第七幸离心压缩机的性能曲线和调节 7 5.0 第一节离心压缩机性能曲线 301 一板数对压缩机性能曲线的衫响 压缩机性能曲线是各复性能曲线的率联，但 二，转变化对压缩机性能曲线的响 范国变，且主取决于最后几数。故设计时】 可对后面几领采用较小的B角。 就会使损失大大增加，而使稳定工况范围变小 1在一定转速下，流量增大压缩机压比下降，反之 第一节压鲸机与整网联合工作 上开 各种但力损失，使压力下降。 工点限制，二者之间区城为压缩机的定 兄区，是街量压缩 对有中间冷中的多段压城机而言，这不问题 关系曲线，即p(Q)。有三种形式」 1管网阻力与流量无关 动经牛物新轻线网 向动 2管网阻力与流量平方成正比p=AQ 第三节离心压缩机的喘振 3.棕合形式甲=+AQ 振机理 P产A=党位P =AQ/ 1黄特脱离：当压缩执流量减少至来一值时 P:P-p.+AQ? 3)Q B)Q c)o 有数通道成小，使原来妻流过B叶道的气流大 管网性能南线 由实验 w 1
1 第一节 离心压缩机性能曲线 掌握：（1）性能曲线影响因素；（2）喘振原 理及防治；（3）调节方法及原理。 级数对 缩机性能曲线的影响 第七章 离心压缩机的性能曲线和调节 压缩机性能曲线是各级性能曲线的串联，但 受比容变化的影响，各级性能串联时，将使喘 振流量增大，堵塞流量减小，压缩机稳定工况 范围变窄，且主要取决于最后几级。故设计时， 可对后面几级采用较小的β2A角。 一.级数对压缩机性能曲线的影响 I+II+III I+II I Q(m3 1.0 /m) 3.0 5.0 7.0 压缩机 级数(段 数)对性 能曲线 影响 300 400 500 600 700Q( / ) 压缩机获得能头正比于转速的平方,转速增 大,气流马赫数也增大,这时若流量离开设计流量, 就会使损失大大增加,而使稳定工况范围变小. 二.转速变化对压缩机性能曲线的影响 1.在一定转速下,流量增大,压缩机压比下降,反之, 则上升. 2.在一定转速下,压缩机在设计点工作,效率最高. 3.压缩机性能曲线左边受喘振工况点限制,右边受 堵塞工况点限制,二者之间区域为压缩机的稳定 工况区,是衡量压缩机性能的一个重要指标. 4.压缩机级数愈多,性能曲线愈陡,稳定工况范围 愈窄.对有中间冷却的多段压缩机而言,这个问题 更重要. 5.转速愈高,压缩机性能曲线愈陡,稳定工况愈窄. 另转速升高时,整个压缩机性能曲线向大流量方 向移动. 管网系统：压缩机后面,压缩气体所需经过的全 部装置的总称。压缩气体流经管网时，需克服 各种阻力损失，使压力下降。 管网性能（阻力）曲线：指通过管网的气体流 量与保证这个流量通过管网所需的压力之间的 第二节 压缩机与管网联合工作 关系曲线，即p=f（Q）。有三种形式： 1.管网阻力与流量无关 如压缩机向某一容器输送气体，容器很大， 压力基本不变，而压缩机和容器之间管道很窄。 2.管网阻力与流量平方成正比:p=AQ2 3.综合形式:p=pr +AQ2 p= pr =定值 pr Q p p=AQ 2 Q p p= pr +AQ2 pr Q p Q a） Q b） Q c） 管网性能曲线 平衡工作点——压缩机性能曲线与管网性能曲 线交点 一.喘振机理 1.旋转脱离：当压缩机流量减少至某一值时， 叶片进口正冲角很大（如B叶道），使叶片非 工作面上的气流边界层严重分离，造成B叶道 有 减 第三节 离心压缩机的喘振 有效通道减小，使原来要流过B叶道的气流大 部分流向A叶道和C叶道。随即促使A叶道相继 严重脱离，而改进了C叶道，依次类推，造成 脱离区朝叶轮旋转的反向以ω/转动。由实验知： ω/ ＜ω，故从绝对坐标系观察脱离区与叶轮同 向旋转，这种现象称旋转脱离
2工况：流量进一步 二，喘振危害 直到管网压力等于压缩机 2.观澜压缩机出口压力和进口流量的变化； 3观测机体和轴承的振动情况； 压缩机流亚又减小 气流如此正流、倒流反复的轴向气流振满 4.降低转速； 现象为。 5设里旁路； 6在各级前设里可测叶片角度的导流器。 用户委求节任务分为 四精工况 1.测节流量而保持压力不变 2调节压力而保持流量不变： 支会客中功金物 2.流道最窄裁面处，气流达到声逃，流量不再 一压缩机出口节流调节：润节管网性能衡裁 增加。 第四节离心压缩机的调节方法 二压缩机进气节流调节：此变压第机性能南戴位工 进气压力降低 从而使小 G 四，采用可转动扩压器叶片调节 使压缩机可能在更小的 流量下工作。 三采用可转动的进口导叶调节（进气预旋调节） 流量区大幅废移物 8 节压头的高要 2
2 C B A u u/ 旋转脱离相对叶 轮移动的方向 2.喘振工况：流量进一步 减少，叶道中的若干脱离 团连成一个大脱离团，几 乎充满整个叶轮，叶轮不 再排出气流，压缩机出口 压力显著降低。这时，管 网中气流倒流向压缩机 旋转失速示意图 ， 直到管网压力等于压缩机 出口压力，倒流停止， 压缩机又正常向管网供气。当管网压力恢复， 压缩机流量又减小，直至系统中气流又发生倒 流。气流如此正流、倒流反复的轴向气流振荡 现象为喘振。 压缩机压力、效率显著下降，机器出现异 常噪音和强烈振动，导致轴承、密封破坏，转 子静子相碰，使机器的严重受损。 二.喘振危害 1 听测压缩机出气管气流的噪音 三.防喘振措施 . ； 2.观测压缩机出口压力和进口流量的变化； 3.观测机体和轴承的振动情况； 4.降低转速； 5.设置旁路； 6.在各级前设置可调叶片角度的导流器。 四.堵塞工况 压缩机流量增大、负冲角很大时，在下 面两种情况下，压缩机达到堵塞工况： 1.工作面边界层分离损失增加，叶轮作功全部 变为能量损失，压力不再升高； 2.流道最窄截面处，气流达到声速，流量不再 增加。 第四节 离心压缩机的调节方法 根据用户要求，按调节任务分为： 1.调节流量而保持压力不变； 2.调节压力而保持流量不变； 3.比例调节：保持压力比例不变或保证所压送的 两种气体的容积流量百分比不变。 一.压缩机出口节流调节：调节管网性能曲线 人为加大管网阻力的调节方法简便，但不 经济，用于小型鼓风机和通风机。 二.压缩机进气节流调节：改变压缩机性能曲线位置 进气压力降低，比 容增大，在相同的质量 流量下，容积流量增大， 从而使Hth减小，耗功小。 此外，进口节流后喘振 流量向小流量方向移动， 使压缩机可能在更小的 p G 1 2 流量下工作。 三.采用可转动的进口导叶调节（进气预旋调节） ( ) (1 ( ) ) 1 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 u c D D ctg u c g u u c u c g H r u th u u 正预旋增加时，性能曲线下移，Hth下降； 当负旋绕增加时，性能曲线上移， Hth增大。 喘振流量增大。耗功比进、出口节流均少，但 结构复杂，需对每一级采用可动导叶。 四.采用可转动扩压器叶片调节 叶片扩压器性能曲线陡，且当流量减小时， 一般先在叶片扩压器产生严重的脱离而导致喘 振。而减小叶片几何角α3A，能使性能曲线向小 流量区大幅度移动，使喘振流量大大降低，同 时效率和能量头变化很小。故调节扩压器叶片 角度常和其他方法（调转速）结合，以满足调 节压头的需要
儿种调节方法比较 1.改变压馆机转捷的调节方法，经济性最好、 调节范围广，适用于由蒸汽轮机、燃气轮机拖 3=13 16 动的离心压缩机。 2000 4000 60007000m3/min 2压鳍机进口节流调节，方法简单，经济性较 叶片扩压器的叶片位置不同时，莱 好，并具有一定的调节范围，目前转速固定的 单级离心扩压器性能曲钱的变化 离心压缩机、鼓风机常采用此法。 3.转动遗口导叶调节方法，调节范围较宽，经 五改变压缩机转速调节 济性也好，但结构比较复杂。 改变转速可以大幅度增大稳定工况区战。 4特动叶片扩压器的调节方法，能使压缩机性能 曲线平移，对减小喘振流量，扩大稳定工况范 围有效，经济性好，但结构复杂。适用于压力 稳定、流量变化大的变工况。目前这种方法单 独使用较少，常和其他调节方法联合使用。 5.出口节流调节方法最简单，但经济性最差。目 前除了在通风机及小功率离心鼓风机中使用外， 一般很少采用。 6也可同时采用几种方法，取长补短，最有效地 扩大压缩机稳定工况范围。 3
3 α3A=13° 16° 20° α3A=13° 16° 20° 2000 4000 6000 7000 m3/min Δp 0.7 0.8 ηpol 2000 4000 6000 7000 m /min 叶片扩压器的叶片位置不同时，某 单级离心扩压器性能曲线的变化 五.改变压缩机转速调节 改变转速可以大幅度增大稳定工况区域。 1.改变压缩机转速的调节方法，经济性最好、 调节范围广，适用于由蒸汽轮机、燃气轮机拖 动的离心压缩机。 2.压缩机进口节 节 流调 ，方法简单，经济性较 好，并具有一定的调节范围，目前转速固定的 离心压缩机、鼓风机常采用此法。 3.转动进口导叶调节方法，调节范围较宽，经 济性也好，但结构比较复杂。 4.转动叶片扩压器的调节方法，能使压缩机性能 曲线平移，对减小喘振流量，扩大稳定工况范 围有效，经济性好，但结构复杂。适用于压力 稳定、流量变化大的变工况。目前这种方法单 独使用较少，常和其他调节方法联合使用。 5.出口节流调节方法最简单，但经济性最差。目 前除了在通风机及小功率离心鼓风机中使用外， 一般很少采用。 6.也可同时采用几种方法，取长补短，最有效地 扩大压缩机稳定工况范围