LNG裝置用冷劑離心壓縮機氣體激振分析及解決方案

LNG裝置用冷劑離心壓縮機氣體激振分析及解決方案

【摘 要】針對氣流激振現(xiàn)象，采用有限元分析軟件對LNG離心壓縮機轉(zhuǎn)子進行了穩(wěn)定性分析。采用NUMECA軟件對平衡盤梳齒密封進行CFD分析，重點分析了反吹氣法的減振方案，為今后有效解決氣體激振問題提供了可靠的依據(jù)。

【關鍵詞】LNG 離心壓縮機；氣體激振

引言

混合冷劑制冷工藝流程以其效率高、設備少成為國內(nèi)和國際廣泛使用的液化天然氣流程。流程中最關鍵的心臟設備是為其提供冷量的離心壓縮機組。因此，離心壓縮機組運行的安全性和可靠性是壓縮機的關鍵技術之一。

LNG裝置用冷劑離心壓縮機在運轉(zhuǎn)過程中，由于受到密封氣流激振力的作用，容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的喪失，表現(xiàn)為振動程度加劇導致連鎖停車或發(fā)生比較嚴重的轉(zhuǎn)定子碰磨事故，我們稱之為氣體激振現(xiàn)象。氣體激振尤其是在冷劑介質(zhì)組分比較大、機組壓比比較高以及大長徑比的柔性轉(zhuǎn)子中更容易發(fā)生。

隨著離心壓縮機在LNG領域廣泛應用，氣體激振已成為離心壓縮機振動的一個主要因素，嚴重威脅著機組安全穩(wěn)定運行。針對氣體激振現(xiàn)象，需要從原理上進行詳細分析，在設計時針對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性進行分析，通過以上分析提出合理可靠的解決方案。

1 氣體激振現(xiàn)象

現(xiàn)以內(nèi)蒙蹬口一臺LNG冷劑離心壓縮機為例，該機組曾經(jīng)在投料開車的過程中發(fā)生明顯的氣體激振現(xiàn)象�，F(xiàn)場充進工藝氣后開車運行，每次運行到出口壓力1.8MPaG時（出口壓力設計值為4.0MPaG），出現(xiàn)突然的劇烈振動，機組軸承測振顯示最高超過了100μm。但隨著轉(zhuǎn)速的降低或防喘振閥門打開，機組振動會迅速恢復正常。根據(jù)現(xiàn)場安裝的頻譜分析儀，可以明顯的看到激勵能量，在機組平穩(wěn)運行時，只有一條約200Hz的主頻，該頻率對應著機組12000rpm的正常轉(zhuǎn)速。但是當發(fā)生氣體激振時，頻譜中出現(xiàn)了多個能量頻率。

2 氣體激振原因分析及流場計算

2.1 氣體激振原因分析

梳齒密封是離心壓縮機中常用的機械密封，它對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的工作效率有著直接影響。通常，梳齒密封的因素并不會引起轉(zhuǎn)子的振動。但是，當轉(zhuǎn)子與定子在運轉(zhuǎn)時，出現(xiàn)不同心現(xiàn)象會使密封間隙在圓周方向上不均勻，氣流經(jīng)過不均勻間隙就會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大的干擾力，從而引起轉(zhuǎn)子發(fā)生失穩(wěn)振動。

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