离心式压缩机常见故障及处理方法

（一）常见故障的现象、原因与处理方法（表1-2）

表1-2 离心式压缩机的常见故障现象、原因与处理方法

（续）

（续）

（二）喘振

1.喘振产生的机理及原因

离心式压缩机流道的几何尺寸及结构是根据设计工况确定的。当压缩机在设计工况下运行时，气流在流道中流动顺畅，与几何尺寸配合良好，气流方向和叶片的几何安装角相一致，这时压缩机各级工作协调、整机效率高。当压缩机偏离设计工况时，效率、压缩比都会有变化。当向大流量偏离时，效率、压缩比下降；当向小流量偏离时，效率下降，在一定范围内压缩比升高。当偏离情况不严重时，仍能维持稳定工作；一旦工况变化过大，这时由于流道中流动情况恶化，将导致压缩机性能大大下降而不能正常工作。喘振工况就是在偏离极限时的一个特殊工况。

当压缩机工作在设计点时，气流的进气角基本上等于叶轮叶片的进口几何安装角，气流顺利进入流道不会出现附面层脱离。当流量减小时，气流轴向速度减小，正冲角增大，气流射向叶片的工作面，使非工作面上出现脱离。由于气流在非工作面上是扩压流动，出现的脱离很容易扩张，所以流量减小时，脱离发展明显。当流量减小到某临界值时，脱离严重扩张，以至充满流道的相当大部分区域，使损失大大增加，破坏了正常流动。在叶片扩压器中也与叶轮中的流动情况类似。

流量下降，冲角增大，由于进口气流本身的不均匀性以及加工上的问题而造成的各叶片间几何结构的微小差异等原因，总会在某一个或几个叶片上最先发生气流脱离现象，形成一个或几个脱离区（称之为脱离团）。该叶片附近的流动情况随即恶化，进而出现明显的流量减小区。这个受阻滞的气流使它附近的气流方向有所改变，引起流向转向后面叶片的气流冲角增大，转向前面叶片上的冲角减小。于是后面叶片叶背上出现脱离，同时解除了前面叶片上的脱离。如此，在相对坐标系上看，引起了脱离团沿转速的反方向传递。由试验得知，叶轮中脱离团的传递速度小于转速，所以从绝对坐标系来观察，脱离团是以某一转速（大大小于工作转速）沿转向传递。这种现象即称之为“旋转脱离”。这种在非设计工况下，由于工况变化导致叶片通道中产生严重的气流脱离，形成旋转脱离现象，而使性能明显恶化，这种现象称之为“旋转失速”。旋转失速可以沿气流流动方向向后扩展。

由于工况改变，流量明显减小而出现严重的旋转脱离，流动情况大大恶化。这时叶轮虽仍在旋转，对气体做功，但却不能提高气体的压力，压缩机出口压力明显下降。如果压缩机后的管网容量较大，其背压的反应不敏感，于是出现管网中的压力大于压缩机出口处压力的情况，就出现了倒流现象，气体由压缩机出口向进口倒流，一直到管网中的压力下降至低于压缩机出口压力为止。这时倒流停止，气流又在叶片作用下正向流动，压缩机又开始向管网供气，压缩机的流量又增大，压缩机恢复正常工作。但当管网中的压力不断回升，又回复到原有水平时，压缩机正常排气又受到阻碍，流量又下降，系统中的气体又产生倒流。如此周而复始，在整个系统中发生了周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象，这种现象称之为压缩机的“喘振工况”。管网容量越大，喘振频率越低，喘振能量越大，危害也越大。

2.喘振的危害(www.xing528.com)

喘振所造成的后果常常是很严重的。它会使压缩机转子和静子经受交变应力作用而断裂；使级间压力失常而引起强烈振动，导致密封及推力轴承的损坏；增大叶轮与主轴的温差，破坏叶轮的过盈量使叶轮松动；使运动件和静止件相碰，造成严重事故。所以应尽力防止压缩机进入喘振工况。

3.喘振工况的判断

根据经验，判断压缩机是否已出现喘振现象，其方法大致有下面几点：

1）测听压缩机排气管的气流噪声：离心式压缩机在正常工况下，其噪声较低且是连续稳定的，而当接近喘振工况时，排气管中气流发出的噪声时高时低，并作周期性变化。当进入喘振工况后，噪声明显增大，发出异常的周期性吼叫或喘气声，甚至出现爆音。

2）观测压缩机出口压力和进口流量的变化：在稳定工况下运行时，压缩机的出口压力和进口流量变化不大，也有规律，所测得的数据在平均值附近作小幅波动；当接近或进入喘振工况时，二者都发生了周期性大幅的脉动。

3）观测壳体和轴承的振动情况：当接近或进入喘振工况时，壳体和轴承会发生强烈振动，其振幅要比正常时大很多。

4）由于回流，使进气口温度异常升高。

发生喘振时，上述的几点现象可能部分或同时存在。

4.喘振的预防及处理

从上面的分析中得知，喘振的发生首先是由于变工况时压缩机叶栅中的气动参数和几何参数不协调，形成旋转脱离，造成严重失速的结果。但并不是旋转失速一定都会导致喘振的发生，喘振还和管网系统有关。所以说喘振现象的发生包含着两方面的因素：从内部来说，它取决于压缩机在一定条件下流动大大恶化，出现了强烈的突变失速；从外部来说，又与管网的容量及特性线有关。前者是内因，后者是外界条件。内因只有在外界条件具备的情况下，才促使喘振的发生。

为了避免运行时发生喘振，一般采用防喘放空、防喘回流等措施，就是要在流量减少时增加压缩机的进气量，在压力过高时降低排气压力，以保证压缩机在稳定工作区运行。例如，在压缩机的出口管上安装放空阀，当排气压力过高时，通过自动（或手动）控制，打开放空阀，这时压缩机出口的压力就马上下降，从而避免了喘振；而当进气量减少时，通过打开回流阀，增加压缩机的进气量，也可以避免喘振。

喘振的危害性及后果是严重的，我国一些使用透平压缩机的装置上已有多起因喘振导致事故的报道。所以运行人员对喘振的机理及现象也应有所了解，以便在喘振未出现或刚出现时就采取适当措施妥善处理。

由于引起喘振的原因可能是各种各样的，而后果又严重，因此应尽可能采用防喘振自动控制装置，使喘振自动消除。一般情况下并不一定要马上停车，而应立刻打开防喘振阀，首先消除对机器有严重破坏作用的喘振现象，并马上检查发生喘振的原因，采取相应的消除措施，然后关闭防喘振阀，使机器又投入正常运行。假使喘振又反复出现，则要停车彻底检查。