儀用空壓機(jī)喘振原因分析及解決方案

　　江蘇電機(jī)工程(Engineering)體積流量離心空心機(jī)進(jìn)口(import)壓力恒定時(shí)流量壓力特性曲線（Curve）2.2空壓機(jī)的節(jié)流喘振離心空心機(jī)進(jìn)口壓力變化時(shí)流量壓力特性如所示，當(dāng)空壓機(jī)入口門全開時(shí)，可忽略進(jìn)口門節(jié)流損失，因而空壓機(jī)進(jìn)口壓力不隨流量而變化，可以將空壓機(jī)進(jìn)口壓力視作一個(gè)大氣壓。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。隨著進(jìn)口門的開度變小，進(jìn)口門的前后壓差將會變大，進(jìn)入空壓機(jī)的進(jìn)口壓力逐漸下降(descend)，因而空壓機(jī)的實(shí)際出口壓力也將下降，對應(yīng)的空壓機(jī)的出口壓力與流量曲線將左移，從而使空壓機(jī)的運(yùn)行實(shí)際工況點(diǎn)也逐漸往左移。隨著空壓機(jī)進(jìn)口門關(guān)至定的開度，最終移至喘振區(qū)，從而發(fā)生喘振，這種喘振就叫空壓機(jī)節(jié)流喘振，又稱為最小電流喘振。
　　值，空壓機(jī)就會發(fā)生喘振，該種喘振稱為自然喘振。在運(yùn)行過程中設(shè)定空壓機(jī)的出口壓力（排氣壓力）小于標(biāo)定壓力（自然喘振壓力）就可以避免空壓機(jī)的喘振。
　　/喘震線體積流量離心空心機(jī)進(jìn)口壓力變化時(shí)流量壓力特性曲線設(shè)置空壓機(jī)的最小電流，即在空壓機(jī)所需的氣量減少到最低電流所對應(yīng)的進(jìn)口門開度時(shí)，空壓機(jī)進(jìn)口門將不再關(guān)小，而是通過旁路門調(diào)節(jié)(adjust)管道系統(tǒng)(system)的供氣量，維持空壓機(jī)的電流不再降低，這樣通過空壓機(jī)葉輪的氣量就不會減少，從而避免了空壓機(jī)節(jié)流喘振的發(fā)生。為了保證空壓機(jī)節(jié)流喘振有一定裕量，目前該某一期儀用空壓機(jī)共有4臺，均為美國英格索蘭生產(chǎn)的1CV14MX2型雙級離心式空壓機(jī)，主要供應(yīng)一期主廠房各氣動門的動力氣源。一期空壓機(jī)運(yùn)行方式方法為2臺運(yùn)行，2臺備用，恒壓控制（control)模式，即由各臺空壓機(jī)通過進(jìn)口調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)自動跟蹤系統(tǒng)用氣量。多臺空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)流量如何分配、壓力變化如何協(xié)調(diào)是控制難點(diǎn)，空壓機(jī)并列運(yùn)行時(shí)如果負(fù)荷分配不當(dāng)，單臺空壓機(jī)的流量過小時(shí)容易引起空壓機(jī)的喘振，一方面影響空壓機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行，另一方面也會影響整臺機(jī)組的安全運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行過程中，儀用空壓機(jī)D有時(shí)出現(xiàn)易喘振的現(xiàn)象，儀用空壓機(jī)
　　A、
　　B、C出口顯示壓力均在724730kPa之間，而空壓機(jī)D僅為705kPa.文中對空壓機(jī)喘振的原因及解決方案進(jìn)行分析，并對空壓機(jī)優(yōu)化運(yùn)行提出改進(jìn)建議。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。
　　1空壓機(jī)喘振形成的機(jī)理喘振是離心式空壓機(jī)的固有特性，系統(tǒng)氣體壓力(pressure)大于空壓機(jī)出口壓力時(shí)，空壓機(jī)出口的止回閥關(guān)閉，空壓機(jī)沒有輸出，空氣在空壓機(jī)內(nèi)部聚集，空壓機(jī)出口壓力不斷增加，直到出口壓力大于系統(tǒng)壓力時(shí)，頂開止回閥；若止回閥頂開后，空壓機(jī)沒有足夠流量的氣體連續(xù)輸出，空壓機(jī)出口壓力再次下降，止回閥再次關(guān)閉，如此反復(fù)，導(dǎo)致空壓機(jī)輸出的壓力和電機(jī)電流劇烈波動，止回閥頻繁動作，機(jī)器發(fā)生“砰砰”的聲音，這種現(xiàn)象就是空壓機(jī)喘振。喘振時(shí)不僅會影響管網(wǎng)壓力的波動，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐煽諌簷C(jī)的損壞。
　　2空壓機(jī)喘振故障分析2.1空壓機(jī)的自然喘振離心空心機(jī)進(jìn)口壓力(pressure)恒定時(shí)流量壓力特性如所示，當(dāng)空壓機(jī)出口壓力增大到定值時(shí)，空壓機(jī)運(yùn)行點(diǎn)就移至喘振線的左側(cè)，在此工況運(yùn)行下，由于空壓機(jī)的運(yùn)行壓力已超過該空壓機(jī)可以壓縮的最大儀用空壓機(jī)喘振原因分析及解決方案柳扣林，路景春（江蘇國信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任，江蘇揚(yáng)州225131）預(yù)防措施。結(jié)合某一期1臺儀用空壓機(jī)易出現(xiàn)喘振的現(xiàn)象，給出了儀用空壓機(jī)運(yùn)行優(yōu)化的建議。
　　期空壓機(jī)的最小電流設(shè)置為53A. 2.3空壓機(jī)喘振的幾種原因空壓機(jī)的自然喘振及節(jié)流喘振是任何一臺空壓機(jī)都存在的固有特性，一般可以通過(tōng guò)對空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定來避免(avoid)喘振的發(fā)生。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。空壓機(jī)喘振的真實(shí)原因是因?yàn)檫M(jìn)入空壓機(jī)的氣量不足導(dǎo)致(cause)系統(tǒng)壓力大于空壓機(jī)出口壓力，現(xiàn)分析(Analyse)如下。
　　（1）空壓機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)壓差高。空氣中的灰塵堵塞空壓機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)，一方面空壓機(jī)進(jìn)氣量減少，引起空壓機(jī)輸出壓力不足，形成喘振故障，同時(shí)濾網(wǎng)壓差升高，造成空壓機(jī)進(jìn)口壓力下降，使得空壓機(jī)的流量特性曲線左移，增加喘振的機(jī)率。該一期儀用空壓機(jī)說明書規(guī)定了空壓機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)差壓應(yīng)小于2.1kPa.（2）空壓機(jī)進(jìn)口空氣溫度變化如所示，隨著空壓機(jī)進(jìn)口溫度上升，空壓機(jī)流量特性曲線就往左平移，這樣空壓機(jī)的特性曲線就易接近喘振區(qū)，也就越易產(chǎn)生喘振現(xiàn)象。主要原因是隨著氣溫的上升，空氣的密度減小，同樣的空氣體積氣量，空壓機(jī)實(shí)際壓縮的空氣流量減少，導(dǎo)致空壓機(jī)輸出壓力不足，形成喘振現(xiàn)象。
　　實(shí)際使用過程中，夏季比冬季更容易發(fā)生喘振現(xiàn)象
　　/喘震線體積（volume)流量空壓機(jī)(compressor)進(jìn)口溫度（temperature)變化的流量特性曲線（3）空氣冷卻器變臟。經(jīng)過空壓機(jī)壓縮后的空氣不但壓力(pressure)升高，而且溫度也增加很多，該
　　一、二級空壓機(jī)出口氣溫在未進(jìn)入冷卻器內(nèi)冷卻時(shí)能達(dá)到90 *C以上，因此在空壓機(jī)的、二級筒體內(nèi)均設(shè)置(Settings)1只冷卻器和水氣分離器，通過冷卻器將高溫氣體冷卻至48*C以下，同時(shí)水氣分離器將氣體中的水分進(jìn)步冷凝，通過疏水器將冷凝的水疏掉空壓機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)雖可以阻擋較大顆粒的灰塵，但空氣中仍有許多細(xì)小灰塵及空壓機(jī)本身磨損產(chǎn)生的微粒很容易粘附(to adhere)在冷卻器和水氣分離器內(nèi)，造成冷卻器和水氣分離器部分堵塞，導(dǎo)致空氣流量減少，空壓機(jī)輸出壓力不足，形成喘振現(xiàn)象；同時(shí)由于冷卻器堵塞，影響了冷卻器的換熱效果，因而又會增加(increase)空壓機(jī)抽吸空氣的溫度，特別是一級冷卻器堵塞，易使空壓機(jī)抽氣量不足，形成喘振現(xiàn)象。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。
　　（4）空壓機(jī)葉輪及擴(kuò)壓器磨損。一般情況下，空壓機(jī)的壓力提局70%由葉輪完成，30%由擴(kuò)壓器完成。因此當(dāng)空壓機(jī)葉輪及擴(kuò)壓器發(fā)生磨損，就會改變其特性，使得葉輪與擴(kuò)壓器配合的流量角或壓力角發(fā)生變化，流量角變化主要影響空壓機(jī)的氣體流量，造成氣體流量減少，壓力角變化主要影響空壓機(jī)的出力，導(dǎo)致空壓機(jī)的輸出壓力降低，從而容易形成喘振。
　　（5）空壓機(jī)(compressor)的進(jìn)口(import)門、旁路門故障。一旦空壓機(jī)的進(jìn)口門或旁路門存在卡澀現(xiàn)象，調(diào)節(jié)不靈，在系統(tǒng)壓力變化時(shí)，將會直接導(dǎo)致該空壓機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象。
　　3喘振故障的控制（control)和預(yù)防（1）及時(shí)巡檢空壓機(jī)的進(jìn)口濾網(wǎng)的壓差，當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)就應(yīng)停運(yùn)空壓機(jī)，更換新濾網(wǎng)，防止空壓機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)壓差變大。
　　（2）由于空氣入口溫度（temperature)是隨著環(huán)境溫度變化而變化的，該空壓機(jī)的進(jìn)口溫度設(shè)計(jì)為23.5*C，實(shí)際上夏季時(shí)空壓機(jī)的進(jìn)口溫度經(jīng)常高于23.5*C，但由于在設(shè)定空壓機(jī)的節(jié)流喘振及自然喘振的參數(shù)(parameter)時(shí)均有定的裕量，因而在夏季運(yùn)行時(shí)，空壓機(jī)一般不會由于進(jìn)口溫度的升高而引起喘振，若確認(rèn)是由于空氣的入口溫度偏高造成空壓機(jī)的喘振，只有通過降低空壓機(jī)的出口設(shè)定壓力來控制喘振的發(fā)生
　　（3）定期對空壓機(jī)冷卻器進(jìn)行清理，用專用的清洗劑對冷卻器進(jìn)行20h浸泡，再進(jìn)行沖洗。若效果(xiàoguǒ)仍不理想，則需更換新的冷卻器，徹底解決空壓機(jī)冷卻器臟污（污穢不潔）而導(dǎo)致空壓機(jī)出力下降及發(fā)生喘振的問題。
　　（4）般情況(Condition)下，葉輪被磨損（零部件失效的一種基本類型）的情況較少，擴(kuò)壓器較易腐蝕磨損，因此要定期解體檢查擴(kuò)壓器。擴(kuò)壓器磨損較重時(shí)，需及時(shí)換新。
　　（5）空壓機(jī)的進(jìn)口門、旁路門動作不靈活，一般情況下主要是由于閥門卡澀造成，可通過停運(yùn)空壓機(jī)解體檢修閥門，使閥門可以開關(guān)靈活，必要時(shí)更換新的閥門。還有種特殊情況，由于系統(tǒng)(system)控制軟件的缺陷，造成調(diào)節(jié)空壓機(jī)閥門靈敏度不夠，也會造成空壓機(jī)的喘振，這種情況下只有通過對控制軟件升級來提高調(diào)節(jié)閥(使用材料：鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼等)門的反應(yīng)速度，從而避免由于閥門調(diào)節(jié)故障（fault）而引起的喘振。
　　4儀用空壓機(jī)運(yùn)行優(yōu)化的建議目前該一期儀用空壓機(jī)采用并聯(lián)方式方法運(yùn)行，在運(yùn)行過程中，儀用空壓機(jī)D有時(shí)出現(xiàn)易喘振的現(xiàn)象，主要是2臺空壓機(jī)的負(fù)荷分配不均所致。當(dāng)系統(tǒng)用氣量減少時(shí)，儀用空壓機(jī)D先通過進(jìn)門口調(diào)節(jié)負(fù)荷；當(dāng)進(jìn)口(import)門關(guān)至最低電流時(shí)，進(jìn)一步調(diào)節(jié)需打開旁路門，若空壓機(jī)旁路門調(diào)節(jié)不及時(shí)，會出現(xiàn)空壓機(jī)葉輪中流量(單位:立方米每秒)過低喘振的現(xiàn)象。另外由于空壓機(jī)D與其他3臺空壓機(jī)使用的控制軟件系列有偏差，造成空壓機(jī)D的顯示壓力與另外3臺空壓機(jī)相差較大，目前儀用空壓機(jī)
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　　B、C出口顯示(display)壓力均在724730kPa之間，而空壓江蘇馬達(dá)工程柳扣林等：儀用空壓機(jī)喘振原因分析及解決方案機(jī)D僅有705kPa，這種情況下，一旦參與運(yùn)行，空壓機(jī)D就會帶至最高電流運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)用戶減少，壓力升高時(shí)，空壓機(jī)D就會關(guān)進(jìn)口門、開旁路門。目前主要的問題是旁路門開啟速度偏慢，從而引起該空壓機(jī)的喘振，而又未發(fā)現(xiàn)解體閥門有任何異常，分析應(yīng)為控制軟件老化，需升級改造。
　　根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況(Condition)，1臺空壓機(jī)滿載氣量不夠，2臺空壓機(jī)嫌多，因此在空壓機(jī)D控制軟件未升級的情況下，盡量減少空壓機(jī)D的調(diào)節(jié)，將空壓機(jī)D的設(shè)定壓力比另外3臺空壓機(jī)高約25kPa，讓其始終帶滿載，從而減少空壓機(jī)D的喘振機(jī)率。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。從調(diào)整(Adjustment)效果看，儀用空壓機(jī)D喘振情況有所好轉(zhuǎn)。
　　若要完全解決儀用空壓機(jī)D的喘振問題，需將空壓機(jī)D控制系統(tǒng)軟件升級(upgrade)成AMB控制，該控制軟件的優(yōu)點(diǎn)可以使其根據(jù)系統(tǒng)壓力變化計(jì)算分析，其旁路閥與進(jìn)口閥能夠同時(shí)調(diào)節(jié)到某一開度，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，減少喘振機(jī)會。空壓機(jī)D在感受到系統(tǒng)壓力變化時(shí)，可迅速調(diào)節(jié)閥門，從而避免喘振。
　　一期儀用空壓機(jī)使用單臺空壓機(jī)進(jìn)行控制，為減少喘振，提高了各臺空壓機(jī)電動機(jī)、發(fā)動機(jī)電流低限值，電流調(diào)整后雖然解決了空壓機(jī)的喘振問題，但是增加了廠用電，提高了成本(cost)。因此為進(jìn)一步均衡分配4臺空壓機(jī)的帶載能力，建議一期4臺空壓機(jī)安裝負(fù)荷(load)分配（ASC.）集中控制系統(tǒng)，通過(tōng guò)安裝該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)4臺空壓機(jī)聯(lián)合控制，根據(jù)系統(tǒng)壓力自動實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的啟動、加載、卸載、停機(jī)功能；自動實(shí)現(xiàn)運(yùn)行空壓機(jī)的負(fù)荷均分。還可對空壓機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并記錄所有運(yùn)行數(shù)據(jù)曲線（Curve）。這樣既可節(jié)省廠用電，又能延長馬達(dá)及空壓機(jī)的壽命。