離心壓縮機(jī)-離心壓縮機(jī)的性能曲線與調(diào)節(jié)

目錄離心壓縮機(jī)的性能曲線的概念1離心壓縮機(jī)的性能曲線的測(cè)定2離心壓縮機(jī)的性能曲線的特點(diǎn)3離心式壓縮機(jī)整機(jī)的性能曲線4離心式壓縮機(jī)性能曲線，離心式壓縮機(jī)性能曲線一、離心壓縮機(jī)的性能曲線離心式壓縮機(jī)是由級(jí)組成，離心式壓縮機(jī)的性能曲線決定于級(jí)的性能曲線，反映離心式壓縮機(jī)性能最主要的參數(shù)是壓力比、效率、功率及流量等。如果把壓縮機(jī)在某個(gè)轉(zhuǎn)速及進(jìn)口狀態(tài)下，ε-

Qj、ηpol

-Qj、N

-Qj

之間的關(guān)系曲線稱為級(jí)的性能曲線，也稱離心式壓縮機(jī)的性能曲線。離心式壓縮機(jī)級(jí)的性能曲線是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定出來的，反映了各參數(shù)之間的變化規(guī)律。二、性能曲線的測(cè)定1.實(shí)驗(yàn)裝置壓縮機(jī)的性能曲線是靠實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，有時(shí)也可用相似換算得到。性能曲線測(cè)試裝置見圖5-16，調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)均安裝在排氣管路上，也可以安裝在進(jìn)氣管路上。圖5-16離心壓縮機(jī)性能曲線測(cè)試裝置2.實(shí)驗(yàn)過程把壓縮機(jī)穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，開始時(shí)閥門全開，流量為最大流量，記下各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，把閥門依次關(guān)小，再記數(shù)據(jù)，依次減小流量，直到壓縮機(jī)出現(xiàn)不正常的工況（喘振）時(shí)停止，此時(shí)的流量即為最小流量。圖5-16離心壓縮機(jī)性能曲線測(cè)試裝置3.作出性能曲線以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各數(shù)據(jù)為依據(jù)，作出各性能曲線。圖5-17為某壓縮機(jī)的級(jí)在葉輪圓周速度u=270m/s、設(shè)計(jì)點(diǎn)效率：ηpol

=0.81、壓力比ε=1.54、設(shè)計(jì)流量：Q設(shè)計(jì)

=67.6m3/min時(shí)測(cè)得的性能曲線。：圖5-17級(jí)的性能曲線圖5-17級(jí)的性能曲線三、性能曲線的特點(diǎn)（1）工況和最佳工況點(diǎn)離心式壓縮機(jī)性能曲線上的某一點(diǎn)，是壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的某一工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱工況。性能曲線上效率最高的點(diǎn)，稱為最佳工況點(diǎn)，一般是機(jī)器的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。圖5-17級(jí)的性能曲線（2）效率和壓力比離心壓縮機(jī)的效率ηpol曲線一般隨Qj增大而增大，但當(dāng)增大到一定限度后，隨流量的增大而減小。效率曲線有最高效率點(diǎn)，在最佳工況點(diǎn)左右兩邊的各工況點(diǎn)，其效率均有所降低。隨著流量的減小，壓力比增大，在最小流量時(shí)，壓力比達(dá)到最大值。四、離心壓縮機(jī)整機(jī)的性能曲線1.整機(jī)的性能曲線離心式壓縮機(jī)的性能曲線與級(jí)的性能曲線類似，也是將整機(jī)的壓力比、效率及功率與進(jìn)口流量之間的關(guān)系用性能曲線表示在坐標(biāo)圖上，而且這些主要性能參數(shù)也是由實(shí)驗(yàn)得出的。2.特點(diǎn)

圖5-21所示為DA350-61離心式壓縮機(jī)的性能曲線。壓縮機(jī)的性能不論是多級(jí)的或是具有中間冷卻的，都與單級(jí)性能曲線大致相同。其特點(diǎn)表現(xiàn)在：壓力比隨流量的增加而降低，功率隨流量的增加而增加，當(dāng)流量增加到某一程度后，出口壓力或壓力比很快下降，這時(shí)功率也隨之下降。圖5-21離心壓縮機(jī)的性能曲線3.穩(wěn)定工況范圍離心式壓縮機(jī)性能曲線的左邊受到喘振工況的限制，右邊受到滯止工況的限制，在這兩個(gè)工況之間的區(qū)域，稱為“穩(wěn)定工況范圍”，見圖5-21所示。壓縮機(jī)性能的好壞，不僅要求在設(shè)計(jì)流量下效率最高，而且要求壓縮機(jī)穩(wěn)定工況范圍越寬越好。圖5-21離心壓縮機(jī)的性能曲線目錄離心式壓縮機(jī)的喘振概念1離心壓縮機(jī)的喘振原理2喘振的危害和預(yù)防措施3離心式壓縮機(jī)的堵塞工況4離心式壓縮機(jī)喘振與堵塞工況一、喘振概念在測(cè)定離心壓縮機(jī)性能曲線的時(shí)侯，當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)流量到一定程度時(shí)，離心式壓縮機(jī)就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這種狀態(tài)稱作喘振或飛動(dòng)。那么什么叫喘振、喘振發(fā)生的機(jī)理是什么，如何防止喘振的發(fā)生呢？離心式壓縮機(jī)喘振與堵塞工況二、喘振原理1.喘振工況當(dāng)流量減小到某一值時(shí)，壓縮機(jī)的氣流出現(xiàn)脈動(dòng)，振動(dòng)加劇，伴隨著吼叫聲，這種不穩(wěn)定的工況稱為喘振工況，這一極限流量Qjmin稱為喘振流量。離心式壓縮機(jī)性能曲線的左端只能到喘振流量Qjmin

，流量不能再減小了。2.喘振現(xiàn)象發(fā)生喘振時(shí)，葉輪雖然在旋轉(zhuǎn)，但對(duì)氣體做功大都變?yōu)槟芰繐p失，氣體壓力不再提高，壓縮機(jī)出口壓力顯著下降，管網(wǎng)壓力有可能大于壓縮機(jī)出口壓力，因而會(huì)產(chǎn)生氣體倒流的現(xiàn)象，一直到管網(wǎng)壓力小于壓縮機(jī)出口壓力為止。隨后壓縮機(jī)又開始供氣，經(jīng)過壓縮機(jī)的流量又增大，但當(dāng)管網(wǎng)壓力恢復(fù)至原來水平時(shí)，壓縮機(jī)正常排氣又受到阻礙，流量又飛開始下降，系統(tǒng)中氣體又發(fā)生倒流，整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生周期性低頻大幅度氣流振蕩現(xiàn)象。3.喘振邊界將壓縮機(jī)在各種不同轉(zhuǎn)速下測(cè)得的ε-

Qj曲線，每條曲線都有自身的喘振流量，如果將每條曲線喘振流量所在的點(diǎn)連接起來，可得出一條曲線，稱為喘振邊界線。喘振邊界線右側(cè)的部分，表示該機(jī)器的穩(wěn)定工況范圍，見圖5-19所示。圖5-19不同轉(zhuǎn)速下的曲線三、喘振的危害和預(yù)防措施喘振的危害（1）壓縮機(jī)的性能惡化，壓力和效率顯著降低。（2）壓縮機(jī)出現(xiàn)噪聲、吼叫和爆音；出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動(dòng)，使軸承、密封遭到損壞.（3）轉(zhuǎn)子和固定部件發(fā)生碰撞，造成嚴(yán)重破壞。2.預(yù)防措施（1）操作者應(yīng)具備標(biāo)注喘振線的能力，在比喘振流量大5％～10％的地方加注一條防喘振線，提醒操作者注意。（2）降低運(yùn)行轉(zhuǎn)速，使流量減少而不致進(jìn)入喘振狀態(tài)。（3）在首級(jí)或各級(jí)設(shè)置導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)導(dǎo)葉角度，使流量減少時(shí)的進(jìn)氣沖角不致太大，避免發(fā)生喘振。（4）在壓縮機(jī)出口設(shè)置旁通管道，見圖5-20所示，如生產(chǎn)中必須減少壓縮機(jī)的輸送流量時(shí)，讓多余的氣體放空，以防進(jìn)入喘振狀態(tài)。（5）在氣體出口設(shè)置旁通管路，利用旁路防喘振閥控制旁路流量大小，保證通過壓縮機(jī)的流量大于最小流量Qjmin

。圖5-20防喘振系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1—壓縮機(jī)；2—?dú)怏w冷卻器；3—防喘振控制閥圖5-20防喘振系統(tǒng)簡(jiǎn)圖（6）在壓縮機(jī)進(jìn)口安裝溫度、流量監(jiān)視儀表，出口安裝壓力監(jiān)視儀表，一旦出現(xiàn)異常或喘振及時(shí)報(bào)警。（7）操作人員應(yīng)了解壓縮機(jī)的工作原理，隨時(shí)注意機(jī)器所在的工況位置，熟悉各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的操作，盡量使機(jī)器不致進(jìn)入喘振狀態(tài)。一旦進(jìn)入喘振應(yīng)立即加大流量退出喘振或立即停機(jī)。（8）只要備有防喘振措施，特別是操作人員認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)格監(jiān)視，就能防止喘振的發(fā)生，確保機(jī)器的安全運(yùn)行。四、離心式壓縮機(jī)的堵塞工況1.堵塞工況的概念

在轉(zhuǎn)速不變時(shí)，離心壓縮機(jī)級(jí)中的實(shí)際流量大于設(shè)計(jì)流量

Qj設(shè)計(jì)，當(dāng)流量達(dá)到某一最大流量Qjmax時(shí)，壓縮機(jī)的性能急劇惡化，壓縮機(jī)不能夠正常工作，這種工況稱為堵塞工況（或滯止工況）。見圖5-21所示。圖5-21離心壓縮機(jī)的性能曲線圖5-21離心壓縮機(jī)的性能曲線2.堵塞工況現(xiàn)象在壓縮機(jī)發(fā)生堵塞工況時(shí)，葉片擴(kuò)壓器最小流通截面處的氣流速度達(dá)到聲速。

葉輪對(duì)氣體所作的功，都消耗在克服流動(dòng)損失上，氣體的壓力不再提高，ε=1。目錄轉(zhuǎn)速對(duì)性能曲線的影響1氣體分子量對(duì)性能曲線的影響2溫度對(duì)性能曲線的影響3離心式壓縮機(jī)性能曲線的影響因素由制造廠商提供的性能曲線，一般都注明了壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)條件，如介質(zhì)名稱、密度（或分子量）、進(jìn)氣壓力及進(jìn)氣溫度等。如果運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)介質(zhì)、進(jìn)氣條件與設(shè)計(jì)條件發(fā)生了變化，那么壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)性能就與所提供的性能曲線有所不同，下面介紹性能曲線的影響因素。離心式壓縮機(jī)性能曲線的影響因素一、轉(zhuǎn)速對(duì)性能曲線的影響改變工作轉(zhuǎn)速，性能曲線ε-

Qj、ηpol

-Qj

隨轉(zhuǎn)速的減小向左下方移動(dòng)。由圖5-22可知，隨著轉(zhuǎn)速的減小，喘振工況點(diǎn)向坐標(biāo)左側(cè)小流量方向移動(dòng)，即轉(zhuǎn)速變小，離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況范圍變寬。圖5-22不同轉(zhuǎn)速時(shí)的性能曲線二、氣體分子量對(duì)性能曲線的影響

當(dāng)氣體分子量減小時(shí)，性能曲線ε-

Qj、ηpol

-Qj向左下方移動(dòng)，見圖5-23所示。如果壓縮機(jī)的出口壓力不變，分子量由25變?yōu)?0時(shí)，工作點(diǎn)由A移動(dòng)到A‘，該點(diǎn)已進(jìn)入喘振區(qū)域，所以在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，對(duì)氣體分子量變動(dòng)的范圍要加以限制。圖5-23不同分子量的氣體對(duì)性能曲線的影響三、溫度對(duì)性能曲線的影響

氣體溫度升高、吸入壓力降低，性能曲線ε-

Qj、ηpol

-Qj向左下方移動(dòng)。所以在吸入溫度升高，操作壓力不變的情況下，壓縮機(jī)很容易進(jìn)入喘振區(qū)域，見圖5-24所示圖5-24溫度對(duì)性能曲線的影響目錄離心壓縮機(jī)管路的概念1離心壓縮機(jī)的管路特性曲線2離心式壓縮機(jī)管路曲線的類型3離心壓縮機(jī)的管路特性曲線一、管路的概念離心式壓縮機(jī)與離心泵一樣，工作時(shí)的工作點(diǎn)與連接的管路有密切的關(guān)系。所謂管路一般是指與壓縮機(jī)相連的進(jìn)氣管路、排氣管路以及這些管路上的附件及設(shè)備的總稱。離心壓縮機(jī)的管路特性曲線二、管路特性曲線

所謂管路特性曲線是指通過管路的氣體流量

Qj與保證該流量通過管路時(shí)所需要的壓力之間的關(guān)系曲線，見公式5-13所示。該曲線取決于管路本身的結(jié)構(gòu)和用戶的需求，每種管路都有自身的特性曲線，也稱為管路阻力曲線。公式（5-13）三、管路特性曲線的形式（1）提高氣體壓力為主的管路

如圖5-25所示，用壓縮機(jī)為管路中某壓力容器輸送壓力為pr的氣體，壓縮機(jī)與容器之間的管路很短，管路的流動(dòng)損失可忽略不計(jì)，局部阻力為定值的情況，管路特性曲線見公式5-14所示。圖5-25三種管路特性曲線如果管端壓力pr發(fā)生變化，則特性曲線的高低也發(fā)生變化。公式（5-14）（2）用以克服某處局部阻力為主的管路

圖5-25所示，壓縮機(jī)提供的能量，主要用于克服管路某處的局部阻力，管路特性曲線為二次曲線，見公式5-15所示。如果將管路中的局部阻力（