第七章离心压缩机的性能曲线和调节§71离心压缩机的性能曲线

第七章离心压缩机的性能曲线和调节§7-1离心压缩机的性能曲线整机的效率、压比与流量之间的关系§7-1离心压缩机的性能曲线1不同转速下§7-1离心压缩机的性能曲线2无量纲性能曲线一、级数对压缩机性能曲线的影响§7-1离心压缩机的性能曲线二级串联使工况范围变窄，性能曲线变陡中冷器影响§7-1离心压缩机的性能曲线扩大整机的稳定工况范围，应尽量设法使后面级的性能曲线平坦些，如可对后几级采用较小叶轮出口安装角。二、转速变化对压缩机性能曲线的影响§7-1离心压缩机的性能曲线能量头与圆周速度关系转速增加，压比增加，气流马赫数增加，稳定工况范围便小，性能曲线变陡压缩机性能曲线分析（1）一定转速下，增大流量，压缩机压比下降；反之则上升（2）一定转速下存在效率最高值的最佳流量，该最佳流量为设计流量，对应工况点为设计工况点。（3）压缩机性能曲线在左喘振工况点和右堵塞工况点之间的区域为稳定工况区域，这为衡量压缩机性能的一个重要指标。（4）压缩机级数越多，气体受密度变化影响越大，性能曲线越陡，稳定工况范围越窄，尤其对于有中间冷却的多级压缩机。（5）转速增大，压缩机性能曲线向大流量方向移动且变陡，稳定工况范围变窄。§7-1离心压缩机的性能曲线（1）管网系统：压缩机后面压缩气体所经过的全部装置的总称。（2）压缩气体经过管网时，要克服一系列阻力而产生压力损失（沿程和局部损失）（3）管网性能曲线：通过管网的气体流量与保证该流量通过管网所需压力之间的关系曲线§7-2压缩机与管网联合工作管网性能曲线与压缩机联合工作情况§7-2压缩机与管网联合工作阀门关小，A增大阀门开大，A减小偏离设计点（平衡工作点），效率下降，故管网阻力计算要正确。管网曲线指导意义：管网设计和压缩机运行状态判断平衡状况稳定性分析§7-2压缩机与管网联合工作微小扰动法一、旋转失速流量增大－气流轴向速度增大－冲角i变小为负值－气流射向非工作面－工作面出现气流脱离－气流惯性抑制脱离扩大流量增大－扩压度减小－气流分离不易扩大§7-3旋转失速和喘振流量减小－气流轴向速度减小－冲角i增大－气流射向工作面－非工作面出现气流脱离并扩大流量减小－扩压度增大－气流易分离叶片扩压器流动情况与叶轮相同§7-3旋转失速和喘振（1）当流量下降，冲角增大时，由于气流不均匀性或加工问题，总是在某一个或几个叶片上先发生气流脱离现象，形成一个或几个脱离区（脱离团）（2）叶轮中脱离团相对于叶片的移动传播速度小于转子旋转的圆周速度，旋转脱离。（3）对叶片扩压器级，旋转脱离首先在叶片扩压器中出现，对于无叶扩压器级，旋转脱离一般先在叶轮中出现§7-3旋转失速和喘振产生旋转脱离的气流参数脉动§7-3旋转失速和喘振气流脉动－周期性交变应力－共振－叶片破坏§7-3旋转失速和喘振旋转失速由工况变化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现象，称为旋转失速渐进失速突变失速：特性曲线不连续性失速解除的流量要大于进入失速的流量，称为滞后现象渐进失速与突变失速同时出现：二、喘振工况流量减小－旋转失速－流动恶化－出口压力降低－管网气流回流－管网压力等于出口压力－气流正向流－压缩级正常工作－管网压力升高－流量下降－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，称为喘振。喘振时压力速度变化§7-3旋转失速和喘振1喘振机理2喘振危害性：（1）压缩机转子和静子经受交变应力而断裂（2）级件压力失常而引起强烈振动，导致密封及推力轴承损坏（3）使运动元件和静止元件相碰，造成事故§7-3旋转失速和喘振3喘振条件：内部：强烈突变失速外部：管网容量和特性容量大，喘振振幅大，频率低。喘振界限线§7-3旋转失速和喘振最小流量工作线4防止喘振方法（1）压缩机设计时加宽稳定工况区，喘振流量小于0.8设计流量（2）在压缩机性能曲线上标注喘振线和防喘振线（1.05-1.1喘振流量）（3）防喘放空（4）防喘回流（5）转动进口导叶、转动扩压器叶片及改变转速（6）压缩机进口安置温度、流量监视仪表，出口安置压力监视仪表，报警停车§7-3旋转失速和喘振5判断喘振方法（1）测听压缩机出气管气流噪声（2）观测压缩机出口压力和进口流量变化（3）观测机体和轴承的振动情况防喘振自动控制装置或人工识别：防喘振阀打开消除喘振－查找原因－采取措施－关闭防喘振阀－投入运行§7-4压缩机的串联和并联一串联质量流量相等，（1）总性能曲线变陡（2）提高压力或/和流量（3）管网阻力太低，串联无意义§7-4压缩机的串联和并联二、并联1使用情况：（1）必须加大气体供应量，而不对现有压缩机作重新设计或改建（2）气体需求量很大，用一台压缩机供气可能尺寸过大或制造上有困难（3）用户的需气量经常变动§7-4压缩机的串联和并联（1）每台压缩机压比相等，总压比不变或升高（管网曲线定）（2）流量不变或提高流量，但流量小于压缩机单独工作流量之和（管网曲线定）（3）管网阻力太大，并联无意义（4）转速差别引起的协调问题，转速低者可能发生喘振现象2运行特征按调节任务：1等压力调节2等流量调节3比例调节调节方法：（1）出口节流（2）进口节流（3）采用可转动的进口导叶（4）采用可转动的扩压器叶片（5）改变压缩机转速§7-5离心式压缩机的调节§7-5离心式压缩机的调节一压缩机出口节流调节（改变管网性能曲线）1压力不变，流量变化2流量不变，压力变化缺点：不经济，效率下降大，不适用于性能曲线较陡，流量调节量的情况，只在小型鼓风机和通风机中使用。§7-5离心式压缩机的调节二压缩机进口节流调节（改变压缩机性能曲线）1压力不变，流量变化2流量不变，压力变化优点：经济性好；喘振流量减小；简便缺点：节流后气流均匀性§7-5离心式压缩机的调节二压缩机进口节流调节（改变压缩机性能曲线）1压力不变，流量变化2流量不变，压力变化优点：经济性好；喘振流量减小；简便缺点：节流后气流均匀性§7-5离心式压缩机的调节三可转动进口导叶调节（进气预旋调节）1正旋绕2负旋绕通风机效果好；强后弯叶轮效果差§7-5离心式压缩机的调节进气旋绕对级性能影响试验负旋绕，性能曲线上移；曲线平坦；喘振流量值增大优点：良好气动性能，较进口节流经济；缺点：需考虑动静元件配合；进口气流相对速度的马赫数；对多级装置复杂；§7-5离心式压缩机的调节四可转动扩压器叶片调节（扩大稳定工况范围）减小叶片进口角－性能曲线向小流量区平移－喘振流量减小不能改变压缩机出口压力与改变转速调节方法联合使用，可大幅度扩大稳定工况范围§7-5离心式压缩机的调节五改变转速调节调节（能量头改变）§7-5离心式压缩机的调节优点