一文學(xué)習(xí)風機喘振知識

2021年9月28日來源：防爆云平臺--防爆產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)平臺防爆空調(diào) 防爆電氣防爆電機防爆風機防爆通訊瀏覽 3206 次評論 0 次

喘振定義

喘振，顧名思義就像人哮喘一樣，風機出現(xiàn)周期性的出風與倒流，相對來講軸流式風機更容易發(fā)生喘振，嚴重的喘振會導(dǎo)致風機葉片疲勞損壞。

流體機械及其管道中介質(zhì)的周期性振蕩，是介質(zhì)受到周期性吸入和排出的激勵作用而發(fā)生的機械振動。例如，泵或壓縮機運轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的喘振過程是：流量減小到最小值時出口壓力會突然下降，管道內(nèi)壓力反而高于出口壓力，于是被輸送介質(zhì)倒流回機內(nèi)，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質(zhì)為止；當管道中的壓力恢復(fù)到原來的壓力時,流量再次減少,管道中介質(zhì)又產(chǎn)生倒流，如此周而復(fù)始。喘振的產(chǎn)生與流體機械和管道的特性有關(guān)，管道系統(tǒng)的容量越大，則喘振越強，頻率越低。一旦喘振引起管道、機器及其基礎(chǔ)共振時，還會造成嚴重后果。為防止喘振，必須使流體機械在喘振區(qū)之外運轉(zhuǎn)。在壓縮機中，通常采用最小流量式、流量-轉(zhuǎn)速控制式或流量-壓力差控制式防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當多臺機器串聯(lián)或并聯(lián)工作時，應(yīng)有各自的防喘振調(diào)節(jié)裝置。

二

風機喘振的現(xiàn)象

風機抽出的風量時大時小，產(chǎn)生的風壓時高時低，系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力和流量也發(fā)生很大的波動。
風機的電動機電流波動很大，最大波動值有50A左右。
風機機體產(chǎn)生強烈的振動，風機房地面、墻壁以及房內(nèi)空氣都有明顯的抖動。
風機發(fā)出“呼嚕、呼?！钡穆曇?，使噪聲劇增。
風量、風壓、電流、振動、噪聲均發(fā)生周期性的明顯變化，持續(xù)一個周期時間在8s左右。

三

喘振原因

根據(jù)對軸流式通風機做的大量性能試驗來看，軸流式通風機的p－Q性能曲線是一組帶有駝峰形狀的曲線（這是風機的固有特性，只是軸流式通風機相對比較敏感），如左圖所示。當工況點處于B點（臨界點）左側(cè)B、C之間工作時，將會發(fā)生喘振，將這個區(qū)域劃為非穩(wěn)定區(qū)域。發(fā)生喘振，說明其工況已落到B、C之間。

離心壓縮機發(fā)生喘振，根本原因就是進氣量減少并達到壓縮機允許的最小值。理論和實踐證明：能夠使離心壓縮機工況點落入喘振區(qū)的各種因素，都是發(fā)生喘振的原因。

進氣溫度升高，空氣密度減少，夏季比冬季易發(fā)生喘振。
進氣壓力下降，如入口過濾器堵塞或吸氣負壓值高。
出口系統(tǒng)管網(wǎng)壓力提高，即排氣不暢造成出口堵塞喘振。
離心壓縮機出口工作壓力值設(shè)定在喘振區(qū)邊緣。
離心機轉(zhuǎn)速降低時易發(fā)生喘振。

四

喘振的危害

1. 喘振現(xiàn)象對壓縮機的危害

喘振現(xiàn)象對壓縮機十分有害，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

喘振時由于氣流強烈的脈動和周期性震蕩，會使供氣參數(shù)（壓力、流量等）大幅度地波動，破壞了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
會使葉片強烈振動，葉輪應(yīng)力大大增加，噪音加劇。
引起動靜部件的摩擦與碰撞，使壓縮機的軸產(chǎn)生彎曲變形，嚴重時產(chǎn)生軸向竄動，碰壞葉輪。
加劇軸承、軸頸的磨損，破壞潤滑油膜的穩(wěn)定性，使軸承合金產(chǎn)生疲勞裂紋，甚至燒毀。
損壞壓縮機的級間密封及軸封，使壓縮機效率降低，甚至造成爆炸、火災(zāi)等事故。
影響與壓縮機相連的其他設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，干擾操作人員的正常工作，使一些測量儀表儀器準確性降低，甚至失靈。

一般機組的排氣量、壓力比、排氣壓力和氣體的密度越大，發(fā)生的喘振越嚴重，危害越大。

2. 軸流風機發(fā)生喘振時的危害

當風機發(fā)生喘振時，風機的流量周期性地變化，變化幅度比較大，可能出現(xiàn)零甚至負值。風機流量的這種劇烈的正負波動，會發(fā)生氣流的猛烈撞擊，使風機本身產(chǎn)生劇烈振動，同時風機工作的噪聲加劇。大容量、高壓頭風機發(fā)生喘振的危害很大,可能導(dǎo)致軸承和設(shè)備的損壞。

五

影響壓縮機喘振的因素

1. 壓縮機轉(zhuǎn)速

當離心壓縮機轉(zhuǎn)速變化時，其性能曲線也將隨之改變，當轉(zhuǎn)速提高時，壓縮機葉輪對氣體所做的功率增大，在相同的容積流量下，氣體的壓力也增大，性能曲線上移。反之，轉(zhuǎn)速降低則性能曲線下移。

2. 管道特性對喘振的影響

離心壓縮機的工作點是壓縮機性能曲線與管網(wǎng)特性曲線的交點，只要其中一條曲線發(fā)生變化,則工作點就會改變。管網(wǎng)阻力增大（如壓縮機出口閥關(guān)?。?，其特性曲線將變陡，致使工作點向小流量方向移動，如圖所示：當工作點由A移至A時便進入了喘振工況區(qū)。管網(wǎng)容量越大，喘振的振幅越高，頻率越低，喘振越嚴重，破壞性越強。喘振的頻率大致與管網(wǎng)容量的平方根或容量的0.56次方成反比。另外，管網(wǎng)的容量對壓縮機的喘振流量也有影響，戴冀等對一小型低壓離心壓縮機的喘振試驗表明：管網(wǎng)的容量對喘振點的影響很大, 容量大時喘振點流量也增大，壓縮系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。

3. 影響喘振的其他因素

壓縮機的參數(shù)結(jié)構(gòu)：入口導(dǎo)葉開度、葉輪結(jié)構(gòu)、擴壓機的結(jié)構(gòu)
壓縮機的進氣狀態(tài)：進氣溫度、壓力、氣體組成。

六

防止喘振的具體措施

1. 針對軸流式風機喘振采取的措施

使泵或風機的流量恒大于QK。如果系統(tǒng)中所需要的流量小于QK時，可裝設(shè)再循環(huán)管或自動排出閥門，使風機的排出流量恒大于QK 。
如果管路性能曲線不經(jīng)過坐標原點時，改變風機的轉(zhuǎn)速，也可能得到穩(wěn)定的運行工況。通過風機各種轉(zhuǎn)速下性能曲線中最高壓力點的拋物線，將風機的性能曲線分割為兩部分，右邊為穩(wěn)定工作區(qū)，左邊為不穩(wěn)定工作區(qū)，當管路性能曲線經(jīng)過坐標原點時，改變轉(zhuǎn)速并無效果，因此時各轉(zhuǎn)速下的工作點均是相似工況點。
對軸流式風機采用可調(diào)葉片調(diào)節(jié)。當系統(tǒng)需要的流量減小時，則減小其安裝角，性能曲線下移，臨界點向左下方移動，輸出流量也相應(yīng)減小。
最根本的措施是盡量避免采用具有駝峰形性能曲線的風機，而采用性能曲線平直向下傾斜的風機。