离心式压缩机旋转失速故障机理研究及诊断.doc.doc

离心式压缩机旋转失速故障机理研究及诊断 种亚奇?? 程向荣 （华东理工大学机械工程学院 ,上海, 200237） 摘要：介绍了离心式压缩机旋转失速的故障机理和故障特征，根据分析和测试结果对某离心式压缩机旋转失速的故障进行了诊断和分析 关键词：离心式压缩机；旋转失速；故障机理；诊断 中图分类号： TH113.1????? 文献标识码：A Principle and Diagnose for Rotating Stall of a Centrifugal Compressor Chong yaqi? Cheng xiangrong (Eastchina University of Science and Technology,shanghai,200237,china) Abstract:Introducing the principle and Characteristic for Rotating Stall for a Centrifugal Compressor,Using the Result ,the Diagnose and Analysis for Rotating Stall of a Compressor are Carried out. Keywords: centrifugal compressor; rotating stall; principle; disgnose 引? 言 ?? 旋转失速是离心式压缩机运行过程中的一种常见故障。主要是当操作点远离它的设计工况时，气流在流道内产生分离团，造成气流压缩产生不稳定流动，引起机器流通道和管道内的气流压力脉动，造成机器零件或管道的疲劳损坏，或者进而发展为喘振，对机器造成严重的危害。本文将系统的阐述旋转失速的机理和特征，并在此基础上，对一例旋转机械故障进行了诊断。 1.???? 旋转失速的产生机理 旋转失速的机理首先由H.Emmons在1955年提出的。它的形成过程是当离心式或轴流式压缩机的操作工况发生变动时，如果流过压缩机的气量减小到一定程度后，进入叶轮扩压器流道的气流方向发生变化，气流向着叶片的凸面（称为工作面）冲击，在叶片的凹面附近形成很多气流旋涡，旋涡逐渐增多使流道有效流通面积逐渐减小。当然，进入压缩机的气流在各个流道中的分配不是很均匀，气流旋涡的多少也有差别。如果某一流道中（如图1中的流道2）气流旋涡较多，则通过这个流道的气流就要减少，多余的气流将转向其他流道，再折向前面的流道（流道1）。因为进入的气体冲在叶片的凹面上，把原来凹面上的气流冲掉了许多，因此这个流道的气流就畅通了一些。折向后面流道（流道3）的气流因为冲在叶片的凸面上，使叶片凹面处的气流产生更多的旋涡，堵塞了流道的有效流通面积，迫使该流道中的气流又折向邻近的流道。如此连续发展下去，由旋涡组成的气流堵塞团（称为失速团或失速区）将沿着叶轮旋转的相反方向轮流在各个流道内出现。由于失速区在反向的传播速度小于叶轮的旋转速度，因此从叶轮外某一固定点看去，失速区还是沿着叶轮的旋转方向转动，这就是旋转失速产生的机理。??????????????? 2.???? 旋转失速的基本特征 （1）旋转失速形成的过程有渐进型和突变型两种。 渐进型失速是随着压缩机气量减小，气流堵塞区所占据的面积逐渐扩大。具体表现为：增压比随流量减少逐渐下降，等转速线上没有间断点；分离区数目随空气流量减少而逐渐下降，且分离区向叶高方向逐步扩展；分离区的移动速度不随分离区数目的增加而变化。 突变型失速是在气量减小到一定程度后，由于失速区迅速扩大，占据较大的面积，因此它易引起较强的气体压力脉动，对压缩机的性能和振动影响较大。具体表现为：分离区数目一般不会太多，只有一个或两个；失速时增压系数急剧下降，在等速线上有间断点；特征线明显分为左上和右下，并出现迟滞现象。 （2）旋转失速过程还有滞后效应。即随着气量减小，压缩机开始进去旋转失速范围，排出压力突然下降一个台阶。但是重新增大流量后，压缩机性能曲线并不按原来的路线变化，而是具有一段流量滞后过程，即当流量上升至原来失速起始点时，压缩机并不能立刻恢复到原来的压力，需要继续增大流量才能使压力有所上升。 3.旋转失速机理和特征研究动态 失速区的形成是一个相当复杂的流体动力过程。其中，旋转失速区的传播速度和失速频率是两个比较重要的问题，因为它在诊断压缩机的振动是否由旋转失速引起具有重要的意义。国内外的科研机构除进行了大量的理论研究外，还在实验室进行了大量的实际测试。 4诊断实例 ?? 某厂一台压缩机因生产过程工艺条件改变，气体流量由正常生产时的29.6降至28时，机组发生异常振动，呈危险报警状态，其工作转速为13825。?? 诊断分析：机组振动基频:13825/60=230.4HZ 5 结论 旋转失速是