LNG装置用冷剂离心压缩机气体激振分析及解决方案

LNG装置用冷剂离心压缩机气体激振分析及解决方案

【摘 要】针对气流激振现象，采用有限元分析软件对LNG离心压缩机转子进行了稳定性分析。采用NUMECA软件对平衡盘梳齿密封进行CFD分析，重点分析了反吹气法的减振方案，为今后有效解决气体激振问题提供了可靠的依据。

【关键词】LNG 离心压缩机；气体激振

引言

混合冷剂制冷工艺流程以其效率高、设备少成为国内和国际广泛使用的液化天然气流程。流程中最关键的心脏设备是为其提供冷量的离心压缩机组。因此，离心压缩机组运行的安全性和可靠性是压缩机的关键技术之一。

LNG装置用冷剂离心压缩机在运转过程中，由于受到密封气流激振力的作用，容易产生转子稳定性的丧失，表现为振动程度加剧导致连锁停车或发生比较严重的转定子碰磨事故，我们称之为气体激振现象。气体激振尤其是在冷剂介质组分比较大、机组压比比较高以及大长径比的柔性转子中更容易发生。

随着离心压缩机在LNG领域广泛应用，气体激振已成为离心压缩机振动的一个主要因素，严重威胁着机组安全稳定运行。针对气体激振现象，需要从原理上进行详细分析，在设计时针对转子稳定性进行分析，通过以上分析提出合理可靠的解决方案。

1 气体激振现象

现以内蒙蹬口一台LNG冷剂离心压缩机为例，该机组曾经在投料开车的过程中发生明显的气体激振现象。现场充进工艺气后开车运行，每次运行到出口压力1.8MPaG时（出口压力设计值为4.0MPaG），出现突然的剧烈振动，机组轴承测振显示最高超过了100μm。但随着转速的降低或防喘振阀门打开，机组振动会迅速恢复正常。根据现场安装的频谱分析仪，可以明显的看到激励能量，在机组平稳运行时，只有一条约200Hz的主频，该频率对应着机组12000rpm的正常转速。但是当发生气体激振时，频谱中出现了多个能量频率。

2 气体激振原因分析及流场计算

2.1 气体激振原因分析

梳齿密封是离心压缩机中常用的机械密封，它对转子系统的工作效率有着直接影响。通常，梳齿密封的因素并不会引起转子的振动。但是，当转子与定子在运转时，出现不同心现象会使密封间隙在圆周方向上不均匀，气流经过不均匀间隙就会对转子产生较大的干扰力，从而引起转子发生失稳振动。

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