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關(guān)鍵詞:離心壓縮機;喘振;防范措施
首鋼長鋼動力廠有6000m3/h制氧機組兩臺,2萬制氧機組和3萬制氧機各一臺。所有機組所用空壓機為離心壓縮機。喘振是離心壓縮機在流量減少到一定程度時發(fā)生的一種非正常工況下的震動。喘振出現(xiàn)后不僅使壓縮機的工作不穩(wěn)定,而且有可能使壓縮機和整個裝置破壞,帶來巨大的損失。空壓機是整個空分系統(tǒng)原料和能量的提供者,如果空壓機組不能正常運行,后續(xù)工作無從談起。因此,因當絕對防止壓縮機在喘振區(qū)工作,消除和避免壓縮機喘振現(xiàn)象是保證空壓機安全運行的重要保障。下面我們來簡單認識離心壓縮機的喘振及預(yù)防控制。
1 離心壓縮機的喘振現(xiàn)象
幾年工作經(jīng)驗總結(jié)及查看相關(guān)資料,離心式壓縮機發(fā)生喘振時,會產(chǎn)生以下幾種典型現(xiàn)象:(1)壓縮機的出口壓力剛開始是升高,然后迅速出現(xiàn)下降,這樣反復(fù)呈周期性波動。(2)壓縮機的流量出現(xiàn)急劇下降,并且大幅波動,嚴重時甚至出現(xiàn)空氣倒灌到吸氣管道。(3)拖動壓縮機的電機電流和功率表指示出現(xiàn)不穩(wěn)定,表現(xiàn)出大幅波動。(4)壓縮機組會產(chǎn)生強烈的振動,同時伴隨發(fā)出異常刺耳的氣流噪聲。
2 離心壓縮機喘振的原因
根據(jù)離心壓縮機的工作原理,氣體由進氣管進入機殼,流經(jīng)由主軸帶動的工作輪,利用葉輪機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生氣體的離心力,然后再流入固定元件的流動情況以及如何提高氣體的壓力。喘振產(chǎn)生的內(nèi)部原因與葉道內(nèi)氣體的脫離密切相關(guān)。壓縮機不僅要在設(shè)計工況下工作,而且還要在與設(shè)計工況不同的更廣的范圍內(nèi)工作。當氣體流量減少到一定程度時,壓縮機內(nèi)部氣流的流動方向與葉片的安裝方向發(fā)生嚴重偏離,使進口氣流角與葉片進口安裝角產(chǎn)生較大的正沖角,從而造成葉道內(nèi)葉片凸面氣流的嚴重脫離。此外,對于離心式壓縮機的葉輪而言,由于軸向渦流等的存在和影響,更極易造成葉道里的速度不均勻,上述氣流脫離現(xiàn)象進一步加劇。氣流脫離現(xiàn)象嚴重時,葉道中氣體滯流、壓力突然下降,引起葉道后面的高壓氣流倒灌,來彌補流量的不足和緩解氣流脫離現(xiàn)象,并可使之暫時恢復(fù)正常。但是,當將倒灌進來的氣體壓出時,由于級中流量缺少補給,隨后再次重復(fù)上面的現(xiàn)象,這樣就很容易在葉片非工作面上出現(xiàn)氣體嚴重脫離,造成壓縮機突然出現(xiàn)不穩(wěn)定工作狀態(tài),機器強烈振動并發(fā)出強烈刺耳的噪聲,這就是壓縮機喘振的內(nèi)因。壓縮機和官網(wǎng)形成一個能量供給與使用的統(tǒng)一系統(tǒng),壓縮機是這個能量系統(tǒng)的供給者,它的供給特性為壓縮機的特性曲線。管網(wǎng)為這個系統(tǒng)中的能量使用者,它的使用特性為管網(wǎng)的特性曲線。在壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)合工作時,只有當通過壓縮機的流量與通過管網(wǎng)的流量相等時,以及壓縮機產(chǎn)生的能量等于管網(wǎng)的阻力時,即當能量的供給與使用相等時,此能量關(guān)系才可以保持平衡工況。從壓縮機性能曲線和管網(wǎng)特性曲線可以看出,壓縮機在發(fā)生喘振時,其工作點肯定進入了喘振區(qū),因此嚴重的壓縮機喘振還與管網(wǎng)有著密切的關(guān)系。在壓縮機運行中,造成壓縮機喘振的還有下列因素:(1)空分系統(tǒng)的切換故障。比如,進主換熱器或分子篩吸附器的閥門不能及時打開,造成壓縮機排出壓力超高,管網(wǎng)特性曲線急劇變陡,壓縮機與官網(wǎng)聯(lián)合工作點迅速移動,進入喘振區(qū),導致喘振。(2)壓縮機內(nèi)部氣體長期在高溫下,塵埃容易結(jié)垢及級間冷卻器發(fā)生泄漏造成壓縮機流道堵塞引發(fā)喘振。(3)空氣過濾器堵塞,造成壓縮機進氣阻力大,進氣量小引起喘振。(4)電網(wǎng)波動,造成空壓機停機,放空閥、和防喘振閥又沒有及時打開排壓。(5)壓縮機在啟動操作過程中,操作員動作不協(xié)調(diào),升壓過程中速度快。
3 離心壓縮機喘振預(yù)防措施
為了防止喘振發(fā)生所帶來的損失影響生產(chǎn),制氧車間領(lǐng)導制定了嚴格的設(shè)備管理條例,并根據(jù)制氧機的運行情況定制檢修計劃,對防喘振閥的控制軟件進行完善,對設(shè)備規(guī)程和技術(shù)規(guī)程進行了完善。職工們的操作水平提高了不少。下面是我們采取了的具體預(yù)防控制措施:(1)在壓縮機末端安裝防喘振閥,并定期對它進行校驗,調(diào)試,以保證其靈活、可靠,并裝有旁路手動放空閥,必要時采取手動操作。(2)定期對空氣過濾器進行反吹,保證阻力不大于1200帕,必要時更換過濾轉(zhuǎn)置設(shè)備,使其阻力值一直保持在安全范圍內(nèi)。(3)每次開停車都要對切換系統(tǒng)閥門進行開關(guān)試驗,確保各閥門開關(guān)靈敏、到位,在日常運行過程中,各班組派專人切換系統(tǒng),遇有閥門不能及時打開,立即采取安全措施。(4)對設(shè)備進行大中檢修時,維修工要對壓縮機進行揭蓋大檢查,必要時進行對其內(nèi)部清洗,以保證其內(nèi)部流道暢通。(5)對電網(wǎng)系統(tǒng)進行改造,由原來的單回路供電改為雙回路供電,高壓配電系統(tǒng)二段母線分列運行,在任一路電源故障時,通過母線分段斷路器,可以與另一段母線相聯(lián),減少了由電網(wǎng)波動引起空壓機的停機次數(shù)。(6)提高操作工的操作水平,加大對職工的“三規(guī)一制”的培訓力度,嚴格考試制度,使職工有了較高的操作水平,避免了對閥門的大幅度操作,保證壓力的平穩(wěn)過渡。(7)隨著自動化程度的提高,空壓機喘振實現(xiàn)了自動化控制。該控制系統(tǒng)以電流和排壓為橫縱坐標建立坐標系,根據(jù)空壓機的運行參數(shù),自動調(diào)節(jié)排壓或電流,使空壓機遠離喘振區(qū);空壓機一旦進入喘振區(qū),壓縮機會自動卸載,從而保護了空壓機。同時,也為變工況調(diào)節(jié)提供了依據(jù)。
通過以上措施的實施,我們?nèi)〉昧撕芎玫男Ч?。壓縮機減少了喘振引起停機的發(fā)生機會,有效提高了空壓機的運行效率,為安全生產(chǎn)提供了堅實的保障。
參考文獻
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