离心压缩机-离心压缩机的性能曲线与调节

目录离心压缩机的性能曲线的概念1离心压缩机的性能曲线的测定2离心压缩机的性能曲线的特点3离心式压缩机整机的性能曲线4离心式压缩机性能曲线，离心式压缩机性能曲线一、离心压缩机的性能曲线离心式压缩机是由级组成，离心式压缩机的性能曲线决定于级的性能曲线，反映离心式压缩机性能最主要的参数是压力比、效率、功率及流量等。如果把压缩机在某个转速及进口状态下，ε-

Qj、ηpol

-Qj、N

-Qj

之间的关系曲线称为级的性能曲线，也称离心式压缩机的性能曲线。离心式压缩机级的性能曲线是通过实验测定出来的，反映了各参数之间的变化规律。二、性能曲线的测定1.实验装置压缩机的性能曲线是靠实验测得的，有时也可用相似换算得到。性能曲线测试装置见图5-16，调节阀和流量计均安装在排气管路上，也可以安装在进气管路上。图5-16离心压缩机性能曲线测试装置2.实验过程把压缩机稳定在某一转速下运行，用调节阀调节流量，开始时阀门全开，流量为最大流量，记下各测点的数据，把阀门依次关小，再记数据，依次减小流量，直到压缩机出现不正常的工况（喘振）时停止，此时的流量即为最小流量。图5-16离心压缩机性能曲线测试装置3.作出性能曲线以实验测得的各数据为依据，作出各性能曲线。图5-17为某压缩机的级在叶轮圆周速度u=270m/s、设计点效率：ηpol

=0.81、压力比ε=1.54、设计流量：Q设计

=67.6m3/min时测得的性能曲线。：图5-17级的性能曲线图5-17级的性能曲线三、性能曲线的特点（1）工况和最佳工况点离心式压缩机性能曲线上的某一点，是压缩机运行时的某一工作状态，简称工况。性能曲线上效率最高的点，称为最佳工况点，一般是机器的设计工况点。图5-17级的性能曲线（2）效率和压力比离心压缩机的效率ηpol曲线一般随Qj增大而增大，但当增大到一定限度后，随流量的增大而减小。效率曲线有最高效率点，在最佳工况点左右两边的各工况点，其效率均有所降低。随着流量的减小，压力比增大，在最小流量时，压力比达到最大值。四、离心压缩机整机的性能曲线1.整机的性能曲线离心式压缩机的性能曲线与级的性能曲线类似，也是将整机的压力比、效率及功率与进口流量之间的关系用性能曲线表示在坐标图上，而且这些主要性能参数也是由实验得出的。2.特点

图5-21所示为DA350-61离心式压缩机的性能曲线。压缩机的性能不论是多级的或是具有中间冷却的，都与单级性能曲线大致相同。其特点表现在：压力比随流量的增加而降低，功率随流量的增加而增加，当流量增加到某一程度后，出口压力或压力比很快下降，这时功率也随之下降。图5-21离心压缩机的性能曲线3.稳定工况范围离心式压缩机性能曲线的左边受到喘振工况的限制，右边受到滞止工况的限制，在这两个工况之间的区域，称为“稳定工况范围”，见图5-21所示。压缩机性能的好坏，不仅要求在设计流量下效率最高，而且要求压缩机稳定工况范围越宽越好。图5-21离心压缩机的性能曲线目录离心式压缩机的喘振概念1离心压缩机的喘振原理2喘振的危害和预防措施3离心式压缩机的堵塞工况4离心式压缩机喘振与堵塞工况一、喘振概念在测定离心压缩机性能曲线的时侯，当流量小于设计流量到一定程度时，离心式压缩机就会出现不稳定的工作状态，这种状态称作喘振或飞动。那么什么叫喘振、喘振发生的机理是什么，如何防止喘振的发生呢？离心式压缩机喘振与堵塞工况二、喘振原理1.喘振工况当流量减小到某一值时，压缩机的气流出现脉动，振动加剧，伴随着吼叫声，这种不稳定的工况称为喘振工况，这一极限流量Qjmin称为喘振流量。离心式压缩机性能曲线的左端只能到喘振流量Qjmin

，流量不能再减小了。2.喘振现象发生喘振时，叶轮虽然在旋转，但对气体做功大都变为能量损失，气体压力不再提高，压缩机出口压力显著下降，管网压力有可能大于压缩机出口压力，因而会产生气体倒流的现象，一直到管网压力小于压缩机出口压力为止。随后压缩机又开始供气，经过压缩机的流量又增大，但当管网压力恢复至原来水平时，压缩机正常排气又受到阻碍，流量又飞开始下降，系统中气体又发生倒流，整个系统发生周期性低频大幅度气流振荡现象。3.喘振边界将压缩机在各种不同转速下测得的ε-

Qj曲线，每条曲线都有自身的喘振流量，如果将每条曲线喘振流量所在的点连接起来，可得出一条曲线，称为喘振边界线。喘振边界线右侧的部分，表示该机器的稳定工况范围，见图5-19所示。图5-19不同转速下的曲线三、喘振的危害和预防措施喘振的危害（1）压缩机的性能恶化，压力和效率显著降低。（2）压缩机出现噪声、吼叫和爆音；出现强烈的振动，使轴承、密封遭到损坏.（3）转子和固定部件发生碰撞，造成严重破坏。2.预防措施（1）操作者应具备标注喘振线的能力，在比喘振流量大5％～10％的地方加注一条防喘振线，提醒操作者注意。（2）降低运行转速，使流量减少而不致进入喘振状态。（3）在首级或各级设置导叶转动机构，调节导叶角度，使流量减少时的进气冲角不致太大，避免发生喘振。（4）在压缩机出口设置旁通管道，见图5-20所示，如生产中必须减少压缩机的输送流量时，让多余的气体放空，以防进入喘振状态。（5）在气体出口设置旁通管路，利用旁路防喘振阀控制旁路流量大小，保证通过压缩机的流量大于最小流量Qjmin

。图5-20防喘振系统简图1—压缩机；2—气体冷却器；3—防喘振控制阀图5-20防喘振系统简图（6）在压缩机进口安装温度、流量监视仪表，出口安装压力监视仪表，一旦出现异常或喘振及时报警。（7）操作人员应了解压缩机的工作原理，随时注意机器所在的工况位置，熟悉各种监测系统和调节控制系统的操作，尽量使机器不致进入喘振状态。一旦进入喘振应立即加大流量退出喘振或立即停机。（8）只要备有防喘振措施，特别是操作人员认真负责，严格监视，就能防止喘振的发生，确保机器的安全运行。四、离心式压缩机的堵塞工况1.堵塞工况的概念

在转速不变时，离心压缩机级中的实际流量大于设计流量

Qj设计，当流量达到某一最大流量Qjmax时，压缩机的性能急剧恶化，压缩机不能够正常工作，这种工况称为堵塞工况（或滞止工况）。见图5-21所示。图5-21离心压缩机的性能曲线图5-21离心压缩机的性能曲线2.堵塞工况现象在压缩机发生堵塞工况时，叶片扩压器最小流通截面处的气流速度达到声速。

叶轮对气体所作的功，都消耗在克服流动损失上，气体的压力不再提高，ε=1。目录转速对性能曲线的影响1气体分子量对性能曲线的影响2温度对性能曲线的影响3离心式压缩机性能曲线的影响因素由制造厂商提供的性能曲线，一般都注明了压缩机的设计条件，如介质名称、密度（或分子量）、进气压力及进气温度等。如果运转时介质、进气条件与设计条件发生了变化，那么压缩机运转时性能就与所提供的性能曲线有所不同，下面介绍性能曲线的影响因素。离心式压缩机性能曲线的影响因素一、转速对性能曲线的影响改变工作转速，性能曲线ε-

Qj、ηpol

-Qj

随转速的减小向左下方移动。由图5-22可知，随着转速的减小，喘振工况点向坐标左侧小流量方向移动，即转速变小，离心压缩机的稳定工况范围变宽。图5-22不同转速时的性能曲线二、气体分子量对性能曲线的影响

当气体分子量减小时，性能曲线ε-

Qj、ηpol

-Qj向左下方移动，见图5-23所示。如果压缩机的出口压力不变，分子量由25变为20时，工作点由A移动到A‘，该点已进入喘振区域，所以在压缩机运转过程中，对气体分子量变动的范围要加以限制。图5-23不同分子量的气体对性能曲线的影响三、温度对性能曲线的影响

气体温度升高、吸入压力降低，性能曲线ε-

Qj、ηpol

-Qj向左下方移动。所以在吸入温度升高，操作压力不变的情况下，压缩机很容易进入喘振区域，见图5-24所示图5-24温度对性能曲线的影响目录离心压缩机管路的概念1离心压缩机的管路特性曲线2离心式压缩机管路曲线的类型3离心压缩机的管路特性曲线一、管路的概念离心式压缩机与离心泵一样，工作时的工作点与连接的管路有密切的关系。所谓管路一般是指与压缩机相连的进气管路、排气管路以及这些管路上的附件及设备的总称。离心压缩机的管路特性曲线二、管路特性曲线

所谓管路特性曲线是指通过管路的气体流量

Qj与保证该流量通过管路时所需要的压力之间的关系曲线，见公式5-13所示。该曲线取决于管路本身的结构和用户的需求，每种管路都有自身的特性曲线，也称为管路阻力曲线。公式（5-13）三、管路特性曲线的形式（1）提高气体压力为主的管路

如图5-25所示，用压缩机为管路中某压力容器输送压力为pr的气体，压缩机与容器之间的管路很短，管路的流动损失可忽略不计，局部阻力为定值的情况，管路特性曲线见公式5-14所示。图5-25三种管路特性曲线如果管端压力pr发生变化，则特性曲线的高低也发生变化。公式（5-14）（2）用以克服某处局部阻力为主的管路

图5-25所示，压缩机提供的能量，主要用于克服管路某处的局部阻力，管路特性曲线为二次曲线，见公式5-15所示。如果将管路中的局部阻力（