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摘要：工业产业的发展推动了社会的进步与发展，工业生产离不开各种机械设备的支持，离心式压缩机是工业生产中一种重要机械设备，具有大气量、小体积、轻重量、紧结构、稳运转等诸多特点，能有效实现气体与外界进行隔离，在工业生产企业中得到了广泛的使用。喘振是离心式压缩机需要应对的一种故障，喘振问题得不到有效解决，会严重影响离心式压缩机的生产，这就需要加强对喘振的预防与控制。对于此，本文分析了离心式压缩机喘振原因及其危害性，并探讨了控制离心式压缩机出现喘振情况的预防及处理措施。
关键词：离心式压缩机；喘振；控制研究
引言：压缩机在重型化工行业发挥着重要的作用，扮演着不可或缺的角色。离心式压缩机是目前应用最为广泛的压缩机，具有高效运行、流量大、体积小的特点。离式压缩机的喘振现象第一次被发现是在上个世纪的英国，当压缩机发生喘振时，加大了压缩机的损坏程度，是极具危害性的固有现象。对此必须对喘振的原因进行分析，合理控制影响因素，提出正确的防范策略，充分发挥压缩机效用。
1离心式压缩机喘振原因及其危害性
离心式压缩机具有占地小、构造简单、排气量大、运行平稳、效率高的特点，并且气流平缓无脉动，润滑油对压缩机的压缩空气不构成影响，相较于复式压缩机更广泛应用于石油化工企业。压缩机在运行过程中，气体的压缩会产生气体使相对分子质量大小的变化，且气体的温度、压力和流量也随之发生改变，这种气体的变化是直接致使压缩机发生喘振的主导因素。因此，为确保压缩机平稳高效地运行，防范压缩机发生喘振，是本文研究的主要课题。
1.1离心式压缩机的喘振影响因素
1.1.1内部因素
压缩机正常运行气流是从进口角度进入的。然而，当流量低于设计流量时，气流进入叶片的方向偏离了正常的进口角度，会导致在压缩机内部产生气体分离区。这是由于，气体偏离进入轨道，气体在叶片工作面上被迫分离，与叶轮的旋转方向发生反向移动，且气体流量与分离成反比，气体流量小，分离区域大。若是气体流量逐渐减少至气体倒流，在压缩机正常运行的条件下，倒流的气体重新进行压缩，气体反复地在排气管中出现异常，直接影响气体的输送频率。这时，频率低的气体产生的气体压力，间接导致压缩机气体脉动发生震动噪音，形成了喘振。
1.1.2外部因素
如图1所示，在离心式压缩机不同转速下的ε-Qj曲线图中，ε-Qj曲线呈现的是抛物线形状，有一个驼峰型的最高点。最高点的右侧是稳定的工作区域，右侧中管路特性曲线和性能曲线的多个交点就是压缩机的工作点；而在曲线左侧的工作区，其具有不稳定的特性，因此左侧也称为“喘振区”。
图1离心式压缩机在不同转速下ε-Qj
如图2不稳定工况图所示，若在M’点处表示压缩机工作不稳定的点，关闭减小管路出口的阀门，管路特性曲线Ⅰ处表示的是流量较大的工作区域，Ⅱ处曲线表示流量较小的工作区域，工作点会向流量小的方向移动，管路特性曲线从Ⅰ处到Ⅱ处。若工作在A点处，压缩机的出口压力小，管路需要的压力大，气体流量要继续下降直至零。压缩机出口压小于管路压力，气体回流到压缩机，持续回流后，管路压力小于压缩机出口压力，管路又实现输气，气流量重新增加，工作点向A移动。工作点又处在A处，压缩机气流若仍不稳定时，气体流量会持续下降，管路中气体受到此下降动力，又重新开始倒流回压缩机。气流重复规律性地在管道移动，规律性和周期性地往返，管路的气压和压缩机中的气流大小规律地周期变化，压缩机的脉动也呈现反复规律性的三角函数曲线形图，压缩机出现了喘振现象。
图3离心式压缩机性能变化对喘振的影响
1.2离心式压缩机喘振的危害性
离心式压缩机的喘振影响压缩机的性能和管道运行。压缩机发生喘振时，运行压力和效率都有所降低，加快震动的频率，同时出现异常的噪音和破音，对压缩机的轴承、叶片性能有所损坏。管道的运行也受到喘振的影响，如，出口压力的下降、流量不稳定、波动频率加快、气体回流、管道出现严重的剧烈震动。
2控制离心式压缩机出现喘振情况的措施
2.1固定极限流量法
固定极限流量法能保持离心式压缩机的运行可靠性和稳定性，为了能够有效地控制流量和压力，有必要实施一种控制离心式压缩机的阀门的节流或回流的方法。另外，部分循环方法还可以帮助离心式压缩机的流量最大化，甚至超过流量的固定值，并从根本上解决离心式压缩机喘振的发生。
2.2变频器调速法
在离心式压缩机运行期间，负载处于最大值，并且由仪器设备实时观察，并且所获得的信息数据被发送到数字运算电子操作作系统。数字运算电子操作的控制变频器抬高了输出的频率，导致离心式压缩机的超负荷工作。因此，在离心式压缩机的工作过程中，当数字计算电子操作系统接收到回传信号时，证明设备前后的压差已经减小，设备中的流量较小，然后，数字运算电子操作系统再次发送信号，变频器接收信号数据并发出降低电源频率的指令，最终达到降低离心式压缩机速度的理想效果。使用变频器调速方法不仅可以减少离心式压缩机约25％的电能损失，还可以有效地控制离心式压缩机产生的喘振频率。应当注意，在操作期间，需要回流阀和可变极限流动方法协作以实现调节离心式压缩机的频率的最佳结果。
2.3可变极限流量法和变极流量法
可变极限流量方法的主要原理是通过对离心式压缩机的负荷进行转数调节，来减少离心式压缩机的能量损失，以满足工业生产的需要。变数是运转速率不同下喘振流量极限的产物，随着运转速率的减小，加入预防喘振的合理措施。在离心式压缩机负荷范围的变化中，喘振安全线是工作点的运行轨迹，从而防止离心式压缩机发生喘振故障；变极限流量法的工作原理是在离心式压缩机的各种工作情况下，控制预防喘振的故障发生系统以喘振曲线基础，自动调节控制预防喘振的流量使其趋向定值，保证离心式压缩机的性能。
3离心式空气压缩机喘振具体故障分析及处理
3.1扩压器腐蚀或磨损
扩压器是压缩机构造的重要部件，其具有降低叶轮压出气流速度、提高气体的压力、使其达到总压力30%的作用。若扩压器受到外界因素而使内部曲线腔壁受损或是腐蚀，会导致扩压器的作用发挥失效，扩压器对气体的控制降低，气体形成漩涡，进入的气流量减少，输出的压力也会随之降低，从而产生喘振。
具体对策:扩压器实行定期检查制度，压缩机发生磨损时的修复强调及时性和有效性，对压缩机腐蚀实行防范策略。必要时，对扩压器更新换代，用新的扩压器性能更完好。
3.2进气温度过高
空气压缩机的运行条件是标准大气压且温度25℃。但这个运行条件是不受任何外界因素影响的标准化条件，实际的运行条件并不符合。特别是温度高于25℃时，空气的密度会较低，压缩机的实际压缩气体流量减少，从而产生喘振。
具体对策:实施温度控制，可以将压缩机运行环境设置为室内，并且运行环境空间大、屋顶高度高、排气能力强，实现降低排气压力。
3.3过滤器、空气冷却器、水气分离器洁净程度不够
为了阻挡杂质灰尘，压缩机在进口处通常安装空气过滤器。然而，使用周期过长后，过滤器洁净程度不够，对气体的进入通道造成堵塞，减少空气进气量，从而产生喘振。压缩机的叶轮也会黏附空气中的粉尘杂质以及构件磨损的微粒等，这些杂质都会减缓气体的流动速度，减少空气的进入量，从而产生喘振。
具体对策:定期进行压缩机主体及构建的清洁排查，对水气分离器、冷却器清洁实现专业化、规范化管理。
3.4叶轮、扩压器间隙不适
叶轮和压缩器的间隙合理，才能保证进气量。若压缩机的轴承磨损，导致叶轮和扩压器间隙缩小，发生摩擦碰撞；若叶轮和扩压器之间的间隙过大，导致管路中出现气流泄露或者发生串气。因此，叶轮和扩压器的间隙不适，过大和过小都会使气体量减少，从而喘振。
具体对策:定期维护，根据实际情况，保证叶轮和扩压器的间隙始终维持在规定的合理范围。
结语
总之，通过深入分析可以看出导致离心压缩机发生喘振的原因和各种因素，并且根据相应的影响因素，需要制定出对应的控制措施来避免存在喘振现象的出现，从而确保离心式压缩机始终处在稳定运行的范围内，以此来保障离心式压缩机的长期稳定运行。
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