大型离心式冰机的 喘振及其预防 (图解)

kingeng

1- 图解蒸发和冷凝中制冷工质的物理变化
7 a/ m7 ^+ I, e: f1 fRefrigerant status changing during evaporation & condensation

2-离心式压缩机冰机组的内部构造
Inner View of a Centrifugal Chiller

3 o& P0 P; y% a

3-在压缩机中 汽体的流速分布状况
$ j1 O' [3 Q* yThe Flow Speed Distribution in a Compressor

4-蒸汽流量的变化引起的叶轮通道内汽体流动状态的变化
) \- }7 l5 I) e" Q( Y$ jVapor Flow Status in the Blade Path of Impeller As Flow Rate Varying

2 n- _0 H2 M: d/ Q" O

5-离心式压缩机特性曲线
: `! u( |1 L# V% V. w3 dPerformance Curve of a Centrifugal Compressor

( c) V' y7 q7 a- J

6-运行中力求较低的冷凝压力和较高的高蒸发压力
5 `6 P4 N& U% ]3 @) A" |Lower P_K and Higher P_O

7-运行中冰机 喘振的预防
Surging preventions

8-案例分享
( ^0 |& f9 W8 dCase study

; p1 D' F: v( U& s

9-参考资料
7 O) `/ A2 F2 g2 D0 sReferences

欢迎切磋。谢谢！

摘录：

8-   案例分享

   某年某厂的大型空调冰水站 连续多台冰机机组发生喘振事故。一开始，团队专注于冰水管网系，和针对冰机展开检查修理，更换了昂贵的部件，历时半年无功而返。
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后来发现真正原因是冷却塔冷水盘集水口（cold basin water sink）的“箱形过滤网罩”严重积垢闷堵。因为是沉在水中置放，日常目视巡查看不到。后果是集水口负压吸入气泡，冷凝器水流不足。造成排热不畅，冷凝压力积堵堆高。终于形成对压缩机出口排放的闷堵截流，酿成大吼喘振。
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7 c& F  R9 E: B& ]* l改进方案：

1】 改造滤箱设计，立方型变翼片型，加大过流面积；
2】 定期清洗保养冷却塔，重点针对冷水盘及滤网（每季度次）。

+ ~: k( b  U. f从那以后，喘振再无发生。
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- _3 ~$ x, O9 {8 c* \冰水管网通常取闭路设计。冷凝器 -- 冷却塔取开路设计。开口处在热水盘与冷水盘的落流飞瀑之间，那里让空气和水进行异质热交换。因此冷却塔好比一架巨大的吸尘机，气流中带入的尘埃、污垢最后积淀在冷水盘中。

所以一定要定期清洗。

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- K+ }5 g" Q' [. \. Y

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( \+ y, H) W! l9 E! J0 ?[ 本帖最后由 kingeng 于 2010-7-19 09:43 编辑 ]

eversky

这个还是不错的，谢谢

常州新德冷机

这里是知识的海洋，不断的学习。

helijun007

大哥，问一下。哪些原理对喘振有影响？你们为什么一开始会怀疑是冰水管路的问题？谢谢

xuyilong1234567

那请教一下，喘振有那些原因组成的

kingeng

   这个问题比较冷门偏僻。
. H0 ?' f" |+ G, k7 u3 N. A5 m$ k5 S* w   最早发生在大型低速船用柴油机的废气透平增压器，在大功率、低转速的工况中。透平增压器的动力源来自于柴油机排出的高温高压废气，因此其转速是变化的。当低速时，柴油机本身排出的废气就少（即废气透平汲取的功量少），而柴油机，如船舶逆流抢滩行驶时，需要大功率输出，因而需要大量的燃油配气。压气叶轮能够汲取的能量少，而需要提供的（新鲜空气）气流量大。 硬拗下来，喘振就发生了。
   船舶动力业者围绕喘振的现象、原因有过大量的研究。严格的说还没有万全的解决方案，一般还是要求用户，避免在喘振区工况下运作机器。

▼   如图，压缩比 p_k  = 出口压力P_k / 进口压力P_o，G_k =冷媒工质流量
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" \* S8 ~8 v. i' x' d# U
- r9 [' G- }. p
% R$ n& @# k" M' u3 T       应用在冰机上的离心式压缩机，因为是单转速，相对而言情况比较简单。

   冰水之于蒸发器，是加热之水（Heating Water），高温进，低温出。
# \) D* u7 ~6 n/ Y" r6 ^   冷媒蒸汽在蒸发器汽侧产生，视从冰水中吸收热负荷的大小，而形成蒸汽流量的大小。
    以 R134a 为例，蒸发器额定制冷负荷 5000kW  时，冷媒蒸汽流量大约25.7 kg /sec.。
- w7 g. s0 b* z, Q  50%负荷时，蒸汽流量减半12.9 kg /sec.。
  蒸发器产生蒸汽流量的改变代表制冷负荷的变化，并不导致发生喘振。所以喘振的原因不在蒸发器，以及其上游的冰水系统。
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   已经生产成形的蒸汽流，被压缩机升压升温之后，如果不能顺利地出口排出，麻烦就大了 ？！
1 N& J5 f2 W1 i0 ~9 d& ~   在冷凝器汽侧：高压高温的冷媒蒸汽流，正常的时候，应该经由冷凝器向冷却水流排热，自身在冷凝器之汽侧冷凝液化……。形成一个相对稳定的，流动在相应的饱和冷凝压力和饱和冷凝温度下的动态平衡。
5 q; C  d# H* X2 h    在冷凝器水侧：冷却水再向冷却塔排热，冷却塔再向外界大气排热（冷新风进，热潮排风出）。这个过程连续又连续……。
$ S2 P+ b" f4 x9 @  f" N   一旦冷凝器向下游的排热通路，出于某种原因受阻、中断，压缩机后的高温高压冷媒蒸汽无法正常地排热，进而冷凝液化（汽态体积大大地缩小），冷凝器内的压力剧升，就会对压缩机产生闷堵。就像在压缩机出口急剧关闭一个截止阀。蒸汽流动骤然降低，压力升高。高压蒸汽流于是在压缩机壳体内，冷凝器管路之间震荡发飙（其能量来自于压缩机叶轮的输入机械功）。喘振就发生了。
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   为了防止喘振，一定要保证保持冰机的冷凝器排热通路的通畅，维持最低的冷凝器逼近值；冷却塔逼近值；保持足够的稳定的冷却水流量；冷却塔风量。

1 Y7 ]1 y0 n; q3 f   OEM 可以轻易地模拟出一个冰机喘振的工况（虚拟过程场景描叙，供概念学习）：
   1】 冰机在样机试验台上，压缩机叶轮正常高速运行时，
7 {% e- f- N( @0 ]7 s- h   2】 旁通冷凝器冷却水失流“跳机保护”，锁死冷凝器过压旁通阀；
: Q4 l8 h; E9 x3 q. C   3】 逐渐节流冷凝器的冷却水流量，（另一方法，向冷却水流释放压缩空气，减少水流）；
: r! v; G6 v" |+ d   4】 观察冷凝器（因排热受阻而导致的）压力持续升高……；
   5】 当压力高到压缩机的排出压力，与之持平时。喘振吼叫应该会开始了……。
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[ 本帖最后由 kingeng 于 2010-9-9 12:51 编辑 ]

pieoo

非常感谢楼主,遇见一个这样的问题 约克的主机,也是经常发生,被投诉死.

sinoadamwang

遇见一个这样的问题

lidonghua188

这里是知识的海洋，不断的学习

羽箭惊鸿

谢谢楼主的资料，真的不错！

羽箭惊鸿

非常感谢楼主

zzljxl

非常感谢楼主的上传，资料不错。

mle

非常感谢楼主

羽箭惊鸿

谢谢楼主的资料，真的不错

mle

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