第5章：离心压缩机的性能曲线.ppt

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