1、CUPC 2022/9/16泵和壓縮機 （華東）化工裝備與控制工程系CUPC 2022/9/16離心壓縮機 2.1 離心壓縮機的主要構(gòu)件及基本工作原理2.2 氣體在級中流動的概念及基本方程2.3 級中能量損失2.4 級的性能曲線 2.5 多級離心壓縮機的性能曲線2.6 相似原理在離心壓縮機中的應(yīng)用 2.7 離心壓縮機和管路聯(lián)合工作及工況調(diào)節(jié) 2.8 離心壓縮機的主要零部件CUPC 2022/9/162.5 多級離心壓縮機的性能曲線多級：通過一級葉輪所獲能頭有限，為了滿足工藝要求的壓力比，多采用多級離心壓縮機。 材料強度； 葉輪進出口氣量M （馬赫數(shù)）； n一定時 D2 也不可太大 實際應(yīng)用中，

2、常采用多級離心壓縮機。CUPC 2022/9/162.5 多級離心壓縮機的性能曲線 多極性能曲線：形狀與級性能曲線相似，一定n,一定進 氣狀態(tài) ，對一定氣體R實驗得來。 離心壓縮機一般都是由若干級串聯(lián)而成，一個氣缸最多可達810級。多級壓縮機的性能曲線與單級壓縮機沒有本質(zhì)區(qū)別，所不同的只是多級壓縮機的性能曲線顯得更陡，穩(wěn)定工況范圍更窄。這是因為多級壓縮機的性能曲線是由各單級的性能曲線“疊加”而成的。CUPC 2022/9/162.5.1 級數(shù)對壓縮機性能影響以兩級串聯(lián)來分析 第I級進氣量 第II級進氣量 兩級串聯(lián)質(zhì)量流量不變： 由于兩級吸氣狀態(tài)不同，各級進氣體積流量不同。CUPC 2022/9

3、/16由于兩級吸氣狀態(tài)不同，各級進氣體積流量不同。 2.5.1 級數(shù)對壓縮機性能影響以兩級串聯(lián)來分析 CUPC 2022/9/16工作范圍的確定 最小流量點向右，即喘振流量點變大所以當?shù)诩壛髁肯陆档侥骋欢ㄖ禃r，盡管該級尚未達到該級的喘振流量Qmin，但此時第級的流量Qs 可能已經(jīng)達到其喘振流量Qmin。故：兩級串聯(lián)壓縮機喘振流量（Q+）min （Q）min，性能曲線喘振點右移。CUPC 2022/9/16工作范圍的確定 最大（堵塞）流量變小，堵塞點左移CUPC 2022/9/16三級串聯(lián)性能曲線變化綜上所述，兩級串聯(lián)風(fēng)機，其壓比增加，但喘振流量增大、最大流量變小，因此性能曲線變陡。可見，高壓比

4、的多級離心壓縮機更容易發(fā)生喘振和堵塞工況，這是離心式壓縮機本身存在的缺點。CUPC 2022/9/16 如果設(shè)計時設(shè)法使后面各級的性能曲線穩(wěn)定工況區(qū)范圍比前面級的寬，那么各級性能曲線“疊加”的結(jié)果，可以令壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)不致因串聯(lián)多級后而縮小很多。 為此設(shè)計多級壓縮機時，后面幾級常采用葉片出口角2A較小、流量系數(shù)2r也較小的葉輪，并配置無葉擴壓器，因為這樣組成的級具有較寬的穩(wěn)定工況區(qū)。CUPC 2022/9/162.5.2 轉(zhuǎn)速變化對壓縮機性能曲線的影響與離心泵一樣，離心壓縮機或級在不同轉(zhuǎn)速n下可得到不同性能曲線。CUPC 2022/9/16n、：曲線向右上方移動n、M：Qs偏離設(shè)計工況時，

5、 損失大大增加，曲線變陡，穩(wěn)定 工況區(qū)變窄。曲線向右上方移動喘振界限CUPC 2022/9/16CUPC 2022/9/162.6 相似原理在離心壓縮機中的應(yīng)用相似條件1. 幾何相似 兩機通流部分對應(yīng)線性尺寸L之比相等、對應(yīng)角度相等、葉片數(shù)相等。線性尺寸： 對應(yīng)角度： 葉片數(shù)目： 阻塞系數(shù)： 比例縮放系數(shù)CUPC 2022/9/16同名速度：方 向 角：圖1-32 葉輪的幾何相似 和運動相似用圖2. 進口運動相似 兩機葉道進口速度三角形相似。CUPC 2022/9/16 進口無預(yù)旋時 進口有預(yù)旋時 此外還要預(yù)旋角相等若進口速度三角形不相似，則： 沖角不等則會不相似，對流動影響很大。CUPC 2

6、022/9/163. 動力相似 雷諾數(shù)相等：摩擦阻力問題 馬赫數(shù)相等 ：氣體（可壓縮性）彈性力問題4. 熱力相似 絕熱指數(shù)相等：熱力學(xué)性質(zhì)（過程） CUPC 2022/9/16離心壓縮機完全相似條件： 幾何相似 進口速度三角形相似 馬赫數(shù)相等 絕熱指數(shù)相等CUPC 2022/9/162.7 離心壓縮機和管路聯(lián)合工作及工況調(diào)節(jié)2.7.1 離心壓縮機裝置特性2.7.2 離心壓縮機的串并聯(lián)2.7.3 離心壓縮機的工況調(diào)節(jié)2.7.4 天然氣輸送中壓縮機與管道聯(lián)合工作CUPC 2022/9/162.7.1 離心壓縮機裝置特性圖1-59 裝置特性和離心泵相同通過壓縮機的氣體流量=管道氣體流量壓縮機增壓P=

7、管路阻力降工作點：壓縮機性能與管路特性工作點變化：節(jié)流、旁路、切割葉輪、 變轉(zhuǎn)速等CUPC 2022/9/162.7.1 離心壓縮機裝置特性 管網(wǎng)性能曲線管網(wǎng)特性曲線：隨背壓pr和阻力p的變化而變化。CUPC 2022/9/162.7.1 離心壓縮機裝置特性 離心壓縮機的工作點管路特性曲線與壓縮機特性曲線的交點。條件：質(zhì)量守恒、能量守恒駝峰型性能曲線，可能有兩個交點，但穩(wěn)定工作點只有一個，另外一點為喘振點。CUPC 2022/9/162.7.1 離心壓縮機裝置特性維持操作穩(wěn)定極為重要！CUPC 2022/9/162.7.2 離心壓縮機的串并聯(lián) 離心壓縮機的串聯(lián)如前面分析：性能曲線變陡、穩(wěn)定工況

8、區(qū)變窄、應(yīng)取第二級的穩(wěn)定工況區(qū)寬于第一臺。串聯(lián)特性：總壓比：乘積質(zhì)量流量單機流量管路阻力下降，2點工況CUPC 2022/9/162.7.2 離心壓縮機的串并聯(lián) 離心壓縮機的并聯(lián)應(yīng)用場合： 增加供氣量； 氣量很大，一臺困難 用氣量變動，利用臺數(shù)控制并聯(lián)特性：總流量增加，但單臺流量若并聯(lián)后管路阻力系數(shù)增大CUPC 2022/9/162.7.3 離心壓縮機的工況調(diào)節(jié)合理選擇壓縮機，應(yīng)該使壓縮機能在設(shè)計工況附近操作，因為這時壓縮機的效率最高。但由于生產(chǎn)上工藝參數(shù)不可避免的會有變化，所以經(jīng)常需要對壓縮機進行手動或自動調(diào)節(jié)，使壓縮機能適應(yīng)生產(chǎn)要求，改變工況點，以保持生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定。離心壓縮機的調(diào)節(jié)一般有兩

9、種： 等壓調(diào)節(jié)：背壓不變的情況下，調(diào)節(jié)流量（此方法較普遍） 等流量調(diào)節(jié)：在保證流量不變前提下，調(diào)節(jié)壓縮機排氣壓力CUPC 2022/9/162.7.3 離心壓縮機的工況調(diào)節(jié)改變工況點：壓縮機調(diào)節(jié)的實質(zhì) 改變壓縮機性能 改變管路特性CUPC 2022/9/162.7.3 離心壓縮機的工況調(diào)節(jié) 出口節(jié)流調(diào)節(jié) 原理：改變管路特性 優(yōu)點：操作方法簡單方便 缺點：浪費功率大、不經(jīng)濟當壓縮機性能曲線較陡而流量調(diào)節(jié)范圍較大時更不經(jīng)濟；目前僅限于風(fēng)機及小型鼓風(fēng)機。CUPC 2022/9/162.7.3 離心壓縮機的工況調(diào)節(jié) 進口節(jié)流調(diào)節(jié) 原理：改變壓縮機性能曲線 優(yōu)點：操作方法簡單方便，經(jīng)濟性較好，減小極限喘

10、振流量 缺點：浪費功率大、不經(jīng)濟，還有一定的節(jié)流損失。CUPC 2022/9/16 進口節(jié)流調(diào)節(jié)實現(xiàn)：一般在入口管道上安裝調(diào)節(jié)閥（碟閥：氣流沿圓周方向均勻流動）閥全開時：關(guān)小調(diào)節(jié)閥：進一步關(guān)小：進口就節(jié)流調(diào)節(jié)實際上是改變了壓縮機的性能曲線。CUPC 2022/9/162.7.3 離心壓縮機的工況調(diào)節(jié) 改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 原理：改變壓縮機性能曲線 優(yōu)點：操作方法簡單方便，最經(jīng)濟 缺點：CUPC 2022/9/162.7.3 離心壓縮機工況調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)動進口導(dǎo)葉（進氣預(yù)旋調(diào)節(jié)） 原理：改變進口三角形 CUPC 2022/9/162.7.3 離心壓縮機的工況調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)動進口導(dǎo)葉（進氣預(yù)旋調(diào)節(jié)） 原理：改變進口三角形 轉(zhuǎn)動擴壓器葉片CUPC 2022/9/162.7.4 天然氣輸送中壓縮機與管道聯(lián)合工