离心机丨什么是喘振和阻塞

离心机丨什么是喘振和阻塞

离心式压缩机在工业生产中扮演着重要角色，其高效气体压缩能力被广泛应用于各种场景。然而，在实际运行中，喘振和阻塞是两个常见的极限状态，它们不仅影响设备性能，还可能造成严重损害。本文将深入探讨这两个现象的原理、成因及预防措施。

了解离心式压缩机喘振和阻塞的动态

离心式压缩机因其高效的气体压缩能力而广泛应用于各种工业场景。要优化设备性能，分析压缩机的压力-流量曲线以及喘振（Surge）和阻塞（Stonewall）的相关现象至关重要。了解离心压缩机动态曲线的极限状态，重点探讨喘振和阻塞的成因、特性及管理措施。

喘振现象的基本原理

喘振是离心压缩机在低流量条件下发生的现象，当叶轮无法产生满足系统需求的压力时，压缩机会出现剧烈的不稳定状态。其主要表现包括：

• 流量反转：在150ms以内发生
• 压力波动：引发噪声“轰”并导致温度快速上升
• 机械损伤：高密度气体的喘振更易引起严重机械应力

喘振的成因通常源于叶片或叶轮通道内气体流速不足。叶轮的设计通常针对某一最佳运行点，流量下降时，气体流动状态从层流变为紊流，导致流动不连续并触发喘振现象。

喘振的成因与后果

在叶片通道内，气流速度的降低会改变气体离开叶轮时的角度，干扰气体的正常路径。当情况严重时，气流可能反向流入叶轮，形成回流并引发喘振。这种气体与叶轮的动态交互会对设备造成显著的机械损伤。

典型压缩机系统中，当喘振发生时，压缩机无法向系统输送气体，储存在排气系统中的能量会反向推动气体流动。这种反向流动可能每秒发生多达6次，导致显著的温度升高，进而可能对压缩机造成严重破坏。

高流量极限：阻塞（Stonewall）

阻塞是压缩机流量能力的上限。当进入叶轮的相对气体速度与气体的音速相等时，进一步增加流量将受到阻碍。这一现象通常由高速摩擦造成，表明叶轮本身限制了额外流量的通过。压缩机的运行范围一般在设计流量的60%至130%之间。

喘振的预防与管理

喘振具有极大的破坏潜力，尤其是对于轴流式压缩机而言，其叶片设计更为敏感，升温更快，预防与管理喘振尤为关键。深入理解喘振的细节，包括流量反转、压力波动及其引发的机械损伤，是减轻其影响的基础。

喘振与阻塞是离心压缩机运行中的关键极限现象。深入了解这些现象的成因和影响，有助于操作人员在指定的运行范围内管理流量，预防运行偏离安全边界所带来的不良后果。通过优化操作和利用喘振控制系统，离心式压缩机能够实现可靠、高效的性能表现，有效避免运行中断和机械损伤。

参考资料：
上海派法特空气设备有限公司、阿特拉斯官网、日立空压机官网、英格索兰官网、伯格官网、寿力离心机官网、互联网其他信息