离心式压缩机的性能测试与计算

1、试验研究62006年第2期离心式压缩机的性能测试与计算谢进祥/中石化股份公司茂名分公司机动部#摘要:介绍了离心式压缩机的性能测试与流量、足一催化装置的正常生产需要。新的401/2机7压力、内功率的计算过程,并作出了评价。组的设计参数和技术要求见表lo#关键词:离心式压缩机 性能测试 计算中图分类号:TH452文献标识码:B表1新的401/2机组的设计参数和技术要求#文章编号：1006 - 8155（2006）02 - 0006 04主风机级数4级（按三元流叶轮设计）#Performance Test and Calculation of Centrifugal CtompressorAbstr

2、act: This article introduces the performance test and the calculation procedure of flow, pressure and inner power of centrifugal compressor.Key words： Centrifugal compressor Performance test calculation1引言转速多变效率流量调节设计寿命进口温度/C相对湿度/%5500r/min83%进口蝶阀200000h年平均（工况2）0.096232.4最热月平均囿最冷月平均值（设计点）0.096（工况1）0

3、.09630.78415.6778#1流量Nn?/min（湿基）设计点115012500.3241505000某炼油厂一催化装置401/2压缩机组于 1975年安装投用。该机组的蒸汽透平机是从旧 船上拆下来的背压双冲动级的透平机，经过20 多年的运行,早已超过设计寿命。喷嘴和动叶 栅磨损严重，绝热效率已下降到45%O该透平 机已不能再将压缩机驱动到额定转速,压缩机 风量和岀口压力也不能满足装置的正常生产需 要。鉴于这种情况，决定对该机组进行更新改 造。新机组由离心式压缩机、齿轮箱和电动机 组成。离心式压缩机由某鼓风机厂设计制造, 齿轮箱由南京高速齿轮箱厂制造，电动机由上 海电机厂制造。最大值出

4、口压力/MPa（绝）轴功率/kW额定功率/kw3压缩机的性能试验根据技术协议规定，新的离心式压缩机组采用三元流叶轮设计，在制造厂试验台现场记 录的试验数据见表2O制造厂试验台现场提供的压缩机出口管道9#r<2新机组的设计参数和技术要求管径D = 500mm,出口端流量测量孔板直径d=390mm,孔板流量系数a =0.746,膨胀系数e#01/2机组投用后，单独供风便能满= 0.987。#10收稿日期：2005- 12-23 茂名市 5250厂#表2新的401/2离心式压缩机性能测试数据测试点1234(设计点)5室温】0比20?520?5212179相对湿度0/%8T792179出口压力p

5、2/Wa 孔板前压力/kPa79 72675,326139.719136.920207.313205 446215.178213.045孔板前后压力差/kPa大气压力(进口压力)/>i/Pa孔板前温度/C转速/(r/min)33.86355.19495700136.3126.91136.31554095700160.827.8160.8554019.99895700183.2628.16183.62554117.59895700185.4328.31185.785517229977228.910133?95700195.329 T 195?3554011表2新的401/2离心式压缩机性能

6、测试数据测试点1234(设计点)5室温】0比20?520?52121794压缩机各试验点计算结果计算压缩机岀口空气质量流量#表2新的401/2离心式压缩机性能测试数据测试点1234(设计点)5室温】0比20?520?5212179til= 1505.1=1 09326 kg/m31376.7 m3/min Pi(12) 计算空气标准密度PN-28/22.4-1.2933 kg/m3(13) 计算空气标准容积流量qN 1164 Nm3/min根据表2各测试点的测量数据，利用相关 公式计算出新的401/2离心式压缩机的空气进 口流量、内功率、多变效率等。4.1第4试验点，即设计点的空气进口流量、

7、内功率及多变效率计算查表可知:水蒸气气体常数% = 461.6J/ kgK；空气气体常数Rd = 287.04J/kgK;压缩 机进口温度下水蒸气的饱和压力= 3778Pa (28.31X3)；空气绝热指数k - 1.4；压缩机进、 出口压缩性系数Zil,Z2l;空气分子量M = 28.97。(1) 计算多变指数1m / 、= 1 5540lg(T2/Ti)(2) 计算多变效率=m=80-14%(3) 计算湿空气含水蒸气分量乂 二 0.622 X - 0 020023Ph 一 (pPs(4) 计算湿空气气体常数R 二 垒=290.47 J/kg-K1 +(5) 计算岀口压力化= 0.3107

8、MPa(6) 计算压力比甘牛= 3.247 p P1孔板前空气气体密度傑 RTZ = 2 31492 kg/m3g 于护 601505.1 kg/min(8) 压缩机进口质量流量与出口质量流量 之间的关系压缩机进口质量流量qm应等于出口质量 流量如2及机外泄质量流量q叱之和，即弘1 = 如2 + qmx。但数值与q沁数值相比极小，故 可认为q机严叽所以=如2 = Qm kg/mino(9) 计算压缩机空气进口密度n二厶C-RTiZi(10) 计算压缩机空气进口容积流量QmlPn(14) 每千克湿空气压缩机耗功 笃 RTizJ(务)一1I p= 128112.34 J/kg(15) 压缩机内功率

9、P - wfim /rp = 4020.1 kW第4测试点计算结果见表3。4.2其他测试点的空气进口流量、内功率、多 变效率计算同样,按上述公式和方法可计算出其它测 试点的空气进口流量、内功率、多变效率等。其 计算结果列于表3中。13表2新的401/2离心式压缩机性能测试数据测试点1234(设计点)5室温】0比20?520?5212179#忌执按乳 试验研究2006年第2期#表3压缩机各试验点计算结果#多变指数m 绝氯指薮b2.0550168571 56361 5540多变效率/%55770?279.2710.14湿空气气体常数R/(J/kgK)290 44湿空气含水蒸气分量0.01984干球

10、温度下的饱和水蒸气压力A/Pa3564290 640.0210713777 8290.470.0200233777 290 J40.020023377?. 8孔板前空气气体密度Pk压力比rp质量流量qm/(kg/min)1,4377i 83252100.61 84362 26862.4591863.23.16471588.31.0981L09411093452.314923.2471505,11.09326空气进口容积流量vi/(m3/min)1912.917031452.61376.7空气标准密度/(kg/m3)129331 2933129331.2933空气进口标准容积流量6N /(Nm3

11、/min) 空气出进丽力(P2/"i)/Mpa(绝厂 内功率P/kW1624.30.1754/0.0951440.702354/0.0951228111643891.342040.3029/0.09541740.31072/0.0957402051.55681?479.9290.480.0206853789.32.38423.401361425.71.092175130541.2933110230.32551/0.09574007.715#5第4试验点计算结果转化修正后的数值表3中第4试验点的计算结果，只是反映 该台压缩机在制造厂试验台工况条件下的性能,并不代表它在用户一催化装置工况

12、条件下 的性能。因此，必须用设计点工况对第4试验 点计算结果进行修正。修正后的数值才能与设 计参数进行比较，以判断它的实际性能是否符 合设计性能。转化计算结果见表4。16#表4转化计算结果#转化修正后数值第4试验点计算结果1.554修正到工况1后的数值L554修正到工况2后的数值1.554绝热指数怡进口压力pi'/MPa(绝)进口温度IV/C 丽湿应0/%多变效率力/%饱和水蒸气压力pJ/Pa 含水蒸气分量工湿空气气体常数R'/(J/kgK) ijB 軒;密 丽久kg/m3) 进口质量流量如'/(kg/min) 进口容积流量Qvi，/(m3/min)1.40.09571

13、.40?0961.40.096修正到设计点后的数值.55厂1.40,09628.317915.677232.4进口 标准容积流量 gxM'/XNm'/min)p2VMPa(ife)鞍湿全气臣缩机軽能压缩机内功率P/kW压缩机转速n'/(r/min)80.1437780.020023290.471 09326 10 M1381.9! 683.2470.3107128112.34020.15517-80.141772cT0089?288.591.1520158厂1372.51222.5 3】3860.3251133751.6439550010.1428080 0153628

14、9.681.112515291372.51180.63.2730.3142129165.54101：6550030.78480.1444160,025291.301.0846卫.61372.511513.1940 3066125926.2389& 5550017#6第4试验点计算结果的转化修正计算实例现用近似相似原理的相关公式把第4试验点计算结果转化到设计点工况进行修正计算。(多变指数m和效率转化后数值保 即 m，= m = 1. 554, rip = % = 80.14% o(2) 设计点空气含水蒸气分量/的计算 查表已知：在压缩机设计进口温度下水蒸气的饱和压力/<=4416P

15、a/=0.622x =0.025Pb 一 卩 P$(3) 计算设计点空气气体常数尺，二三怦学二2 91.3 J/kgK1十（4）计算设计点空气进口密度果,可判定该台压缩机在设计点工况下的实际 操作标准容积流量（>/ 1151Nm3/min）与设 计标准容积流量（n = 1150Nn?/min）大约相 等。而实际操作出口绝对压力（= 0.3066MPa）比设计出口绝对压力（化二 0.32MPa ）低4.19%。实际多变效率（加= 80.14%）比设计多变效率（弘-83%）低3. 45%OPrT，z =1.0846 kg/m3（5）第4试验点转化到设计点的质量流量 计算p =Qm1488.6

16、 kgf/minn p（6）第4试验点转化到设计点的进口容积 流量计算如1=虹=1372.5 m3/minQ1第4试验点转化到设计点的压力比计算/卩、"1加（亦一 1）亦、"心 、= 3.194（8）第4试验点转化到设计点的出口压力计算/>2 = %1' = 03066 MPa（9）第4试验点转化到设计点的标准流量 计算qvN= = 1151 Nm3 /minPn(10) 第4试验点转化到设计点的单位耗能/ /Wp =(倉)2 xx Wp 125926.2 J/kg(11) 第4试验点转化到设计点的内功率P 二(fqm') /% = 389&

17、5 kW420038004100 m4000 g3900图19结论虽然该台压缩机的性能没有达到设计要求，稍有偏差，但根据催化装置再生器、反应器 的现有状况，即操作压力不宜超过0. 23MPa20217性能曲线（绝）原设计压力0,26MPa（绝），压缩机岀口到再生器的压损约0.05MPa,故推算压缩机出a#产能力要求。（上接第37页）Close （sockfd）;也可以调用shutdown （）函数来关闭根据上面计算结果，作曲线如图1所示。8测试评价根据第4试验点转化到设计点的计算结socketo该函数允许用户只停止在某个方向上的数据传输，而另一个方向上的数据传输可继 续进行。如:int shutdown(int sockfd, int how);口压力不宜超过028MPm（绝）。所以，使用该 台压缩机后，它的供风量、压头的余量还是相当 大的，完全可满足目前催化装置的最大炼油生传输,将使振动信号的监测和电厂振动故障诊