、進氣分子量減少等）或管網(wǎng)特性線上移，或者兩者同時發(fā)生，或減量過多，使聯(lián)合運行點落人喘振區(qū)的都會引起壓縮機喘振。開車過程中升速、升壓不協(xié)調(diào)，如升壓太快，降速、降壓不協(xié)調(diào)，如降速太快都可能引起壓縮機喘振。對高壓比壓縮機首末級容積流量差很大，前面流道寬而后面流道很窄，開車時（升速過程）各級排氣壓力都不高，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到某個轉(zhuǎn)速時，前面級容積流量已足夠大，而后面的級有可能排不出去，形成對中間級的阻塞，壓力升高，造成對這些級的背壓超過該轉(zhuǎn)速下的喘振點的壓力而引起機器的喘振。 喘振實例分析 當(dāng)壓縮機的性能曲線與管網(wǎng)性能曲線兩者或兩者之一發(fā)生變化時，交點就要變動，也就是說壓縮機的工況將有變化，從而出現(xiàn)變工況操作。離心壓縮機的特性曲線（εQ）與壓縮機的轉(zhuǎn)速、介質(zhì)的性質(zhì)及進氣狀態(tài)有關(guān)。性能曲線的變化如圖229所示。圖229 性能曲線的變化離心壓縮機的變工況有時并不是在人們有意識的直接控制下（例如調(diào)節(jié)閥門等）發(fā)生的，而是間接地接受到生產(chǎn)系統(tǒng)乃至驅(qū)動機的意外干擾而發(fā)生?；S離心式壓縮機經(jīng)常發(fā)生意料之外的喘振，舉例如下。圖230 離心壓縮機性能變化造成喘振的情況℃，工作點在A點（見圖230a），因生產(chǎn)中冷卻器出了故障，使來氣溫度劇增到60℃，這時壓縮機突然出現(xiàn)了喘振。究其原因，就是因為進氣溫度升高，使壓縮機的性能曲線下移，由線1下降為1’，而管網(wǎng)性能曲線未變，壓縮機的工作點變到A’點，此點如果落在喘振限上，就會出現(xiàn)喘振。，后來由于某種原因，進氣管被異物堵塞而出現(xiàn)了喘振。分析其原因就是因為進氣管被堵，壓縮機進氣壓力從Pj下降為Pj’使機器性能曲線下降到1’線，管網(wǎng)性能曲線無變化，于是工作點變到A’，落入喘振限所致。，工況點為A點（圖230c）。后來因為生產(chǎn)中高壓蒸汽供應(yīng)不足，作為驅(qū)動機的蒸汽輪機的轉(zhuǎn)速下降到n2，這時壓縮機的工作點A’落到喘振區(qū)，因此產(chǎn)生喘振。此外，還有因為氣體分子量改變而導(dǎo)致喘振的事例。以上幾種情況都是因壓縮機性能曲線下移而導(dǎo)致喘振的，管網(wǎng)性能并未改變。有時候則是因為管網(wǎng)性能曲線發(fā)生變化（例如曲線上移或變陡）而造成喘振。圖231 管網(wǎng)性能變化造成喘振的情況某壓縮機原在A’點工作(見圖631),后來因為生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定,管網(wǎng)中壓力大幅度上升，管網(wǎng)性能曲線由2上移到線2’（此時壓縮機的性能曲線未變），于是壓縮機出現(xiàn)了喘振。還有一種類似情況就是當(dāng)把排氣管閥門關(guān)得太小時，管網(wǎng)性能曲線變陡，一旦使壓縮機的工作點落入喘振區(qū)，喘振就突然發(fā)生。當(dāng)某種原因使壓縮機和管網(wǎng)的性能都發(fā)生變化時，只要最終結(jié)果是兩曲線的交點落在喘振區(qū)內(nèi)，就會突然出現(xiàn)喘振。譬如說在離心壓縮機開車過程（升速和升壓）和停車過程（降速和降壓）中，兩種性能曲線都在逐漸變化，改變轉(zhuǎn)速就是改變壓縮機性能曲線，使系統(tǒng)中升壓或降壓就是改變管網(wǎng)性能曲線。在操作中必須隨時注意使兩者協(xié)調(diào)變化，才能保證壓縮機總在穩(wěn)定工況區(qū)內(nèi)工作。 防止與抑制喘振的方法采用防喘裝置是防止和抑制喘振普遍采用的方法。一方面設(shè)法在管網(wǎng)流量減少過多時增加壓縮機本身的流量，始終保持壓縮機在大于喘振流量下運轉(zhuǎn)；另一方面就是控制管網(wǎng)的壓力比和壓縮機的進、出口壓比相適應(yīng)，而不至于高出喘振工況下的壓比。圖232示意表明，當(dāng)管網(wǎng)需要的流量Ga減少到壓縮機喘振 圖232 防喘原理示意流量時，旁通閥打開，讓一部分氣體回流到入口或放空，使實際通過壓縮機的流量為G ，大于喘振流量，防止喘振發(fā)生。在實際操作中防止壓縮機喘振可以從以下幾方面入手：防止進氣壓力低、進氣溫度高和氣體分子量減小等；防止管網(wǎng)堵塞使管網(wǎng)特性改變；在開、停車過程中，升降速度不可太快，并且先升速后升壓和先降壓后降速；防喘系統(tǒng)在正常運行時應(yīng)當(dāng)投入自動。壓縮機調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是改變壓縮機的工況點，所用的方法從原理上講就是設(shè)法改變壓縮機的性能曲線或者改變管網(wǎng)性能曲線兩種。具體地說有以下幾種調(diào)節(jié)方式：(1)排氣節(jié)流調(diào)節(jié) 在壓縮機排氣管上安裝節(jié)流閥，控制流量和管網(wǎng)壓力，改變閥的開度，就改變管網(wǎng)的阻力特性，也就改變了壓縮機的聯(lián)合運行工況。排氣節(jié)流調(diào)節(jié)方法比較簡單，但帶來附加的節(jié)流損失，是不經(jīng)濟的方法，尤其當(dāng)壓縮機性能曲線較陡而且調(diào)節(jié)的流量（或者壓力）又較大時，這種調(diào)節(jié)方法的缺點更為突出，目前除了風(fēng)機及小型鼓風(fēng)機使用外，壓縮機很少采用這種調(diào)節(jié)方法。(2)進氣節(jié)流調(diào)節(jié) 在壓縮機進氣管上安裝節(jié)流閥，通過入口調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)進氣壓力。改變了壓縮機的進氣狀態(tài)，壓縮機性能曲線也就跟著改變，達到調(diào)節(jié)流量的目的。與排氣節(jié)流調(diào)節(jié)相比，進氣節(jié)流調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性較好。另外，關(guān)小進氣閥會使壓縮機性能曲線向小流量區(qū)移動，因而可使壓縮機在更小的流量范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。(3)改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 對于汽輪機、燃氣輪機等驅(qū)動的壓縮機采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)最方便。壓縮機的不同轉(zhuǎn)速有與之相對應(yīng)的特性線，變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)就是通過改變轉(zhuǎn)速來適應(yīng)管網(wǎng)的要求。變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)并不引起其他附加損失，只是調(diào)節(jié)后的新工況點不一定是最高效率點導(dǎo)致效率有些降低而已。所以從節(jié)能角度考慮，它最經(jīng)濟，是大型壓縮機經(jīng)常采用的調(diào)節(jié)方法。(4)變壓縮機元件調(diào)節(jié) 通過改變壓縮元件的結(jié)構(gòu)尺寸來改變壓縮機的特性線，改變聯(lián)合運行點。離心式壓縮機常采用的方法有可轉(zhuǎn)動進口導(dǎo)葉和可調(diào)葉片擴壓器。五、離心壓縮機的常見故障與處理離心式壓縮機的性能受吸入壓力、吸入溫度、吸入流量，進氣分子量組成和原動機的轉(zhuǎn)速和控制特性的影響。一般多種原因相互影響發(fā)生故障或事故的情況最為常見，現(xiàn)將常見的故障可能的原因和處理措施，列于下面表中。1. 壓縮機性能達不到要求可能的原因處 理 措 施①設(shè)計錯誤審查原始設(shè)計，檢查技術(shù)參數(shù)是否符合要求，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)與賣方和制造廠家交涉，采取補救措施②制造錯誤檢查原設(shè)計及制造工藝要求，檢查材質(zhì)及其加工精度，發(fā)現(xiàn)問題及時與賣方和制造廠家交涉③氣體性能差異檢查氣體的各種性能參數(shù)，如與原設(shè)計的氣體性能相差太大，必然影響壓縮機的性能指標(biāo)④運行條件變化應(yīng)查明變化原因⑤沉積夾雜物檢查在氣體流道和葉輪以及氣缸中是否有夾雜物、如有則應(yīng)清除⑥密封間隙過大檢查各部間隙，不符合要求者必須調(diào)整2. 壓縮機流量和排出壓力不足可能的原因處 理 措 施①通流量有問題將排氣壓力與流量同壓縮機特性曲線相比較、研究，看是否符合，以便發(fā)現(xiàn)問題②壓縮機逆轉(zhuǎn)檢查旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)與壓縮機殼體上的箭頭標(biāo)志方向相一致③吸氣壓力低和說明書對照，查明原因④分子量不符檢查實際氣體的分子量和化學(xué)成分的組成，和說明書的規(guī)定數(shù)值對照，如果實際分子量比規(guī)定值為小，則排氣壓力就不足⑤運行轉(zhuǎn)速比設(shè)計轉(zhuǎn)速低檢查運行轉(zhuǎn)速，與說明書對照。如轉(zhuǎn)速確實低，應(yīng)提升原動機轉(zhuǎn)速⑥自排氣側(cè)向吸氣側(cè)的循環(huán)量增大檢查循環(huán)氣量，檢查外部配管，檢查循環(huán)氣閥開度，循環(huán)量太大時應(yīng)調(diào)整⑦壓力計或流量計故障檢查各計量儀表，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)進行調(diào)校、修理或更換3. 排出壓力波動可能的原因處 理 措 施①流量過小增大流量，必要時在排出管安上旁通管補充流量②流量調(diào)節(jié)閥有病檢查流量調(diào)節(jié)閥，發(fā)現(xiàn)問題及時解決4. 壓縮機起動時流量、壓力為零可能的原因處 理 措 施①轉(zhuǎn)動系統(tǒng)有毛病，如葉輪鍵、連結(jié)軸等裝錯或未裝拆開檢查，并修復(fù)有關(guān)部件②吸氣閥和排氣閥關(guān)閉檢查閥門，并正確打開到適當(dāng)位置5. 流量降低可能的原因． 處 理 措 施①進口導(dǎo)葉位置不當(dāng)檢查進口導(dǎo)葉及其定位器是否正常，特別是檢查進口導(dǎo)葉的實際位置是否與指示器讀數(shù)一致，如有不當(dāng)，應(yīng)重新調(diào)整進口導(dǎo)葉和定位器②防喘閥及放空閥不正常檢查防喘振的傳感器及放空閥是否正常，如有不當(dāng)應(yīng)校正調(diào)整，使之工作平穩(wěn)，無振動擺振，防止漏氣③壓縮機喘振檢查壓縮機是否喘振，流量是否足以使壓縮機脫離喘振區(qū)，特別是要使每級進口溫度都正常④密封間隙過大按規(guī)定調(diào)整密封間隙或更換密封⑤進口過濾器堵塞檢查進口壓力，注意氣體過濾器是否堵塞，清洗過濾器6. 氣體溫度高可能的原因處 理 措 施①冷卻水量不足檢查冷卻水流量、壓力和溫度是否正常，重新調(diào)整水壓、水溫②冷卻器冷卻能力下降檢查冷卻水量，要與冷卻器管中的水流速應(yīng)小于2m／s③冷卻管表面積污垢檢查冷卻器溫差，看冷卻管是否由于結(jié)垢而使冷卻效果下降，清洗冷卻器管子④冷卻管破裂或管子與管板間的配合松動堵塞已損壞管子的兩端或用脹管器將松動的管端脹緊⑤冷卻器水側(cè)通道積有氣泡檢查冷卻器水側(cè)通道是否有氣泡產(chǎn)生，打開放氣閥把氣體排出⑥運行點過分偏離設(shè)計點檢查實際運行點是否過分偏離規(guī)定的操作點，調(diào)整運行工況7. 壓縮機的異常振動和異常噪音可能的原因處 理 措 施①機組找正精度被破壞，不對中檢查機組振動情況，軸向振幅大，振動頻率與轉(zhuǎn)速相同，有時為其2倍、3倍……卸下聯(lián)軸器，使原動機單獨轉(zhuǎn)動，如果原動機無異常振動，則可能為不對中，應(yīng)重新找正②轉(zhuǎn)子不平衡檢查振動情況，若徑向振幅大，振動頻率為n，振幅與不平衡量及n2成正比；此時應(yīng)檢查轉(zhuǎn)子，看是否有污垢或破損，必要時轉(zhuǎn)子重新動平衡③轉(zhuǎn)子葉輪的摩擦與損壞檢查轉(zhuǎn)子葉輪，看有無摩擦和損壞，必要時進行修復(fù)與更換④主軸彎曲檢查主軸是否彎曲，必要時進行校正直軸⑤聯(lián)軸器的故障或不于衡檢查聯(lián)軸器并拆下，檢查動平衡情況，并加以修復(fù) ⑥軸承不正常檢查軸承徑向間隙，并進行調(diào)整，檢查軸承蓋與軸承瓦背之間的過盈量，如過