【正文】 曲線的左邊受到喘振工況的限 制，右邊受到堵塞工況限制，在這兩個(gè)工況之間 的區(qū)域稱為壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。壓縮機(jī)變工 況的穩(wěn)定工作范圍越寬越好。 喘振工況 （ 1）壓縮機(jī)喘振的機(jī)理 （ 2）喘振的危害 （ 3）防喘振的措施 （ 1）壓縮機(jī)喘振的機(jī)理 旋轉(zhuǎn)脫離 壓縮機(jī)的喘振 （ 2）喘振的危害 喘振造成的后果是很嚴(yán)重的，它不僅使壓縮 機(jī)的性能惡化，壓力和效率顯著降低，機(jī)器出現(xiàn) 異常的噪聲、吼叫和爆音，而且使機(jī)器出現(xiàn)強(qiáng)烈 的振動(dòng)，致使壓縮機(jī)的軸承、密封遭到損壞，甚 至發(fā)生轉(zhuǎn)子和固定部件的碰撞，造成機(jī)器的嚴(yán)重 破壞。 （ 3）防喘振的措施 操作者應(yīng)具備標(biāo)注喘振線的壓縮機(jī)性能曲線，隨時(shí)了解壓縮 機(jī)工況點(diǎn)處在性能曲線圖上的位置。為偏于運(yùn)行安全，可在 比喘振線的流量大出 5％～ 10％的地方加注一條防喘振線，以 提醒操作者注意。 降低運(yùn)行轉(zhuǎn)速，可使流量減少而不致進(jìn)人喘振狀態(tài)，但出口 壓力隨之降低。 在首級(jí)或各級(jí)設(shè)置導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)導(dǎo)葉角度，使流量減 少時(shí)的進(jìn)氣沖角不致太大，從而避免發(fā)生喘振。 在壓縮機(jī)出口設(shè)置旁通管道，如生產(chǎn)中必須減少壓縮機(jī)的輸 送流量時(shí)，讓多余的氣體放空，或經(jīng)降壓后仍回進(jìn)氣管，寧 肯多消耗流量與功率，也要讓壓縮機(jī)通過(guò)足夠的流量，以防 進(jìn)入喘振狀態(tài)。 （ 3）防喘振的措施（續(xù)） 在壓縮機(jī)進(jìn)口安置溫度、流量監(jiān)視儀表，出口安置 壓力監(jiān)視儀表，一旦出現(xiàn)異?；蚨苏窦皶r(shí)報(bào)警，最好 還能與防喘振控制操作聯(lián)功 d4與緊急停車聯(lián)動(dòng)。 運(yùn)行操作人員應(yīng)了解壓縮機(jī)的工作原理，隨時(shí)注意 機(jī)器所在的工況位置，熟悉各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)控制 系統(tǒng)的操作，盡量使機(jī)器不致迅人喘損狀態(tài)。一日進(jìn) 人喘振應(yīng)立即加大流量退出喘振或市即停機(jī)。停機(jī) 后，應(yīng)經(jīng)開缸檢查確無(wú)隱患，方可再開動(dòng)機(jī)器。 堵塞工況 流量達(dá)到最大時(shí)的工況即為最大流量工況。造成這 種工況有兩種可能：一是級(jí)中流道中某喉部處氣流達(dá)到 臨界狀態(tài)，這時(shí)氣體的容積流量已是最大值，任憑壓縮 機(jī)背壓再降低，流量也不可能再增加，這種情況稱為 “ 阻塞”工況。另一種情況是流道內(nèi)并未達(dá)到臨界狀 態(tài)，即未出現(xiàn)“阻塞”工況，但壓縮機(jī)在偌大的流量 下，機(jī)內(nèi)流動(dòng)損失很大，所能提供的排氣壓力已很小， 幾乎接近零能頭，僅夠用來(lái)克服排氣管的流動(dòng)阻力以維 持這樣大的流量，這也是壓縮機(jī)的最大流量工況。 由制造廠商提供的離心式壓縮機(jī)的性能曲線圖上一般 都注明該壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)條件，例如氣體介質(zhì)名稱、密度 (或分子量 )、進(jìn)氣壓力及進(jìn)氣溫度等。因?yàn)槿绻\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的 氣體介質(zhì)、進(jìn)氣條件與設(shè)計(jì)條件不符，那么壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 性能就有別于所提供的性能曲線圖。以如圖形式表示的性 能曲線與氣體的性質(zhì)和進(jìn)氣狀態(tài)密切相關(guān)。如圖所示，如 果進(jìn)氣溫度 Ti不變，在相同容積流量 Qi下，壓縮重的氣體 所得到的壓力比較大；反之，壓縮輕的氣體，所得的壓力 比較小。同樣，假設(shè)壓縮的是同一種氣體介質(zhì)，但進(jìn)氣溫 度 Ti不同，進(jìn)氣溫度較高的氣體，共性能曲線在下方，進(jìn) 氣溫度較低的氣體的性能曲線在上方。 性能曲線的變化規(guī)律 壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合 管網(wǎng)特性曲線 壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作 平衡工況的穩(wěn)定性 e r rp ??+???????????????2 2c c?? 所謂管網(wǎng)，一般是指與壓縮機(jī)連接的進(jìn)氣管路、 排氣管路以及這些管路上的附件及設(shè)備的總稱。但 對(duì)于離心式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，管網(wǎng)只是指壓縮機(jī)后面的 管路及全部裝置。管網(wǎng)終端的壓力應(yīng)為： 式中△ P包括管網(wǎng)中的摩擦損失和局部阻力損 失， A為總阻力損失的計(jì)算系數(shù)。 l 2 2 =?p +??p =?p +????????????????=?pr +?AQ 2 管網(wǎng)特性曲線 壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作 某壓縮機(jī)原來(lái)進(jìn)氣溫度為 30度，工作點(diǎn)在 A點(diǎn) (見圖 )， 因生產(chǎn)中冷卻器出了故障，使氣溫劇增到 70度，這時(shí)壓縮 機(jī)突然出現(xiàn)了喘振，究其原因，就是因?yàn)檫M(jìn)氣溫度升高， 使壓縮機(jī)的性能曲線下降，由線 1下降為 l’，而管網(wǎng)性能 曲線未變，壓縮機(jī)的工作點(diǎn)變到 A’，此點(diǎn)如果落在喘振限 上，就會(huì)出現(xiàn)喘振。 例 1 性能變化造成的喘振情況 例 2 性能變化造成的喘振情況 某壓縮機(jī)原在上圖所示的 A點(diǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，后來(lái)由于某 種原因，進(jìn)氣管被異物堵塞而出現(xiàn)了喘振。分析其原因 就是因?yàn)檫M(jìn)氣管被堵，壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力從 pi一下降為 pi’。使機(jī)器性能曲線下降到 l’線，管網(wǎng)性能曲線無(wú)變 化，于是工作點(diǎn)變到 A’，落入喘振限所致。 例 3 性能變化造成的喘振情況 某壓縮機(jī)原在轉(zhuǎn)速為 n下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，工況點(diǎn)為 A 點(diǎn) (見上圖 )。后因生產(chǎn)中高壓蒸汽供應(yīng)不足，作為 驅(qū)動(dòng)機(jī)的蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到 n2，這時(shí)壓縮機(jī)的 工作點(diǎn) A’落到喘振區(qū)，因此產(chǎn)生了喘振。 壓縮機(jī)串聯(lián)工作可增大氣流的排出壓力，壓縮機(jī)并 聯(lián)工作可增大氣流的輸送流量。但在兩臺(tái)壓縮機(jī)串聯(lián)或 并聯(lián)工作時(shí)，兩臺(tái)壓縮機(jī)的特性和管網(wǎng)特性在相互匹配 中有可能出現(xiàn)不能很好協(xié)調(diào)工作的情況，例如使總的性 能曲線變陡，變工況時(shí)某臺(tái)壓縮機(jī)實(shí)際上沒起作用，卻 自自耗功，或者某臺(tái)壓縮機(jī)發(fā)生喘振等。 壓縮機(jī)的串聯(lián)與并聯(lián) 壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)方法及特點(diǎn) 壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作時(shí)，應(yīng)盡量運(yùn)行在最高效率工 況點(diǎn)附近。在實(shí)際運(yùn)行中，為滿足用戶對(duì)輸送氣流的流量 或壓力增減的需要，就必需設(shè)法改變壓縮機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)。 實(shí)施改變壓縮機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的操作稱為調(diào)節(jié)。下面討論幾 種壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)方法。 1 2 3 4 5 6 壓縮機(jī)出口節(jié)流調(diào)節(jié) 壓縮機(jī)進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié) 采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié) (又稱進(jìn)氣預(yù)旋調(diào)節(jié) ) 采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的擴(kuò)壓器葉片調(diào)節(jié) 改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié) 三種調(diào)節(jié)方法的經(jīng)濟(jì)性比較及聯(lián)合采用兩種調(diào)節(jié) 壓縮機(jī)出口節(jié)流調(diào)節(jié) 壓縮機(jī)進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)壓縮機(jī)進(jìn) 口管道中閥門開度 是又一種簡(jiǎn)便且可 節(jié)省功率的調(diào)節(jié)方 法。如圖所示，改 變進(jìn)氣管道中的閥 門開度，可以改變 壓縮機(jī)性能曲線的 位置，從而達(dá)到改 變輸送氣流的流量 或壓力。 采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié) 采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的擴(kuò)壓器葉片調(diào)節(jié) 改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié) 圖為用戶要 求壓力 p，不變 而流量增大為 qms’ 或減小為 qms’， 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速到 n’ 或 n”，使 性能 曲線移動(dòng)即可滿 足要求。 三種調(diào)節(jié)方法的經(jīng)濟(jì)性比較及聯(lián)合采用兩種調(diào)節(jié) 左圖表示了進(jìn)口節(jié) 流、進(jìn)氣預(yù)旋和改變轉(zhuǎn) 速的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。其中 以進(jìn)口節(jié)流為標(biāo)準(zhǔn)。曲 線 1表示進(jìn)口預(yù)旋比進(jìn) 口節(jié)流所節(jié)省的功率。 曲線 2表示改變轉(zhuǎn)速比 進(jìn)口節(jié)流所節(jié)省的功率。 顯然改變轉(zhuǎn)速的經(jīng)濟(jì)性 最佳。 主要零部件及輔助系統(tǒng) 葉輪 密封結(jié)構(gòu) 葉輪 對(duì)葉輪的要求 葉輪的結(jié)構(gòu)形式 葉輪是離心壓縮機(jī)中唯一對(duì)氣體作功的部件， 且是高速回轉(zhuǎn)件，所以對(duì)葉輪的設(shè)計(jì)、材料和制造 要求都很高，對(duì)葉輪的要求主要是： 提供盡可能大的能量頭； 葉輪以及與之匹配的整個(gè)級(jí)的效率要比較高； 所設(shè)計(jì)的葉輪型式能使級(jí)及整機(jī)的性能穩(wěn)定工 況區(qū)較寬； 強(qiáng)度及制造質(zhì)量符合要求。 對(duì)葉輪的要求 葉輪的結(jié)構(gòu)形式 (1) 按葉輪的彎曲形式分 (2) 按葉輪結(jié)構(gòu)形式分 (3) 按制造工藝分 葉輪 性能 前彎式 徑向式 后彎式 能量頭 高 中 中 反作用度 小 中 大 穩(wěn)定工況區(qū) 窄 中 寬 流動(dòng)效率 低 中 高 (1) 按葉輪的彎曲形式分 前彎葉片式葉輪 (2) 葉輪的結(jié)構(gòu)形式分 可分為閉式、半開式和開式葉輪三種類型。 離心壓縮機(jī)大多數(shù)采用閉式葉輪。 (3) 按制造工藝分 葉輪有鉚接、焊接、精密鑄造、釬焊 和電蝕加工等制造方法。 密封結(jié)構(gòu) 壓縮機(jī)中常用的密封形式 迷宮密封 浮環(huán)油膜密封 流體機(jī)械既有靜密封又有動(dòng)密封。動(dòng)密封是防 止機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)期間和停轉(zhuǎn)期間流體向外或向內(nèi)泄露 的構(gòu)件。動(dòng)密封主要是旋轉(zhuǎn)軸的密封。旋轉(zhuǎn)軸密封 又有面接觸密封和非接觸密封兩種主要類型。 壓縮機(jī)中常用的密封形式 迷宮密封 （ 1） 迷宮密封的結(jié)構(gòu)形式 （ 2） 密封原理 （ 3） 迷宮密封設(shè)計(jì)及使用中應(yīng)注意的問(wèn)題 迷宮密封的結(jié)構(gòu)形式 迷宮密封也稱為梳齒型密封，是一種非接觸型 密封。主要用于離心壓縮機(jī)級(jí)內(nèi)輪蓋密封、級(jí)問(wèn)密 封和平衡盤密封上。在壓力較低，且允許流體少量 流出時(shí)，也可作為軸密封 (軸與殼體問(wèn)的密封 )使用。 迷宮密封的結(jié)構(gòu)用的較多的是以下幾種： 平滑形 曲折形 臺(tái)階形 徑向排利的迷宮密封 還有一種新型的迷宮密封叫蜂窩形迷宮密封 平滑行迷宮密封 曲折形迷宮密封 臺(tái)階形迷宮密封 徑向排列的迷宮密封 蜂窩形迷宮密封 密封原理 迷宮密封是利 用節(jié)流原理使氣體 每經(jīng)過(guò)一個(gè)齒片， 壓力就下降一次， 經(jīng)過(guò)一定數(shù)量的齒 片后就形成較大的 壓降，實(shí)質(zhì)上迷宮 密封就是給氣體的 流動(dòng)以壓差阻力， 從而減小氣體的通 過(guò)量。 設(shè)計(jì)及使用中應(yīng)注意的問(wèn)題 梳齒密封除了輪蓋密封齒數(shù)較少外，一般密封結(jié)構(gòu)中 z不少 于 6片，也不多于 35片； 為提高節(jié)流降壓效果，梳齒的徑向間隙 s應(yīng)盡可能的小，一 般為 。相鄰齒片問(wèn)的距離和間隙的比應(yīng)足夠大，一 般齒距與間隙的比值為 6（如圖）； 梳齒頂端朝向來(lái)流一邊作成尖角形，以加強(qiáng)氣流旋渦，提 高密封效果； 梳齒材料一般采用青銅、銅銻錫合金及鋁合金等較軟的金 屬制作，避免劃傷軸或軸套。對(duì)于易燃、易爆氣體，還應(yīng)采 用不會(huì)產(chǎn)生火花的材料； 如果被密封的氣體有毒或易燃易爆，不允許漏至機(jī)外仍采 用迷宮密封的話，則必須在梳齒的中間某部位，設(shè)計(jì)成抽氣 (或沖氣 )的密封型式。 浮環(huán)油膜密封 1一浮環(huán) 2一 L型固定環(huán) 3一銷釘 4一彈簧 5一軸套 6一擋油環(huán) 7一甩油環(huán) 8一軸 9一高壓側(cè)預(yù)密封梳齒 10一梳齒座 11一高壓側(cè)回油孔 12一空腔 13一進(jìn)油孔 14一低壓側(cè)回油空腔 安全可靠性 葉輪強(qiáng)度 轉(zhuǎn)子臨界速速度 軸向推力的平衡 抑振軸承 機(jī)械故障診斷 由于離心葉輪高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力及與軸過(guò)盈配合 所產(chǎn)生的壓緊力等，會(huì)使葉輪內(nèi)部產(chǎn)生很大的應(yīng)力，為保 證安全運(yùn)轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行葉輪強(qiáng)度計(jì)算。 閉式葉輪由輪盤、輪蓋和葉片構(gòu)成，從強(qiáng)度觀點(diǎn)看，輪 蓋可視為輪盤的一個(gè)特例。而沿周向分散的葉片，可假定 為沿周向均勻分布的由特定材料制成的盤形夾層。故葉輪 強(qiáng)度計(jì)算主要是輪盤應(yīng)力計(jì)算。目前輪盤應(yīng)力計(jì)算有二次 法、遞推一代人法和有限元法。 應(yīng)當(dāng)指出，由于葉輪的重要作用和特殊地位，通常均選 用優(yōu)質(zhì)的材料，考究的制造工藝和偏于安全的圓周速度 uz，故葉輪的安全可靠性，一般是可以有所保證的。 葉輪強(qiáng)度 轉(zhuǎn)子臨界速度 n2nc1 為了確保機(jī)器運(yùn)行的安全性，要求工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離 第 2階臨界轉(zhuǎn)速，其校核條件是 對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子 為了防止可能出現(xiàn)的軸承油膜振蕩，工作轉(zhuǎn)速應(yīng) 低于二倍的第一階臨界轉(zhuǎn)速，即 n≤ 對(duì)于柔性轉(zhuǎn)子 ≤n≤ a b c 軸向推力的平衡措施 (1) 葉輪對(duì)排 葉輪的各種排列方式如下圖所示，圖 (a)是葉輪 順排，轉(zhuǎn)子上各葉輪軸向力相加；圖 (b)和帶有中間 冷卻器酌圖 (c)是葉輪對(duì)排，可使轉(zhuǎn)子上的軸向力相 互抵消，總軸向力大大降低。 在輪盤背面加幾條徑向 筋片，如圖所示，相當(dāng)于增 加一個(gè)半開式葉輪。使間隙 中的流體旋轉(zhuǎn)角速度增加一 倍，從而使離心力增加．壓 力減小圖中 eij線為無(wú)筋時(shí)的 壓力分布，而 eih為有筋時(shí)的 壓力分布。可見靠?jī)?nèi)徑處的 壓力顯著下降，故使葉輪軸 向力減少，這種措施對(duì)流體 密度大的高壓壓縮機(jī)減小葉 輪軸向力有效。 （ 2） 葉輪背面加筋 如左圖所示， 在末級(jí)葉輪之后的 軸上安裝一個(gè)平衡 盤。并使平