离心压缩机的性能曲线

,第五章离心压缩机的性能曲线,特性曲线喘振稳定工作区,上一章下一章,一.特性曲线,1.级的能量损失,2.级的性能曲线,在离心压缩机的流道中，气流流动的现象非常复杂。其能量损失基本上包括流动损失、轮阻损失和漏气损失三部分。而流动损失又包括了摩擦损失、分离损失、二次流损失和尾迹损失四部分。,离心压缩机级在不同流量时的级压比（或者排压）、级效率、功率P与进口流量qv的关系曲线称为级的性能曲线。,右图为一定转速下某模型级的性能曲线，由图可以看出：在一定的进口气体状态或者转速下，增大流量，级的压比将下降。反之，则上升。离心压缩机的级效率存在一个最大值，通常取这个最大效率点作为设计点。当进口流量偏离设计点时，级效率都会因为级内的损失增大而下降。喘振工况和堵塞工况之间的区域为稳定工作区。稳定工作范围的大小也是衡量级性能的一个重要指标。,一.特性曲线,3.离心压缩机的性能曲线,离心压缩机整机在不同流量时的压比（或者排压）、整机效率、功率P与进口流量qv的关系曲线称为离心压缩机的性能曲线。,离心压缩机整机具有与离心压缩机级相类似的性能曲线。下图为单级、两级和三级压缩的离心压缩机整机-qv曲线，由图可以看出：,当级间带有中间冷却时，以上的现象会更加明显。,多级串联工作与单级工作相比，整机的喘振流量增大，堵塞流量减小。多级串联工作与单级工作相比，整机性能曲线的形状变陡，稳定工况范围变窄。串联的级数越多，整机的性能曲线就越陡，稳定工况范围也就越窄。,二.喘振,1.旋转失速,离心压缩机的级在非设计工况下，由于工况变化（流量减小）导致叶片通道中产生严重的气流脱离，形成旋转脱离现象，而使级性能明显恶化的情况，称为旋转失速。,根据强烈程度，旋转失速可以分为渐进失速和突变失速。根据右图可以看出，渐进失速时，性能曲线平滑而连续；而突变失速时，性能曲线出现跳跃，表现为不连续性。,2.喘振的定义,在离心压缩机的流道中，由于工况改变，流量显著减小，形成突变失速，此时的流动情况会大大恶化。这时叶轮虽仍在旋转，对气体作功，但却不能提高气体的压力，于是压缩机出口压力显著下降。这时可能出现管网中压力反大于压缩机出口处压力的情况，因而管网中的气体就向压缩机倒流，一直到管网中的压力下降至低于压缩机出口压力为止。这时倒流停止，气流又在叶轮作用下正向流动，压缩机又开始向管网供气。但当管网压力回升到原有水平时，压缩机正常排气又受到阻碍，流量又下降，系统中的气体又产生倒流。如此周而复始，在整个系统中发生了周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象，这种现象称之为压缩机的“喘振”。,二.喘振,3.喘振的现象及特点,喘振时噪声增大，发出异常的周期性吼叫或喘气声，甚至出现爆音。喘振时出口压力和进口流量两个参数都发生周期性的大幅度脉动。喘振时机体和轴承会发生强烈振动，其振幅比平常正常运行时大得多。,4.喘振的后果,喘振会造成严重的后果，主要有以下几点：喘振会使转子和定子经受交变应力而断裂。喘振会使级间压力失常而引起强烈振动，导致密封及推力轴承的损坏。喘振会使运动元件和静止元件相碰，造成严重事故。,5.喘振的预防措施,设计时尽可能使压缩机有较宽的稳定工作区域。设计点远离喘振点。防喘放空或防喘回流。转动进口导叶、转动扩压器叶片或者调速等调节方法。,三.稳定工作区,通常离心压缩机的设计点是机组的最高效率点，机组大部分时间应当在此点运行。但是其运行点不可能始终保持在这一点上不变。在实际运行时，随着管网用气状态的变化，离心压缩机的运行点也会随之发生移动。如下图所示。,当进气流量减小时，随着离心压缩机内能量损失的增大，机组的效率会逐渐下降。若进气流量继续减小，将导致喘振的发生。喘振的危害是十分严重的，离心压缩机不允许在喘振工况下工作。当进气流量增大时，离心压缩机内的能量损失也会增大，机组的效率也会逐渐下降。此时，叶轮对气体所作的功全部用来克服能量损失，这时级中压力无法升高。或者流量增大到某值后，流道某处