離心式壓縮機課件
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1、中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機離 心 式 壓 縮 機 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機 離 心 式 壓 縮 機 1 離 心 式 壓 縮 機 的 主 要 構 件 及 基 本 原 理 2 氣 體 在 級 中 的 流 動 及 基 本 方 程 3 級 中 能 量 損 失 4 離 心 式 壓 縮 機 的 特 性 曲 線 5 離 心 式 壓 縮 機 的 性 能 調 節(jié) 6 相 似 原 理 在 離 心 式 壓 縮 機 中 的 應 用 7 離 心 式 壓 縮 機 的 主 要 零 部 件 8 離 心 式 壓 縮 機 密 封 裝 置 9 離 心 式 壓 縮 機
2、 潤 滑 系 統(tǒng) 1 離 心 式 壓 縮 機 的 主 要 構 件 及 基 本 原 理 離 心 壓 縮 機 是 利 用 旋 轉 葉 輪 實 現(xiàn) 能 量 轉 換 , 使 氣體 主 要 沿 離 心 方 向 流 動 從 而 提 高 氣 體 壓 力 的 機 器 。 1.1 離 心 式 壓 縮 機 的 主 要 構 件( 1) 離 心 式 壓 縮 機 的 典 型 結 構 結 構 型 式 : 中 低 壓 水 平 剖 分 型 垂 直 剖 分 ( 高 壓 圓 筒 ) 型 多 軸 式 例 : 沈 陽 鼓 風 機 廠 MCL系 列 中 低 壓 水 平 剖 分 式 多級 離 心 壓 縮 機 、 BCL系 列 高 壓 筒
3、 形 壓 縮 機 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機水 平 剖 分 型 : 氣 缸 剖 分 為 上 下 兩 部 分 , 螺 栓 連 接 。 上 下機 殼 為 組 合 件 , 由 缸 體 和 隔 板 組 成 。 適 于 中 低 壓 壓 縮 機( 一 般 低 于 5MPa) 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機垂 直 剖 分 型 : 氣 缸 為 筒 形 。 隔 板 上 下 剖 分 ( 螺 栓 連 接 成為 整 體 , 氣 缸 兩 側 端 蓋 用 螺 栓 緊 固 。 隔 板 轉 子 組 裝 后 送入 筒 形 缸 體 。 抗 內 壓 能 力 強 ,
4、 密 封 好 , 剛 性 好 , 溫 度 、壓 力 引 起 的 變 形 均 勻 , 適 于 壓 力 高 、 易 泄 漏 的 氣 體 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機多 軸 式 : 齒 輪 箱 中 一 個 大 齒 輪 驅 動 幾 個 小 齒 輪 , 每 個 軸的 一 端 或 兩 端 安 裝 有 葉 輪 。 葉 輪 軸 向 進 氣 , 徑 向 排 氣 ,以 管 道 連 接 各 級 。 從 動 軸 轉 速 不 同 , 各 級 均 在 最 佳 狀 況下 運 行 。 適 于 中 低 壓 空 氣 、 蒸 汽 或 惰 性 氣 體 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離
5、心 壓 縮 機結 構 組 成 : 機 殼 , 轉 子 , 定 子 , 以 及 輔 助 系 統(tǒng) 。 定 子 部 分1、 氣 缸 :是 壓 縮 機 的 殼 體 , 又 稱為 機 殼 。 由 殼 體 和 進 排氣 室 組 成 , 內 裝 有 隔 板 、密 封 體 、 軸 承 等 零 部 件 。對 它 的 主 要 要 求 是 : 有足 夠 的 強 度 以 承 受 氣 體的 壓 力 , 法 蘭 結 合 面 應嚴 密 , 主 要 由 鑄 鋼 組 成 。 2、 隔 板 : 隔 板 是 形 成 固 定 元 件 的 氣 體 通 道 根 據(jù) 隔 板 在 壓 縮 機 所 處 的 位 置 , 隔 板 可 分 為 4種
6、 類型 : 進 口 隔 板 、 中 間 隔 板 、 段 間 隔 板 、 排 氣 隔 板 。 轉 子 部 分 主 軸 壓 縮 機 的 關 鍵 部 件 , 他 是 主 要 起 到 裝 配 葉 輪 、平 衡 盤 、 推 力 盤 的 作 用 , 是 轉 子 部 分 的 中 心 部 位 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機壓 縮 機 裝 置 系 統(tǒng) 圖 轉 子 : 葉 輪 與 軸 的 組 件 。( 1) 葉 輪 離 心 式 壓 縮 機 中 唯 一 的 作 功 部 件 。 它隨 軸 高 速 旋 轉 , 氣 體 在 葉 輪 中 受 旋 轉 離 心 力 和 擴 壓 流動 作 用 ,
7、因 此 氣 體 流 出 葉 輪 時 的 壓 力 和 速 度 都 得 到 明顯 提 高 。 觀 看 離 心 式 壓 縮 機 裝 配 動 畫 ( 1) 擴 壓 器 離 心 式 壓 縮 機 中 的 轉 能 部 件 。 氣 體從 葉 輪 流 出 時 速 度 很 高 , 為 此 在 葉 輪 出 口 后 設 置 流 通截 面 逐 漸 擴 大 的 擴 壓 器 , 以 將 這 部 分 速 度 能 有 效 地 轉變 為 壓 力 能 。( 2) 彎 道 設 置 于 擴 壓 器 后 的 氣 流 通 道 。 其 作 用是 將 擴 壓 器 后 的 氣 體 由 離 心 方 向 改 為 向 心 方 向 , 以 便引 入 下
8、 一 級 葉 輪 去 繼 續(xù) 進 行 壓 縮 。定 子 : 擴 壓 器 、 彎 道 、 回 流 器 、 吸 氣 室 和 蝸 殼等 固 定 元 件 。 ( 3) 回 流 器 使 氣 流 以 一 定 方 向 均 勻 進 入 下 一 級葉 輪 入 口 。 回 流 器 中 一 般 都 裝 有 導 向 葉 片 。( 4) 吸 氣 室 將 氣 體 從 進 氣 管 ( 或 中 間 冷 卻 器 出口 ) 均 勻 地 引 入 葉 輪 進 行 壓 縮 。( 5) 蝸 殼 把 從 擴 壓 器 或 直 接 從 葉 輪 出 來 的 氣 體收 集 起 來 , 并 引 出 機 外 。 在 蝸 殼 收 集 氣 體 的 過 程
9、 中 ,由 于 蝸 殼 外 徑 及 通 流 截 面 的 逐 漸 擴 大 , 因 此 它 也 起 著一 定 的 降 速 擴 壓 作 用 。 1.2 離 心 式 壓 縮 機 的 基 本 工 作 原 理l 氣 體 由 吸 氣 室 吸 入 , 通 過 葉 輪 對 氣 體 作 功 后 , 使 氣 體 的 壓 力 、速 度 、 溫 度 都 得 到 提 高 , 然 后 再 進 入 擴 壓 器 , 將 氣 體 的 速 度 能轉 變 為 壓 力 能 。l當 通 過 一 級 葉 輪 對 氣 體 作 功 、 擴 壓 后 不 能 滿 足 輸 送 要 求 時 , 就必 須 把 氣 體 再 引 入 下 一 級 繼 續(xù) 進
10、 行 壓 縮 。 為 此 , 在 擴 壓 器 后 設置 了 彎 道 、 回 流 器 , 使 氣 體 由 離 心 方 向 變 為 向 心 方 向 , 均 勻 地進 入 下 一 級 葉 輪 進 口 。l各 級 經(jīng) 蝸 殼 及 排 出 管 被 引 出 至 中 間 冷 卻 器 。 冷 卻 后 的 氣 體 再 經(jīng)吸 氣 室 進 入 以 后 各 級 繼 續(xù) 壓 縮 , 最 后 由 排 出 管 輸 出 。l氣 體 在 離 心 式 壓 縮 機 中 是 沿 著 與 壓 縮 機 軸 線 垂 直 的 半 徑 方 向 流動 的 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機級 是 離 心 壓 縮 機
11、使 氣 體 增 壓 的 基 本 單 元 , 有 三種 型 式 , 即 : 首 級 、 中 間 級 、 末 級 。 1.3 離 心 式 壓 縮 機 的 主 要 優(yōu) 缺 點 優(yōu) 點 :( 1) 單 級 流 量 大 。 目 前 合 成 氨 裝 置 中 合 成 氣 體 壓 縮 機 的 排 氣 量 達6000m3/min以 上 。 在 產(chǎn) 量 大 于 600噸 /日 的 合 成 氨 廠 中 主 要 的 工 藝用 壓 縮 機 幾 乎 都 采 用 了 離 心 式 壓 縮 機 。 ( 2) 重 量 輕 、 體 積 小 。 無 論 機 組 占 地 面 積 還 是 質 量 都 比 同 一 氣量 的 活 塞 式 壓
12、 縮 機 小 得 多 。( 3) 運 轉 可 靠 性 。 機 組 連 續(xù) 運 轉 時 間 在 一 年 以 上 , 運 轉 平 穩(wěn) ,操 作 可 靠 , 因 此 它 的 運 轉 率 高 , 而 且 易 損 件 少 , 維 修 方 便 。 目 前大 型 石 油 化 工 過 程 用 離 心 式 壓 縮 機 多 為 單 機 運 行 。( 4) 氣 體 不 與 機 器 潤 滑 系 統(tǒng) 的 油 接 觸 。 在 壓 縮 氣 體 過 程 中 , 可以 做 到 絕 對 不 帶 油 , 有 利 于 氣 體 進 行 化 學 反 應 。( 5) 轉 速 較 高 。 適 宜 用 工 業(yè) 汽 輪 機 或 燃 氣 輪 機
13、直 接 驅 動 , 可 以合 理 而 充 分 的 利 用 工 藝 過 程 本 身 的 熱 能 , 節(jié) 約 能 源 。 缺 點 :( 1) 還 不 適 用 于 氣 量 太 小 及 壓 力 比 過 高 的 場 合 。( 2) 離 心 式 壓 縮 機 的 效 率 一 般 低 于 活 塞 式 壓 縮 機 。( 3) 離 心 式 壓 縮 機 的 穩(wěn) 定 工 況 區(qū) 較 窄 。 2 氣 體 在 級 中 的 流 動 及 基 本 方 程 氣 體 在 壓 縮 機 葉 輪 中 的 流 動 與 液 體 在 泵 葉 輪 中 流 動 非常 類 似 , 都 是 沿 半 徑 方 向 流 動 的 , 其 圓 周 速 度 為
14、u,相 對 速 度 為 , 絕 對 速 度 為 c。圓 周 速 度 與相 對 速 度 的合 成 。相 對 速 度 ( w) : 與 葉 片 的 切 線 方 向 一 致 。牽 連 速 度 ( u) :絕 對 速 度 ( c) : 6022 nDu 三 者 之 間 的關 系 可 以 用速 度 三 角 形表 示 但 氣 體 與 液 體 性 質 不 同 , 又 使 其 流 動 過 程 有 所 區(qū) 別 :氣 體 與 液 體 的 密 度 相 差 很 大 , 因 此 當 它 們 通 過 葉 輪獲 得 同 樣 的 能 頭 時 , 兩 者 的 壓 力 升 p相 差 很 大 ;氣 體 是 可 壓 縮 的 , 在
15、氣 體 壓 力 提 高 的 同 時 , 其 他 狀態(tài) 參 數(shù) 如 比 容 、 溫 度 等 都 在 變 化 。 尤 其 在 高 速 下 , 氣體 的 流 動 更 復 雜 。氣 體 在 壓 縮 機 內 的 流 動 情 況 分 析 :歐 拉 方 程 ; 伯 努 利 方 程 ; 用 熱 力 學 基 本 方 程 來 分 析 氣體 在 壓 縮 過 程 中 狀 態(tài) 參 數(shù) 的 變 化 及 其 對 流 動 影 響 。 在 離 心 式 壓 縮 機 中 氣 體 的 流 動 實 際 上 是 屬 于 三 元 非穩(wěn) 態(tài) 流 動 。在 工 程 上 , 為 了 便 于 分 析 研 究 , 常 假 設 級 中 氣 體 作一
16、元 定 常 流 動 。一 元 定 常 流 動 垂 直 于 流 動 方 向 的 各 截 面 上 的 流 動參 數(shù) ( 壓 力 、 溫 度 、 密 度 和 速 度 等 ) 都 均 勻 一 致 且 不隨 時 間 變 化 。這 樣 , 氣 體 參 數(shù) 的 變 化 僅 與 流 道 長 度 這 一 坐 標 有 關 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機2.1 連 續(xù) 方 程連 續(xù) 方 程 的 基 本 表 達 式 constfcQQQG rii 2222211 氣 體 作 定 常 一 元 流 動 , 流 經(jīng) 機 器 任 意 截 面 的 質 量 流 量 相 等 ,其 連 續(xù) 方 程 表
17、 示 為 :方 程 說 明 : 隨 著 氣 體 在 壓 縮 過 程 中 壓 力 不 斷 提 高 ,其 密 度 不 斷 增 大 , 容 積 流 量 沿 機 器 不 斷 減 小 。式 中 : G 為 質 量 流 量 kg/s, Q 為 容 積 流 量 m3/s, 為 氣流 密 度 ,f 為 截 面 面 積 ,c2r為 垂 直 該 截 面 的 法 向 流 速 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機2.2 歐 拉 方 程歐 拉 方 程 是 用 來 計 算 原 動 機 通 過 軸 和 葉 輪 將 機 械 能 轉 換 給 流 體的 能 量 , 稱 為 葉 輪 機 械 的 基 本 方
18、 程 。 由 流 體 力 學 的 動 量 矩 定 理導 出 , 其 表 達 式 : 1122 uuTT cucuHL 也 可 表 示 為 : 222 212222212122 ccwwuuHL TT 式 中 LT 為 葉 輪 輸 出 的 歐 拉 功 , HT為 每 千 克 流 體 所 接 受 的能 量 稱 為 理 論 能 量 頭 , 單 位 是 J/kg。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機歐 拉 方 程 的 物 理 意 義 :歐 拉 方 程 指 出 的 是 葉 輪 與 流 體 之 間 的 能 量 轉 換 關 系 , 它 遵 循能 量 轉 換 與 守 恒 定 律 ;只
19、要 知 道 葉 輪 進 出 口 的 流 體 速 度 , 即 可 計 算 出 一 千 克 流 體 與葉 輪 之 間 機 械 能 轉 換 的 大 小 、 而 不 管 葉 輪 內 部 的 流 動 情 況 ;該 方 程 適 用 于 任 何 氣 體 或 液 體 , 既 適 用 于 葉 輪 式 的 壓 縮 機 ,也 適 用 于 葉 輪 式 的 泵 ;推 而 廣 之 只 需 將 等 式 右 邊 各 項 的 進 出 口 符 號 調 換 一 下 , 亦 適用 于 葉 輪 式 的 原 動 機 如 汽 輪 機 、 燃 氣 輪 機 等 。原 動 機 的 歐 拉 方 程 為 2211 uuuu cucuHL 中 國 石
20、 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機葉 片 數(shù) 有 限 的 理 論 能 頭 :無 預 旋 : 一 般 情 況 下 氣 體 是 從 徑 向 流 入 葉 道 入 口 , 簡 稱 徑 向 進 入葉 輪 或 氣 流 無 預 旋 進 入 葉 輪 。 此 時 090 11 uc, 222222222 uucucuH uuuT ucuu理 論 能 頭 系 數(shù) 或 周 速 系 數(shù) 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機葉 片 數(shù) 有 限 的 理 論 能 頭 :軸 向 旋 渦 液 體 由 于 存 在 慣 性 力 ,產(chǎn) 生 軸 向 渦 流 , 方 向 與 葉 輪 轉 動 方向 相
21、反 。 結 果 使 得 相 對 速 度 和 絕 對 速 度 產(chǎn)生 滑 移 。無 預 旋 : 一 般 情 況 下 氣 體 是 從 徑 向 流 入 葉 道 入 口 , 簡 稱 徑 向 進 入葉 輪 或 氣 流 無 預 旋 進 入 葉 輪 。 此 時 090 11 uc,22 uT cuH 有 限 多 葉 片 相 對 速 度 的 分 布工 作 面 一 側 相 對 速 度 小 , 非 工 作 面一 側 相 對 速 度 大 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機為 此 , 斯 陀 道 拉 提 出 了 計 算 周 向 分 速 的 半 理 論 半 經(jīng) 驗 公 式 : 滑 移 速 度
22、與 葉 輪 結 構 、 葉道 中 流 動 情 況 及 流 體 性 質有 關 。 AAruuu zuctgcuwcc sin斯 陀 道 拉 認 為 , 軸 向 漩 渦的 轉 速 與 葉 輪 轉 速 相 等 ,但 方 向 相 反 ; 并 假 設 軸 向漩 渦 的 直 徑 近 似 等 于 葉 輪葉 道 的 有 效 寬 度 。 軸 向 漩渦 導 致 葉 輪 出 口 處 氣 流 產(chǎn)生 平 均 附 加 圓 周 分 速 度 ,其 數(shù) 值 為 wu2。 實 際 葉 輪 理 論 揚 程 : TT HH 滑 移 系 數(shù) ( 又 稱 環(huán) 流 系 數(shù) 、 周 速 糾 正 系 數(shù) ) , 用 以考 慮 葉 片 數(shù) 有
23、限 對 理 論 揚 程 的 影 響 22uuTT ccHH與 葉 片 數(shù) z、 葉 片 離 角 A2、 葉 輪 形 狀 尺 寸 等 參 數(shù) 有 關 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機有 限 多 葉 片 的 理 論 能 頭 的 計 算 公 式 : 此 方 程 為 離 心 壓 縮 機 計 算 能 量 與 功 率 的 基 本 方 程 式 。說 明 : 主 要 與 葉 輪 圓 周 速 度 、 流 量 系 數(shù) 、 葉 片 出 口角 和 葉 片 數(shù) 有 關 。 TH )sin1( 2222222 AAruT zctgucuH ucrr式 中 : 流 量 系 數(shù) 。 2r 22222
24、222 sin AAruuu zuctgcuwcc 2A2A22 sinctg1 zru 2u 又 可 表 達 為 : 周 速 系 數(shù)222 2222222 )sin1(u AAruT u zctgucuH 【例】 離心式壓縮機DA35061第一級葉輪的外徑D2=600 mm,葉片出口角A2=45,葉片數(shù) z =18,流量系數(shù)r2=0.248,轉速n =8600 r/min。求葉輪使每千克氣體所獲得的理論能頭。 )sin1( 2222222 AAruT zctgucuH m/s. nDu (J/kg) 45892.850.628673008.04 45sin1845ctg248.012.270
25、 2 TH 解 : 2.4 總 耗 功 和 功 率葉 輪 對 每 千 克 有 效 氣 體 作 的 總 功 為 : ldfTtot WWWW WT葉 輪 通 過 葉 片 對 葉 道 內 的 氣 體 作 功 ,成 為 葉 片 功 , 它 就 是 氣 體 獲 得 的 理 論 能 頭 ;Wdf輪 阻 損 失 功 。 葉 輪 的 輪 盤 和 輪 蓋 的外 表 面 及 輪 緣 等 與 周 圍 氣 體 有 相 對 運 動 , 產(chǎn)生 摩 擦 而 消 耗 功 。 輪 阻 損 失 功 轉 變 成 熱 量 而被 氣 體 吸 收 。W l內 漏 氣 損 失 功 。 由 于 葉 輪 輪 蓋 處 存 在泄 漏 , 有 流
26、 量 為 Gl( kg/s) 的 氣 體 從 葉 輪 出口 返 回 到 葉 輪 入 口 , 并 且 反 復 循 環(huán) , 把 能 量消 耗 在 輪 蓋 密 封 處 , 它 也 轉 變 成 熱 量 而 被 氣體 吸 收 。 每 千 克 有 效 氣 體 從 葉 輪 中 得 到 相 應 的 總 能 頭 為 : ldfTtot HHHH 輪 阻損 失 能 頭 內 漏 氣損 失 能 頭理 論 能 頭 【 思 考 】 離 心 式 壓 縮 機 的 總 能 頭 Htot 包括 哪 幾 部 分 ? 為 什 么 泄 漏 損 失 能 頭 Hl 和輪 盤 阻 力 損 失 能 頭 Hdf 都 要 計 入 總 能 頭 ?
27、中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機2.4 能 量 方 程 能 量 方 程 用 來 計 算 氣 流 溫度 ( 或 焓 ) 的 增 加 和 速 度 的 變化 。 根 據(jù) 熱 力 學 的 能 量 轉 換 與守 恒 定 律 , 當 氣 體 在 級 中 作 穩(wěn)定 流 動 時 , 取 級 中 任 意 兩 截 面 a、b間 的 系 統(tǒng) 作 為 考 察 對 象 , 則 對單 位 質 量 氣 體 有 : )(2)( 22 ababababab zzgcciiqH 焓外 界 做 功外 界 加 熱 流 速 位 置 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機能 量 方 程 的
28、物 理 意 義 :能 量 方 程 是 既 含 有 機 械 能 又 含 有 熱 能 的 能 量 轉 化 與 守恒 方 程 , 它 表 示 由 葉 輪 所 作 的 機 械 功 , 轉 換 為 級 內 氣體 溫 度 ( 或 焓 ) 的 升 高 和 動 能 的 增 加 ;該 方 程 適 用 任 一 級 , 也 適 用 于 多 級 整 機 或 其 中 任 一 通流 部 件 , 這 由 所 取 的 進 出 口 截 面 而 定 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機 離 心 壓 縮 機 不 從 外 界 吸 收 熱 量 , 而 由 機 殼 向 外 散 出 的 熱 量與 氣 體 與 氣
29、體 的 熱 焓 升 高 相 比 較 是 很 小 的 , 故 可 認 為 氣 體 在 機器 內 作 絕 熱 流 動 , 其 q=0; 忽 略 a、 b截 面 高 度 差 ; 且 近 似 絕 熱 過 程 , 對 理 想 氣 體 有 : 2)(12)( 2222 ababababpab ccTTkkRccTTcH )(2)( 22 ababababab zzgcciiqH 定 壓 比 熱 容 氣 體 常 數(shù) 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機 當 a、 b截 面 分 別 為 級 的 進 、 出 口 截 面 時 , 一 個 級的 能 量 方 程 式 可 寫 為 : 2)(12)
30、( 2222 sdsdsdsdptot ccTTkkRccTTcH 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機2.5 伯 努 利 方 程 應 用 伯 努 利 方 程 將 流 體 獲 得 的 能 量 區(qū) 分 為 有 用 能量 和 能 量 損 失 , 并 引 入 壓 力 參 數(shù) , 表 示 出 壓 力 的 增 加 ,將 機 械 功 與 級 內 流 體 壓 力 升 高 的 靜 壓 能 聯(lián) 系 起 來 , 其表 達 式 為 : ablosabppab hccpvH ba )(d 在 穩(wěn) 定 流 動 中 外 界 對 氣 體 所 作 的 功 , 表 現(xiàn) 為 氣 體靜 壓 頭 的 提 高 、
31、 速 度 頭 的 提 高 、 并 克 服 各 種 能 量 損 失 。它 是 計 算 壓 縮 機 中 氣 體 壓 力 變 化 的 一 個 重 要 方 程 式 。 sdlossdpptot hccvdpH ds )(2 22 hydldflos hhhh hlos級 進 出 口 全 部 能量 損 失h df輪 阻 損 失hl內 漏 氣 損 失hhyd各 種 流 動 損 失 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機伯 努 利 方 程 的 物 理 意 義 :伯 努 利 方 程 也 是 能 量 轉 化 與 守 恒 的 一 種 表 達 式 ,它 表 示 葉 輪 所做 機 械 功 轉 換
32、為 級 中 流 體 的 有 用 能 量 (靜 壓 能 和 動 能 增 加 )的 同時 ,由 于 流 體 具 有 粘 性 ,還 需 付 出 一 部 分 能 量 克 服 流 動 損 失 或 級中 所 有 的 損 失 ;它 建 立 了 機 械 能 與 氣 體 壓 力 p、 流 速 c 和 能 量 損 失 之 間 的 相 互關 系 ;該 方 程 適 用 一 級 , 亦 適 用 于 多 級 整 機 或 其 中 任 一 通 流 部 件 , 這由 所 取 的 時 出 口 截 面 而 定 ;對 于 不 可 壓 流 體 , 其 密 度 為 常 數(shù) , 則 可 直 接解 出 , 因 而 對 輸 送 水 或 其 他
33、 液 體 的 泵 來 說 應 用 伯 努 利 方 程 計 算 壓 力 的 升 高 是 十 分 方 便 的 。 而 對 于 可 壓 縮 流 體 , 還 需 知 道 p=f( ) 的 函 數(shù) 關 系 及 熱 力 學 基 礎 知 識 才 可 解 決 。 1221 ppdp 2.6 級 效 率 ; 熱 力 過 程 方 程 和 壓 縮 功 的 表 達 式關 聯(lián) 是 外 功 中 可 以 用 來 使 氣 體 壓 力 升 高并 克 服 損 失 的 能 頭 , 稱 為 可 用 能 頭 。2 22 abab ccH ablosabppab hccpvH ba )(d 伯 努 利 方 程 : ablosppabab
34、 hpvccH b a )(d2 22 等 溫 壓 縮 過 程 中 溫 度 始 終 保 持 常 數(shù) :ds RTRTRTpv sdspp sppis ppRTppRTpvH dsds lndd 等 溫 壓 縮 功 :絕 熱 壓 縮 為 等 熵 過 程 : constpv k 絕 熱 壓 縮 功 : kksdsskspp kppad ppvpkkppvppvH dsds )(dd s )(1)1(11)(1 1 sdsdskksdsad TTRkkTTRTkkppRTkkH 或 多 變 壓 縮 過 程 存 在 能 量 損 失 和 氣 體 同 外 界 的 熱 交換 : constpvm 多 變 壓
35、 縮 功 : )(11)(1 1 sdmm sdspppol TTRmmppRTmmvdpH ds 【 例 題 】 某 離 心 式 空 氣 壓 縮 機 的 一 個 級 , 空 氣進 、 出 口 參 數(shù) ts=20 , ps=101.3 103Pa,pd=155 103Pa。 試 計 算 壓 縮 一 千 克 空 氣 需 要的 、 和 各 為 多 少 ?isH .kHad .mH pol解 : 空 氣 的 氣 體 常 數(shù) R = 287.64 J/kgK Ts=273+20=293 K J/kg 35847103.101 10155ln29364.287ln 33 sdsis ppRTH J/kg
36、 381161103.101 1015529364.28714.1 4.1 11 4.1 14.1 331 kksdsad ppRTkkH J/kg 388301103.101 1015529364.287159.1 59.1 11 59.1 159.1 331 mmsdspol ppRTmmH 在 進 氣 溫 度 和 壓 力 比 相 同 的 條 件 下 , 等 溫 壓 縮 功 最 小 ,排 氣 溫 度 最 低 。 多 變 壓 縮 功 最 大 , 排 氣 溫 度 最 高 。 所以 多 級 壓 縮 時 常 作 成 多 段 , 增 加 段 間 冷 卻 以 降 低 氣 體溫 度 , 使 壓 縮 過
37、程 向 等 溫 過 程 靠 近 , 達 到 節(jié) 省 壓 縮 功的 目 的 。壓 縮 功 大 小 與 氣 體 性 質 有 關 , 在 同 樣 壓 力 比 下 壓 縮 輕的 氣 體 ( 氣 體 常 數(shù) R 較 大 ) 比 壓 縮 重 氣 體 需 要 的 壓 縮功 大 。 例 如 壓 縮 氫 氣 需 要 的 壓 縮 功 比 壓 縮 空 氣 需 要 的壓 縮 功 大 14.4倍 。由 于 同 一 壓 縮 機 的 級 壓 縮 同 一 質 量 流 量 的 不 同 氣 體 所提 供 的 理 論 能 頭 H T 是 相 同 的 , 所 以 , 當 壓 力 比 相 同 時 ,壓 縮 輕 氣 體 需 要 的 級
38、數(shù) 比 重 氣 體 的 多 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機降 低 氣 體 的 溫 度 , 節(jié) 省 功 率 , 采 用 分 段 中 間 冷 卻 器 。如 果 段 數(shù) 為 N, 則 中 間 冷 卻 器 的 個 數(shù) 為 N-1個 。經(jīng) 過 各 段 間 冷 卻 器 存 在 壓 力 損 失 ; 中 間 冷 卻 器 和 管 道的 阻 力 降 , 加 大 功 率 消 耗 。 因 此 , 要 合 理 選 擇 壓 縮 機的 段 數(shù) 。 多 變 效 率 : 11)(1 )(12 22 kkmmTTkkR TTmmRccH H sd sdsdtot polpol polkkmm 11
39、 多 變 指 數(shù) 系 數(shù) : 2)(1 22 sdsdtot ccTTkkRH由 能 量 方 程 知 : 3 級 中 能 量 損 失流 動 損 失 摩 阻 損 失沖 擊 損 失分 離 損 失二 次 渦 流 損 失尾 跡 損 失波 阻 損 失內 漏 氣 損 失輪 阻 損 失 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機3.1 級 內 的 流 動 損 失 ( 1) 摩 阻 損 失 產(chǎn) 生 原 因 : 流 體 的 粘 性 是 根 本原 因 。 從 葉 輪 進 口 到 出 口 有 流體 與 壁 面 接 觸 , 就 有 邊 界 層 存在 , 就 將 產(chǎn) 生 摩 阻 損 失 。 摩 阻 損
40、失 H f 與 摩 阻 系 數(shù) 相關 , 摩 阻 系 數(shù) 是 Re與 壁 面 粗 糙度 的 函 數(shù) 。減 小 措 施 : 減 少 葉 輪 外 表 面 粗 糙 度 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 2) 沖 擊 損 失 產(chǎn) 生 原 因 : 流 量 偏 離 設 計 工 況 點 , 使 得 葉 輪 和 葉 片 擴 壓 器 的 進 氣沖 角 i0, 在 葉 片 進 口 附 近 產(chǎn) 生 較 大 的 擴 張 角 , 導 致 氣 流 對 葉 片的 沖 擊 , 造 成 分 離 損 失 。 大 小 : 采 用 沖 擊 速 度 來 表 示 , 正 沖 角 損 失 是 負 沖 角 損
41、 失 的 10 15倍 。減 少 措 施 : 控 制 在 設 計 工 況 點 附 近 運 行 ; 在 葉 輪 前 安 裝 可 轉 動 導 向 葉 片 。11 Ai其 中 進 氣 沖 角 流 量小 于設 計 流 量大 于設 計 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 3) 分 離 損 失產(chǎn) 生 原 因 : 通 道 截 面 突然 變 化 , 速 度 降 低 , 近壁 邊 界 層 增 厚 , 引 起 分離 損 失 。大 小 : 大 于 沿 程 摩 阻 損失 。 86 8.16.111 2221 ff受 流 道 形 狀 、 壁 面 粗 糙 度 、 氣 流 雷 諾 數(shù) 、 氣 體
42、湍 流 程 度 影 響 。減 少 措 施 : 控 制 通 道 的 當 量 擴 張 角 ;控 制 進 出 口 的 相 對 速 度 比 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 4) 二 次 渦 流 損 失產(chǎn) 生 原 因 : 葉 道 同 一截 面 上 氣 流 速 度 與 壓力 分 布 不 均 勻 , 存 在壓 差 , 產(chǎn) 生 流 動 , 干擾 主 氣 流 的 流 動 , 產(chǎn)生 能 量 損 失 。在 葉 輪 和 彎 道 處 急 劇轉 彎 部 位 出 現(xiàn) 。 減 少 措 施 : 增 加 葉 片 數(shù) , 避 免 急 劇 轉 彎 。大 小 : 葉 道 的 彎 曲 , 氣 流 速 度 方
43、 向 的 變 化 急 劇 與 否 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 5) 尾 跡 損 失 產(chǎn) 生 原 因 : 葉 片 尾 部 有 一 定 厚 度 , 氣 體 從 葉 道 中 流 出 時 ,通 流 面 積 突 然 擴 大 , 氣 流 速 度 下 降 , 邊 界 層 發(fā) 生 突 然 分 離 ,在 葉 片 尾 部 外 緣 形 成 氣 流 旋 渦 區(qū) , 尾 跡 區(qū) 。 尾 跡 區(qū) 氣 流 速度 與 主 氣 流 速 度 、 壓 力 相 差 較 大 , 相 互 混 合 , 產(chǎn) 生 的 能 量損 失 。減 少 措 施 : 采 用 翼 型葉 片 代 替 等 厚 葉 片 ; 將
44、 等 厚 葉 片 出 口 非 工作 面 削 薄 。大 小 : 與 葉 道 出 口 速度 , 葉 片 厚 度 及 葉 道邊 界 層 有 關 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 6) 波 阻 損 失 馬 赫 數(shù) ( M) 流 場 中 任 一 點 處 的 氣 流 速 度 c與 該點 氣 溫 下 的 音 速 a之 比 。馬 赫 數(shù) 是 表 征 氣 流 可 壓 縮 性 的 一 個 準 數(shù) 。當 M0.3時 , 一 般 可 以 不 考 慮 密 度 的 變 化 , 即 認 為 此 時 氣 流 是不 可 壓 縮 的 , 它 所 引 起 的 誤 差 也 不 超 過 9%。當 M0.
45、3時 , 就 必 須 考 慮 密 度 的 變 化 , 即 必 須 考 慮 氣 流 的 可 壓 縮 性 了 , 否 則 會 造 成 很 大 的 誤 差 。氣 體 的 可 壓 縮 性 只 有 在 高 速 時 才 明 顯 地 顯 示 出 來 。kRTcacM 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 6) 波 阻 損 失 產(chǎn) 生 原 因 :當 超 音 速 氣 流 繞 物 體 流 動 時 , 強 擾 動 的 波 峰 表 面 上 將 會 有 很 大的 壓 力 及 密 度 的 突 然 變 化 , 即 在 流 場 中 往 往 出 現(xiàn) 突 躍 的 壓 縮 波 。氣 流 通 過 這 種 壓
46、縮 波 時 , 壓 力 、 溫 度 、 密 度 都 突 躍 地 升 高 , 速 度突 躍 地 下 降 , 氣 流 受 到 突 然 的 壓 縮 。 這 種 突 躍 壓 縮 波 叫 激 波 。 超音 速 氣 流 被 壓 縮 時 , 一 般 都 會 產(chǎn) 生 激 波 。 所 以 激 波 是 超 音 速 氣 流中 的 重 要 現(xiàn) 象 。氣 流 通 過 激 波 時 , 有 壓 力 、 密 度 、 溫 度 及 速 度 的 突 躍 , 因 此 從熱 力 學 觀 點 分 析 , 這 是 一 個 不 可 逆 過 程 , 有 很 大 的 能 量 損 失 , 由激 波 引 起 的 這 些 能 量 損 失 的 總 和
47、稱 為 波 阻 損 失 。 大 小 : 當 氣 速 增 大 時 , 級 中 的 能 量 損 失 將 急 劇 增 加 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機產(chǎn) 生 原 因 : 葉 輪 旋 轉 , 輪 蓋 、 輪 盤 的 外 緣 和 輪 緣 與 周 圍的 氣 體 發(fā) 生 摩 擦 , 產(chǎn) 生 的 損 失大 小 : 與 輪 盤 的 粗 糙 度 , 相 對 側 隙 及 雷 諾 數(shù) 有 關 。對 于 離 心 葉 輪 , 需 試 驗 得 到 輪 阻 損 失 功 率3.2 輪 阻 損 失 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 1) 產(chǎn) 生 漏 氣 損 失 的 原
48、 因u存 在 間 隙 ; 存 在 壓 力 差 。u出 口 壓 力 大 于 進 口 壓 力 , 級 出 口壓 力 大 于 葉 輪 出 口 壓 力 , 在 葉 輪 兩側 與 固 定 件 之 間 的 間 隙 、 軸 端 的 間隙 , 產(chǎn) 生 漏 氣 , 存 在 能 量 損 失 。密 封 型 式 : 梳 齒 密 封 、 蜂 窩 密 封 等3.3 漏 氣 損 失 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機 級中能量損失 流 動 損 失 摩 阻 損 失沖 擊 損 失分 離 損 失二 次 渦 流 損 失尾 跡 損 失波 阻 損 失內 漏 氣 損 失輪 阻 損 失 減 少 葉 輪 外 表 面
49、粗 糙 度 。正 沖 角 損 失 (小 流 量 )與 負 沖角 損 失 (大 流 量 )控 制 通 道 的 當 量 擴 張 角增 加 葉 片 數(shù) , 避 免 急 彎采 用 翼 型 葉 片馬 赫 數(shù) 表 征 氣 流 可 壓 縮 性與 輪 盤 的 粗 糙 度 , 相 對 側 隙 及 雷 諾 數(shù) 有 關密 封 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機 4 離 心 式 壓 縮 機 的 特 性 曲 線4.1 級 的 特 性 曲 線 離 心 壓 縮 機 工 作 性 能 最 主 要 的 參 數(shù) 是 壓 力 比 、 效率 和 流 量 。 為 將 其 工 作 性 能 形 象 表 示 出 來 ,
50、 一 般 以 曲線 的 形 式 表 示 , 就 得 到 了 壓 縮 機 的 性 能 曲 線 。 級 的 性 能 曲 線 是 指 在 氣 體 狀 態(tài) ( 進 口 流 量 Qs , 進氣 壓 力 P s , 進 氣 溫 度 Ts ) 一 定 , 轉 速 不 變 的 條 件 下 ,級 的 壓 力 比 、 多 變 效 率 pol 以 及 功 率 Ntot 隨 該 級 進 氣量 Qs 而 變 化 的 關 系 曲 線 。性 能 曲 線 由 實 驗 確 定 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 1) 級 的 特 性 曲 線 的 形 成當 級 一 定 、 轉 速 一 定 , 則 無
51、限 多 葉 片 理 論 能 頭 與 葉 輪 入口 容 積 流 量 成 直 線 關 系 。 對 于 有 限 多 葉 片 理 論 能 頭 與葉 輪 入 口 容 積 流 量 仍 成 直 線關 系 。 22222222 2 sin1 uZukbD ctgQH AvAsT 2222222 2 22222221 1 uukbD ctgQ uctguH vAs AruT 而 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 1) 級 的 特 性 曲 線 的 形 成 hydsdpol hydsdppT hccH hccpvH ds 2 2d 22 22 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離
52、心 壓 縮 機性 能 曲 線 H polQs只在 壓 縮 機 設 計 中 使 用 ;而 工 程 應 用 中 采 用 更為 直 觀 的 Qs曲 線 。經(jīng) 換 算 得 : spolRTH1換 算 得 到 的 Qs曲 線 和 H polQs曲線 形 狀 相 似 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機性 能 曲 線 的 一 般特 點 :隨 流 量 的 減 小 , 壓縮 機 提 供 的 壓 力 比將 增 大 。 在 最 小 流量 時 , 達 到 最 大 。流 量 和 壓 力 比 的 關系 是 一 一 對 應 的 ,流 量 與 其 他 參 數(shù) 的關 系 也 是 一 一 對 應的 。
53、 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機性 能 曲 線 的 一般 特 點 :流 量 有 最 大 和 最 小兩 個 極 限 流 量 ; 排出 壓 力 也 有 最 大 值和 最 小 值 。效 率 曲 線 有 最 高 效率 點 , 離 開 該 點 的工 況 效 率 下 降 很 快 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機( 2) 壓 縮 機 的 喘 振壓 縮 機 喘 振 的 機 理 旋 轉 脫 離流 量 減 小 邊 界 層 分 離 旋 轉 脫 離壓 縮 機 喘 振 流 量 進 一 步 減 小 脫 離 團 阻 塞 葉 道 出 口 壓 力 顯 著 下 降 倒 流
54、 整 個 壓 縮 機 系 統(tǒng) 發(fā) 生 周 期 性 的 低 頻 大 振 幅 的 氣 流 振 蕩 現(xiàn) 象 ,就 稱 為 喘 振 。現(xiàn) 象 : 級 進 出 口 參 數(shù) 產(chǎn) 生 強 烈 脈 動 , 葉 片 振 動 , 機 器噪 音 增 大 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機喘 振 的 內 因 : 流 量 過 小 , 小 于 壓 縮 機 的 最 小 流 量 , 導 致 機 內 出現(xiàn) 嚴 重 的 氣 體 旋 轉 脫 離 ;喘 振 的 外 因 : 管 網(wǎng) 有 一 定 容 積 , 且 壓 力 高 于 壓 縮 機 的 排 壓 , 造成 氣 流 倒 流 , 產(chǎn) 生 大 幅 度 的 氣
55、流 脈 動 。 脈 動 的 頻 率 和 振 幅 與 管網(wǎng) 容 量 有 關 。喘 振 的 危 害 壓 縮 機 性 能 惡 化 , 壓 力 、 效 率 降 低 ;出 現(xiàn) 異 常 噪 聲 、 吼 叫 和 爆 音 ; 機 組 出 現(xiàn) 強 烈 振 動 , 使 得 壓 縮 機 的 軸 承 、 密 封 損 壞 , 轉 子 和固 定 部 件 發(fā) 生 碰 撞 , 造 成 機 器 嚴 重 破 壞 。喘 振 原 因 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機操 作 者 和 運 行 人 員 的 要 求 :應 具 備 標 注 喘 振 線 的 壓 縮 機 性 能 曲 線 , 隨 時 了 解 壓 縮機 工
56、況 點 處 在 性 能 曲 線 圖 上 的 位 置 ;熟 悉 各 種 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 和 調 節(jié) 控 制 系 統(tǒng) 的 操 作 , 盡 量 使 機器 不 致 進 入 喘 振 狀 態(tài) 。防 喘 振 的 措 施 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機在 首 級 或 各 級 設 置 導 葉 轉 動 機 構 以 調 節(jié) 導 葉 角 度 , 使流 量 減 少 時 的 進 氣 沖 角 不 致 太 大 , 從 而 避 免 發(fā) 生 喘 振 。在 壓 縮 機 出 口 設 置 旁 通 管 道 , 讓 壓 縮 機 通 過 足 夠 的 流量 , 以 防 進 入 喘 振 狀 態(tài) 。在 壓 縮 機 進
57、口 設 置 溫 度 、 流 量 監(jiān) 視 儀 表 , 出 口 設 置 壓力 監(jiān) 視 儀 表 , 一 旦 出 現(xiàn) 異 常 或 喘 振 及 時 報 警 ; 設 有 與防 喘 振 控 制 操 作 聯(lián) 動 或 與 緊 急 停 車 聯(lián) 動 。系 統(tǒng) 要 求 : 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機u當 轉 速 可 調 時 , 降 低 運 行 轉 速 , 可 使 流 量 減 少 而 不致 進 入 喘 振 狀 態(tài) , 但 出 口 壓 力 隨 之 降 低 。u開 大 入 口 閥 , 提 高 壓 縮 機 入 口 流 量 , 讓 壓 縮 機 的 工作 點 離 開 喘 振 區(qū) 。u降 低 后 部
58、 系 統(tǒng) 的 壓 力 。 壓 力 降 低 , 工 作 點 下 移 , 喘振 區(qū) 范 圍 變 窄 , 工 作 范 圍 變 寬 。u后 部 系 統(tǒng) 壓 力 無 法 降 低 而 生 產(chǎn) 需 求 流 量 又 很 小 的 情況 下 , 可 開 大 壓 縮 機 防 喘 振 閥 ( 放 空 系 統(tǒng) 或 將 出 口 部分 回 流 到 入 口 ) 來 提 高 入 口 流 量 , 讓 壓 縮 機 的 工 作 點離 開 喘 振 區(qū) 。操 作 要 求 : 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機產(chǎn) 生 原 因 :流 量 增 大 , 氣 流 的 沖 角 達 到 較 大 的 負 沖 角 , 在 葉 片
59、工 作面 上 發(fā) 生 邊 界 層 分 離 , 葉 片 做 功 全 部 轉 變 為 能 量 損 失 ,壓 力 不 再 升 高 , 僅 用 于 維 持 在 該 流 量 下 流 動 ;在 流 道 最 小 截 面 處 出 現(xiàn) 了 聲 速 , 邊 界 層 分 離 區(qū) 急 劇 擴 大 ,壓 縮 機 達 到 了 阻 塞 工 況 , 此 時 壓 力 得 不 到 提 高 , 流 量 不再 增 大 。( 3) 壓 縮 機 的 堵 塞 工 況 ( 最 大 流 量 工 況 ) 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機在 性 能 曲 線 上 , 處 于 喘 振 工 況 和 阻 塞 工 況 之 間 的
60、區(qū) 域 ,稱 為 穩(wěn) 定 工 作 范 圍 。衡 量 壓 縮 機 性 能 好 壞 , 除 要 求 有 較 高 的 壓 力 比 和較 高 的 效 率 外 , 還 有 較 寬 的 穩(wěn) 定 工 作 范 圍 。( 4) 壓 縮 機 的 穩(wěn) 定 工 況 區(qū) 4.2 壓 縮 機 的 性 能 曲 線( 1) 級 數(shù) 對 壓 縮 機 性 能 的 影 響 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機級 與 多 級 壓 縮 機 的 性 能 曲 線 形 狀 基 本 一 致 。由 于 受 逐 級 氣 流 密 度 的 變 化 與 影 響 , 級 數(shù) 愈多 , 密 度 變 化 越 大 , 壓 縮 機 的 性
61、能 曲 線 愈 陡 ,喘 振 流 量 愈 大 , 堵 塞 流 量 愈 小 , 穩(wěn) 定 工 況 區(qū) 也就 越 窄 。多 級 離 心 式 壓 縮 機 穩(wěn) 定 工 況 區(qū) 的 寬 窄 , 主 要取 決 于 最 后 幾 級 的 特 性 。 ( 2 ) 轉 速 對 壓 縮 機 性能 的 影 響轉 速 增 大 時 , 壓 縮 機 的 壓 力比 將 顯 著 增 加 。轉 速 增 大 時 , 氣 流 馬 赫 數(shù) 增大 , 這 時 流 量 若 偏 離 設 計 工況 , 就 會 使 損 失 大 大 增 加 ,性 能 曲 線 變 陡 , 使 穩(wěn) 定 工 況范 圍 變 窄 。壓 縮 機 只 能 在 喘 振 界 限 右
62、 邊正 常 工 作 。 一 定 轉 速 下 , 增 大 流 量 ,壓 縮 機 的 壓 力 比 將 下 降 ;反 之 則 上 升 。 一 定 轉 速 下 , 如 流 量 為設 計 流 量 時 , 壓 縮 機 效率 達 最 高 值 。 當 流 量 大于 或 小 于 設 計 流 量 時 ,壓 縮 機 效 率 都 下 降 。 壓 縮 機 的 性 能 曲 線 左 端 受 到喘 振 工 況 的 限 制 , 右 端 受 到堵 塞 工 況 的 限 制 , 在 這 兩 者之 間 的 區(qū) 域 為 壓 縮 機 穩(wěn) 定 工況 區(qū) 。 穩(wěn) 定 工 況 區(qū) 的 寬 窄 ,是 衡 量 壓 縮 機 性 能 的 重 要 指標
63、之 一 。 壓 縮 機 級 數(shù) 越 多 , 則 氣 體 密度 越 大 , 性 能 曲 線 越 陡 , 穩(wěn)定 工 況 區(qū) 越 窄 。 轉 速 越 高 , 壓 力 比 越 大 , 但性 能 曲 線 越 陡 、 穩(wěn) 定 工 況 區(qū)越 窄 。 隨 著 轉 速 的 增 高 , 壓縮 機 的 性 能 曲 線 向 大 流 量 、高 壓 力 方 向 轉 移 。 ( 3) 氣 體 和 進 氣 溫 度 對 壓 縮 機 性 能 的 影 響如 進 氣 溫 度 Ts 不 變 , 在 相 同 容 積 流 量 Qs下 (此 時 Hpol也 基 本 對 應 相 等 ), 壓 縮 重 的 氣 體 (R小 的 氣 體 )所 得
64、到的 壓 力 比 較 大 ; 反 之 , 壓 縮 輕 的 氣 體 , 所 得 的 較 小 。假 設 壓 縮 的 是 同 一 種 氣 體 介 質 , 進 氣 溫 度 較 高 的 氣體 , 其 Q s曲 線 在 下 方 , 進 氣 溫 度 較 低 的 性 能 曲 線 在上 方 。 spolRTH 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機 5 離 心 式 壓 縮 機 的 性能 調 節(jié) 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機管 網(wǎng) 性 能 曲 線 : 指 通 過 管 網(wǎng) 的 氣 體 流 量 與 保 證 這 個 流 量 通 過 管 網(wǎng)所 需 要 的 壓 力 之 間
65、的 關 系 曲 線 , 即 p=f( Q) 曲 線 。 每一 種 管 網(wǎng) 都 有 自 己 的 特 性 曲 線 , 其 決 定 于 管 網(wǎng) 本 身 的結 構 和 用 戶 要 求 。 有 三 種 形 式 :管 網(wǎng) 阻 力 與 流 量 無 關 ;二 次 曲 線 ;上 面 兩 種 形 式 的 混 合 。5.1 管 網(wǎng) 性 能 曲 線 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機管 網(wǎng) 阻 力 與 流 量 無 關 ;2sAQp rs pAQp 2 rpp 背 壓 )管 網(wǎng) 端 壓 ( 壓 縮 機 出 口可 用 表 示 的 二 次 曲 線 ;上 面 兩 種 形 式 的 混 合 :Qs Qs
66、AQs2 Qs AQs2 5.2 離 心 式 壓 縮 機 的 工 作 點壓 縮 機 和 管 網(wǎng) 的 性 能 協(xié) 調 ,處 于 穩(wěn) 定 操 作 的 工 作 點 具有 兩 個 條 件 ;壓 縮 機 的 排 氣 量 等 于 管網(wǎng) 的 進 氣 量 ;壓 縮 機 提 供 的 背 壓 等 于管 網(wǎng) 所 需 的 端 壓 。所 以 這 個 穩(wěn) 定 工 作 點 一 定是 壓 縮 機 性 能 曲 線 與 管 網(wǎng)性 能 曲 線 之 交 點 。 中 國 石 油 大 學 ( 華 東 ) 離 心 壓 縮 機調 節(jié) 的 目 的 : 使 壓 縮 機 適 應 變 工 況 下 操 作 , 保持 生 產(chǎn) 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 。調 節(jié) 的 方 法 : 等 壓 調 節(jié) ( 保 持 排 氣 壓 力 不 變 ,只 改 變 氣 體 流 量 的 調 節(jié) ) 和 等 流 量 調 節(jié) ( 保 持氣 體 流 量 不 變 , 只 改 變 排 氣 壓 力 的 調 節(jié) ) 。調 節(jié) 原 理 : 設 法 改 變 壓 縮 機 的 性 能 曲 線 和 改 變管 網(wǎng) 性 能 曲 線 , 其 實 質 是 改 變 壓 縮 機 的 工 況 點 。5.3 離 心
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