文档介绍：武汉工程大学
离心式压缩机喘镇问题分析
【摘要】离心压缩机是一种速度式压缩机,由于较其他压缩机来说,离心压缩机存在排气量大,效率高,结构简单,体积小,气体不受油污染以及正常工况下运转平稳、压缩气流无脉动等特点,广泛用于各种工艺流程中,用来输送空气、各种工艺气体或混合气体,并提高其压力。是工业生产中的关键设备。本篇文章就离心压缩机喘振产生的原因和危害做简要的分析,并介绍一些预防及解决喘振的措施,供大家参考。
【关键词】离心压缩机;喘振;原因;危害;措施
随着经济社会的不断发展,我国对工业的要求也越来越严谨,离心压缩机作为速度式压缩机的佼佼者,应用范围极为广泛,例如在石油、化工、冶金、动力、制冷等行业已经得到广泛的应用。因此,离心压缩机的安全可靠运行对工业生产有着非常重要的意义。但是,离心压缩机也存在这一定的隐患,由于他对气体的压力、流量、温度变化比较敏感,因此较容易发生喘振现象。而喘振是离心压缩机固有的一种现象,在离心压缩机的使用中具有较大的危害性,是压缩机损坏的主要原因之一。
离心压缩机的工作原理
电动机带动压缩机主轴叶轮转动,在离心力作用下,气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带,前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮,由于工作轮不断旋转,气体能连续不断地被甩出去,从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力,并以很大的速度离开工作轮,气体经扩压器逐渐降低了速度,动能转变为静压能,进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够,可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。
离心式压缩机的喘振机理
当离心式压缩机的流量减少或增加到一定值时都会出现气流不稳定工况,因而相应地有最大流量限和最小流量限,大量理论研究和实验表明,压缩机的气流不稳定工况总是与通流部分各元件气流的严重脱离密切相关的。压缩机运行中出现不稳定工况,性能将大大恶化,在喘振下运行会出现严重的振动,机器不能正常工作,甚至被破坏。
离心压缩机工作的基本原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产
生离心力,从而将能量传递给气体,使气体压力升高,速度增大,气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件(扩压器),从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压,使气体的部分动能转变为压力能。可见,离心压缩机的压缩过程主要在叶轮和扩压器内完成。当离心压缩机的操作工况发生变动,而偏离设计工况时,如果气体流量减小则进人叶轮或扩压器流道的气流方向发生变化,气流向着叶片的凸面(工作面)冲击,在叶片的凹面(非工作面)的前缘部分,产生很大的局部扩压度,于是在叶片非工作面上出现气流边界层分离现象,形成旋涡区,并向叶轮出口处逐渐扩大。气量越小,则分离现象越严重,气流的分离区域就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同及气流流过叶片时的不均匀性,使得气流的边界层分离可能先在叶轮(或叶片扩压器)的某个叶道中出现,当流量减少到一定程度,随着叶轮的连续旋转和气流的连续性,这种边界层分离现象将扩大到整个流道,而且气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展,以至叶道中形成气流旋涡,从叶轮外圆折回到叶轮内圆,此现象称为旋转脱离,又称为旋转失速。发生旋转脱离时叶道中气流通不过去,级的压力突然下降,排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间,倒流回