喘振的故障機(jī)理及治理措施，收藏了

喘振是透平壓縮機(jī)特有的現(xiàn)象。喘振不僅引起生產(chǎn)效率下降，而且會(huì)對(duì)機(jī)器造成嚴(yán)重危害。喘振常常導(dǎo)致機(jī)器內(nèi)部密封件、渦輪導(dǎo)流板、軸承等損壞；喘振幅度較大時(shí)常導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲、聯(lián)軸器及齒輪箱損壞；機(jī)器橫向大幅度擺動(dòng)還會(huì)造成與機(jī)器相連的管網(wǎng)系統(tǒng)及測(cè)試儀表等外部設(shè)備損壞等。

喘振是透平壓縮機(jī)等流體機(jī)械運(yùn)行最惡劣、最危險(xiǎn)的工況之一，對(duì)機(jī)器危害最大。

01 振動(dòng)機(jī)理

透平壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)為壓力比、效率及流量等。在一定轉(zhuǎn)速下，當(dāng)流量為某數(shù)值時(shí)，壓縮機(jī)效率達(dá)到最高值。當(dāng)流量大于或小于此值時(shí)，效率都將下降。一般常以此流量的工況點(diǎn)為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。

壓縮機(jī)的性能曲線左邊受到喘振工況（Qmin）的限制，右邊受到堵塞工況（Qmax）的限制，在這兩者之間的區(qū)域，稱為壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)域。穩(wěn)定工況區(qū)域的大小，是衡量壓縮機(jī)性能的重要指標(biāo)。

當(dāng)壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，流量不斷減小達(dá)到Qmin值時(shí)，就會(huì)在壓縮機(jī)流道中出現(xiàn)嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離，流動(dòng)嚴(yán)重惡化，使壓縮機(jī)出口壓力突然大大下降。由于壓縮機(jī)總是和管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合工作的，這時(shí)管網(wǎng)中的壓力并不馬上減小，于是管網(wǎng)中的氣體壓力反而大于壓縮機(jī)出口處的壓力，因而管網(wǎng)中的氣體就倒流向壓縮機(jī)，一直到管網(wǎng)中的壓力下降到低于壓縮機(jī)出口壓力為止。這時(shí)倒流停止，壓縮機(jī)又開始向管網(wǎng)供氣，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的流量又增大，壓縮機(jī)恢復(fù)正常工作。但當(dāng)管網(wǎng)中的壓力也恢復(fù)到原來(lái)的壓力時(shí)，壓縮機(jī)的流量又減小，系統(tǒng)中的氣體又出現(xiàn)倒流。如此周而復(fù)始，就在整個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生了周期性的氣流振蕩現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為“喘振”。喘振現(xiàn)象不但與壓縮機(jī)中嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離有關(guān)，還和管網(wǎng)系統(tǒng)密切相關(guān)。管網(wǎng)的容量愈大，則喘振的振幅愈大，頻率愈低；管網(wǎng)的容量愈小，則喘振的振幅愈小，頻率愈高。

所以，導(dǎo)致喘振的先決條件，首先在于壓縮機(jī)越過(guò)最小流量時(shí)，產(chǎn)生了嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離和脫離區(qū)的急劇擴(kuò)大的情況。但這時(shí)是否會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象，則和壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作時(shí)的性能曲線狀況有關(guān)。只有當(dāng)管網(wǎng)性能曲線與壓縮機(jī)性能曲線的交點(diǎn)進(jìn)入喘振界限線之內(nèi)時(shí)，才會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象。如圖1所示，管網(wǎng)性能曲線在圖中1，2，3的位置時(shí)，都不會(huì)發(fā)生喘振。當(dāng)管網(wǎng)性能曲線在圖中4的位置時(shí)，與壓縮機(jī)性能曲線交于S點(diǎn)，而S點(diǎn)已進(jìn)入喘振界限線之內(nèi)，則出現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的喘振現(xiàn)象。

圖1 壓縮機(jī)-官網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生喘振的條件

透平壓縮機(jī)發(fā)生喘振的主要特征如下：

1）透平壓縮機(jī)接近或進(jìn)入喘振工況時(shí)，機(jī)體和軸承都發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，其振幅要比平常運(yùn)行時(shí)大大增加。透平壓縮機(jī)的喘振頻率一般為0.5～20Hz；

2）透平壓縮機(jī)在穩(wěn)定工況下運(yùn)行時(shí)，其出口壓力和進(jìn)口流量的變化不大，有規(guī)律，且所測(cè)得的數(shù)據(jù)在平均值附近擺動(dòng)，變動(dòng)的幅度很小。當(dāng)接近或進(jìn)入喘振工況時(shí)，二者的變化都很大，發(fā)生周期性大幅度的脈動(dòng)，有時(shí)甚至可發(fā)現(xiàn)有氣體從壓縮機(jī)進(jìn)口處被倒推出來(lái)。

3）透平壓縮機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的正常工況下，其噪聲較小且是連續(xù)性的。當(dāng)接近喘振工況時(shí)，由于整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生氣流周期性的振蕩，因而在出氣管道中，氣流發(fā)出的噪聲也時(shí)高時(shí)低，產(chǎn)生周期性變化。當(dāng)進(jìn)入喘振工況時(shí)，噪聲立即劇增，甚至有爆音出現(xiàn)。

02 治理措施

1）放氣

對(duì)無(wú)害的安全介質(zhì)（如空氣、氧氣、二氧化碳?xì)怏w等），可采用在壓縮機(jī)出口處將氣體放空，以增加壓縮機(jī)入口流量，使其大于喘振流量。

這種方法雖然簡(jiǎn)單，但對(duì)能量和介質(zhì)是一種浪費(fèi)，應(yīng)盡量避免。

2）回流

對(duì)易燃、易爆、貴重或有害氣體等，應(yīng)采用回流辦法增加壓縮機(jī)入口流量，使其大于喘振流量。

3）正確操作

4）清理氣流通道堵塞物