防止压缩机中的阻塞和喘振

涡轮压缩机用于增加气体压力，压缩机是燃气轮机等推进系统以及能源部门以及石油和天然气、化学工业等各种其他重要行业的许多生产过程气体增压所必需的设备。 还有很多气体行业应用。

压缩机对于所使用的工作流体（气体）以及其设计过程的特定操作条件具有高度的针对性。 这使得它们非常昂贵。 因此，此类涡轮压缩机的设计和操作应高度谨慎和准确，以避免任何故障并尽可能从设备应用中获得最佳性能和经济效益。

图(A) 轴流式压缩机 (B) 离心式压缩机

涡轮压缩机特性曲线

任何涡轮压缩机的特性曲线（各种转速下，流量和出口压力）都定义了压缩机在不同转速下的工作区域，并受到称为阻塞和喘振的两种现象的限制。 这两个相反的约束如图 2 所示。

当压缩机以最大质量流量运行时，就会出现阻塞情况。 当压缩机某些通道部分的马赫数达到一致时，就会出现最大流量，即当达到音速时，流量被称为“阻塞（Choke）”。 换句话说，压缩机通道中的最大体积流量受到喉部区域的有限尺寸的限制。 一般来说，这种计算对于压缩过程中涉及高分子量流体的应用非常重要。

喘振（Surge）是涡轮压缩机在低流量条件下的特征行为，此时稳定流量会完全崩溃。 由于喘振，压缩机的出口压力急剧降低，并导致流量从排出到吸入逆转。 这是一种不良现象，会产生高振动，损坏转子轴承、转子密封件、压缩机驱动器并影响整个循环运行。

e图2 压缩机性能曲线

防止阻塞和喘振情况

对于涡轮压缩机的最佳运行来说，阻流条件和喘振条件都是不希望的。 设计过程中必须考虑每种情况，以确保避免出现这些情况。

l  预防阻流

为了防止压缩机在阻流区域运行，可以通过在排气口设置防阻阀来保持流体流动的最小流动阻力，该阀关闭以限制流量，从而防止阻流。

在设计压缩机叶轮时，还可以通过采用不同的方法（例如使用带分流器的叶轮或修改几何尺寸等）来增加阻流器质量流量。图 3 显示了具有相同有效数的带分流器和不带分流器的叶轮的性能特性曲线 刀片。 如图所示，与不带分流器的叶轮相比，带分流器的叶轮具有更高的阻流质量流量。

要计算叶轮叶片的有效数量，请使用：

有效叶片数量=Zm+分流器长度比*Zsp 式中：Zm=主叶片数量； Zsp = 分流器叶片数量； 分流器长度比=分流器长度/主叶片长度。

图3 叶轮性能图： 1 – 带分流器； 2 – 不带分流器的全叶片

l  防喘振

可以通过提供防喘振阀来防止喘振，该阀允许更多的流量再循环回到吸入侧，并使压缩机工作点远离喘振线。 在轴流式压缩机中，设计者还使用外壳处理将流量从排气口再循环到吸气口，如图 4 (C) 和 (D) 所示。 在涡轮增压器压缩机中，通常使用带端口的护罩机构（图 4B）来再循环流量，以增强喘振裕度并使压缩机能够处理明显较低的质量流量。

图 4 (A) 防喘振控制系统，(B) 端口护罩，(C) 排气槽，(D) 套管处理

如果您压缩机配备有防喘振和阻流设施和方法，如果防护设备出现问题，压缩机喘振会带给你一定危害，如何做喘振和阻流分析，请关注我们管道针对和噪音控制培训。