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離心式制冷壓縮機防喘振的措施介紹

離心式制冷壓縮機防喘振的措施介紹


  离心压缩机的基本工作原理是利用高速回转的叶轮对气体做功,将机械能(mechanical energy)加给气体,负气体压力升高,速度增大,气体获得压力能和速度能。在叶轮后面设置有通流面积逐渐扩大的扩压元件,高压气体从叶轮流出后,再流经扩压器进行降速扩压,负气体流速降低,压力继续升高,即把气体的一部分速度能转变为压力能,完成了压缩过程。扩压器流道内的边界层分离(Separation)现象:扩压器流道内气流的活动,来自叶轮对气流所做功转变成的动能,边界层内气流活动,主要靠主流中传递来的动能,边界层内气流活动时,要克服壁面的摩擦力,由于沿流道方向速度降低,压力增大,主流的动能也不断减小。当主流传递给边界层的动能不足以使之克服压力差继续前进时,终极边界层的气流停滞(释义:事物因受阻碍)下来,进而发生旋涡和倒流,负气流边界层分离。气体在叶轮中的活动也是一种扩压活动,当流量(单位:立方米每秒)减小或压差增大时也会出现这种边界层分离现象。
  当流道内气体流量(单位:立方米每秒)减少到某一值后,叶道进口气流的方向就和叶片进口角很不一致,冲角α大大增加,在非工作面引起流道中气流边界层严重(serious)分离,使流道进出口出现强烈的气流脉动。当流量大大减小时,由于气流活动(huó dòng)的不均匀性及流道型线的不均匀性,假定在B流道发生气流分离的现象,这样B流道的有效通流面积减小,使原来要流过B流道的气流有一部分要流向相邻的A流道和C流道,这样就改变了A流道,C流道原来气流的方向,它使C流道的冲角有所减小,A流道的冲角更加增大,从而使A流道中的气流分离,反过来使B流道冲角减小而消除了分离现象,于是分离现象由B流道转移到A流道。这样分离区就以和叶轮旋转方向相反的方向旋转移动,这种现象称为旋转脱离。
  扩压器同样存在旋转脱离。在压缩机的运转过程(guò chéng)中,流量不断减小到Qmin值时,在压缩机流道中出现如上所述严重(serious)的旋转脱离,活动严重恶化,使压缩机出口压力忽然大大下降,低于冷凝器的压力,气流就倒流向压缩机,一直到冷凝压力低于压缩机出口压力为止,这时倒流停止,压缩机的排量增加,压缩机恢复正常工作(gōng zuò)。而实际上压缩机的总负荷(load)很小,限制了压缩机的排量,压缩机的排量又慢慢减小,气体又产生倒流,如此反复,在系统(system)中产生了周期性的气流振荡现象,这种现象称为喘振。
  压缩机达到最小排量点而产生严重的气流旋转脱离是内因,而压缩机的性能曲线(Curve)状况和工况点的位置是条件(tiáo jiàn),内因只有在条件的促成下,才能发生特有的现象———喘振。
  離心冷水機組運行在部分負荷時,壓縮機(compressor)導葉開度減小,參與循環的制冷劑流量減少。壓縮機排量減小,葉輪達到壓頭的能力也減小。而冷卻水溫由于冷卻塔未改變而維持不變,則此時就可能發生旋轉失速或喘振。
  喘振是速度型離心式壓縮機的固有特性。因此對于任何一台壓縮機,當排量小到某一極限點時就會發生該現象。冷水機組是否在喘振點四周運行,主要取決于機組的運行工況。在什麽狀態(status)發生喘振只有通過對機器(machine)的試驗,即不斷減少其流量,才可以測出具體的喘振點。
  由于压缩(compression)机叶轮流道内气体流量的减少,按照压缩机的特性曲线,其运行的工况点引向高压缩比方向。这时气流方向的改变在叶轮进口产生较大的正冲角,使得叶轮叶片上的非工作面产生严重的气流 ;脱离现象 ;气动损失增大,叶轮出口处产生负压区,引起冷凝器上部或蜗壳内原有的正压气流沿压降方向 ;倒灌 ;退回叶轮内,使叶轮流道内的混合流量增大,叶轮恢复正常工作。
  如此时压缩机工况点仍未脱离喘振点(区),又将出现上述气流的 ;倒灌 ;。气流这种周期(cycle)性的往返脉动(pulsation),正是压缩机喘振的根本原因。
  2、喘振運行狀態
  喘振是離心式壓縮機的運行工況在小流量、高壓比區域中所産生的一種不穩定的運行狀態。壓縮機喘振時,將出現氣流周期性振蕩(oscillation)現象。喘振帶給壓縮機嚴重的破壞,會導致(cause)下列嚴重後果:
  1)使壓縮機的性能(property)明顯惡化,氣體參數(壓力、排量)産生大幅度脈動。昆山空壓機保養主要噪声源是进、排气口,应选用适宜的进排气消声器。空压机进气噪声的频谱呈低频特性,进气消声器应选用抗性结构或以个、抗性为主的阻抗复合式结构。空压机的排气气压大,气流速度高,应在空压机排气口使用小孔消声器2)噪声加大。3)大大加剧整个机组的振动。喘振使压缩机的转子和定子的元件经受交变的动应力:压力失调引起强烈的振动,使密封和轴承损坏(damage),甚至发生转子和定子元件相碰等:叶轮动应力加大。4)电流(Electron flow)发生脉动。5)小制冷量机组的脉动频率(frequency)比大型(Large scale)机组高,但振幅小。
  不同于一般的機械振動,在壓縮機(compressor)出口産生氣流(airflow)的反複倒灌、吐出、往返撞擊,使得主電機交替出現滿載和空載,電流表指針或壓縮機出口壓力表指針産生大幅度無規律的強烈抖擺和跳動。壓縮機轉子在機內沿軸向往返竄動,並伴有金屬摩擦和撞擊聲響。
  3、防喘振措施
  3.1 熱氣旁通喘振防護原理
  一旦进进喘振工况,应立即采取调节措施,降低(reduce)出口压力或增加进口流量(单位:立方米每秒)。从以上喘振产生的机理来看,在离心式冷水机组中,压比和负荷(load)是影响喘振的两大因素。当负荷越来越小,小到某一极限点时,便会发生喘振,或者当压比大到某一极限点时,便会发生喘振。用热气旁通来进行喘振防护,是通过喘振保护线来控制热气旁通的开启或封闭,使机组阔别喘振点,达到保护的目的。从冷凝器(类别:换热设备)连接到蒸发器一根连接管,当运行点到达喘振保护点而未达到喘振点时,通过控制系统打开热气旁通电磁阀(magnet valve ),从冷凝器的热气排到蒸发器,降低了压比,同时进步了排气量,从而避免了喘振的发生。
  3.2 改變壓縮機轉速
  壓縮(compression)機轉速改變,壓縮機的性能曲線將隨著移動,可以增加穩定(解釋:穩固安定;沒有變動)工況區域,它適用于蒸汽輪機、燃氣輪機拖動的機組,是一種比較經濟的調節方法(method),只是調節後的工作點不一定是最高效率點。昆山空壓機保養主要噪声源是进、排气口,应选用适宜的进排气消声器。空压机进气噪声的频谱呈低频特性,进气消声器应选用抗性结构或以个、抗性为主的阻抗复合式结构。空压机的排气气压大,气流速度高,应在空压机排气口使用小孔消声器但对电动机拖动的机组,为了便于变速,就要用直流机组或采用变频(frequency conversion)方法,这会使设备大大复杂化,同时造价也高。
  3.3 多級壓縮
  多级压缩以降低(reduce)压缩机转速。昆山空壓機是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式,旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。一般多级机器中任何一级发生喘振,都会影响到整台机器的正常工作。采用多级压缩,在同样的压比工况下,可大大降低压缩机的转速,增大稳定(解释:稳固安定;没有变动)工况区域。
  3.4 采用轉動的擴壓器調節
  当流量(单位:立方米每秒)减小时,一般在扩压器中首先产生严重(serious)的旋转脱离而导致喘振。昆山空壓機保養主要噪声源是进、排气口,应选用适宜的进排气消声器。空压机进气噪声的频谱呈低频特性,进气消声器应选用抗性结构或以个、抗性为主的阻抗复合式结构。空压机的排气气压大,气流速度高,应在空压机排气口使用小孔消声器在流量变化时,假如能相应改变扩压器流道的进口几何角,以适应改变了的工况,使冲角α不致很大,则可使性能曲线向小流量区大幅度移动(mobile),扩大稳定工况范围(fàn wéi),使喘振流量大为降低,达到防喘振的目的。该防喘振控制方式,已在开利的产品中得到具体的应用,但低负荷时仍须采用热气旁通。
  3.5 可移動式擴壓腔
  上面提到,在離心式冷水機組(unit)中喘振發生的原由于壓比和負荷。當機組運行的壓比一定時(提升力),機組的運行負荷將影響機組是否發生喘振。對于離心機組來說,當運行負荷降低時,壓縮機(compressor)的導葉逐漸封閉,吸氣量降低,假如擴壓腔的通道面積不變,則氣體的流速降低:當氣體的流速無法克服擴壓腔的阻力損失時,氣流會出現停滯(釋義:事物因受阻礙),由于氣體動能的下降,轉化的壓力能也降低:當氣流體壓力小于排氣管網的壓力時,氣流發生倒流,喘振發生。
  4、結語
  热气旁通、改变压(气压变量)缩机转速(Rotating speed)、多级压缩(compression)、转动的扩压器调节以及散流滑块设计均能有效避免 ;喘振 ;对于离心式冷水机组具有较好的节能效果。昆山空壓機保養在空压机的进、排气口安装消声器或设置消声坑道以后,气流噪声可以降到80db(a)以下,但空压机的机械噪声和电机噪声仍然很高,因此还应在空压机的机组上安装隔声罩。4、悬挂空间吸声体:在佛山凌格风空压机站,高大空旷的厂房混响很重。


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