仪用空压机喘振原因分析及解决方案

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某公司-期仪用空压机共有 4台.均为美 国英格索兰公司生产的 1CV14MX2型双级离心式空压机 。

主要供应-期主厂房各气动门的动力气源 -期空压机运行方式为 2台运行.2台备用，恒压控制模式.即由各台空压机通过进口调节阀的开度调节 自动跟踪系统用气量 多台空压机同时运行时.系统流量如何分配 、压力变化如何协调是控制难点 ，空压机并列运行时如果负荷分配不当.单台空压机的流量过小时容易引起空压机的喘振 .-方面影响空压机设备的安全运行 .另-方 面也会影响整台机组的安全运行 在实际运行过程 中.仪用空压机 D有时 出现易喘振 的现象，仪用空压机 A、B、C出15显示压力均在 724730kPa之间 .而空压机 D仅为 705 kPa 文中对空压机喘振 的原因及解决方案进行分析 .并对空压机优化运行提 出改进建议1 空压机喘振形成的机理喘振是离心式空压机的固有特性 .系统气体压力大于空压机出 口压力时.空压机出 口的止回阀关闭。

空压机没有输出.空气在空压机内部聚集，空压机出15压力不断增加.直到出12I压力大于系统压力时.顶开止 回阀：若止 回阀顶开后 .空压机没有足够流量的气体连续输出.空压机出口压力再次下降.止回阀再次关闭 .如此反复 .导致空压机输 出的压力和电机电流剧烈波动.止回阀频繁动作 .机器发生砰砰”的声音.这种现象就是空压机喘振 喘振时不仅会影响管网压力 的波动 .严重时甚至会造成空压机的损坏2 空压机喘振故障分析2.1 空压机的自然喘振离心空心机进 口压力恒定时流量压力 特性如 图1所示 ，当空压机出 15压力增大到-定值 时 ，空压机运行点就移至喘振线的左侧 ，在此工况运行下.由于空压机 的运行压力 已超过该空压机可 以压缩 的最大收稿 日期 ：2013-04-23：修 回 日期 ：2013-06-11值，空压机就会发生喘振，该种喘振称为 自然喘振。在运行过程中设定空压机的出15压力(排气压力)小于标定压力 (自然喘振压力)就可以避免空压机的喘振 。

体积流量图 1离心空心机进口压力恒定时流量压力特-眭曲线2-2 空压机的节流喘振离心空心机进 口压力变化 时流量压力特性如 图 2所示 .当空压机入 15门全开时.可忽略进 15门节流损失.因而空压机进15压力不随流量而变化.可以将空压机进15压力视作-个大气压 随着进15门的开度变小。

进 15门的前后压差将会变大.进入空压机 的进 15压力逐渐下降.因而空压机的实际出15压力也将下降.对应的空压机的出15压力与流量曲线将左移.从而使空压机的运行实际工况点也逐渐往左移 随着空压机进 口门关至-定的开度 ，最终移至喘振 区.从 而发生 喘振 。

这种喘振就叫空压机节流喘振 .又称为最小 电流喘振垂体积流量图2 离心空心机进口压力变化时流量压力特性曲线设置空压机的最小电流.即在空压机所需的气量减少到最低电流所对应的进15门开度时.空压机进15门将不再关小.而是通过旁路门调节管道系统的供气量，维持空压机的电流不再降低.这样通过空压机叶轮的气量就不会减少，从而避免了空压机节流喘振的发生。为了保证空压机节流喘振有-定裕量 .目前该公司80 江 苏 电 机 工 程- 期空压机的最小电流设置为 53 A2。3 空压机喘振的几种原因空压机的自然喘振及节流喘振是任何-台空压机都存在的固有特性.-般可以通过对空压机运行参数的设定来避免喘振的发生 空压机喘振的真实原 因是因为进入空压机的气量不足导致系统压力大于空压机出 15压力 .现分析如下(1)空压机进 口滤 网压差高≌气 中的灰尘堵塞空压机进口滤网，-方面空压机进气量减少.引起空压机输出压力不足，形成喘振故障.同时滤网压差升高。

造成空压机进口压力下降.使得空压机的流量特性曲线左移，增加喘振的机率 该公司-期仪用空压机说明书规定 了空压机进 口滤网差压应小于 2.1 kPa(2)空压机进口空气温度变化如图3所示.随着空压机进 口温度上升 .空压机流量特性 曲线就往左平移 .这样空压机的特性 曲线就易接近喘振 区.也就越易产生喘振现象 主要原因是随着气温的上升 .空气的密度减小，同样的空气体积气量.空压机实际压缩的空气流量减少 ，导致空压机输 出压力不 足.形成 喘振现象。

实际使用过程中，夏季比冬季更容易发生喘振现象体积流量图3 空压机进口温度变化的流量特性曲线(3)空气冷却器变脏 经过空压机压缩后的空气不但压力升高，而且温度也增加很多.该公司- 、二级空压机出口气温在未进入冷却器内冷却时能达到90℃以上，因此在空压机的-、二级筒体内均设置 1只冷却器和水气分离器.通过冷却器将高温气体冷却至 48℃以下 .同时水气分离器将气体中的水分进-步冷凝.通过疏水器将冷凝的水疏掉 空压机进口滤网虽能够阻挡较大颗粒的灰尘.但空气中仍有许多细幸尘及空压机本身磨损产生的微粒很容易粘附在冷却器和水气分离器内。造成冷却器和水气分离器部分堵塞。

导致空气流量减少.空压机输出压力不足.形成喘振现象 ：同时由于冷却器堵塞，影响了冷却器的换热效果，因而又会增加空压机抽吸空气的温度.特别是-级冷却器堵塞.易使空压机抽气量不足.形成喘振现象。

(4)空压机叶轮及扩压器磨损 -般情况下，空压机的压力提高 70%由叶轮完成.30%由扩压器完成。

因此当空压机叶轮及扩压器发生磨损 .就会改变其特性.使得叶轮与扩压器配合的流量角或压力角发生变化，流量角变化主要影响空压机的气体流量.造成气体流量减少 ，压力角变化主要影响空压机的出力 .导致空压机的输出压力降低.从而容易形成喘振(5)空压机的进口门、旁路门故障 -旦空压机的进El门或旁路门存在卡涩现象.调节不灵.在系统压力变化时，将会直接导致该空压机发生喘振现象3 喘振故障的控制和预防(1)及时巡检空压机 的进 口滤网的压差 .当压差达到设定值时就应停运空压机.更换新滤网.防止空压机进 口滤网压差变大(2)由于空气入 口温度是随着环境温度变化而变化的.该空压机的进口温度设计为 23.5℃.实际上夏季时空压机的进口温度经常高于 23.5℃.但由于在设定空压机的节流喘振及 自然喘振的参数时均有-定的裕量 .因而在夏季运行时.空压机-般不会 由于进 El温度的升高而引起喘振.若确认是由于空气的入15温度偏高造成空压机的喘振.只有通过降低空压机的出15设定压力来控制喘振的发生(3)定期对空压机冷却器进行清理.用专用的清洗剂对冷却器进行 20 h浸泡.再进行冲洗 若效果仍不理想.则需更换新的冷却器.彻底解决空压机冷却器脏污而导致空压机出力下降及发生喘振的问题，(4)-般情况下 .叶轮被磨损的情况较少.扩压器较易腐蚀磨损，因此要定期解体检查扩压器 扩压器磨损较重时 .需及时换新(5)空压机的进 口门 、旁路门动作不灵活 ，-般情况下主要是由于阀门卡涩造成 .可通过停运空压机解体检修阀门，使阀门能够开关灵活.必要时更换新的阀门。还有-种特殊情况 ，由于系统控制软件的缺陷，造成调节空压机阀门灵敏度不够 .也会造成空压机的喘振.这种情况下只有通过对控制软件升级来提高调节阀门的反应速度.从而避免由于阀门调节故障而引起的喘振4 仪用空压机运行优化的建议目前该公 司-期仪用空压机采用并联方式运行 。

在运行过程中.仪用空压机 D有时出现易喘振的现象.主要是2台空压机的负荷分配不均所致。当系统用气量减少时.仪用空压机 D先通过进门151调节负荷：当进15门关至最低电流时.进-步调节需打开旁路门。

若空压机旁路门调节不及时.会出现空压机叶轮中流量过低喘振的现象 另外由于空压机 D与其他 3台空压机使用的控制软件 系列有偏差 .造成空压机 D的显示压力与另外 3台空压机相差较大，目前仪用空压机A、B、C出口显示压力均在 724730 kPa之间 ，而空压柳扣林 等：仪用空压机喘振原因分析及解决方案 81机 D仅有 705 kPa.这种情况下 .-旦参与运行 .空压机 D就会带至最高电流运行 .当系统用户减少 .压力升高时，空压机 D就会关进口门、开旁路门。目前主要的问题是旁路门开启速度偏慢.从而引起该空压机的喘振.而又未发现解体阀门有任何异常.分析应为控制软件老化.需升级改造根据公 司实际运行情况 .1台空压机满载气量不够.2台空压机嫌多.因此在空压机 D控制软件未升级的情况下 .尽量减少空压机 D的调节 .将空压 机 D的设定压力比另外 3台空压机高约 25 kPa.让其始终带满载.从而减少空压机 D的喘振机率 从调整效果看。

仪用空压机 D喘振情况有所好转若要完全解决仪用空压机 D的喘振问题.需将空压机 D控制系统软件升级成 AMB控制.该控制软件的优点可以使其根据系统压力变化计算分析.其旁路阀与进口阀能够同时调节到某-开度.缩短调节时间。

可迅速调节 阀门.从而避免喘振公司-期仪用空压机使用单台空压机进行控制。

为减少喘振.提高了各台空压机马达电流低限值.电流调整后虽然解决 了空压机的喘振问题 .但是增加 了厂用电.提高了成本 因此为进-步均衡分配 4台空压机的带载能力 .建议-期 4台空压机安装负荷分配(ASC)集中控制系统.通过安装该系统可实现 4台空压机联合控制 .根据系统压力 自动实现空压机的启动、加载、卸载、停机功能；自动实现运行空压机的负荷均分 还可对空压机的运行数据实行实时监控.并记录所有运行数据曲线 这样既可节省厂用电.又能延长马达及空压机的寿命