第三章 离心式压缩机7.ppt

离心式压缩机 过程流体机械 机械设备 1 离心压缩机的级分为三种型式 即 和 2 离心压缩机的典型 中间级 级结构包括 和 部件 3 离心叶轮的常见型式有 和 叶轮 4 叶轮出口速度三角形由 速度 速度和 速度构成 内容回顾 5 离心压缩机的能量损失有哪几种 分别简述发生的部位 原因 防治措施 内容回顾 续 摩阻损失 气体与流道壁面的摩擦损失 分离损失 流通面变大时沿壁产生倒流和旋涡区 出现分离损失 减少分离损失应保证 6 8 冲击损失 流量不在额定流量下 气流将在进口处冲击叶片的工作面或非工作面 造成冲击损失 叶片式扩压器也会存在 二次流损失 在叶道 弯道转弯处出现两边压力差 则压力大的流速低 压力小的流速高 高流速向低处流动 形成二次涡流 即二次流损失 尾迹损失 叶片尾部由于有一定宽度 外缘形成气流旋涡区 产生尾迹损失 3 2性能与调节 3 2 1离心压缩机的性能曲线3 2 1 1性能曲线形成 特点 工况3 2 1 2喘振工况3 2 1 3堵塞工况3 2 3压缩机的调节方法及特点 1 性能曲线的形成 在一定转速和进口条件下的压力比与流量 效率与流量的关系曲线 离心压缩机的工作性能最主要参数是压力比 效率 功率和流量 性能曲线 性能曲线是选型 操作以及性能调节的依据 2 性能曲线的特点 随着流量的减小 压缩机能提供的压力比将增大 离心压缩机有最大流量和最小流量两种极限流量 排出压力也有最大值和最小值 效率曲线有最高效率点 最佳工况点 设计工况点 N Hpol qv NH 有效压头Hpol受各种损失影响 以沿程摩擦损失和冲击损失影响最大 压力比 随流量增大而减小 效率 在额定流量下最高 效率最高时为设计工况点或额定工况点 要求压缩机尽可能的在此点附近工作 功率N一般随流量增加而增大 当压力比 下倾较快时 N曲线也下倾 性能曲线分析 性能曲线的测试 3 稳定工作范围 稳定工作范围 压缩机性能曲线的左边受到喘振工况的限制 右边受到堵塞工况限制 在这两个工况之间的区域称为压缩机的稳定工作范围 线 堵塞工况当流量增大时 气流速度升高 流道某喉部气流流速将达到临界状态 即流速等于音速c a M 1 这时流量为最大流量qmax 若想再提高流量 则会出现激波 波障 气流穿过波障时将有很大波阻损失 压力不再升高 流量也不能再增加 这种工况称为 阻塞工况 3 2 1 2喘振工况 1 压缩机喘振的机理 2 喘振的危害 3 预防喘振的措施 1 压缩机喘振的机理 两方面因素决定 a 内在因素 旋转脱离 旋转失速 旋转脱离 流量减小边界层分离旋转脱离 1 压缩机喘振的机理 续 b 外在条件 压缩机管网系统的特性 这种周期性 低频率 大振幅的正反气流震荡现象为喘振 流量进一步减小脱离团阻塞流道出口压力显著下降管网压力下降慢倒流 2 喘振的危害 性能曲线中断 流量 正流 倒流 2 变大 变小 下降 出现噪音 呼哧 吼叫 爆音 对机器的损害 转子及定子元件受交变应力 使密封及轴承损坏 甚至发生转子与定子元件相碰 压送的气体外泄 引起爆炸等恶性事故 喘振实例 1 例 前郭炼油厂一催化装置的MB CH型7级串联水平中分离心式气体压缩机 a 由转速变化引起的喘振正常情况下 压缩机转速的改变由系统反应的压力信号控制 但机器发生故障时 压力信号不能使汽轮机转速自由调节 某年冬季 由于蒸汽量不足 蒸汽管网压力低 汽轮机用蒸汽经常出现0 7 0 8MPa 机组出现满负荷状况非常多 转速上不去 有时只达到给定信号的80 90 常出现喘振 喘振实例 b 气体分子量减小引起喘振催化装置试验采用掺炼渣油 20天后由于渣油中重金属含量高 引起催化剂中毒 使裂化气体组成发生变化 富气中H2组分高达40 体积百分比 富气分子量降低到35 原设计分子量是50 分子量降低后 压缩机发生喘振 喘振实例 2 喘振实例 c 压缩机出口管路节流引起喘振在压缩机出口管路上入容器前打洗涤水 管内径是150mm 结垢后内径变成30mm 出口管路阻塞 管路性能曲线上移 工作点进入喘振区域 发生喘振 d 进口节流 进口压力低 导致压缩机喘振 一次 由于压缩机前油气分离罐破沫网脱落 被吸入压缩机入口管 形成节流 进口压力低 导致喘振 喘振实例 3 某压缩机原来进气温度为30度 因生产中冷却器出了故障 使气温剧增到70度 这时压缩机突然出现了喘振 e 进气温度变化造成的喘振情况 究其原因就是因为进气温度升高 使压缩机性能曲线下降 由线1下降为l 而管网性能曲线未变 压缩机工作点变到A 此点如果落在喘振线上 就会出现喘振 喘振实例 4 3 防喘振的措施 具备具有喘振警戒线的特性曲线 以及防喘振限 5 10 降低运行速度 可使流量减少而不致进入喘振状态 但出口压力随之降低 3 防喘振的措施 续 设出口旁路 防止系统减量 多出的量打回压缩机进口 虽浪费功 但防喘振 部分气体回流法 进出口装测定仪表 压力表 温度表 流量计 将防喘振与报警联锁或与紧急停车联动 设置导叶转动机构 调节导叶 防止出现正冲角 注意 叶轮 扩压器中均有喘振发生 压缩机启动和停车过程中注意喘振 a b 下图中哪一图所示的开车和停车顺序是正确的 先降速 后降压 先降压 后降速 c d 开车和停车顺序 先升压 后升速 先降速 后降压 开车和停车顺序 先升速 后升压 先降压 后降速 3 2 2压缩机与管网联合工作 整套装置连接形式 压缩机 管道 设备 装置 通常 管道 设备 称为管网系统 压缩机 管网 设备 装置 管网特性曲线 三种 管网流量与所需压力关系a p pr const 压力恒定 b 主要形式 c 混合特性 压缩机与管网联合工作平衡工作点 压缩机和管网特性交点M满足能量守恒和质量守恒 机提供与管所需相等 说明 容积式 往复式 一般与管网无关动力式 离心式 必定与管网有关 工作点 管网的特性曲线 平衡工况的稳定性平衡工况点 稳定 pout qV特性右段流量qV 增加 机p 管p 流量qV 减少 自动平衡 流量qV 减少 机p 管p 流量qV 增加 自动平衡 不稳定工况驼峰型pout qV特性左段流量qV 减少 机p 管p 流量qV 不稳定 稳定工作点 不稳定工作点 压缩机与管网联合工作 稳定工况点M 压缩机性能曲线的斜率小于管路特性曲线的斜率 特点 当因系统波动使工作点暂时偏离该点后 还会再自动回到该点 压缩机与管网联合工作 特点 当因系统波动使工作点暂时偏离该点后 不会再自动回到该点 不稳定工况点M 压缩机性能曲线的斜率大于管路特性曲线的斜率 压缩机的串联与并联 离心压缩机的串联 如前面分析 性能曲线变陡 稳定工况区变窄 应取第二级的稳定工况区宽于第一台 串联特性 总压比 乘积 质量流量 单机流量 管路阻力下降 2点工况 离心压缩机的并联 应用场合 增加供气量 气量很大 一台困难 用气量变动 利用台数控制 并联特性 总流量增加 但单台流量 若并联后管路阻力系数增大 注意串联或并联工作时压缩机和管网特性相互协调匹配 3 2 3压缩机的调节方法及特点 1压缩机出口节流调节2压缩机进口节流调节3采用可转动的进口导叶调节 又称进气预旋调节 4采用可转动的扩压器叶片调节5改变压缩机转速的调节6三种调节方法的经济性 1 压缩机出口节流调节在压缩机出口安装节流阀 靠阀的开度调节流量 原理 阀关小时 流量减小 管网阻力增大 管网特性曲线变陡 特点 简单 方便 但功率浪费大 注意 流量太小时 会进入喘振区 A A1 压缩机的各种调节方法 2 压缩机进口节流调节压缩机进口安装节流阀 控制进口流量和压力 特点 简单 方便 省功率 应用广泛 原理 阀开度大小 改变压缩机吸入参数 使压缩机特性曲线变化 注意 流量太小时 也会进入喘振区 压缩机的各种调节方法 3 改变压缩机转速调节压缩机转速 使其特性曲线变化 工况点也随之变化 特点 最省功 经济 调节范围宽 无其它损失 但要求原动机速度可调或有调速机构 原理 压缩机速度变化 特性曲线变化 注意 流量太小时 也会进入喘振区 n1 n2 n3 qv p 压缩机的各种调节方法 压缩机的各种调节方法 4 叶轮进口导叶 进气预旋 扩压器叶片调节转动导叶或扩压器叶片 使气流无冲击进入 避免气流冲击和喘振发生 特点 经济性好 损失少 但机构复杂 原理 减少压缩机内部冲击损失 使压缩机特性曲线变平缓