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文檔簡介

壓縮機組培訓教材

第一節(jié)壓縮機概述

一、壓縮機定義和分類

壓縮機是一種根據(jù)氣體的壓力取決于單位時間內(nèi)氣體分子撞

擊單位面積的次數(shù)和強烈程度的原理,把其它形式的能量轉(zhuǎn)化成

壓力能并提高氣體壓力和輸送氣體的機器。在國民經(jīng)濟各部門得

到廣泛的應(yīng)用,特別是在石油、化工、動力和冶金等各個行業(yè)中

占有重要地位。在化工生產(chǎn)中,工藝氣體經(jīng)壓縮機壓縮提壓后,

可滿足各種工況的需要,使工藝過程得以實現(xiàn)。

壓縮機種類很多,按工作原理分為:容積式壓縮機和透平式壓縮

機。

1.容積式壓縮機種類、特點:

用增加單位容積內(nèi)氣體分子數(shù),從而縮小分子間距來提高氣體

壓力。典型代表活塞式壓縮機,具有壓力范圍廣、效率高、排氣

量基本不隨壓力變化的特點。另外還有滑片式、羅茨式、螺桿式

壓縮機。

2.透平式壓縮機種類、特點:

利用旋轉(zhuǎn)葉片對氣流的作功、通過氣流的不斷加速、減速因慣

性彼此擠壓而縮短分子間距來提壓。具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)

緊湊、流量大、維修工作量小、氣體不受潤滑油污染、適于汽輪

機或燃氣輪機驅(qū)動有利于能源的綜合利用等特點,在石化行業(yè)得

到廣泛應(yīng)用,并實現(xiàn)單機配制,適用于低、中壓,大流量的場合。

按氣體運動方向分類:

1.離心式:被壓縮氣體在壓縮機內(nèi)大致沿垂直于壓縮機軸的徑向

流動。

2.軸流式:氣體在壓縮機內(nèi)大致沿平行于軸線方向流動;

3.軸流離心組合式:在軸流式的高壓段配以離心式段。

按排氣壓力Pd分類:

通風機,Pd<0.0142MP(g);鼓風機,0.0142MP(g)WPdW

0.245MP(g),壓縮機,Pd>0.245MP(g)o

按用途分類:

制冷壓縮機、高爐壓縮機、空氣壓縮機、天然氣壓縮機、合成氣

壓縮機、二氧化碳壓縮機等。

二、汽輪機的定義和分類:

汽輪機,又叫蒸汽透平,用蒸汽來做功的旋轉(zhuǎn)式原動機。

來自鍋爐或其它汽源的蒸汽通過調(diào)速閥進入汽輪機,一次高速

流過一系列環(huán)形配置的噴嘴(靜葉柵)和動葉柵而膨脹做功,推

動汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(將蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機械能),汽輪機帶動

發(fā)電機、壓縮機或泵等負荷機旋轉(zhuǎn)。

汽輪機按照熱力過程分為:

1.凝汽式汽輪機蒸汽在汽輪機中作功后全部排入凝汽器冷凝,

凝汽器內(nèi)部壓力比大氣壓低。

2.抽汽凝汽式汽輪機

蒸汽在汽輪機膨脹至某級時,將其中一部分蒸汽從汽輪機中

抽出來,供給其它的蒸汽用戶;其余蒸汽在后面級中作功后

排入凝汽器。

3.背壓式汽輪機

蒸汽進入汽輪機膨脹作功后,在大于一個大氣壓的壓力下排

出氣缸,其排汽供其它低壓用戶。

4.多壓式(注入式)汽輪機

若工藝過程中有某一壓力的蒸汽用不完時,就把這些多余的蒸

汽通過管道注入汽輪機中的某個中間級內(nèi)并同原來的蒸汽一起

在透平內(nèi)膨脹作功,從而回收能量。

汽輪機按蒸汽壓力分為低壓Q.OMPa以下)、中壓(2.0-

5.0MPa)、高壓(5.0—10.0MPa)>超高壓(12.0—14.0MPa)及

超臨界(22.5MPa以上)的汽輪機。

按工作原理分為:沖動式、反動式、沖動式與反動式的組合式

汽輪機等。

第二節(jié)離心式壓縮機及汽輪機的基本原理和結(jié)構(gòu)

一、離心式壓縮機工作原理及結(jié)構(gòu)

1.結(jié)構(gòu)

從外觀上首先看到的是機殼(氣缸),通常用鑄鐵或鑄鋼澆鑄而

成。一臺壓縮機常常有兩個或兩個以上的氣缸,按壓力高低稱低

壓缸、中壓缸和高壓缸。

壓縮機本體結(jié)構(gòu)可分兩大部分:

(1)、轉(zhuǎn)動部分,有主軸、葉輪、平衡盤、推力盤及聯(lián)軸器等

零部件組成,又稱轉(zhuǎn)子。

(2)、定子部分,由氣缸、隔板、徑向軸承、推力軸承、軸端

密封等零部件組成,常稱轉(zhuǎn)子。

在壓縮機理論中常常沿氣體流動線路,將壓縮機分成若干個

級,級是由一個葉輪和與之相配合的固定元件擴壓器、彎道和回

流器的基本單元組成。如圖所示

壓縮機每段進口處的級成為首級,除了上述元件還包括進氣

室;壓縮機排氣口的級成為末級它沒有彎道和回流器,取而代之

的是排氣室。

在離心式壓縮機中,氣體流過一級之后,壓力的提高是有限

的,要想壓縮到較高壓力時,就需要通過若干個級來完成,幾個

級可以裝在一個缸內(nèi)。一個缸最多能裝10級左右,更多的級需

要采用多缸。氣體經(jīng)壓縮后溫度就要升高,當要求壓力比較高時,

常將氣體壓縮到一定壓力時就從缸內(nèi)引出,在冷卻器內(nèi)降溫,然

后再進入下級繼續(xù)壓縮。根據(jù)冷卻次數(shù)的多少,可將壓縮分為幾

個段。一個段可以是一個級也可以是幾個級。一缸可分為一個段

或多段。

在多級離心壓縮機中,由于每級葉輪兩側(cè)氣體作用在其上的

力大小不同,因此,使轉(zhuǎn)子受到一個指向低壓端的合力,這個合

力稱為軸向力。平衡盤是用自身兩側(cè)的壓力差來平衡軸向力的零

件。它位于壓縮機的高壓側(cè),用來平衡大部分軸向力的,剩下的

軸向力作用于止推軸承上。有的壓縮機葉輪采用背靠背的方法排

列來平衡軸向力。聯(lián)軸節(jié)又叫背靠輪,它是汽輪機(或驅(qū)動電機)

和壓縮機以及壓縮機高低壓缸間的連接件,現(xiàn)在通常采用撓性聯(lián)

軸節(jié)。它允許較大的平行不對中、角度不對中和綜合不對中。

定子包括機殼和殼內(nèi)的固定元件,機殼有水平分和垂直剖分

兩種型式。水平剖分便于拆裝機制造,但密封面大,且強度差;

對于壓力較高的情況,采用垂直剖分形式,殼體實際上是兩缸,

內(nèi)缸仍是水平剖分,轉(zhuǎn)子及固定元件都裝在內(nèi)缸中,然后再裝入

外缸,外缸為整個圓筒,在一端或兩端有端蓋,打開后即可把內(nèi)

缸拉出。

機殼內(nèi)有各種隔板,在機殼和隔板之間,隔板與隔板子之間

構(gòu)成了吸氣室、擴壓室、彎道和回流器等固定元件。

2、通流部分各主要部件的作用

氣體在壓縮機中流經(jīng)的主要通道部件是進氣室、葉輪、擴壓

器、彎道、回流器和蝸殼。這些部件我們稱之為通流部件。下面

分述這些部件的作用。

(1)進氣室:這是將進氣室或中間冷卻器的氣體均勻地吸入

葉輪去進行增壓的通道,因此在壓縮機中每一段進口都設(shè)置進氣

室。

(2)葉輪:葉輪也稱為工作輪,它是壓縮機的心臟部件,氣

體在葉輪葉片的作用下,跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn),氣體由于受到旋

轉(zhuǎn)離心力的作用以及在葉輪里的擴壓流動,使氣體壓力得到提

高,速度也得到提高。所以葉輪是氣體提高能量的關(guān)鍵部件。

(3)擴壓器:氣體被從葉輪甩出后,就有較高的流動速度,

在葉輪出口后設(shè)置流道截面逐漸擴大的部件稱為擴壓器。其目的

是進一步將氣體的流動速度轉(zhuǎn)化為壓力。

(4)彎道:為了把擴壓器后的氣體引入到下一級葉輪的進口,

就必須改變氣體流動的方向,使其由離心方向的流動改為向心方

向的流動,所以在擴壓器的后面設(shè)置了彎道與其相連接。

(5)回流器:其作用是將彎道來的氣體均勻的分布到下一級

葉輪的進口。

(6)蝸殼:蝸殼的主要目的是把擴壓器或葉輪后面的氣體匯

集起來,引到壓縮機外面去,流向氣體輸送管道或氣體冷卻器,

此外在匯集氣體的過程中,一般由于蝸殼外徑的逐漸增大通流截

面也逐漸擴大,因此也祈禱一定的降速增壓作用。

3、工作原理

離心式壓縮機的工作原理與輸送液體的離心泵相似。當驅(qū)動

機(如汽輪機、電動機等)帶動壓縮機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,葉輪流道中

的氣體受葉輪作用隨葉輪一起旋轉(zhuǎn),在離心力的作用下,氣體被

甩到葉輪外的擴壓器中去。因而在葉輪中形成了稀薄地帶,入口

氣體從而進入葉輪填補這一地帶。由于葉輪不斷旋轉(zhuǎn),氣體就被

不斷地甩出,入口氣體就不斷地進入葉輪,沿徑向流動離開葉輪

的氣體不但壓力有所增加,還提高了速度,這部分速度就在后接

元件擴壓器中轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?,然后通過彎道導入下級葉輪繼續(xù)壓

縮。

4、離心式壓縮機的功耗及效率

(1)概述:壓縮機氣體需要消耗的能,大型離心壓縮機由原

動機(如汽輪機、燃動機等)驅(qū)動,原動機軸端所傳遞的功率包

括壓縮機軸承、齒輪箱及聯(lián)軸節(jié)等傳動部分的機械損失以及壓縮

機內(nèi)功率。內(nèi)功率指的是壓縮機轉(zhuǎn)子對氣體所消耗的功率。

壓縮機轉(zhuǎn)子是通過葉輪向氣體傳遞能量的。葉輪除對氣體作

功外,葉輪的輪盤、輪蓋的外側(cè)面及輪緣與周圍氣體的摩擦所產(chǎn)

生的輪阻損失、葉輪出口高壓氣體漏回到葉輪低壓端的漏氣損失

也都要消耗功。

對整個壓縮機來說,葉輪對氣體作功轉(zhuǎn)換成下列三個部分:

A提高氣體的靜壓能(壓縮功),使氣體從進口壓力提高到出

口壓力。

B提高氣體的動能。在一般情況下,動能的提高不大,常常

可以忽略不計。

C克服氣流在級中的流動損失。這部分流動損失,是指氣流

在葉輪內(nèi)和級的固定元件(如吸氣室、擴壓器、彎道、回流器、

蝸殼等)內(nèi)的流動損失。

總之,壓縮機級中的功耗有五部分組成,即靜壓能提高、動

能的變化、流動的損失、輪阻損失和漏氣損失組成的,只有靜壓

能的提高對氣體的升壓是有用的。

(2)氣體的壓縮過程

靜壓能的提高與氣體的壓縮過程有關(guān)。熱力學把氣體的壓縮

過程分為:等溫壓縮過程、絕熱壓縮過程、多變壓縮過程。壓縮

機中氣體的實際壓縮過程是多變壓縮過程,但可以忽略與外界的

熱交換。

現(xiàn)分析各壓縮過程中的靜壓能提高(壓縮功)。

設(shè)壓縮機進出口參數(shù)分別為Pl、V]、「和P2、V2、T2,壓縮

氣體的所需能量的單位Kg.m/Kg,它表示壓縮IKg氣體所需要

的能量。

A等溫壓縮T=Const(恒定)

等溫壓縮功為His=RTiLn(P2/P])(Kg.m/Kg)

B絕熱壓縮

氣體在壓縮過程中與外界無熱交換且無氣體流動損失和摩擦

損失。絕熱壓縮后氣體溫度:

T2/T1=(P2/P嚴)區(qū)

絕熱壓縮功為:

(K1)/K

Had=K/(K-l)RTl((P2/Pi)--l)(Kg.m/Kg)

C多變壓縮過程:過程存在流動損失和摩擦損失,外界可以

有熱交換或者無熱交換。

多變過程氣體溫度計算式為:

(M1)/M

T2/T1=(P2/P1)-

多變壓縮功為:

(M])/M

Hpol=(m/(m-l))RTi((P2/Pi)--l)(Kg.m/Kg)

以上式中R為氣體常數(shù),被壓縮氣體組分越輕則R越大。

多變過程和理論絕熱過程的公式具有同樣形式,只是絕熱指

數(shù)K代以多變指數(shù)mo多變指數(shù)和絕熱指數(shù)不同,它不僅隨氣

體的種類而變化,而且與設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)系。對于離心式壓縮機來

說,多變指數(shù)m大于絕熱指數(shù)Ko機器設(shè)計和控制的越合理,

則m越接近K值。

(3)壓縮機過程分析討論

A三種典型壓縮過程,如氣體溫度和壓比相同,則等溫壓縮

過程需要的壓縮功最小,排氣溫度最低,等于進氣溫度。這是一

種理想情況,實際上只能接近而不能達到。多級壓縮過程需要的

能量頭最大,所以多級壓縮機常做成多段,增加段間冷卻器從而

使壓縮過程向等溫壓縮過程靠近,對于具有中間冷卻器的壓縮機

常用等溫效率來衡量機器完善程度。

B同質(zhì)量流量的同種氣體來說,如初溫度相同,當壓縮比相

同,其功耗也相同。例如把氣體從10個大氣壓壓縮到100個大

氣壓,與從1個大氣壓壓縮到10個大氣壓所需要的功耗相同。

C氣體所需要的壓縮功與氣體的性質(zhì)有關(guān),對輕氣體,因為

氣體R大,所以在相同壓力下需要的壓縮功就比壓縮重氣體大從

壓縮表達式可以看出),但由于同一壓縮機及壓縮同一體積流量

的不同氣體,所提供的葉片功是相同的,也即H葉片與氣體性質(zhì)

武官,所以在同一壓力比要求下,壓縮輕氣體需要的級數(shù)比重氣

體多。

D多變過程是具有損失的過程,多變指數(shù)m反映多變壓縮過

程所需功的大小。損失使氣體得到附加熱量,采用中間冷卻器,

目的是為了向等溫壓縮過程靠近。各個不同壓縮過程在P-V圖和

T-S圖上的表示如下圖2圖3所示。各個過程的壓縮功就是各壓

縮過程線縱坐標及P=P1、P=P2兩條等壓線所包括的面積。

圖2T-S圖上各種不同壓縮過程圖3P-V圖上各種不同壓縮過程

(4)壓縮機的效率

壓縮機或級的效率主要是用來說明供給氣體的機械能的利用

程度。由于有三種壓縮過程,則相應(yīng)的把壓縮機效率分為多變效

率Rpol、絕熱效率nad和等溫效率Ls。

多變效率指由壓力P1增加到P2所需要的多變壓縮功與實際消

耗的功之比。目前離心式壓縮機的多變效率為0.7-0.84左右。

絕熱效率指由壓力Pi增加到P2時絕熱壓縮功與實際所需消耗

的功之比。

等溫效率指由壓力P1增加到P2時等溫壓縮功與實際所需消耗

的功之比。

實際的壓縮機不可能實現(xiàn)沒有損失的絕熱壓縮過程,但它可以

作為比較標準。由于多變壓縮功,絕熱壓縮功〉等溫壓縮功,故有

nPoi>nad>ni”故要注意機器效率使用哪一種表示方法。

二、汽輪機基本原理、結(jié)構(gòu)

汽輪機是用蒸汽來作功的旋轉(zhuǎn)式原動機。來自鍋爐或熱網(wǎng)的蒸

汽,經(jīng)脫扣節(jié)流閥或事故切斷閥、調(diào)速閥進入汽輪機,依次告訴

流經(jīng)一系列環(huán)形培植的噴嘴(或靜葉柵)和動葉柵而膨脹作功推

動汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),將蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機械功。這便是汽輪機

簡單的工作原理。汽輪機可按工作原理分為:沖動式、反動式、

沖動式與反動式的組合式汽輪機。

首先,我們對這幾類汽輪機的工作原理作一下介紹。

1、汽輪機的工作原理

(1)沖動式汽輪機

沖動式汽輪機的最簡單的結(jié)構(gòu)如圖4所示意。葉輪上配置一圈

動葉片與噴嘴配合在一起,構(gòu)成一個做功的簡單機械。我們把由

噴嘴和與其配合的動葉片構(gòu)成的汽輪機作功的單元稱級。

由一個級組成的汽輪機叫做單級汽輪機。

噴嘴又叫靜葉片。它是一個截面形狀特殊且不斷變化的通道。

蒸汽進入噴嘴后發(fā)生膨脹,消耗了蒸汽的壓力能,即消耗了蒸汽

的熱能,蒸汽的壓力及溫度都下降了,而蒸汽的流速卻增加了,

獲得了高速氣流。噴嘴的作用就是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽堋?/p>

動葉片又稱工作葉片。在葉輪的外圓周上裝滿的一整圈葉片,

常叫動葉柵。由噴嘴流出的高速氣流流至動葉片時,其速度的大

小及方向是一定的,之后氣流由于受到動葉片的阻礙(作用力),

改變其原來的速度的大小及方向,這時候氣流必然給動葉片一個

反作用力,推動葉片運動,將一部分動能成葉輪旋轉(zhuǎn)的機械功。

由上述可知,在汽輪機連續(xù)工作過程中有兩次能量轉(zhuǎn)換,即:

熱能f蒸汽動能f轉(zhuǎn)子機械能。

為了更好的理解汽輪機的工作原理,下面分析一下沖動式汽輪

機的動葉片型式。

如果我們用一個直立的平板,讓高速氣流沖擊到它的表面上,

平板由于受到氣流的沖擊作用而發(fā)生運動。但因在平板的表面附

近產(chǎn)生了很大的擾動和渦流損失,如圖5-a所示,使蒸汽中大量

的有用能量不能得到很好的利用以至造成浪費。所以經(jīng)過大量的

實踐改進,現(xiàn)在汽輪機的動葉片做成彎曲形。如果要產(chǎn)生最大的

作用力,就要使蒸汽的噴射方向與動葉片的運動方向一致,然后

再轉(zhuǎn)一個180°而離開動葉片,如圖5-b所示,這時動葉片受到

的沖擊力如圖6所示。

汽流以C1的速度流向曲面,它相當于汽輪機的動葉片,并能沿

平行于汽流的方向移動。汽流進入彎曲流道內(nèi)弧所構(gòu)成的氣道

后,便沿著內(nèi)弧逐步改變流動方向,最后流出氣道時的速度為

C2方向恰與C1方向相反。當氣流流過曲面時,實際上做圓周運

動,因此組成氣流的每一個蒸汽微團都受到葉片所作用給它的一

個向心力,同時葉片受到氣流給它一個大小相等、方向向反作用

力。假如氣流微團的離心力用向量表示。在1點處的離心力P1

可以分解成軸向分力Piz及運動方向上的分力Piu、在2點處的

離心力P2也可以分解成P2Z和P2U。軸向分力P1Z和P2Z恰好相互

抵消,因為此二力大小相等、方向相反,且共同作用在一個葉片

的同一條支線上。同樣,其它點的軸向分力也相互抵消,因此氣

流的離心力在軸向上的分力之和為零,即Piz+P2z+…=0

在彎曲面運動方向上的分力之和等于P,即

Plu+P2U+,,,-P

在這個P力的作用下,彎曲面(葉片)向右運動,通過葉輪及軸產(chǎn)

生旋轉(zhuǎn)運動。若帶動壓縮機和泵、風機等機械,就可以輸出機械

功。這就是沖動式汽輪機的工作原理。

實際上,由于機械結(jié)構(gòu)等方面的限制,從噴嘴流出來的氣流不

能與動葉片的運動方向完全相同,而成一個夾角。動葉片也不是

一個半圓弧,而是由好幾段曲線組成,一般是圓弧和拋物線弧。

如圖所示7所示。

圖7沖動式動葉片的斷面

(2)速度級和壓力級

前面已經(jīng)介紹級的概念,從結(jié)構(gòu)上看,汽輪機的一個級是有噴

嘴(幾個或整個圓周布置的噴嘴)和一列動葉片組合起來的裝置,

從動作原理來看,就是能造成高速氣流,能將速度能轉(zhuǎn)換成機械

能,并產(chǎn)生推力對外做功的基本單元。級可以分為壓力級和速度

級,簡單介紹如下。

A.壓力級

在可以利用的蒸汽能量很大的情況下,只有一個級不能充分利

用這些能量。這時,我們把由噴嘴和動葉片組成的級串聯(lián)在同

一根軸上,將蒸汽的能量分別在若干個級中加以利用。從結(jié)構(gòu)

來看,就是一列噴嘴和一列動葉片,其后又是一列噴嘴和一列

動葉片,這樣逐次排列下去。在第一列噴嘴進口處的蒸汽壓力

最高,以后逐級降低,這就是常見的多級汽輪機的結(jié)構(gòu)形式,

其中的每個級,都叫做壓力級。

B.速度級

壓力級外,在有些汽輪機上設(shè)有速度級(復速度級或寇蒂斯級)

速度級比壓力級在結(jié)構(gòu)上復雜一點。

圖8是具有雙列速度級的單級沖動式汽輪機示意圖,它比單級

沖動式汽輪機對蒸汽能量的利用更充分一點,由軸1、葉輪2、

雙列動葉片3及6構(gòu)成轉(zhuǎn)子;由噴嘴4、導向葉片7、氣缸5、

排氣氣管8等組成的靜子部分。

如果沖動式級在工作時,離開動葉片的氣流速度仍很大,這說

明還沒有充分利用蒸汽的動能來做功。為了利用這部分能量,

在同一葉輪的輪緣上再要裝置第二動葉珊,使蒸汽流過兩列轉(zhuǎn)

動的葉珊,第一列動葉珊通道中蒸汽能量中的一部分轉(zhuǎn)換為機

械能,而其余的蒸汽能則由第二列動葉珊繼續(xù)將能量轉(zhuǎn)換為機

械能。為了使蒸汽流以一定的方向流入第二動葉珊,在第一、

二列動葉珊之間裝一列固定的葉片,起導向作用,稱之為導向

葉片,它是裝在氣缸上的。

速度級與沖動式壓力級的工作原理是一樣的,不同的就是蒸汽

的速度在第一、二列動葉珊中分別加以利用。

除雙列速度級以外,還有三列速度級,但常用的是雙列速度

級。經(jīng)常用它做成小功率的汽輪機,帶送風機及其他各種泵等,

也可以用它做多級汽輪機的第一級。

⑶反動式汽輪機

反動式汽輪機是利用反作用力與沖擊力將蒸汽的速度能轉(zhuǎn)

換成機械能的。反動式汽輪機的工作原理同樣是基于慣性定律

和作用力與反作用力定律的。

圖9是反動式汽輪機的結(jié)構(gòu)示意圖。動葉片安裝在轉(zhuǎn)鼓上,軸、

平衡活塞及轉(zhuǎn)鼓組成了轉(zhuǎn)子。靜葉片安裝在氣缸上,與進、排

管等組成靜子。

反動式的級仍然是由一列靜葉珊組成。它的工作原理是:在

靜葉珊中氣流與經(jīng)過噴嘴時相似,壓力降低,容積膨脹,速度

增加;而它的動葉珊也作成截面漸收縮的氣道,氣流在動葉珊

中進一步降壓,膨脹加速。根據(jù)慣性定律可知,運動的物體如

果不受外力的作用的話,則一定按照它原來的速度大小及方向

運動下去。氣流既然在動葉珊中獲得了加速度,那必然有外力

作用在其氣流上,這個力是由于在動葉珊上降低了氣流的壓力

和溫度,即氣流的熱能轉(zhuǎn)換為動能所獲得的。在動葉珊中進一

步使氣流降壓、增速并以高速離開,這時氣流必須給動動葉珊

一個大小相等、方向相反的作用力,使動葉珊轉(zhuǎn)動帶動軸旋轉(zhuǎn)

的對外做功。這就是反動式汽輪機的工作原理。

反動原理在汽輪機中的實際應(yīng)用,如圖10所示。這是反動

式汽輪機中的一個級的斷面示意圖。蒸汽在靜葉柵中膨脹的內(nèi)

弧改變方向,因此動葉片就受到由于沖動原理產(chǎn)生的沖擊力,

記為P沖;又由于氣流在動葉柵氣道內(nèi)從P1膨脹降壓至P2,

因而動葉片上又受到由于反動原理而引起的反作用力P反的作

用,P沖與P反的合力為Pu。此外,動葉片前后有壓差也引起一

個軸向力PgPu與P軸的合力為P總,這就是作用在動葉片上

的力。沿動葉片運動方向的分力,使動葉片向右移動,并做機

械功,因此,作用在反動式汽輪機的級的動葉片上的力,既有

沖動式,椰油反作用力。

實用的反動式汽輪機,都采用多級型式,其工作原理與前面

分析的單級反動式汽輪機的工作原理基本一樣。

為了分析方便,前述沖動式級,實際上是指在動葉柵中沒有

膨脹發(fā)生的情況,有人把它叫做純沖動式級。

近代常用的汽輪機,實際上用的是帶反動度的沖動式汽輪

機。在這種汽輪機中,動葉柵中也有氣流膨脹,但比噴嘴中的

膨脹程度小些。

所謂反動度,就是在動葉柵中蒸汽膨脹的程度占級中總的應(yīng)

該膨脹程度的比例數(shù),或是在動葉柵中的理想熔降之比,常用

P表示反動度。

純沖動式級的P=o;反動級的P=0.5;帶反動度的沖動式級

的0<P<0.5。帶有不大反動度的沖動級使用最廣泛,它可以提

高沖動式汽輪機的效率。

(4)沖動反動組合式汽輪機

這類汽輪機的前一級或前幾級為沖動式,后面的即為反動

式。

2、汽輪機的結(jié)構(gòu)及用途

汽輪機實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,主要是通過噴嘴把熱能轉(zhuǎn)換為動

能,通過動葉柵把動能轉(zhuǎn)換為機械能。因此,噴嘴一般做成靜

止部分;而動葉柵則安裝在轉(zhuǎn)動軸上,形成汽輪機的轉(zhuǎn)子部分。

所以汽輪機主要是由轉(zhuǎn)子、靜子兩大部分組成。

(1)轉(zhuǎn)子部分

也就是汽輪機的轉(zhuǎn)動部件,靠固定于汽缸上的前后兩個軸承

支撐,由主軸、葉輪、葉片組成,并通過聯(lián)軸器與被驅(qū)動機械

相連。轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn),把蒸汽作用到葉片上力矩傳遞給驅(qū)動

機械,達到對外做功的目的。

轉(zhuǎn)子的性能要求

為使轉(zhuǎn)子能安全可靠的運行,必然滿足下列條件:

A必然有一定的強度,以滿足支持自身重量和傳遞轉(zhuǎn)矩的要

求。

B必須經(jīng)過嚴格的動平衡,以免高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生過大的離心

力引起汽輪機振動和損壞。

C必須使汽輪機的臨界轉(zhuǎn)速和運行轉(zhuǎn)速避開一定距離,以免

產(chǎn)生共振。

D必須安裝平衡盤、推力盤和軸套,用以平衡轉(zhuǎn)子的軸向推

力并確定轉(zhuǎn)子在軸向定位。

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式,一般有正鍛式、套裝式、組合式、焊接式、

轉(zhuǎn)鼓式等。

轉(zhuǎn)子的軸向推力及其平衡

蒸汽在汽輪機的通流部分膨脹做功時,轉(zhuǎn)子上受兩部分力,

一部分叫做輪周力,是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩對外做功的有益力;另一部分

沿葉輪軸向從高壓端指向低壓端,企圖推動轉(zhuǎn)子向氣流方向運

動,所有葉輪軸向力之代數(shù)和,就是整個轉(zhuǎn)子的軸向推力。轉(zhuǎn)

子的軸向推力一般要采取措施平衡掉大部分,剩余的部分由推

力軸承承擔。如果推力過大,就會影響軸承壽命,嚴重時會燒

壞軸瓦,引起轉(zhuǎn)子上動靜部分碰撞,以致?lián)p壞機器,因此,在

運行中必須嚴密監(jiān)視轉(zhuǎn)子軸向推力變化,確保機組安全運行。

一般來說,作用于汽輪機轉(zhuǎn)子的軸向推力來源于以下幾種因

素:

a葉輪兩側(cè)的壓力差。

b動葉片上的軸向力。

c軸上各處直徑不同引起的受力。

汽輪機轉(zhuǎn)子所受軸向推力很大,高壓汽輪機(反動式)可達

到幾百噸,為確保機組的安全運行,一般采取下列措施平衡軸

向力。

a使用推力軸承。目的是固定轉(zhuǎn)子在氣缸中的軸向位置,承

受轉(zhuǎn)子上的少部分軸向推力。

b使用平衡活塞或平衡盤。如圖11所示,在轉(zhuǎn)子通流部分

對側(cè),將轉(zhuǎn)子做成階梯形,以產(chǎn)生相反的軸向推力,此階梯凸

臺就叫平衡活塞。其右側(cè)為高壓蒸汽,左側(cè)與汽室相通,受低

壓蒸汽作用,因而產(chǎn)生向左的軸向力,以平衡部分軸向力。對

沖動式汽輪機因其總的軸向推力不大,一般將高壓汽封套直徑

做大些,也可以起到類似的作用。

c開平衡孔。由于汽輪機葉片兩側(cè)存在壓力差,在輪盤上開

有貫通兩側(cè)的小孔,即平衡孔,可減少輪盤上的軸向推力。平

衡孔一般開5-7個奇數(shù)孔,以免在葉輪同一直徑上形成對稱孔,

影響葉輪強度。另外開奇數(shù)孔對減輕葉輪震動也有好處。但此

發(fā)會使汽輪機效率有所降低。

d采用相反流向布置。如圖12所示,使蒸汽在高低壓缸或

各區(qū)域內(nèi)流向相反,而產(chǎn)生反方向的軸向推力,以相互抵消而

達平衡。

(2)靜子部分

即汽輪機的靜止部分,包括汽缸、前后支承軸承、推力軸承、

噴嘴組、隔板、支撐與滑銷系統(tǒng)、汽封等。

A汽缸(機殼)

汽缸的作用是支撐轉(zhuǎn)子、容納并通過蒸汽,將汽輪機通流部

分(噴嘴、轉(zhuǎn)子、隔板等)與大氣隔開,保證蒸汽在機殼內(nèi)完

成其做功過程。

在運行中,汽缸會承受蒸汽與大氣壓力差、軸向拉應(yīng)力、部

件重量、振動及熱應(yīng)力等多種作用,一般作為薄殼雙層,既要

可靠的固定在機座上,又要有一定的自由膨脹裕度。

B支撐與滑銷系統(tǒng)

目的是承受汽缸重量,并使汽缸在受熱狀況下按一定方向進

行膨脹。

C噴嘴組和隔板

噴嘴作用如前所述,它是將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為動能的重要部

件;隔板則使各組葉輪在單獨的蒸汽室中進行,達到熱能的充

分利用。

D汽封裝置

在汽缸兩端、葉輪和隔板處,為避免動靜部件碰撞而留有間

隙。由于這些間隙前后壓力差存在,主軸通過間隙處必然有漏

氣,從而降低機組運行的經(jīng)濟性并造成損失。汽封裝置作用就

是減少漏氣,確保機組安全運行。

軸端漏氣不但造成部分蒸汽熱能的浪費,影響汽輪機經(jīng)濟

性,還會破壞潤滑、造成油中帶水、軸承潤滑不良等后果。另

外,汽缸后側(cè)漏入空氣,對排氣溫度和凝汽設(shè)備的真空建立也

有一定危害。

汽輪機的汽封裝置有多種形式,最常用的是迷宮式汽封,通

過蒸汽的節(jié)流降低密封齒前后的流動壓差和流速,從而減少漏

氣量,達到密封的目的。

E軸承

按其所起的作用可分為支持軸承(又叫徑向軸承)和推力軸

承。支持軸承的作用是承受徑向力,保持主軸與汽缸中心線一

致,確保轉(zhuǎn)子的正常運轉(zhuǎn)。推力軸承則用來承受轉(zhuǎn)子軸向力,

限制轉(zhuǎn)子軸向串動,保持轉(zhuǎn)子軸向位置。目前汽輪機和離心式

壓縮機絕大多數(shù)采用的是油潤滑動壓軸承,通過建立油膜壓力

承受載荷。

3、汽輪機的功率和效率

(1)汽輪機的功率

我們知道,汽輪機的功是熱能轉(zhuǎn)換來的,而功率則表示單位

時間的功。在汽輪機運行管理工作中,將接觸到以下幾種功率:

A理想功率

表示不考慮任何損失,蒸汽在汽輪機中作理想膨脹,單位時

間內(nèi)將全部熱能都轉(zhuǎn)換為功。

1公斤蒸汽具有的能量可用熱量表示為:

g=io-i排=6111

式中:i—在入口狀態(tài)參數(shù)下的新蒸汽的焙

iL排氣壓力、溫度下的蒸汽的焰

Ht—理想焰降

在理想的情況下,蒸汽能量都轉(zhuǎn)化為機械功應(yīng)為:

L=427Q=427GHt

在實際工作中,知道每小時的重量流量,就可相應(yīng)算出相應(yīng)

的理想功率。

B內(nèi)功率

從理想功率中扣除內(nèi)部損失后得到的功率叫做內(nèi)功率。它表

示汽輪機通流部分可以發(fā)出的功率。(所謂通流部分就是流經(jīng)

汽輪機的蒸汽,經(jīng)過各級噴嘴和動葉柵的流道完成二次能量轉(zhuǎn)

換,這條汽道叫做通流部分)。

C軸功率

從內(nèi)功率中扣除外部損失消耗后的功率,叫做軸功率,它表

示汽輪機軸端輸出功率,是可以被利用的功率,所以也叫有效

功率。

D汽輪機的效率

效率是橫向經(jīng)濟性的重要指標,由于汽輪機實際工作有各種

損失,所以熱能并不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣?。實際發(fā)出的功率與理論

上應(yīng)發(fā)出的功率之比,就是汽輪機的效率,叫做相對效率。

相對內(nèi)效率:內(nèi)效率與理想功率之比叫做相對內(nèi)效率,它說

明內(nèi)部損失的大小。

相對有效效率:汽輪機的軸功與理想功之比叫做相對有效效

率。

有效效率表明汽輪機內(nèi)部及外部損失的大小,表示汽輪機的

綜合經(jīng)濟指標,汽輪機的功率越大,有效功率就越大,有效功

率就越大。實際工作中還用實際有效汽耗率表示汽輪機的經(jīng)濟

性。汽耗率表示單位軸功率所消耗的蒸汽量。

實際汽輪機汽耗率是用實驗或計算的方法求得的。

汽輪機的機械效率反映了汽輪機在機械方面的工作效能,它

是軸功率和內(nèi)功率之比,一般為0.96-0.995。

第二節(jié)離心式壓縮機、汽輪機運行有關(guān)概念

一、臨界轉(zhuǎn)速

我們知道,任何一個振動系統(tǒng)都有自己固有的自振頻率,在一

個初始干擾力作用以后就會以一種固有的振動頻率產(chǎn)生振動。如

果一個周期性的干擾力是自始至終作用在系統(tǒng)上,就會迫使其作

強迫振動,振動的頻率等于干擾力的頻率。如果干擾力的頻率恰

好等于系統(tǒng)的自振頻率,那么振動將隨時間的增加而迅速增加,

在無阻尼的情況下,振幅會無限的增加下去,這種現(xiàn)象就是共振。

壓縮機轉(zhuǎn)子就是一個共振系統(tǒng),本身有自己的固有自振頻率。在

運轉(zhuǎn)的過程中總會受到一些干擾力的作用,如氣流力、增速器傳

動齒輪的作用力、相鄰汽缸轉(zhuǎn)子不對中時聯(lián)軸節(jié)傳來的作用力以

及轉(zhuǎn)子本身殘余偏心產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)離心力等,這些力都是周期性

的,并會以一定的頻率作用在轉(zhuǎn)子上。在這些干擾力中轉(zhuǎn)子殘余

偏心產(chǎn)生的離心力對橫向振動影響最大。這個離心力與轉(zhuǎn)速的平

方成正比,使轉(zhuǎn)子做橫向強迫運動。其振動頻率恰好等于空。當

轉(zhuǎn)子達到某個轉(zhuǎn)速,這種強迫振動頻率恰好等于轉(zhuǎn)子自振頻率或

是其整數(shù)倍時,就發(fā)生共振,振幅就隨時間的增而迅速增加,這

個轉(zhuǎn)速就是轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)速在第一臨界和第二臨界轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)子稱為柔性軸,工作

轉(zhuǎn)速低于第一臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子為剛性軸。美國API標準對臨界轉(zhuǎn)

速以及運行轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速之間的隔離裕度有嚴格的規(guī)定說明。

由于在臨界轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子振動振幅很大,工作不穩(wěn)定,所

以如果運行時間較長,會引起軸和密封損壞及動、靜部件相碰等

嚴重事故。因此不允許轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速附近的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行。

對柔性軸來將,開車時必須迅速越過臨界轉(zhuǎn)速,這樣才不會發(fā)生

危險。

二、旋轉(zhuǎn)脫離、喘振

離心壓縮機的運行有一定的穩(wěn)定工作區(qū)。由于實際上常在變工

況下運行,有時就會偏離工作區(qū)運行而出現(xiàn)異?,F(xiàn)象,從而對機

器設(shè)備造成危害。比如當氣流小于一定值時,會發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫離,

此時工況將是不穩(wěn)定的;如進一步減少流量,則會發(fā)生喘振,這

時會產(chǎn)生強烈的氣流脈動和周期性震蕩;當流量增大到一定值

時,又會出現(xiàn)堵塞或滯止工況,這時流量不可能再增加。由于喘

振在以后大機組運行時是最重要的,我們將較多地介紹其有關(guān)內(nèi)

容。下面就旋轉(zhuǎn)脫離、喘振分別予以介紹。

1.旋轉(zhuǎn)脫離

離心壓縮機在設(shè)計工況運行時,氣流的流動方向與葉片的安裝

角基本一致,無論是葉輪還是葉片擴壓器,氣流均能順利地進入

流道,不出現(xiàn)(或略微產(chǎn)生)邊界層分離現(xiàn)象,如圖14所示。

當流量增大時,進氣角增大,如圖所示,氣流射向吸力面,在工

作面上將產(chǎn)生氣流邊界層分離現(xiàn)象。由于工作面出口處速度增

加,壓力降低,使邊界層分離現(xiàn)象有些收縮,而不擴大,在這種

情況下,工況仍然是穩(wěn)定的。

但當流量見效時,進氣角隨之減小,這時氣流射向壓力面,在

吸力面上將產(chǎn)生邊界層分離現(xiàn)象;同時由于吸力面出口處,速度

降低,壓力增加,存在逆向壓力差,從而使分離區(qū)進一步擴大,

如圖所示。當流量小于一定值時,分離區(qū)會很快擴大,甚至充滿

某幾個葉道,這時局部流通面積堵塞,氣流不能順利流過葉道,

甚至局部出現(xiàn)倒流,工況將出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱作失速。

設(shè)計工況(b)小流:S工況(c)大流量工況

圖14變工況時流道中的分離現(xiàn)象

由于氣流的不均勻性以及葉片幾何參數(shù)不可能完全相同(由于

葉片型線加工情況和安裝情況不可能完全相同),當流量小到一

定值時,葉道中氣流邊界層的分離不可能在所有葉片表面上一下

子同時發(fā)生,而總是在一個或幾個葉片上首先發(fā)生,形成了一個

或幾個脫離團。如圖15所示,假定葉道II最先產(chǎn)生脫離團,因

而流入該葉道的氣流受到阻礙,因而相鄰葉道偏轉(zhuǎn),使流如葉道

I的氣流角增大,流向葉道III的氣流角減少,于是解除了葉道I

內(nèi)的氣流脫離,而使葉道HI內(nèi)出現(xiàn)脫離團。流入葉道HI的氣流中

又將發(fā)生偏轉(zhuǎn);偏轉(zhuǎn)的氣流不斷使它前面的葉道解除脫離,而使

后面的葉道形成脫離,出現(xiàn)脫離團的傳播。脫離團相對葉輪來說,

是和葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)移動,但由于旋轉(zhuǎn)移動速度小

于葉輪旋轉(zhuǎn)速度,所以在絕對運動中,分離團移動方向與葉輪旋

轉(zhuǎn)方向相同,這種現(xiàn)象稱作“旋轉(zhuǎn)脫離二

擴壓器中也同樣存在旋轉(zhuǎn)脫離。帶葉片擴壓器的壓縮機,一般

是在葉片擴壓器中最先發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫離,如果是無葉擴壓器,則在

工作葉輪中先出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫離。

旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象的出現(xiàn),使級進出口壓力、流量等參數(shù)產(chǎn)生強烈

脈動,且對葉片產(chǎn)生了周期性的交變作用力,導致葉片振動。

2、喘振

(1)喘振的概念

喘振是離心式壓縮機本身固有的特性,而造成喘振的唯一直接

原因是進氣量減小到一定值。

從前面我們已經(jīng)知道,當氣量減小到一定程度時,會出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)

脫離,如這時進一步減小流量,在葉片背面將形成很大的渦流區(qū)

域,氣流分離層擴及整個通道,以至充滿整個葉道,而把流道阻

塞,氣流不能順利的流過,這時流動嚴重惡化,壓縮機的出口壓

力會突然大大下降,由于壓縮機總是和管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合工作,這時

管網(wǎng)中的壓力不會馬上減低,于是管網(wǎng)中的氣體壓力就發(fā)大于壓

縮機的出口處的壓力,因而管網(wǎng)中的氣體就倒流向壓縮機,一直

到管網(wǎng)中的壓力下降到低于壓縮機的出口壓力為止,這時倒流停

止,壓縮機又開始向管網(wǎng)供氣,經(jīng)過壓縮機的流量又增大,壓縮

機又恢復到正常工作。但當管網(wǎng)中的壓力恢復到原來壓力時,壓

縮機的流量又減少,系統(tǒng)中的氣流又產(chǎn)生倒流,如此周而復始,

就在整個系統(tǒng)中產(chǎn)生了周期性的氣流振蕩現(xiàn)象,這種現(xiàn)象就稱作

“喘振”。

喘振現(xiàn)象不但和壓縮機中嚴重的旋轉(zhuǎn)脫離有關(guān),還和管網(wǎng)系統(tǒng)

有關(guān)。管網(wǎng)的容量越大,則喘振的振幅越大,頻率越低。喘振的

頻率大致和管網(wǎng)容量的平方跟成反比。

⑵喘振的現(xiàn)象及判斷

機組喘振時,壓縮機和其后的管道系統(tǒng)之間產(chǎn)生了一種低頻高

振幅的壓力波動,整個機組發(fā)生強力的振動,發(fā)出嚴重的噪音,

調(diào)節(jié)系統(tǒng)也大幅度的波動。一般根據(jù)下列方法判斷是否進入喘振

工況。

A監(jiān)測壓縮機出口管道氣流噪音。正常工況時出口的聲音是連

續(xù)且較低的,而接近喘振時,整個系統(tǒng)的氣流產(chǎn)生周期性的振蕩,

因而在出口管道處聲音是周期性的變化,喘振時,噪音加劇,甚

至有爆音出現(xiàn)。

B觀測壓縮機流量及出口壓力的變化。離心式壓縮機穩(wěn)定運行

時其出口壓力和進口流量變化是不大的,是脈動的:當接近或進

入喘振工況時,二者的變化很大,發(fā)生周期性大幅度的脈動。

C觀測機體和軸振動情況。當接近或進入喘振工況時,機體和

軸振動都發(fā)生強烈的振動變化,其振幅要比平常運行時大大增

加。

(3)喘振的危害

喘振是離心式壓縮機性能反常的一種不穩(wěn)定運行狀態(tài)。發(fā)生喘

振時,表現(xiàn)為整個機組管網(wǎng)系統(tǒng)氣流周期性的振蕩。不但會使壓

縮機的性能顯著惡化、氣流參數(shù)(壓力、流量)產(chǎn)生大幅度脈動、

大大加劇了整個壓縮機的振動,還會使壓縮機的轉(zhuǎn)子及定子元件

經(jīng)受交變動應(yīng)力,級見壓力失調(diào)引起強烈的振動,使密封及軸承

損壞,甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子及定子元件相碰、壓送氣體外泄、引起爆炸

等惡性時間,因此在操作中必須避免在喘振工況下運行。

⑷喘振的基本原因

實際運行中引起壓縮機喘振的原因很多,但基本原因上不外乎

下述兩種:第一種:實際運行流量小于喘振流量,諸如生產(chǎn)減量

過多、吸入氣源不足、入口過濾器堵塞、管道阻力大、葉輪通道

或氣流通道堵塞等。

第二種:壓縮機的出口壓力低于管網(wǎng)壓力。諸如管網(wǎng)阻力增大、

進氣壓力過低、壓縮機轉(zhuǎn)速變化等。壓縮機的出口壓力低于管網(wǎng)

壓力,就會導致壓縮機的運行工作點向小流量區(qū)域移動,從而進

入喘振工況。這與前面提高的“造成喘振的唯一直接原因是進氣

減小到一定值”并不矛盾。

⑸喘振曲線和防喘振曲線

由于對每一轉(zhuǎn)速,壓縮機都有對應(yīng)的喘振流量,小于喘振流量,

壓縮機即發(fā)生喘振,我們將各轉(zhuǎn)速下所發(fā)生的喘振的點連接起來

(特性曲線上的喘振點連接起來),即可以得到一曲線,即為壓

縮機的喘振曲線,如圖16所示。

因此,千萬不要讓壓縮機在圖示的喘振區(qū)內(nèi)運行。這將通過防

喘振控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。后面介紹。

喘振曲線通常呈拋物線形,而考慮了防喘振裕度后,就可以在

其右邊畫出一條與喟振曲線相近的一條線,這就是保護曲線。保

護曲線沒有必要與此同時振曲線完全相似,或由喘振曲線平移

來獲得,而只要能保證壓縮機在正常運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)有合適的裕并即

可。這就使得防喘振控制系統(tǒng)儀表的配置和選用變得極為簡單,

并更具合理性。

在某一轉(zhuǎn)速下,壓縮機的實際流量與該轉(zhuǎn)速下的喘振流量

之比叫喘振裕度。裕度太大,則功率耗量增加,經(jīng)濟性差,太汪

則離喘振點太近,安全性差。一般防喘振裕度在110%—125%左

右,在決定裕度大小時,還應(yīng)把調(diào)節(jié)儀表的誤差因素考慮進去。

三、離心式壓縮機的性能曲線、壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)合工作

1.離心式壓縮機的性能曲線

壓縮機在運行時工況不斷變化,壓縮機必須改變流量、壓力

等參數(shù)以滿足要求。在一定轉(zhuǎn)速下,把不同流量時的排氣壓

力(或壓力比)、功率和效率用曲線表示出來,這些曲線就

稱壓縮機的性能曲線。圖17所示的是壓縮機性能曲線示意

圖,該圖表示的僅為某一轉(zhuǎn)速下的壓縮機性能曲線。在不同

的轉(zhuǎn)速時,可以得到不同的性能曲線,如下圖18所示。

性能曲線的特點:

A每個轉(zhuǎn)速下都有一條對應(yīng)的性能曲線。當轉(zhuǎn)速一定時,流

量增加,出口壓力減少;流量減少,出口壓力增加。流量一

定,轉(zhuǎn)速越高,排氣壓力越高;轉(zhuǎn)速增加,性能曲線向右上

方移動。

B隨著轉(zhuǎn)速增加,性能曲線變得越來越陡。

C有最大和最小流量限制。

2.壓縮機穩(wěn)定工作區(qū)

我們知道壓縮機在流量上有最大和最小流量限制;壓力方面

有最大壓力限制;轉(zhuǎn)速方面有最大轉(zhuǎn)速限制;一般壓縮機允許短

期超速到設(shè)計轉(zhuǎn)速的105—110%撓性轉(zhuǎn)子必須越過一階臨界轉(zhuǎn)

速。因此,壓縮機穩(wěn)定工作區(qū)就是有最大壓力限、最大流量限和

防喘振邊界線(防護曲線)以及最低運行轉(zhuǎn)速所圍成的工況運行

區(qū),,如圖19所示。

進汽流量

圖19,壓縮機穩(wěn)定工作區(qū)

3.離心式壓縮機管網(wǎng)系統(tǒng)

實際運行時,壓縮機并不是總在設(shè)計點工作,這是由于壓縮

機總是和管網(wǎng)系統(tǒng)一起聯(lián)合工作的,管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)及外界條件

是可能變化的,這就要求壓縮機適應(yīng)管網(wǎng)特性的要求,改變自己

的參數(shù)。下面首先介紹管網(wǎng)系統(tǒng)。

所謂管網(wǎng)系統(tǒng)是指壓縮機后面壓縮氣體所需經(jīng)過的全部裝

置的總稱,如化工用的壓縮機就和化工設(shè)備的各種管道與容器連

接工作。這些損失主要是沿管道的速度損失與局部阻力之和。

每一種管網(wǎng)系統(tǒng)都有自己的性能曲線,它是指通過管網(wǎng)的氣

體與保證這個流量通過管網(wǎng)所需的壓力之間的關(guān)系曲線,即p=f

(Q)o由連接管道和壓力容器組成的管網(wǎng),它的管網(wǎng)特性曲線可

近似用下式表示:

P=Pr+AQ2

Pr、A、Q、P分別為容器中的壓力、管網(wǎng)的容積流量、管

網(wǎng)的阻力系數(shù)和管網(wǎng)的入口壓力(等于壓縮機的排氣壓力)。上

式表明,管網(wǎng)阻力是由容器壓力和管道阻力兩部分組成。如果接

管很短,容器壓力高,則管網(wǎng)阻力主要由容器壓力確定,管網(wǎng)入

口壓力P=Pr為一水平線:如果無壓力容器,壓縮氣體通過管道

和閥門又排往大氣,壓力下降到大氣壓力Pa則上式變?yōu)椋?/p>

P=Pa+AQ2

4.離心壓縮機與管網(wǎng)的聯(lián)合運行

如果將壓縮機性能曲線與管網(wǎng)性能曲線按同樣比例畫在一

起,則兩個性能曲線的焦點恰好滿足二者平衡條件,即穩(wěn)定運行

點,亦即壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)合運行點,如圖20所示。則時通過壓

縮機的流量與管網(wǎng)流量相等,壓縮機產(chǎn)生的壓力也正好等于管網(wǎng)

的阻力,整個系統(tǒng)保持平衡。

如果調(diào)整管網(wǎng)閥門的壓開度,則改變了管道阻力系數(shù)A,管

網(wǎng)性能曲線便移動;如果閥門關(guān)小,A增加,曲線向上移動。調(diào)

整閥門開度,移動管網(wǎng)特性曲線,使壓縮機和管網(wǎng)的聯(lián)合運行點

改變,進而使流量和壓力發(fā)生變化。管網(wǎng)曲線向上不斷移動時,

流量不斷減少,減少到一定的程度時,即發(fā)生喘振。

壓縮機和管網(wǎng)聯(lián)合工作,在管網(wǎng)中儲存一定量氣體,因此當

壓縮機出口壓力突然下降時,管網(wǎng)中壓力會大于壓縮機出口壓

力,氣流會從管網(wǎng)流向壓縮機,很容易造成喘振。

第四節(jié)離心式壓縮機組輔助系統(tǒng)

離心式壓縮機組的運行只有離心式壓縮機及汽輪機本體是

不夠的,必須還有一些輔助系統(tǒng)。這些輔助系統(tǒng)主要有:壓縮機

的段間冷卻系統(tǒng)、汽輪機的蒸汽系統(tǒng)、機組油系統(tǒng)、壓縮機密封

系統(tǒng)、機組負荷調(diào)節(jié)及保護系統(tǒng)、壓縮機房喘振系統(tǒng)等。機組運

行中發(fā)生的一些事故很多就是由于輔助系統(tǒng)的設(shè)計和操作維護

不當引起的。下面就對這些系統(tǒng)作一簡介。

一、壓縮機的段間冷卻系統(tǒng)

我們知道,等溫壓縮所消耗的功最小。為降低能耗使實際的壓

縮過程接近等溫壓縮,常把氣體從壓縮機中引出來進行冷卻,冷

卻到一定的溫度后再送回壓縮機繼續(xù)壓縮。對壓縮比較大的壓縮

機尤其如此,這就設(shè)置了中間冷卻器。確定具體壓縮機的冷卻次

數(shù)應(yīng)考慮到省功、被壓縮介質(zhì)的特性、以及用戶的具體使用條件

等因素。

二、汽輪機的凝汽系統(tǒng)

三、1.凝汽系統(tǒng)的作用和組成

凝汽系統(tǒng)的作用是建立和維持給定有利的排氣壓力,增大蒸

氣的可用焰降,并將排除蒸汽凝結(jié)成水,作為鍋爐給水循環(huán)

利用。蒸汽系統(tǒng)一般由表面凝汽器、循環(huán)水回路、凝結(jié)水泵

和抽氣器等組成。凝汽系統(tǒng)的簡圖如21所示。

2.抽氣器作用:時將蒸汽中帶入的空氣或由于處在真空系統(tǒng)下

工作的設(shè)備及其工作管線、法蘭等處結(jié)合不嚴密而漏入的空

氣從凝汽器中抽出,以維持凝汽器的經(jīng)濟真空。當然處抽氣

器外,還有抽汽冷卻器。其作用是將抽氣器抽出的蒸汽與空

氣混合物中的蒸汽凝結(jié)成水,回收利用。

三、機組油系統(tǒng)

1.概述:

機組油系統(tǒng)包括油箱、油泵、管路和閥門、冷卻器、過濾

器等。油系統(tǒng)對設(shè)備潤滑、驅(qū)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷卻軸承和保證

聯(lián)鎖裝置的可靠動作等起著十分重要的作用,是機組安全運

行的保障。供油系統(tǒng)如果不正常,機組就不能啟動,如果出

現(xiàn)故障,就會造成壓縮機組停車。

2.任務(wù)和作用

油系統(tǒng)在機組運行中擔負著兩個任務(wù):一是向壓縮機、汽

輪機軸承及齒輪相等部位提供潤滑油;二是向汽輪機調(diào)節(jié)系

統(tǒng)提供調(diào)節(jié)油。此外,對于采用油膜浮環(huán)密封的壓縮機還提

供密封油。

潤滑油的主要作用:一是其潤滑支撐作用,潤滑油形成的油

膜附著機器的摩擦付的潤滑間隙中,支承轉(zhuǎn)子并潤滑,使其

不至于發(fā)生干摩擦,從而大大減小摩擦力。二使其冷卻作用,

潤滑油;連續(xù)不斷流入流出,可以把零件由于相對滑動而產(chǎn)

生的熱量帶出壓縮機軸承,以防軸承及機部件因溫度過高而

發(fā)生“咬合”。

采用油膜浮環(huán)密封的壓縮機的密封油的作用是通過壓力油注

入軸與浮環(huán)之間的間隙內(nèi),達到用油密封高壓氣體的目的。

調(diào)節(jié)油的主要作用是供給調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行信號轉(zhuǎn)化的調(diào)節(jié)油,

同時供給信號放大機構(gòu)用的動力油。油系統(tǒng)設(shè)置蓄壓器的作

用是保證油泵在切換過程中的油壓穩(wěn)定,以免油壓波動引起

連鎖跳車。蓄壓器中有一氮氣囊,當油壓降低時,氣囊擴張,

將蓄壓器中的油壓出,維持總管油壓,以免油壓波動大引起

聯(lián)鎖跳車。

四、防喘振控制系統(tǒng)

離心式壓縮機常用的防喘振控制系統(tǒng)方案有兩種:

1.單參數(shù)防喘振控制

單參數(shù)防喘振控制系統(tǒng)的原理是使壓縮機的負荷永遠高于

某一固定流量,如圖22所示。

該固定流量通常是最高轉(zhuǎn)速下的特性曲線上喘振點所對應(yīng)的

流量。這樣,壓縮機無論在哪一轉(zhuǎn)速下運行,只要能滿足負

荷不低于Qmax(考慮到控制系統(tǒng)的超調(diào)和安全,一般來說控

制點須大于Qmax的5%—8%,見圖中Qmax),就能防止

喘振的發(fā)生。單參數(shù)防喘振控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單,實施

比較方便,尤其對于經(jīng)常處于高負荷狀態(tài)運行的機組來說,

這種控制方式適用的。但是在機組負荷變化比較大的情況下,

特別當機組在低轉(zhuǎn)速運行時,從節(jié)能的角度來看,往往有很

大一部分氣體被回流和放空,這樣就造成了浪費,所以說這

種情況下該控制方式又不太適宜。圖22是單參數(shù)防喘振系統(tǒng)

原理圖。FY是開方器,壓縮機入口流量Q入經(jīng)孔板FE、差

壓變送器FT及開方器FY后,輸出一個與入口流量成一定比

例的信號作為調(diào)節(jié)器FC的輸入信號,FC的給定值為Qimax。

正常操作時,Q入〉Q^max,調(diào)節(jié)器存在正偏差,F(xiàn)CV關(guān)閉。

當壓縮機的負荷降低而使Q入<Q^max時,調(diào)節(jié)閥打開時部

分氣體回流或放空,以維持打氣量大于或等于Qimax。這樣

就保證了壓縮機安全運行,也就防止了喘振的發(fā)生。

2.雙參數(shù)防喘振控制

若機組的負荷變化較大,為節(jié)約能量一般采用雙參數(shù)防喘

振控制。其原理是以與喘振線有一定距離的一條曲線為控制

線。這樣在任何轉(zhuǎn)速下都會有一個不同的流量來控制壓縮機,

也就克服了單參數(shù)防喘振控制的缺點。圖23是不同轉(zhuǎn)速下壓

縮機工作特性曲線與控制曲線的關(guān)系圖。

在實際情況下,如果工藝生產(chǎn)過程中當工藝負荷變化不大時,

壓縮機的轉(zhuǎn)速變化也不會大。此時控制線就可以用一條直線

來代替拋物線(見圖中的C線)。這種方法能夠滿足要求,且

能使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡單。

防喘振控制系統(tǒng)的組成元件包括變送器、設(shè)定器、運算器、

調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥等。變送器感受壓力、流量參數(shù)的大小及變

化后經(jīng)運算,把控制縣方程兩邊的計算結(jié)果輸入調(diào)節(jié)器進行

比較,最后控制調(diào)節(jié)閥動作達到防喘振目的。

在手動操作時壓縮機應(yīng)嚴格遵守:

開車時,必須根據(jù)壓縮機的性能曲線,遵循“先升速后升壓”

的原則;停車時則相反,應(yīng)“先降壓后降速”。具有分段防喘

振控制系統(tǒng)的機組,在實際手動操作防喘振閥時,必須交替

進行,不可顧此失彼,這些必須注意。

五、汽輪機調(diào)速調(diào)壓和保安系統(tǒng)

大型化工廠汽輪機的調(diào)速調(diào)壓系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)汽輪機的

轉(zhuǎn)速和抽汽壓力'背壓維持在設(shè)定值上,機組的保安系統(tǒng)在

機組超速、軸向位移大、振動大、油壓過低等異常情況出現(xiàn)

時能使機組得到保護。

六、密封系統(tǒng)

由于壓縮機的轉(zhuǎn)子和定子一個高速旋轉(zhuǎn)而另一個固定不

動,兩者之間必定具有一定的間隙,因此就一定會有氣體在

機器內(nèi)由一個部位泄漏到另一個部位,同時還向機器外界進

行泄漏。為了減少或防止氣體的這些泄漏,需要采用密封裝

置。防止機器內(nèi)部通流部分各空腔之間泄漏的密封叫內(nèi)部密

封;防止或減少氣體由機器內(nèi)部向外界泄漏的或由外界向機

器內(nèi)部泄漏的密封,叫外部密封或軸端密封。內(nèi)部密封如輪

蓋、定距套和平衡盤上的密封,一般做成迷宮型。對于外部

密封來說,如果壓縮的氣體有毒或易燃易爆,例如氨氣、甲

烷、丙烷、石油氣、氫氣等等,不允許漏至機外,必須采用

液體密封、機械接觸式密封、干氣密封等等;當壓縮的氣體

無毒,例如空氣、氮氣等等,允許有少量氣體泄漏,亦可以

采用迷宮密封等。

1、迷宮密封:

為說明此密封原理,下面對氣體通過密封的流動情況進行介

紹,如圖24所示。

前后氣體有一定的壓差,氣體從高壓端流向低壓端,當通過

密封齒和軸的間隙時,氣流速度加快,氣體壓強和溫度都要降低。

從間隙流入到下一個齒間空腔時,由于面積突然地擴大,形成強

烈的漩渦,在容積比間隙容積大很多的空腔中氣流速度幾乎等于

零,動能由于旋渦全部變?yōu)闊崃?,加熱氣體本身,因而氣體溫度

又從流經(jīng)間隙時的溫度回升到流經(jīng)間隙前的溫度,但空腔中的壓

強卻回升很少,可認為保持流經(jīng)間隙時的壓強不變。氣體再從這

個空間流經(jīng)下一個密封齒和軸之間的間隙,又進入再下一個齒間

空腔,重復上述過程,如此流經(jīng)一個個齒,最后從整個密封流出。

氣體每從一個大的齒間空腔流經(jīng)一個小的齒與軸間的間隙,再流

入另一個大的齒間空腔,壓強就降低一次,而且隨著流動氣體比

容不斷增加,通過間隙的速度不斷加快,因而壓強降低得越多,

如圖25所示。

安裝密封體時,要檢查與軸的對中情況,存在偏心會引起漏

氣量大大增加,為了保護利用上述現(xiàn)象可起到密封和減少泄漏量

的作用。一方面是因為設(shè)置密封裝置可使密封齒和軸的間隙比不

設(shè)密封齒時的間隙減少很多,減少了流通面積;另一方面由于節(jié)

流使每個齒前后壓差遠比整個密封裝置前后壓差小。壓差和通流

面積減少都使漏氣量減少。

軸應(yīng)注意密封片的材料選擇,一般選用比軸軟的材料。

2、干氣密封

此密封技術(shù)源于七十年代初,七十年代末已進入商用階段。

但運用到我國的壓縮機上卻比較晚。

原有的二氧化碳壓縮機高壓缸軸端密封就采用的是干氣密

封,使用效果很好,操作維修也方便。

典型的干氣密封如上圖26所示,是由傳統(tǒng)的機械密封變形改

進而來的,它與機械密封有些相似,也是由動環(huán)和靜環(huán)組成,

動環(huán)固定在壓縮機軸上,與軸一起旋轉(zhuǎn)。與傳統(tǒng)機械密封不

同的是干氣密封的動環(huán)密封面上有一系列的螺旋槽,如圖上

所示。

動環(huán)材質(zhì)為碳化鴇(較硬),靜環(huán)為碳環(huán)(較軟),這樣的設(shè)

計選材有利于干氣密封的最佳運行及簡便維修。

流體的密封是在動環(huán)和靜環(huán)之間的徑向結(jié)合面間進行的,靜

止時密封表面高平面度地貼合在一起。

當旋轉(zhuǎn)時,流體由外向螺旋槽根部運動時增壓,該處構(gòu)成了

密封壩。氣流所受離心力和密封壩對流體的流動提供阻滯力,

提高了氣體壓力。所產(chǎn)生壓力作用于動靜環(huán)密封面并使其分

開;閉合力FC等于系統(tǒng)壓力加上很小的彈簧力,分開力FO

等于系統(tǒng)壓力降低加上螺旋槽產(chǎn)生的壓力。平衡狀態(tài)時,對

于常見流體,分開的動、靜環(huán)密封面間間隙為3微米左右。

當FC=FO時,間隙就穩(wěn)定下來,平衡狀態(tài)時的受力圖如圖

27、28、29所示。

如果由于某種干擾,使得密封間隙減少,螺旋槽產(chǎn)生的分開

力將大大增加,這又使平衡恢復,如圖所示;同樣當由于某

種干擾,使密封間隙增大時,螺旋槽產(chǎn)生的分開力將大大縮

小,密封也同樣很快恢復平衡狀態(tài)。

干氣密封允許轉(zhuǎn)子有較大的振動,并且運行維護大大簡化,

是目前最流行的密封。

干氣密封需要干燥干凈的緩沖氣,這對于干氣密封保持最佳

性能和延長壽命很重要,因此壓縮機干氣密封系統(tǒng)設(shè)計時就

要考慮這些要求,比如有過濾器,緩沖氣一般從壓縮機排出

管線抽出或來自外部供給氣體;此外干氣密封系統(tǒng)設(shè)計時還

要在干氣密封和軸承區(qū)域之間注入隔離氣(一般為氮氣)以

防止泄漏氣體進入軸承區(qū)域。

根據(jù)壓縮機的工藝介質(zhì)、壓縮機的進口壓力及現(xiàn)場條件,壓

縮機軸端用干氣密封一般可選用諸如單端面干氣密封、雙端

面干氣密封、串聯(lián)式干氣密封以及帶中間進氣的串聯(lián)式干氣

密封等形式。單端面干氣密封適用于少量工藝氣泄漏到大氣

中無危害的工況;雙端面干氣密封適用于不允許工藝氣泄漏

到大氣中,但允許阻封氣(通常是氮氣)進入機內(nèi)的工況;

串聯(lián)式干氣密封也適用于允許少量工藝氣泄漏到大氣中的工

況,但第二級干氣密封主要是作為安全備用密封,該級正常

運行時不承受或承受很小的差壓;帶中間進氣的串聯(lián)式干氣

密封適用于既不允許工藝氣泄漏到大氣中,也不允許非工藝

氣進入機內(nèi)的工況,且第二級干氣密封也起安全備用密封的

作用。

我們現(xiàn)在的循環(huán)氣壓縮機和氨壓縮機軸端密封就采用了串聯(lián)

式干氣密封(干氣密封為國內(nèi)制造),而且氨壓縮機低壓缸軸

端干氣密封第一級還是雙端面干氣密封。

第五節(jié)離心式壓縮機工況調(diào)節(jié)的幾種方法

一、概述

壓縮機在運行時,系統(tǒng)的壓力、流量是不斷的變化的,這

就要求壓縮機的流量、壓力也要隨著變化,也即要不斷的改

變壓縮機的運行工況。改變壓縮機工況的方法就叫調(diào)節(jié)。由

于壓縮機運行工況點是由壓縮機本身性能曲線和管網(wǎng)性能曲

線共同決定的,所以改變運行工況既可以采用改變壓縮機性

能曲線也可以采用改變管網(wǎng)性能的方法來實現(xiàn)。

二、幾種調(diào)節(jié)方法介紹

壓縮機調(diào)節(jié)方法有:壓縮機出口節(jié)流調(diào)節(jié)、壓縮機進口節(jié)

流調(diào)節(jié)、改變壓縮機轉(zhuǎn)速、采用可轉(zhuǎn)動的進口導葉、采用可

轉(zhuǎn)動的擴壓器導葉調(diào)節(jié)等方法,下面就逐一介紹。

1.壓縮機出口節(jié)流調(diào)節(jié)

這種調(diào)節(jié)方法是通過開大或關(guān)小壓縮機出口閥門的開度實

現(xiàn)的,實際上也就是通過改變管網(wǎng)性能曲線實現(xiàn)工況點轉(zhuǎn)移

的。

如下圖所示,假設(shè)壓縮機的出口氣體被送往一恒壓容器,容

器內(nèi)壓力始終為Pr。在不考慮壓縮機出口與容器之間連接管

道阻力的理想情況下,壓縮機應(yīng)穩(wěn)定在S點的工況下運行。

而實際情況是出口閥門和管道阻力是存在的,在考慮了出口

管道的性能曲線的情況下,壓縮機的運行工況點實際上是在

S,點。此時若再關(guān)小壓縮機出口閥,則管網(wǎng)性能曲線就變得

更陡,實際上工況點上移至1處,反之若開大出口閥,則管

網(wǎng)性能曲線趨于平坦,壓縮機的運行工況點又下移至2處。

顯然這種出口節(jié)流法會帶來節(jié)流損失。當調(diào)節(jié)量比較大時,

閥門的這個附加損失也是相當大的,這種方法很不經(jīng)濟,而

且喘振限沒有改變,一般很少用。

2.壓縮機進口節(jié)流調(diào)節(jié)

這種調(diào)節(jié)是將調(diào)節(jié)閥門安裝在進氣管線上,通過改變閥

門開度的大小,就可以改變壓縮機的性能曲線,從而達到調(diào)

節(jié)目的。這種方法實際上是通過改變實際壓縮機進口壓力而

改變壓縮機運行工況點的。如上圖30所示。

在下圖31曲線上1為調(diào)節(jié)閥門全開時的壓縮機性能曲線,這

時Pin=Po。調(diào)節(jié)時關(guān)小閥門即經(jīng)過節(jié)流Pin〈Pa。在固定閥門

開度情況下,Pin的大小是隨流量的大小而變化的,流量增加,

閥門的損失也就增加,Pin就愈低。若壓縮機轉(zhuǎn)速不變,壓縮

機進口壓力下降,則出口壓力也下降,于是進口節(jié)流后的壓縮

機的性能曲線就往右下方移動。通過改變進氣節(jié)流閥開度,就

可以相應(yīng)地改變壓縮機性能曲線位置,正是利用這一點來進行

調(diào)節(jié)的。

進口節(jié)流比出口節(jié)流的經(jīng)濟性好,因為節(jié)流后喘振流量向

小流量方向移動,使壓縮機能在較小的流量下工作,擴大了穩(wěn)

定運行范圍。但采用進口節(jié)流閥仍帶來一定的節(jié)流損失,此外

節(jié)流時要注意使閥門后的氣流保持均勻,以免影響到壓縮機的

工作而降低效率??辗盅b置的增壓機就采用這種調(diào)節(jié)方式。

3.改變壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

我們知道,當壓縮機的轉(zhuǎn)速改變時其性能曲線也跟著改

變,所以可用改變壓縮機轉(zhuǎn)速的方法改變工況點來滿足

用戶的要求。變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)并不引起其它附加損失,只是

調(diào)節(jié)后新的工作點不一定是效率最高點,而是效率有所

下降。這種調(diào)節(jié)方法不要求機器中裝備調(diào)節(jié)用的可動部

件,因此壓縮機本身的結(jié)構(gòu)可以簡單,制造方便,加之

目前大型壓縮機大都采用蒸汽透平驅(qū)動,這樣就可以方

便的滿足改變轉(zhuǎn)速的要求。氨壓縮機就采用這種調(diào)節(jié)方

式。

4.采用可轉(zhuǎn)動進口導葉調(diào)節(jié)(進氣預旋調(diào)節(jié))

這是一種改變?nèi)~輪前進口導葉的角度,使氣產(chǎn)生預旋

轉(zhuǎn)進而改變壓縮機性能曲線的調(diào)節(jié)方法。進口導葉可繞本身的軸

轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動后使進口氣流產(chǎn)省與葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致的旋繞,稱為

正旋繞,反之稱為負旋繞。當進口由正旋繞變成負旋繞時,這個

壓縮機的性能曲線有向大流量區(qū)移動的趨勢,而且在同一流量上

的能量頭有明顯的增加,能量頭曲線變得愈來愈平坦,喘振流量

值有所增大,見圖33所示。對強后彎葉輪的離心式壓縮機,這

種調(diào)節(jié)方法不理想,而通風機和軸流壓縮機采用這種方法還可

以。采用這種方法,可轉(zhuǎn)動導葉的形狀要設(shè)計得好,葉片要有良

好的氣動性能,這樣也就不會像進口節(jié)流閥門調(diào)節(jié)那樣產(chǎn)生較大

的損失。所以采用這種方法有較好的經(jīng)濟性。循環(huán)氣壓縮機和空

壓機就采用這種調(diào)節(jié)方式。

5.采用可轉(zhuǎn)動的擴壓器葉片調(diào)節(jié)

這種方法是裝設(shè)可轉(zhuǎn)動的擴壓器葉片,在流量變化時相

應(yīng)的改變?nèi)~片擴壓器進口幾何角度以適合改變了的工

況,避免在葉片擴壓器中首先產(chǎn)生嚴重的脫離而導致喘

振,從而擴大了穩(wěn)定工況范圍。這種方法很少把它作為

單獨的調(diào)節(jié)方法使用,一般是和其它方法聯(lián)合使用,特

別是和改變轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法聯(lián)合使用,有很好的效果。

這種方法的實質(zhì)也是改變壓縮機的性能曲線。

此外還有壓縮機放氣調(diào)節(jié)方法,這種方法的實質(zhì)是改變

管網(wǎng)的性能曲線。放氣調(diào)節(jié)時把出口氣體放空一部分或

打循環(huán)到入口。無疑這種方法經(jīng)濟性最差,一般只用于

防喘振回路。

三、各種調(diào)節(jié)方法比較

1.改變壓縮機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法,經(jīng)濟性最好,調(diào)節(jié)范圍廣,

它適用于由蒸汽透平、燃氣透平驅(qū)動的離心式壓縮機。

2.壓

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