【正文】 率壓縮機(jī)或級(jí)的效率主要是用來說明供給氣體的機(jī)械能的利用程度。D多變過程是具有損失的過程，多變指數(shù)m反映多變壓縮過程所需功的大小。多級(jí)壓縮過程需要的能量頭最大，所以多級(jí)壓縮機(jī)常做成多段，增加段間冷卻器從而使壓縮過程向等溫壓縮過程靠近，對于具有中間冷卻器的壓縮機(jī)常用等溫效率來衡量機(jī)器完善程度。對于離心式壓縮機(jī)來說，多變指數(shù)m大于絕熱指數(shù)K。絕熱壓縮后氣體溫度：T2/T1=( P2/P1)(K1)/K絕熱壓縮功為：Had=K/(K1)R T1(( P2/P1)(K1)/K1) （）C多變壓縮過程：過程存在流動(dòng)損失和摩擦損失，外界可以有熱交換或者無熱交換。壓縮機(jī)中氣體的實(shí)際壓縮過程是多變壓縮過程，但可以忽略與外界的熱交換。這部分流動(dòng)損失，是指氣流在葉輪內(nèi)和級(jí)的固定元件（如吸氣室、擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼等）內(nèi)的流動(dòng)損失。對整個(gè)壓縮機(jī)來說，葉輪對氣體作功轉(zhuǎn)換成下列三個(gè)部分：A提高氣體的靜壓能（壓縮功），使氣體從進(jìn)口壓力提高到出口壓力。離心式壓縮機(jī)的功耗及效率（1）概述：壓縮機(jī)氣體需要消耗的能，大型離心壓縮機(jī)由原動(dòng)機(jī)（如汽輪機(jī)、燃動(dòng)機(jī)等）驅(qū)動(dòng)，原動(dòng)機(jī)軸端所傳遞的功率包括壓縮機(jī)軸承、齒輪箱及聯(lián)軸節(jié)等傳動(dòng)部分的機(jī)械損失以及壓縮機(jī)內(nèi)功率。工作原理離心式壓縮機(jī)的工作原理與輸送液體的離心泵相似。其目的是進(jìn)一步將氣體的流動(dòng)速度轉(zhuǎn)化為壓力。（1）進(jìn)氣室：這是將進(jìn)氣室或中間冷卻器的氣體均勻地吸入葉輪去進(jìn)行增壓的通道，因此在壓縮機(jī)中每一段進(jìn)口都設(shè)置進(jìn)氣室。機(jī)殼內(nèi)有各種隔板，在機(jī)殼和隔板之間，隔板與隔板子之間構(gòu)成了吸氣室、擴(kuò)壓室、彎道和回流器等固定元件。聯(lián)軸節(jié)又叫背靠輪，它是汽輪機(jī)（或驅(qū)動(dòng)電機(jī)）和壓縮機(jī)以及壓縮機(jī)高低壓缸間的連接件，現(xiàn)在通常采用撓性聯(lián)軸節(jié)。在多級(jí)離心壓縮機(jī)中，由于每級(jí)葉輪兩側(cè)氣體作用在其上的力大小不同，因此，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)指向低壓端的合力，這個(gè)合力稱為軸向力。氣體經(jīng)壓縮后溫度就要升高，當(dāng)要求壓力比較高時(shí)，常將氣體壓縮到一定壓力時(shí)就從缸內(nèi)引出，在冷卻器內(nèi)降溫，然后再進(jìn)入下級(jí)繼續(xù)壓縮。 在壓縮機(jī)理論中常常沿氣體流動(dòng)線路，將壓縮機(jī)分成若干個(gè)級(jí)，級(jí)是由一個(gè)葉輪和與之相配合的固定元件擴(kuò)壓器、彎道和回流器的基本單元組成。第二節(jié)離心式壓縮機(jī)及汽輪機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、離心式壓縮機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu) 從外觀上首先看到的是機(jī)殼（氣缸），通常用鑄鐵或鑄鋼澆鑄而成。3. 背壓式汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹作功后，在大于一個(gè)大氣壓的壓力下排出氣缸，其排汽供其它低壓用戶。二、汽輪機(jī)的定義和分類： 汽輪機(jī)，又叫蒸汽透平，用蒸汽來做功的旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。按氣體運(yùn)動(dòng)方向分類：：被壓縮氣體在壓縮機(jī)內(nèi)大致沿垂直于壓縮機(jī)軸的徑向流動(dòng)。典型代表活塞式壓縮機(jī)，具有壓力范圍廣、效率高、排氣量基本不隨壓力變化的特點(diǎn)。在國民經(jīng)濟(jì)各部門得到廣泛的應(yīng)用，特別是在石油、化工、動(dòng)力和冶金等各個(gè)行業(yè)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中，工藝氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮提壓后，可滿足各種工況的需要，使工藝過程得以實(shí)現(xiàn)。另外還有滑片式、羅茨式、螺桿式壓縮機(jī)。：氣體在壓縮機(jī)內(nèi)大致沿平行于軸線方向流動(dòng)；：在軸流式的高壓段配以離心式段。來自鍋爐或其它汽源的蒸汽通過調(diào)速閥進(jìn)入汽輪機(jī)，一次高速流過一系列環(huán)形配置的噴嘴（靜葉柵）和動(dòng)葉柵而膨脹做功，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（將蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能），汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)或泵等負(fù)荷機(jī)旋轉(zhuǎn)。4. 多壓式（注入式）汽輪機(jī)若工藝過程中有某一壓力的蒸汽用不完時(shí)，就把這些多余的蒸汽通過管道注入汽輪機(jī)中的某個(gè)中間級(jí)內(nèi)并同原來的蒸汽一起在透平內(nèi)膨脹作功，從而回收能量。一臺(tái)壓縮機(jī)常常有兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣缸，按壓力高低稱低壓缸、中壓缸和高壓缸。如圖所示壓縮機(jī)每段進(jìn)口處的級(jí)成為首級(jí)，除了上述元件還包括進(jìn)氣室；壓縮機(jī)排氣口的級(jí)成為末級(jí)它沒有彎道和回流器，取而代之的是排氣室。根據(jù)冷卻次數(shù)的多少，可將壓縮分為幾個(gè)段。平衡盤是用自身兩側(cè)的壓力差來平衡軸向力的零件。它允許較大的平行不對中、角度不對中和綜合不對中。通流部分各主要部件的作用氣體在壓縮機(jī)中流經(jīng)的主要通道部件是進(jìn)氣室、葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器和蝸殼。（2）葉輪：葉輪也稱為工作輪，它是壓縮機(jī)的心臟部件，氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，氣體由于受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用以及在葉輪里的擴(kuò)壓流動(dòng)，使氣體壓力得到提高，速度也得到提高。（4）彎道：為了把擴(kuò)壓器后的氣體引入到下一級(jí)葉輪的進(jìn)口，就必須改變氣體流動(dòng)的方向，使其由離心方向的流動(dòng)改為向心方向的流動(dòng)，所以在擴(kuò)壓器的后面設(shè)置了彎道與其相連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)（如汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）帶動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪流道中的氣體受葉輪作用隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，氣體被甩到葉輪外的擴(kuò)壓器中去。內(nèi)功率指的是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子對氣體所消耗的功率。B提高氣體的動(dòng)能?？傊?，壓縮機(jī)級(jí)中的功耗有五部分組成，即靜壓能提高、動(dòng)能的變化、流動(dòng)的損失、輪阻損失和漏氣損失組成的，只有靜壓能的提高對氣體的升壓是有用的?，F(xiàn)分析各壓縮過程中的靜壓能提高（壓縮功）。多變過程氣體溫度計(jì)算式為：T2/T1=( P2/P1)(M1)/M 多變壓縮功為：Hpol=(m/(m1)) R T1(( P2/P1)(M1)/M1) （）以上式中R為氣體常數(shù)，被壓縮氣體組分越輕則R越大。機(jī)器設(shè)計(jì)和控制的越合理，則m越接近K值。B同質(zhì)量流量的同種氣體來說，如初溫度相同，當(dāng)壓縮比相同，其功耗也相同。損失使氣體得到附加熱量，采用中間冷卻器，目的是為了向等溫壓縮過程靠近。由于有三種壓縮過程，則相應(yīng)的把壓縮機(jī)效率分為多變效率ηpol、絕熱效率ηad和等溫效率ηis。等溫效率指由壓力P1增加到P2時(shí)等溫壓縮功與實(shí)際所需消耗的功之比。來自鍋爐或熱網(wǎng)的蒸汽，經(jīng)脫扣節(jié)流閥或事故切斷閥、調(diào)速閥進(jìn)入汽輪機(jī)，依次告訴流經(jīng)一系列環(huán)形培植的噴嘴（或靜葉柵）和動(dòng)葉柵而膨脹作功推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。汽輪機(jī)的工作原理（1）沖動(dòng)式汽輪機(jī)沖動(dòng)式汽輪機(jī)的最簡單的結(jié)構(gòu)如圖4所示意。噴嘴又叫靜葉片。動(dòng)葉片又稱工作葉片。為了更好的理解汽輪機(jī)的工作原理，下面分析一下沖動(dòng)式汽輪機(jī)的動(dòng)葉片型式。如果要產(chǎn)生最大的作用力，就要使蒸汽的噴射方向與動(dòng)葉片的運(yùn)動(dòng)方向一致，然后再轉(zhuǎn)一個(gè)180176。當(dāng)氣流流過曲面時(shí)，實(shí)際上做圓周運(yùn)動(dòng)，因此組成氣流的每一個(gè)蒸汽微團(tuán)都受到葉片所作用給它的一個(gè)向心力，同時(shí)葉片受到氣流給它一個(gè)大小相等、方向向反作用力。同樣，其它點(diǎn)的軸向分力也相互抵消，因此氣流的離心力在軸向上的分力之和為零，即P1Z＋P2Z＋…=0在彎曲面運(yùn)動(dòng)方向上的分力之和等于P，即P1U+P2U+…=P在這個(gè)P力的作用下,彎曲面(葉片)向右運(yùn)動(dòng)，通過葉輪及軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)葉片也不是一個(gè)半圓弧，而是由好幾段曲線組成，一般是圓弧和拋物線弧。A． 壓力級(jí)在可以利用的蒸汽能量很大的情況下，只有一個(gè)級(jí)不能充分利用這些能量。B． 速度級(jí)壓力級(jí)外，在有些汽輪機(jī)上設(shè)有速度級(jí)（復(fù)速度級(jí)或寇蒂斯級(jí)）速度級(jí)比壓力級(jí)在結(jié)構(gòu)上復(fù)雜一點(diǎn)。為了使蒸汽流以一定的方向流入第二動(dòng)葉珊，在第一、二列動(dòng)葉珊之間裝一列固定的葉片，起導(dǎo)向作用，稱之為導(dǎo)向葉片，它是裝在氣缸上的。⑶反動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī)是利用反作用力與沖擊力將蒸汽的速度能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的。靜葉片安裝在氣缸上，與進(jìn)、排管等組成靜子。氣流既然在動(dòng)葉珊中獲得了加速度，那必然有外力作用在其氣流上，這個(gè)力是由于在動(dòng)葉珊上降低了氣流的壓力和溫度，即氣流的熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能所獲得的。這是反動(dòng)式汽輪機(jī)中的一個(gè)級(jí)的斷面示意圖。沿動(dòng)葉片運(yùn)動(dòng)方向的分力，使動(dòng)葉片向右移動(dòng)，并做機(jī)械功，因此，作用在反動(dòng)式汽輪機(jī)的級(jí)的動(dòng)葉片上的力，既有沖動(dòng)式，椰油反作用力。在這種汽輪機(jī)中，動(dòng)葉柵中也有氣流膨脹，但比噴嘴中的膨脹程度小些。（4）沖動(dòng)反動(dòng)組合式汽輪機(jī)這類汽輪機(jī)的前一級(jí)或前幾級(jí)為沖動(dòng)式，后面的即為反動(dòng)式。（1） 轉(zhuǎn)子部分也就是汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，靠固定于汽缸上的前后兩個(gè)軸承支撐，由主軸、葉輪、葉片組成，并通過聯(lián)軸器與被驅(qū)動(dòng)機(jī)械相連。C必須使汽輪機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速和運(yùn)行轉(zhuǎn)速避開一定距離，以免產(chǎn)生共振。轉(zhuǎn)子的軸向推力一般要采取措施平衡掉大部分，剩余的部分由推力軸承承擔(dān)。c軸上各處直徑不同引起的受力。b使用平衡活塞或平衡盤。c開平衡孔。但此發(fā)會(huì)使汽輪機(jī)效率有所降低。A汽缸（機(jī)殼）汽缸的作用是支撐轉(zhuǎn)子、容納并通過蒸汽，將汽輪機(jī)通流部分（噴嘴、轉(zhuǎn)子、隔板等）與大氣隔開，保證蒸汽在機(jī)殼內(nèi)完成其做功過程。D汽封裝置在汽缸兩端、葉輪和隔板處，為避免動(dòng)靜部件碰撞而留有間隙。另外，汽缸后側(cè)漏入空氣，對排氣溫度和凝汽設(shè)備的真空建立也有一定危害。推力軸承則用來承受轉(zhuǎn)子軸向力，限制轉(zhuǎn)子軸向串動(dòng)，保持轉(zhuǎn)子軸向位置。1公斤蒸汽具有的能量可用熱量表示為：g=ioi排=GHt式中：io—在入口狀態(tài)參數(shù)下的新蒸汽的焓 i排—排氣壓力、溫度下的蒸汽的焓 Ht—理想焓降在理想的情況下，蒸汽能量都轉(zhuǎn)化為機(jī)械功應(yīng)為： L=427Q=427GHt在實(shí)際工作中，知道每小時(shí)的重量流量，就可相應(yīng)算出相應(yīng)的理想功率。C軸功率從內(nèi)功率中扣除外部損失消耗后的功率，叫做軸功率，它表示汽輪機(jī)軸端輸出功率，是可以被利用的功率，所以也叫有效功率。相對有效效率：汽輪機(jī)的軸功與理想功之比叫做相對有效效率。實(shí)際汽輪機(jī)汽耗率是用實(shí)驗(yàn)或計(jì)算的方法求得的。如果干擾力的頻率恰好等于系統(tǒng)的自振頻率，那么振動(dòng)將隨時(shí)間的增加而迅速增加，在無阻尼的情況下，振幅會(huì)無限的增加下去，這種現(xiàn)象就是共振。這個(gè)離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，使轉(zhuǎn)子做橫向強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)。美國API標(biāo)準(zhǔn)對臨界轉(zhuǎn)速以及運(yùn)行轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速之間的隔離裕度有嚴(yán)格的規(guī)定說明。二、 旋轉(zhuǎn)脫離、喘振離心壓縮機(jī)的運(yùn)行有一定的穩(wěn)定工作區(qū)。下面就旋轉(zhuǎn)脫離、喘振分別予以介紹。但當(dāng)流量見效時(shí)，進(jìn)氣角隨之減小，這時(shí)氣流射向壓力面，在吸力面上將產(chǎn)生邊界層分離現(xiàn)象；同時(shí)由于吸力面出口處，速度降低，壓力增加，存在逆向壓力差，從而使分離區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，如圖所示。流入葉道Ⅲ的氣流中又將發(fā)生偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)的氣流不斷使它前面的葉道解除脫離，而使后面的葉道形成脫離，出現(xiàn)脫離團(tuán)的傳播。旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象的出現(xiàn)，使級(jí)進(jìn)出口壓力、流量等參數(shù)產(chǎn)生強(qiáng)烈脈動(dòng)，且對葉片產(chǎn)生了周期性的交變作用力，導(dǎo)致葉片振動(dòng)。喘振現(xiàn)象不但和壓縮機(jī)中嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離有關(guān)，還和管網(wǎng)系統(tǒng)有關(guān)。一般根據(jù)下列方法判斷是否進(jìn)入喘振工況。離心式壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)其出口壓力和進(jìn)口流量變化是不大的，是脈動(dòng)的：當(dāng)接近或進(jìn)入喘振工況時(shí)，二者的變化很大，發(fā)生周期性大幅度的脈動(dòng)。發(fā)生喘振時(shí)，表現(xiàn)為整個(gè)機(jī)組管網(wǎng)系統(tǒng)氣流周期性的振蕩。諸如管網(wǎng)阻力增大、進(jìn)氣壓力過低、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變化等。因此，千萬不要讓壓縮機(jī)在圖示的喘振區(qū)內(nèi)運(yùn)行。保護(hù) 曲線 沒有必要與此同時(shí)振曲線完全相似，或由喘振曲線平移來獲得，而只要能保證壓縮機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)有合適的裕并即可。一般防喘振裕度在110%—125%左右，在決定裕度大小時(shí)，還應(yīng)把調(diào)節(jié)儀表的誤差因素考慮進(jìn)去。在不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，可以得到不同的性能