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一、概述
        喘振一直制約著離心壓縮機(jī)的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，目前各類(lèi)離心式壓縮機(jī)均配有各種喘振保護(hù)系統(tǒng)，然而喘振仍時(shí)有發(fā)生。這些喘振有的造成聯(lián)鎖停機(jī)，有的造成葉片斷裂、機(jī)器損壞等重大事故。甚至造成整個(gè)系統(tǒng)的全面停車(chē)，原因除了由于工藝劇烈擾動(dòng)、誤操作外，有很多是由于設(shè)備問(wèn)題及喘振保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置不盡合理而造成的。本文將對(duì)車(chē)間三種離心壓縮機(jī)的喘振保護(hù)系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)，并對(duì)壓縮機(jī)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的喘振原因進(jìn)行分析，提出防范喘振的改進(jìn)措施。
        當(dāng)壓縮機(jī)流量減少到一定值時(shí)，就會(huì)在壓縮機(jī)流道中出現(xiàn)嚴(yán)重的氣流旋渦，流動(dòng)嚴(yán)重惡化，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低，于是管網(wǎng)中氣體倒流至壓縮機(jī)，一直到管網(wǎng)中的壓力低于壓縮機(jī)出口壓力，倒流停止，壓縮機(jī)又開(kāi)始向管網(wǎng)供氣，周而復(fù)始，機(jī)組管網(wǎng)系統(tǒng)的吸入流量和出口壓力低頻率大幅度的周期性的振蕩，引起機(jī)組強(qiáng)烈的振動(dòng)，并發(fā)出嚴(yán)重的噪聲，即喘振。
        喘振產(chǎn)生條件，一是信然壓縮機(jī)越過(guò)小流量值，產(chǎn)生了嚴(yán)重的氣流旋渦和旋渦區(qū)急劇擴(kuò)大，二是當(dāng)管網(wǎng)性能曲線(xiàn)與壓縮機(jī)性能曲線(xiàn)的交點(diǎn)，進(jìn)人喘振界線(xiàn)之內(nèi)才會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象。

        如圖，管網(wǎng)性能曲線(xiàn)在1、2位置都不會(huì)喘振，當(dāng)管網(wǎng)性能曲線(xiàn)與壓縮機(jī)性能曲線(xiàn)交于S點(diǎn)，進(jìn)入喘振界線(xiàn)之內(nèi)才會(huì)發(fā)生喘振。
        二、喘振保護(hù)系統(tǒng)
        壓縮機(jī)的喘振保護(hù)系統(tǒng)總是基于防止喘振發(fā)生的上述兩個(gè)條件而設(shè)立的。關(guān)鍵之處均在于防止其連續(xù)喘振而損壞，迅速打開(kāi)放空閥放空，降低壓力，使壓縮機(jī)工作點(diǎn)離開(kāi)喘振區(qū)。喘振保護(hù)系統(tǒng)目前有下列三種類(lèi)型。
 
        1．排氣壓力為變量的系統(tǒng)
        通常由出口壓力表與放空閥組成，控制原理圖見(jiàn)圖 （XINRAN-20型壓縮機(jī)，國(guó)產(chǎn)）。
        壓縮機(jī)為四級(jí)壓縮，出口壓力表測(cè)得壓力值傳給DCS控制系統(tǒng)，高于設(shè)定報(bào)警壓力0. 85MPa（表壓，下同）時(shí)，DCS發(fā)出信號(hào)，F(xiàn)-103籠式調(diào)節(jié)閥微開(kāi)，放空部分空氣；達(dá)到設(shè)定高值0.88MPa，則F-103迅速全開(kāi)，空氣全部放空；達(dá)到設(shè)定高高值0. 9MPa停機(jī)。
        此類(lèi)喘振保護(hù)系統(tǒng)僅靠排氣壓力一個(gè)指標(biāo)來(lái)判斷是否喘振不太可靠，放空壓力設(shè)定值是比對(duì)壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)情況下性能曲線(xiàn)而確定的，車(chē)間地處華北地區(qū)，冬夏溫差高達(dá)50℃。溫差大，中冷器換熱效率降低，葉輪的更換、長(zhǎng)期使用造成的泄漏等都會(huì)造成壓縮機(jī)的性能下降，引起壓縮機(jī)性能曲線(xiàn)的改變，壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)隨之改變，有時(shí)在設(shè)定值以下即開(kāi)始發(fā)生喘振，由于數(shù)據(jù)采集0.3s/次，當(dāng)壓縮機(jī)出口壓力和吸入流量大幅波動(dòng)時(shí)或壓力上升很快時(shí)，不一定測(cè)得0. 85MPa這個(gè)觸發(fā)點(diǎn)，因此F-103不能及時(shí)打開(kāi)，或出口壓力直接達(dá)到0. 9MPa壓縮機(jī)停車(chē)，喘振保護(hù)系統(tǒng)不能及時(shí)動(dòng)作，就不能起到保護(hù)作用。對(duì)于多級(jí)多段的壓縮機(jī)，單參數(shù)控制的簡(jiǎn)單的防喘振系統(tǒng)已不適應(yīng)大型壓縮機(jī)的需要。
        為解決此問(wèn)題，在喘振發(fā)生時(shí)，①壓縮機(jī)跳車(chē)前降低整個(gè)系統(tǒng)的壓力，使壓縮機(jī)的工作點(diǎn)離開(kāi)喘振區(qū)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在夏季氣溫高時(shí)保證后系統(tǒng)用氣壓力的情況下，降壓運(yùn)行壓力，運(yùn)行壓力為0. 7~ 0.75MPa；②自動(dòng)放空未及時(shí)動(dòng)作時(shí)，由人工手動(dòng)控制放空閥全開(kāi)。
        2．壓差為變量的系統(tǒng)

        由壓差開(kāi)關(guān)、一個(gè)節(jié)流閥、一個(gè)單向閥及放空閥組成，控制圖見(jiàn)圖3（XR700MX2-ZRH型壓縮機(jī)，中國(guó)XINRAN）。壓縮機(jī)為二級(jí)壓縮，喘振檢測(cè)點(diǎn)P位于一級(jí)出口，由導(dǎo)壓管將壓力信號(hào)引到喘振壓差開(kāi)關(guān)PD兩側(cè)。當(dāng)兩端的壓差達(dá)到40kPa后，PD壓差開(kāi)關(guān)動(dòng)作，繼電器失電，壓縮機(jī)立即卸載。出口閥全開(kāi)。喘振保護(hù)只卸載不停機(jī)。
        此系統(tǒng)喘振壓差開(kāi)關(guān)的低壓側(cè)與系統(tǒng)直接相連，而高壓側(cè)與系統(tǒng)相連之間有一單向閥和一節(jié)流閥。進(jìn)入喘振區(qū)后，由于管網(wǎng)的氣體倒流，會(huì)造成取壓點(diǎn)P處的壓力大幅波動(dòng)，P處于高值Pmax，通過(guò)單向閥，PD正壓室內(nèi)保持一個(gè)Pmax；而負(fù)壓室與P點(diǎn)的壓力一致，隨系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，P點(diǎn)壓力很快下降至Pmin，PD負(fù)壓室內(nèi)的壓力為Pmin，此時(shí)△P=Pmax-Pmin。壓差產(chǎn)生了，壓差開(kāi)關(guān)動(dòng)作，放空閥全開(kāi)，使壓縮機(jī)離開(kāi)喘振點(diǎn)。通過(guò)調(diào)校節(jié)流閥可以控制喘振后高壓差信號(hào)的消除時(shí)間，現(xiàn)在設(shè)置為40s， PD不裝在末級(jí)，因?yàn)橐患?jí)壓力不隨排氣壓力變化而變化，或者變化較小，因此以一級(jí)出口壓力的變化量為壓縮機(jī)的喘振保護(hù)設(shè)定值，比單一的壓力信號(hào)為設(shè)定值科學(xué)，避免了由于管網(wǎng)的壓力波動(dòng)而造成誤動(dòng)作。消除喘振因素后，按復(fù)位按鈕，打上載開(kāi)關(guān)，此時(shí)可調(diào)節(jié)壓縮機(jī)運(yùn)行，車(chē)間兩臺(tái)XR700MX2-2RH型空壓機(jī)自1994年運(yùn)行至今，喘振保護(hù)系統(tǒng)一直非?？煽?。
        3．雙變量的系統(tǒng)
        由出口壓力表、微處理器及放空閥組成，控制圖見(jiàn)圖4（XR950DA3型壓縮機(jī)，美國(guó)）。

        壓縮機(jī)為三級(jí)壓縮，PT測(cè)得出口壓力變化，并把氣信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳入微處理器，當(dāng)0.3s內(nèi)差壓變化達(dá)35kPa時(shí)喘振保護(hù)裝置動(dòng)作，打開(kāi)放空閥，報(bào)警、屏幕顯示喘振參數(shù)。
        采用微處理器控制，操作簡(jiǎn)單，控制可靠，在原有的壓力變量上，加上一個(gè)時(shí)間變量，控制參數(shù)為△p/△t，即單位時(shí)間內(nèi)出口壓力的變化量。并且△p/△t 的值可在微處理器的控制面板上自如地設(shè)定，△p/△t的值越小