喘振是什么?为何离心压缩机容易发生喘振?
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2025年01月07日 14:39:50
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来源:制冷百科

什么是喘振? 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

什么是喘振?

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。

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