【中國制冷網】離心式制冷壓縮機屬于速度型壓縮機，是一種葉輪旋轉式的機械。它是靠高速旋轉的葉輪對氣體做功，以提高氣體的壓力。

　　離心式制冷壓縮機的特點：

　　（1）外形尺寸小、重量輕、占地面積小。

　　（2）動平衡特性好，振動小。

　　（3）磨損部件少，連續(xù)運行周期長。

　　（4）傳熱性能高。

　　（5）易于實現多級壓縮和節(jié)流，實現多種蒸發(fā)溫度。

　　（6）能夠經濟地進行無級調節(jié)。

　　（7）若用經濟性高的工業(yè)汽輪機直接驅動節(jié)能效果更好。

　　（8）轉速較高，對軸端密封要求高。

　　（9）當冷凝壓力較高時會發(fā)生喘振現象。

　　（10）制冷量較小時，效率較低。

　　一、喘振產生的機理

　　離心壓縮機的基本工作原理是利用高速旋轉的葉輪對氣體做功，將機械能加給氣體，使氣體壓力升高，速度增大，氣體獲得壓力能和速度能。在葉輪后面設置有通流面積逐漸擴大的擴壓元件，高壓氣體從葉輪流出后，再流經擴壓器進行降速擴壓，使氣體流速降低，壓力繼續(xù)升高，即把氣體的一部分速度能轉變?yōu)閴毫δ埽瓿闪藟嚎s過程。

　　擴壓器流道內的邊界層分離現象：擴壓器流道內氣流的流動，來自葉輪對氣流所做功轉變成的動能，邊界層內氣流流動，主要靠主流中傳遞來的動能，邊界層內氣流流動時，要克服壁面的摩擦力，由于沿流道方向速度降低，壓力增大，主流的動能也不斷減小。

　　當主流傳遞給邊界層的動能不足以使之克服壓力差繼續(xù)前進時，z*終邊界層的氣流停滯下來，進而發(fā)生旋渦和倒流，使氣流邊界層分離。氣體在葉輪中的流動也是一種擴壓流動，當流量減小或壓差增大時也會出現這種邊界層分離現象。

　　當流道內氣體流量減少到某一值后，葉道進口氣流的方向就和葉片進口角很不一致，沖角α大大增加，在非工作面引起流道中氣流邊界層嚴重分離，使流道進出口出現強烈的氣流脈動。

　　當流量大大減小時，由于氣流流動的不均勻性及流道型線的不均勻性，假定在B流道發(fā)生氣流分離的現象，這樣B流道的有效通流面積減小，使原來要流過B流道的氣流有一部分要流向相鄰的A流道和C流道，這樣就改變了A流道，C流道原來氣流的方向，它使C流道的沖角有所減小，A流道的沖角更加增大，從而使A流道中的氣流分離，反過來使B流道沖角減小而消除了分離現象，于是分離現象由B流道轉移到A流道。這樣分離區(qū)就以和葉輪旋轉方向相反的方向旋轉移動，這種現象稱為旋轉脫離。

　　擴壓器同樣存在旋轉脫離。在壓縮機的運轉過程中，流量不斷減小到Qmin值時，在壓縮機流道中出現如上所述嚴重的旋轉脫離，流動嚴重惡化，使壓縮機出口排氣壓力突然大大下降，低于冷凝器的壓力，氣流就倒流向壓縮機，一直到冷凝壓力低于壓縮機出口排氣壓力為止，這時倒流停止，壓縮機的排量增加，壓縮機恢復正常工作。

　　而實際上壓縮機的總負荷很小，限制了壓縮機的排量，壓縮機的排量又慢慢減小，氣體又產生倒流，如此反復，在系統中產生了周期性的氣流振蕩現象，這種現象稱為喘振。

　　壓縮機達到z*小排量點而產生嚴重的氣流旋轉脫離是內因，而壓縮機的性能曲線狀況和工況點的位置是條件，內因只有在條件的促成下，才能發(fā)生特有的現象——喘振。

　　離心冷水機組運行在部分負荷時，壓縮機導葉開度減小，參與循環(huán)的制冷劑流量減少。壓縮機排量減小，葉輪達到壓頭的能力也減小。而冷卻水溫由于冷卻塔未改變而維持不變，則此時就可能發(fā)生旋轉失速或喘振。

　　喘振是速度型離心式壓縮機的固有特性。因此對于任何一臺離心式壓縮機，當排量小到某一極限點時就會發(fā)生該現象。冷水機組是否在喘振點附近運行，主要取決于機組的運行工況。在什么狀態(tài)發(fā)生喘振只有通過對機器的試驗，即不斷減少其流量，才可以測出具體的喘振點。

　　由于壓縮機葉輪流道內氣體流量的減少，按照壓縮機的特性曲線，其運行的工況點引向高壓縮比方向。這時氣流方向的改變在葉輪入口產生較大的正沖角，使得葉輪葉片上的非工作面產生嚴重的氣流“脫離現象”，氣動損失增大，葉輪出口處產生負壓區(qū)，引起冷凝器上部或蝸殼內原有的正壓氣流沿壓降方向“倒灌”，退回葉輪內，使葉輪流道內的混合流量增大，葉輪恢復正常工作。

　　如此時壓縮機工況點仍未脫離喘振點（區(qū)），又將出現上述氣流的“倒灌”。氣流這種周期性的往返脈動，正是壓縮機喘振的根本原因。

　　二、喘振的危害性

　　喘振是離心式壓縮機的運行工況在小流量、高壓比區(qū)域中所產生的一種不穩(wěn)定的運行狀態(tài)。壓縮機喘振時，將出現氣流周期性振蕩現象。喘振帶給壓縮機嚴重的破壞，會導致下列嚴重后果：

　　（1）使壓縮機的性能顯著惡化，氣體參數（壓力、排量） 產生大幅度脈動。

　　（2）噪聲加大。

　　（3）大大加劇整個機組的振動。喘振使壓縮機的轉子和定子的元件經受交變的動應力：壓力失調引起強烈的振動，使機組中心偏移，軸承磨損，密封間隙增大；甚至發(fā)生轉子和定子元件相碰等：葉輪動應力加大。

　　（4）電流發(fā)生脈動。

　　（5）小制冷量機組的脈動頻率比大型機組高，但振幅小。

　　不同于一般的機械振動，在壓縮機出口產生氣流的反復倒灌、吐出、來回撞擊，使得主電機交替出現滿載和空載，電流表指針或壓縮機出口壓力表指針產生大幅度無規(guī)律的強烈抖擺和跳動。壓縮機轉子在機內沿軸向來回竄動，并伴有金屬摩擦和撞擊聲響。

　　三、防喘振措施

　　1、熱氣旁通喘振防護原理

　　一旦進入喘振工況，應立即采取調節(jié)措施，降低出口壓力或增加入口流量。從以上喘振產生的機理來看，在離心式冷水機組中，壓比和負荷是影響喘振的兩大因素。當負荷越來越小，小到某一極限點時，便會發(fā)生喘振，或者當壓比大到某一極限點時，便會發(fā)生喘振。

　　用熱氣旁通來進行喘振防護，是通過喘振保護線來控制熱氣旁通的開啟或關閉，使機組遠離喘振點，達到保護的目的。從冷凝器連接到蒸發(fā)器一根連接管，當運行點到達喘振保護點而未達到喘振點時，通過控制系統打開熱氣旁通電磁閥，從冷凝器的熱氣排到蒸發(fā)器，降低了壓比，同時提高了排氣量，從而避免了喘振的發(fā)生。

　　2、改變壓縮機轉速

　　壓縮機轉速改變，壓縮機的性能曲線將隨著移動，可以增加穩(wěn)定工況區(qū)域，它適用于蒸汽輪機、燃氣輪機拖動的機組，是一種比較經濟的調節(jié)方法，只是調節(jié)后的工作點不一定是z*高效率點。但對電動機拖動的機組，為了便于變速，就要用直流機組或采用變頻方法，這會使設備大大復雜化，同時造價也高。

　　3、多級壓縮

　　多級壓縮以降低壓縮機轉速。一般多級機器中任何一級發(fā)生喘振，都會影響到整臺機器的正常工作。采用多級壓縮，在同樣的壓比工況下，可大大降低壓縮機的轉速，增大穩(wěn)定工況區(qū)域。

　　4、采用轉動的擴壓器調節(jié)

　　當流量減小時，一般在擴壓器中s*先產生嚴重的旋轉脫離而導致喘振。在流量變化時，如果能相應改變擴壓器流道的進口幾何角，以適應改變了的工況，使沖角α不致很大，則可使性能曲線向小流量區(qū)大幅度移動，擴大穩(wěn)定工況范圍，使喘振流量大為降低，達到防喘振的目的。該防喘振控制方式，已在開利的產品中得到具體的應用，但低負荷時仍須采用熱氣旁通。

　　5、可移動式擴壓腔

　　上面提到，在離心式冷水機組中喘振發(fā)生的原因為壓比和負荷。當機組運行的壓比一定時（提升力），機組的運行負荷將影響機組是否發(fā)生喘振。對于離心機組來說，當運行負荷降低時，壓縮機的導葉逐漸關閉，吸氣量降低，如果擴壓腔的通道面積不變，則氣體的流速降低：當氣體的流速無法克服擴壓腔的阻力損失時，氣流會出現停滯，由于氣體動能的下降，轉化的壓力能也降低：當氣流體壓力小于排氣管網的壓力時，氣流發(fā)生倒流，喘振發(fā)生。

　　四、結論

　　熱氣旁通、改變壓縮機轉速、多級壓縮、轉動的擴壓器調節(jié)以及散流滑塊設計均能有效避免“喘振”，對于離心式冷水機組具有較好的節(jié)能效果。