LNG裝置用冷劑離心壓縮機(jī)氣體激振分析及解決方案

LNG裝置用冷劑離心壓縮機(jī)氣體激振分析及解決方案

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

【關(guān)鍵詞】LNG 離心壓縮機(jī)；氣體激振

引言

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

LNG裝置用冷劑離心壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)程度加劇導(dǎo)致連鎖停車(chē)或發(fā)生比較嚴(yán)重的轉(zhuǎn)定子碰磨事故，我們稱(chēng)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(jī)組壓比比較高以及大長(zhǎng)徑比的柔性轉(zhuǎn)子中更容易發(fā)生。

隨著離心壓縮機(jī)在LNG領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，氣體激振已成為離心壓縮機(jī)振動(dòng)的一個(gè)主要因素，嚴(yán)重威脅著機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)氣體激振現(xiàn)象，需要從原理上進(jìn)行詳細(xì)分析，在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性進(jìn)行分析，通過(guò)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?xún)?nèi)蒙蹬口一臺(tái)LNG冷劑離心壓縮機(jī)為例，該機(jī)組曾經(jīng)在投料開(kāi)車(chē)的過(guò)程中發(fā)生明顯的氣體激振現(xiàn)象�，F(xiàn)場(chǎng)充進(jìn)工藝氣后開(kāi)車(chē)運(yùn)行，每次運(yùn)行到出口壓力1.8MPaG時(shí)（出口壓力設(shè)計(jì)值為4.0MPaG），出現(xiàn)突然的劇烈振動(dòng)，機(jī)組軸承測(cè)振顯示最高超過(guò)了100μm。但隨著轉(zhuǎn)速的降低或防喘振閥門(mén)打開(kāi)，機(jī)組振動(dòng)會(huì)迅速恢復(fù)正常。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝的頻譜分析儀，可以明顯的看到激勵(lì)能量，在機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，只有一條約200Hz的主頻，該頻率對(duì)應(yīng)著機(jī)組12000rpm的正常轉(zhuǎn)速。但是當(dāng)發(fā)生氣體激振時(shí)，頻譜中出現(xiàn)了多個(gè)能量頻率。

2 氣體激振原因分析及流場(chǎng)計(jì)算

2.1 氣體激振原因分析

梳齒密封是離心壓縮機(jī)中常用的機(jī)械密封，它對(duì)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(huì)引起轉(zhuǎn)子的振動(dòng)。但是，當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，出現(xiàn)不同心現(xiàn)象會(huì)使密封間隙在圓周方向上不均勻，氣流經(jīng)過(guò)不均勻間隙就會(huì)對(duì)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(dòng)。

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