风机喘振基础知识知识介绍

2017-10-25 10:39| 发布者: weixin| 查看: 679| 评论: 1|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 关于风机喘振的基础知识

　　一、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。

　　二、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。

三、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。

   四、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。

　　五、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。

   六、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。

   来源：声振之家公众号根据北京利德华福电气技术有限公司《风机喘振知识介绍》PPT讲义整理

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