离心式制冷压缩机是速度型,与容积式有本质区别。其核心是高速叶轮,电机驱动叶轮旋转,制冷剂气体经进口可调导流叶片进入叶轮流道,在离心力作用下径向流动并获动能,进入扩压器和蜗壳后流速下降,动能变压力能,完成压缩。

其性能可用流量与压缩比关系曲线表示。单级离心式制冷压缩机低负荷(通常额定负荷25%-30%以下)运行时易“喘振”。喘振即“气流倒灌”,排气压力瞬间低于冷凝压力时,冷凝器高压气流反向顶回叶轮,加压后冲回冷凝器,排气压力再降又倒流,形成恶性循环,伴剧烈振动和“喘鸣”声。



一、喘振的常见原因分析
1. 机组负荷过低
这是最常见的喘振原因。当末端空调关闭过多,系统需冷量骤降,蒸发器产生的制冷剂蒸汽量减少。压缩机若仍保持原转速,会因吸气量不足导致排气压力下降,低于冷凝压力,引发气流倒流。通常,机组负荷低于30%时就可能出现喘振。

2. 冷凝压力过高
冷凝器结垢、冷却塔风机故障或冷却水流量不足都会导致冷凝器换热效率降低,冷凝温度和压力升高。当冷凝压力接近或超过压缩机排气压力时,就会引发喘振。水质不良导致的冷凝器换热管内表面积垢是常见原因。

3. 制冷剂不足
系统泄漏或充注量不足会导致压缩机吸气侧的制冷剂蒸汽量不足,即使满负荷运转,也压缩不出足够压力的气流,导致排气压力低于冷凝压力。

4. 冷却水温度过高
冷却塔性能不佳或环境温度过高会导致冷却水进水温度升高,降低冷凝效果,使冷凝压力升高,超过压缩机排气能力。

5. 系统中有不凝性气体
当离心机组运行时,蒸发器和低压管路处于真空状态,连接处容易渗入空气。空气作为不凝性气体,积存在冷凝器上部,会造成冷凝压力和温度升高,引发喘振。

6. 压缩机转速骤降
电机故障或变频器异常导致压缩机转速突然下降,排气压力瞬间降低,而冷凝压力来不及同步下降,形成压力差导致气流倒流。

7. 导叶调节不当
开机时导叶开度过大或关机时未关小导叶角度,都可能引发喘振。尤其是停机时,由于增压突然消失,蜗壳及冷凝器中的高压制冷剂蒸气倒灌,容易导致喘振。

8. 管路阻力增大
压缩机排气管道内有杂质堵塞或阀门卡涩开度不足,会导致排气气流受阻,实际到达冷凝器的压力低于冷凝压力,引发倒流。

二、喘振的严重危害

1. 损坏核心部件
反复气流冲击会撞裂压缩机叶轮、磨损轴承。严重时导致叶轮变形、轴承抱死,直接报废。喘振中的气流对叶轮和扩压器产生冲击力,即使较小的干扰作用在高速旋转的元件上,也会造成严重破坏。

2. 破坏系统密封
剧烈振动会松动机组法兰、阀门的密封件,导致制冷剂泄漏,进一步降低制冷效率,形成“喘振→泄漏→更喘振”的恶性循环。

3. 导致制冷失效
喘振时气流无法稳定进入冷凝器,制冷循环断裂,机组制冷量骤降,无法满足空调需求。

4. 引发电网冲击
离心式压缩机发生喘振时,压缩机瞬时功率增大、电流大幅度增加。严重时可能影响电网内其它用电设备,尤其对电网容量有限的船舶等系统影响更大。

5. 产生异常噪音
喘振伴随高频气流振荡,产生刺耳噪声,影响人员工作和休息,对人体有一定危害。

三、防喘振措施参考
1. 控制机组运行负荷
确保单台机组不长期在低于30%设计负荷下运行。多机组并联时按负荷启停,低负荷时停部分机组让剩余机组满负荷运行,而非所有机组低负荷运行。

2. 降低冷凝侧压力
定期清洗冷凝器,清除传热面污垢;保证冷却塔正常运行,确保冷凝器水温稳定(水温每降1℃,冷凝压力约降0.05MPa);全开冷凝器进出水阀,减少水流阻力。

3. 保障制冷剂充足
定期检漏,发现泄漏及时处理;按机组说明书精确充注制冷剂,避免过量或不足。

4. 热气旁通
在压缩机排气口与吸气口之间加装热气旁通阀。当负荷过低时自动打开阀门,将部分高温高压排气旁通到吸气侧,补充吸气量,维持最低流量,避免排气压力下降。