考虑叶轮气动效应的离心压缩机转子稳定性分析*

杨树华 太兴宇 孟继纲 肖忠会 马志宏 王晓放 周 慧

（1.沈阳鼓风机集团股份有限公司；2.大连理工大学能源与动力学院）

0 引言

离心压缩机作为提供压缩气体的高效节能设备，在工业生产中有着广泛的应用[1]。作为核心设备，现代工业对于压缩机的安全性要求也越来越高[2]，API 617标准中要求，离心压缩机产品（包括辅助设备）应确保其最短使用寿命为20年，不间断连续运转时间至少为5年[3]。

离心压缩机的稳定性一直是一个重点关注的问题。国外知名的压缩机厂家，如GE、Siemens、MHI、MAN等都对高压压缩机组的稳定性和振动问题进行了深入的研究[4-9]。API 684中介绍了很多可能导致转子失稳的原因，有来自系统的，比如轴承、油封、内摩擦等，也有来自外部的，比如气体激振、碰摩、热失稳等[10]。

对于常规机组来说，低频失稳产生的原因多为密封的气流激振导致，尤其是平衡盘密封处。对于密封动力特性的研究也有很多，其研究成果也很突出[11-13]。而文献[14]中认为在进行离心压缩机潜在的扰动力应该来源于叶轮和密封。Moore等人[15-17]对叶轮气动效应做了大量的仿真分析。

本文以某离心压缩机组高压缸转子为研究对象，基于现场实际运转情况，在以往分析的基础上，分析了现有分析手段的不足。之后，将叶轮气动效应作为主要失稳源之一进行了进一步稳定性分析，与实际运行情况相符。并基于分析结果，提出改善措施。

1 某离心压缩机运行状态分析

1.1 机组基本信息

该压缩机组为两缸布置，其布置形式为高压缸压缩机组+变速机+汽轮机+低压缸压缩机组，如图1 所示。……