喘振是什么？为何离心压缩机容易发生喘振？

喘振是什么？为何离心压缩机容易发生喘振？

喘振是压缩机运行中常见的故障现象，尤其在离心压缩机中更为常见。本文将从压缩机的工作原理出发，探讨喘振现象的产生原因及其特征，并对比分析离心压缩机和螺杆压缩机在喘振方面的差异。

喘振是什么？

在工业应用中，尤其是涉及气体压缩的场景下，“喘振”是一个经常被提及的专业术语。为了更好地理解这一现象，我们需要从压缩机的工作原理出发，探讨不同类型的压缩机如何工作，以及为何某些类型更容易遭遇喘振问题。

离心式压缩机与喘振

离心式压缩机是一种速度型压缩机，它通过旋转的叶轮使气体加速，然后通过扩压器将动能转换为静压能。当气体进入叶轮时，在离心力的作用下被甩向外缘，并在此过程中获得较高的速度；随后，气体流入扩压器，在那里它的速度逐渐减慢，同时压力显著增加。这个过程可以视为能量形式之间的转换——即从机械能（叶轮旋转）到动能再到静压能。

然而，如果离心式压缩机的操作条件偏离了设计工况，特别是在低流量条件下运行时，就可能发生喘振。喘振是指当压缩机内部的流量减少到某一临界值以下时，气流会在叶轮非工作面上形成分离区域，导致冲击损失急剧上升。这不仅增加了流量损失和降低了效率，更重要的是，它会引发空气或气体从管道网络流回到压缩机内，造成机身强烈振动，并伴有异常的声音。这种周期性的反向流动打破了原有的稳定状态，使得机器难以维持正常的操作性能。

喘振的发生通常伴随着几个明显的特征：

• 出口压力波动：起初出口压力可能会先升高，之后迅速下降并呈现出周期性的大幅波动。
• 流量不稳定：随着喘振的发展，压缩机的流量也会变得极不稳定，甚至可能出现倒灌的情况。
• 电流及功率表指示异常：拖动压缩机的电机电流和功率表读数会出现显著且不规则的变化。
• 强烈的振动与噪声：整个系统会产生剧烈的机械振动，并伴随有异常的气流声。

螺杆式压缩机为何不会喘振？

相比之下，螺杆式压缩机属于容积型压缩机，它们依靠改变封闭空间体积的方式来进行气体压缩。螺杆压缩机利用一对相互啮合的螺旋形转子，在转动过程中逐步缩小两个转子之间的容积，从而实现对气体的压力提升。由于其工作原理基于容积变化而非速度变化，因此即使是在小排气量的情况下也不会发生喘振现象。这是因为螺杆压缩机能够保持相对恒定的排气量，几乎不受排气压力的影响。

但这并不意味着它在所有方面都优于离心压缩机，尽管离心压缩机存在喘振的风险，离心压缩机仍然具有不可忽视的优势：

• 高效率：对于大规模制冷系统或者工业流程而言，离心压缩机往往能够提供更高的效率。这是因为它们可以处理更大的气量，同时结构相对简单紧凑，摩擦件少，运行平稳可靠。
• 适应性强：离心压缩机适合于高压缩比、大流量的操作环境，并且易于实现自动化控制。
• 噪音较低：通常情况下，离心压缩机产生的噪声水平低于螺杆压缩机，这对于一些对环境噪声敏感的应用非常重要。