离心制冷压缩机工作原理与喘振处理

离心制冷压缩机工作原理详解

离心制冷压缩机主要由一个或多个旋转叶轮构成。当电机驱动叶轮以极高速度旋转时，叶轮上的叶片如同高效的“动力助推器”，对进入压缩机的制冷剂气体施加作用力，使其获得充足的动能。随着制冷剂沿着叶轮向外缘运动，其速度不断攀升。当制冷剂流经扩散器时，速度急剧降低，而压力则显著升高，从而顺利完成制冷剂的压缩过程。

被压缩后的高温高压气体随即进入冷凝器，在这里，它通过与外界环境的热交换逐渐冷却并冷凝为液体。随后，经过节流装置的降压处理，液体制冷剂进入蒸发器，吸收周围环境的热量并蒸发成气体，至此完成一个完整的制冷循环。

离心制冷压缩机喘振现象的定义与成因

在离心制冷压缩机的运行过程中，喘振现象是一种严重影响设备稳定运行的故障。其核心成因在于进入压缩机的制冷剂气体流量过低，当流量低于特定阈值时，压缩机叶片的传能效率会急剧下降，导致压缩过程失效。此时，压缩机出口压力骤然升高，部分气体被迫回流至入口，气流方向发生逆转。压力释放后，气流短暂恢复正常，但随即又会重复上述过程，从而形成喘振循环。

离心式制冷压缩机作为速度型制冷压缩机，与容积型制冷压缩机（如往复式、回转式）存在本质区别。在低负荷（额定负荷 25％以下）运行时，排气压力小于冷凝器压力，压缩机无法正常排气却持续吸气，这会引发机组剧烈震动和噪音，最终导致喘振现象的发生。通常情况下，机组负荷低于 30％就可能出现此现象。

喘振现象主要因机组运行负荷过低而引发。当系统负荷较低且离心机组必须运转时，喘振现象更容易出现。为了有效预防喘振，可采取以下措施：

设置最低运转负荷：若已采用离心机组，可在电脑系统中设置保证最低运转负荷在 30％以上。但这种方法并非最优解，因为它可能会导致能源浪费。

系统机组大小搭配：最优方案是进行系统机组大小搭配，确保系统最小负荷大于最小一台离心机组 30％负荷，或者采用离心机组与螺杆机组搭配的方式。这样可以根据系统负荷的变化灵活调整机组的运行，避免出现低负荷运行的情况。

热气旁通技术：高速离心机（如开利、约克单级离心机）容易发生喘振，常用热气旁通技术来克服。即打开旁路阀或放空部分气体，以维持最低流量。但这种方法会导致气体旁通或放空，从而浪费能量。因此，准确确定喘振流量至关重要，但由于其受多种参数影响，确定过程较为复杂。

限制导叶轮开启度：通过限制导叶轮开启度来限制冷凝压力增加，也是一种有效的防喘振方法。

离心机喘振常见原因与解决办法

冷凝器结垢

冷凝器结垢会导致传热效率下降，影响制冷剂的冷凝效果，进而引发喘振。解决办法是定期清除传热面的污垢，并清洗冷却塔，确保冷凝器的正常运行。

系统中空气排除

系统中存在不凝性气体会影响压缩机的正常运行，导致喘振现象的发生。启动抽气回收装置，将不凝性气体排出系统，可有效解决这一问题。

启动后发生喘振

当能量调节大幅度减少时，会造成吸气量不足，蒸气不能均匀流入叶轮，导致排气压力陡然下降，压缩机处于不稳定工作区，从而发生喘振。为了防止喘振，可将一部分被压缩后的蒸气由排气管旁通到蒸发器。这种方法不仅可防喘振，而且对离心机启动时也有益，能够减少蒸气密度和启动时的压力，从而减小启动功率。

蒸发压力过低

蒸发压力过低可能是由于制冷剂不足或制冷量负荷小等原因引起的。检查蒸发压力过低的原因，若制冷剂不足则添加制冷剂；若制冷量负荷小，则关闭能量调节叶片，以调整系统的运行状态。

PS：离心制冷压缩机作为一种高效、可靠的制冷设备，在空调和制冷系统中发挥着重要作用。然而，喘振现象是其运行过程中需要重点关注和解决的问题。通过深入了解喘振现象的成因和特点，并采取有效的预防和应对措施，可以确保离心制冷压缩机的稳定运行，提高系统的可靠性和效率。