喘振（surge）是透平式壓縮機（也叫葉片式壓縮機）在流量減少到一定程度時所發生的一種非正常工況下的振動。離心式壓縮機是透平式壓縮機的一種形式，喘振對於離心式壓縮機有著很嚴重的危害。
基本介紹
- 中文名：喘振
- 外文名：surge
- 定義：壓縮機非正常工況下的振動
- 常出現機器：葉片上壓縮機
- 影響：對壓縮機有嚴重影響
- 學科：力學
定義,喘振過程,產生原因,表現形式,常見原因,處理原則,性能曲線,產生條件,報警裝置,防止措施,失速區別,
定義
壓氣機喘振是指氣流沿壓氣機軸線方向發生的低頻率(通常只有幾赫茲或十幾赫茲)、高振幅(強烈的壓強和流量波動)的氣流振盪現象。這種低頻率高振幅的氣流振盪是一種很大的激振力來源，它會導致壓氣機部件的強烈機械振動和熱端超溫。並在很短的時間內造成部件的嚴重損壞，所以在任何狀態下都不允許壓氣機進入喘振區工作。
喘振過程
流量減小到最小值時出口壓力會突然下降，下游管道內壓力反而高於出口壓力，於是被輸送介質倒流回機內，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質為止；當管道中的壓力恢復到原來的壓力時,流量再次減少,管道中介質又產生倒流，如此周而復始。
產生原因
喘振的產生與流體機械和管道的特性有關，管道系統的容量越大，則喘振越強，頻率越低。產品一般都附有壓力-流量特性曲線,據此可確定喘振點、喘振邊界線或喘振區。流體機械的喘振會破壞機器內部介質的流動規律性,產生機械噪聲,引起工作部件的強烈振動，加速軸承和密封的損壞。一旦喘振引起管道、機器及其基礎共振時，還會造成嚴重後果。為防止喘振，必須使流體機械在喘振區之外運轉。在壓縮機中，通常採用最小流量式、流量-轉速控制式或流量-壓力差控制式防喘振調節系統。當多台機器串聯或並聯工作時，應有各自的防喘振調節裝置。
喘振，顧名思義就象人哮喘一樣，風機出現周期性的出風與倒流，相對來講軸流式風機更容易發生喘振，嚴重的喘振會導致風機葉片疲勞損壞。
表現形式
出現喘振的風機大致現象如下：
1 電流減小且頻繁擺動、出口風壓下降擺動。
2 風機聲音異常噪聲大、振動大、機殼溫度升高、引送風機喘振動使爐膛負壓波動燃燒不穩。
常見原因
煙風道積灰堵塞或煙風道擋板開度不足引起系統阻力過大。；兩風機並列運行時導葉開度偏差過大使開度小的風機落入喘振區運行（我們常碰到的情況是風機導葉執行機構連桿在升降負荷時脫出，使兩風機導葉調節不同步引起大的偏差）；風機長期在低出力下運轉。
處理原則
一般的處理原則是調整負荷、關小高出力風機的導葉開度使風機出力相近，減小負荷量的變化率，加強進風段和出風段的風壓探測和信息反饋控制，再根據上面所說的可能原因進行查找再作相應處理。
性能曲線
所謂喘振，就是當具有“駝峰”形Q-H性能曲線的風機在曲線臨界點以左工作時，即在不穩定區工作時，風機的流量和能頭在瞬間內發生不穩定的周期性反覆變化的現象。風機產生的最大能頭將小於管路中的阻耗，流體開始反方向倒流，由管路倒流入風機中（出現負流量），由於風機在繼續運行，所以當管路中壓力降低時，風機又重新開始輸出流量，只要外界需要的流量保持小於臨界點流量時，上述過程又重複出現，即發生喘振。
軸流風機性能曲線的左半部具有一個馬鞍形的區域，在此區段運行有時會出現風機的流量、壓頭和功率的大幅度脈動，風機及管道會產生強烈的振動，噪聲顯著增高等不正常工況，一般稱為“喘振”，這一不穩定工況區稱為喘振區。實際上，喘振僅僅是不穩定工況區內可能遇到的現象，而在該區域內必然要出現的則是旋轉脫流或稱旋轉失速現象。這兩種工況是不同的，但是它們又有一定的關係。象17如下圖圖所示：軸流風機Q－H性能曲線，若用節流調節方法減少風機的流量，如風機工作點在K點右側，則風機工作是穩定的。當風機的流量Q < QK時，這時風機所產生的最大壓頭將隨之下降，並小於管路中的壓力，因為風道系統容量較大，在這一瞬間風道中的壓力仍為HK，因此風道中的壓力大於風機所產生的壓頭使氣流開始反方向倒流，由風道倒入風機中，工作點由K點迅速移至C點。但是氣流倒流使風道系統中的風量減小，因而風道中壓力迅速下降，工作點沿著CD線迅速下降至流量Q=0時的D點，此時風機供給的風量為零。由於風機在繼續運轉，所以當風道中的壓力降低倒相應的D點時，風機又開始輸出流量，
為了與風道中壓力相平衡，工況點又從D跳至相應工況點F。只要外界所需的流量保持小於QK，上述過程又重複出現。如果風機的工作狀態按F－K－C－D－F周而復始地進行，這種循環的頻率如與風機系統的振盪頻率合拍時，就會引起共振，風機發生了喘振。
產生條件
風機在喘振區工作時，流量急劇波動，產生氣流的撞擊，使風機發生強烈的振動，噪聲增大，而且風壓不斷晃動，風機的容量與壓頭越大，則喘振的危害性越大。故風機產生喘振應具備下述條件：
a）風機的工作點落在具有駝峰形Q－H性能曲線的不穩定區域內；
b）風道系統具有足夠大的容積，它與風機組成一個彈性的空氣動力系統；
c）整個循環的頻率與系統的氣流振盪頻率合拍時，產生共振。
旋轉脫流與喘振的發生都是在Q－H性能曲線左側的不穩定區域，所以它們是密切相關 的，但是旋轉脫流與喘振有著本質的區別。旋轉脫流發生在圖5－18所示的風機Q－H性能曲線峰值以左的整個不穩定區域；而喘振只發生在Q－H性能曲線向右上方傾斜部分。旋轉脫流的發生只決定葉輪本身葉片結構性能、氣流情況等因素，與風道系統的容量、形狀等無關。旋轉對風機的正常運轉影響不如喘振這樣嚴重。
風機在運行時發生喘振，情況就不相同。喘振時，風機的流量、全壓和功率產生脈動或大幅度的脈動，同時伴有明顯的噪聲，有時甚至是高分貝的噪聲。喘振時的振動有時是很劇烈的，損壞風機與管道系統。所以喘振發生時，風機無法運行。
報警裝置
軸流風機在葉輪進口處裝置喘振報警裝置，該裝置是由一根皮托管布置在葉輪的前方，皮托管的開口對著葉輪的旋轉方向。皮托管是將一根直管的端部彎成90°（將皮托管的開口對著氣流方向），用一U形管與皮托管相連，則U形管（壓力表）的讀數應該為氣流的動能（動壓）與靜壓之和（全壓）。在正常情況下，皮托管所測到的氣流壓力為負值，因為它測到的是葉輪前的壓力。但是當風機進入喘振區工作時，由於氣流壓力產生大幅度波動，所以皮托管測到的壓力亦是一個波動的值。為了使皮托管傳送的脈衝壓力能通過壓力開關發出報警信號，皮托管的報警值是這樣規定的：當動葉片處於最小角度位置（－30°） 用一U形管測得風機葉輪前的壓力再加上2000Pa壓力，作為喘振報警裝置的報警整定值。當運行工況超過喘振極限時，通過皮托管與差壓開關，利用聲光向控制台發出報警信號，要求運行人員及時處理，使風機返回正常工況運行。
為防止軸流風機在運行時工作點落在旋轉脫流、喘振區內，在選擇軸流風機時應仔細核實風機的經常工作點是否落在穩定區內，同時在選擇調節方法時，需注意工作點的變化情況，動葉可調軸流風機由於改變動葉的安裝角進行調節，所以當風機減少流量時，小風量使軸向速度降低而造成的氣流沖角的改變，恰好由動葉安裝角的改變得以補償，使氣流的沖角不至於增大，於是風機不會產生旋轉脫流，更不會產生喘振。動葉安裝角減小時，風機不穩定區越來越小，這對風機的穩定運行是非常有利的。
防止措施
1）使泵或風機的流量恆大於QK。如果系統中所需要的流量小於QK時，可裝設再循環管或自動排出閥門，使風機的排出流量恆大於QK. ;
2）如果管路性能曲線不經過坐標原點時，改變風機的轉速，也可能得到穩定的運行工況。通過風機各種轉速下性能曲線中最高壓力點的拋物線，將風機的性能曲線分割為兩部分，右邊為穩定工作區，左邊為不穩定工作區，當管路性能曲線經過坐標原點時，改變轉速並無效果，因此時各轉速下的工作點均是相似工況點。
3）對軸流式風機採用可調葉片調節。當系統需要的流量減小時，則減小其安裝角，性能曲線下移，臨界點向左下方移動，輸出流量也相應減小。
4）最根本的措施是儘量避免採用具有駝峰形性能曲線的風機，而採用性能曲線平直向下傾斜的風機。
失速區別
失速和喘振是兩種不同的概念，失速是葉片結構特性造成的一種流體動力現象，它的一些基本特性，例如：失速區的旋轉速度、脫流的起始點、消失點等，都有它自己的規律，不受風機系統的容積和形狀的影響。
喘振是風機性能與管道裝置耦合後振盪特性的一種表現形式，它的振幅、頻率等基本特性受風機管道系統容積的支配，其流量、壓力功率的波動是由不穩定工況區造成的，但是試驗研究表明，喘振現象的出現總是與葉道內氣流的脫流密切相關，而沖角的增大也與流量的減小有關。所以，在出現喘振的不穩定工況區內必定會出現旋轉脫流。
