【正文】 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)進一步擴大，如圖所示。當流量增大時，進氣角增大，如圖所示，氣流射向吸力面，在工作面上將產(chǎn)生氣流邊界層分離現(xiàn)象。比如當氣流小于一定值時，會發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫離，此時工況將是不穩(wěn)定的；如進一步減少流量，則會發(fā)生喘振，這時會產(chǎn)生強烈的氣流脈動和周期性震蕩；當流量增大到一定值時 ，又會出現(xiàn)堵塞或滯止工況，這時流量不可能再增加。因此不允許轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速附近的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行。美國 API 標準對臨界轉(zhuǎn)速以及運行轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速之間的隔離裕度有嚴格的規(guī)定說明。這個離心力 與轉(zhuǎn)速的平方成正比，使轉(zhuǎn)子做橫向強迫運動。如果干擾力的頻率恰好等于系統(tǒng)的自振頻率，那么振動將隨時間的增加而迅速增加，在無阻尼的情況下，振幅會無限的增加下去，這種現(xiàn)象就是共振。 第三節(jié) 離心式壓縮機、汽輪機運行有關(guān)概念 一 臨界轉(zhuǎn)速 ˙ 有效效率明汽輪機內(nèi)部及外部損失的大小，表示汽輪機的綜合經(jīng)濟指標，汽輪機的功率越大，有效功率就越大，有效效率就越大。 D 汽輪機的效率 效率是衡量經(jīng)濟性的重要指標，由于汽輪機實際工作有各種損失，所以熱能并不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Α＃ㄋ^通流部分就是流經(jīng)汽輪機的蒸 ˙ 在汽輪機運行管理工作中，將接觸到以下幾種功率： A 理想功率 表示不考慮任何損失，蒸汽在汽輪機中作理想膨脹，單位時間內(nèi)將全部熱能都轉(zhuǎn)換為功。目前汽輪機和離心式壓縮機絕大多數(shù)采用的是油 ˙ 汽輪機的汽封裝置有多種形式，最常用的是迷宮式汽封，通過蒸汽的節(jié)流降低密封齒前后的流動壓差和流速，從而減少漏氣量，達到密封的目的。由于這些間隙前后壓力差存在，主軸通過間隙 處必然有漏氣，從而降低機組運行的經(jīng)濟性并造成損失。 23 (2) 靜子部分 即汽輪機的靜止部分，包括汽缸、前后支承軸承、推力軸承、噴嘴組、隔板、支撐與滑銷系統(tǒng)、汽封系統(tǒng)和機座等。 ˙ 由于汽輪機葉片兩側(cè)存在壓力差，在輪盤上開有貫通兩側(cè)的小孔，即平衡孔，可減少輪盤上的軸向推力。目的是固定轉(zhuǎn)子在氣缸中的位置，承受轉(zhuǎn)子上的少部分軸向推力 . b 使用平衡活塞或平衡盤。如果推力過大，就會影響軸承壽命，嚴重時會燒壞軸瓦，引起轉(zhuǎn)子上動靜部分碰撞 ，以致?lián)p壞機器，因此，在運行中必須嚴密監(jiān)視轉(zhuǎn)子軸向推力變化，確保 ˙ D 必須安 裝平衡盤、推力盤和軸套，用以平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力并確定轉(zhuǎn)子在軸向定位。 ˙ 撐，由主軸、葉輪、葉片組成，并通過聯(lián)軸器與被驅(qū)動機械相連。因此，噴嘴一般做成靜止零件，用各種不同的方法固定在汽缸上，形成汽輪機的靜止部分；而動葉柵則安裝在轉(zhuǎn)動軸上，形成汽輪機的轉(zhuǎn)子部分。 純沖動式級的ρ =0；反動級的ρ =；帶反動度的沖動式級的 0ρ 。 為了分析方便，前述沖動式級，實際上是指在動葉柵中沒有膨脹發(fā)生的情況，有人把它叫做純沖動式級。沿動葉片運動方向的分力，使動葉片向右移動，并做機械功，因此，作用在反動式汽輪機的級的動葉片上的力，既有沖動力，也有反作用力。蒸汽在靜葉 柵中膨脹后達到較高的速度，蒸汽離開靜葉柵后，進入動葉柵氣道，沿著氣道壁的內(nèi)弧改變方向，因此動葉片就受到由于沖動原理產(chǎn)生的沖擊力，記為 P 沖 ；又由于氣流在動葉柵氣道內(nèi)從 P1 膨脹降壓至 P2，因而動葉片上又受到由于反動原理而引起的反作用力 P 反 的作用。在動葉柵中進一步使氣流降壓、增速并以高速離開，這時氣流必然給動葉柵一個大小相等、方向相反的作用力，使動葉柵轉(zhuǎn)動帶動軸旋轉(zhuǎn)的對外做功。根據(jù)慣性定律可知，運動的物體如果不受外力的作用的話，則一定按照它原來的速度大小及方向運動下去。動葉片安裝在轉(zhuǎn)鼓上，軸、平衡活塞及轉(zhuǎn)鼓組成了轉(zhuǎn)子。經(jīng)常用它做成小功率的汽輪機，帶動風 機及其它各種泵等，也可以用它做多級汽輪機的頭一級。 ˙ 一列動葉柵通道中蒸汽能量中的一部分轉(zhuǎn)換為機械能，而其余的蒸汽能則由第二列動葉柵繼續(xù)將能量轉(zhuǎn)換為機械能。 圖 8 是具有雙列速度級的單級沖動式汽輪機示意圖，它比單級沖動式汽輪機對蒸汽能量的利用更充分一點，由軸 葉輪 雙列動葉片 3 及 6 構(gòu)成轉(zhuǎn)子；由噴嘴 導向葉片 氣缸 排氣氣管 8等組成的靜子部分。 ˙ 在第一列噴嘴進口處的蒸汽壓力最高，以后逐級降低，這就是常見的多級汽輪機的結(jié)構(gòu)形式，其中的每個級，都叫做壓力級。這時，我們把由噴嘴和動葉片組成的級串聯(lián)在同一根軸上，將蒸汽的能量分別在若干個級中加以利用。如圖所示 7所示。若帶動壓縮機和泵、風機等機械，就可以輸出機械功。軸向分離 P1Z和 P2Z恰好相互抵消，因為此二力大小相等、方向相反，且共同作用在一個葉片的同一條支線上。汽流進入彎曲流道內(nèi)弧所構(gòu)成的氣道后 ,便沿著內(nèi)弧逐步改變其流動方向，最后流出汽道時的速度為 C2 方向恰與C1 方向相反。而離開動葉片，如圖 5b 所示，這時動葉片受到的沖擊力如圖 6 所示。 如果我們用一個直立的平板，讓高速氣流沖擊到它的表面上，平板由于受到氣流的沖擊作用而發(fā)生運動。在葉輪的外圓周上裝滿的一整圈葉片，常叫動葉柵。 13 由一個級組成的汽輪機叫單級汽輪機。 首先，我們對這幾類汽輪機的工作原理作一下介紹。 ˙ 二 汽輪機基本原理、結(jié)構(gòu) 汽輪機是用蒸汽來作功的旋轉(zhuǎn)式原動機。 實際的壓縮機不可能實現(xiàn)沒有損失的絕熱壓縮過程，但它可以作為比較標準。 多變效率指由壓力 P1增加到 P2所 需要的多變壓縮功與實際消耗的功之比。各個不同壓縮過程在 PV 圖和 TS 圖上的表示如下圖 2— 圖 3 所示。 D 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 ˙ 多變壓縮過程需要的能量頭最大，所以多級壓縮機常做成多段，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常用等溫效率來衡量機器的完善程度。對于離心式壓縮機來說，多變指數(shù) m大于絕熱 指數(shù) K。 10 設壓縮機進出口參數(shù)分別為 P V T1和 P V T2，壓縮氣體的所需能量的單位 ，它表示壓縮 1kg 氣體所需的能量。 (2) 氣體的壓縮過程 靜壓能的提高與氣體的壓縮過程有關(guān)。這部分流動損失，是指氣流在葉輪內(nèi)和級的固定元件（如吸氣室、擴壓器、彎道、回流器、蝸殼等）內(nèi)的流動損失。 對整個壓縮機來說，葉輪對氣體作功轉(zhuǎn)換成下列三個部分： a 提高氣體的靜壓能（壓縮功），使氣體從進口壓力提高到出口壓力。 心式壓縮機的功耗及效率 (1) 概述：壓縮機氣體需要消耗的能，大型離心壓縮機由原動機（如汽輪機 .燃動機等）驅(qū)動，原動機軸端所傳遞的功 率包括壓縮機軸承、齒輪箱及聯(lián)軸節(jié)等傳動部分的機械損失以及壓縮機內(nèi)功率。由于葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，氣體就被不斷地甩出，入口氣體就不 ˙ (6) 蝸殼：蝸殼的主要目的是把擴壓器或葉輪后面的氣體匯集起來，引到壓縮機外面去，流向氣體輸送管道或氣體冷卻器，此外在匯集氣體的過程中，一般由于蝸殼外徑的逐漸增大通流截面也漸漸擴大，因此也起到一定的降速增壓作用。 (3) 擴壓器：氣體被從葉輪甩出后，就有較高的流動速度，在葉輪出口后設置流道截面逐漸擴大的部件稱為擴壓器。 ˙ 通流部分各主要部件的作用 氣體在壓縮機中流經(jīng)的主要通道部件是進氣室、葉輪、擴壓器、彎道、回流器和蝸殼。 ˙ 中、角度不對中和綜合不對中。有的壓縮機葉輪采用背靠背的方法排列來平衡軸向力。一缸可分為一個段或多段。一個缸最多能裝 10 級左右，更多的級需要采用多缸。如圖 一 所示，在壓縮機中間的級，它包括葉輪、擴壓器、彎道和回流器幾個元件。 (2)、定部分，是由氣缸、隔板、徑向軸承、推力軸承、軸端密封等零部件組成，常稱為定子。 此外，也可按工作原理分為：沖動式、反動式、沖動式與反動式的組合式汽輪機等。 4 汽輪機按照熱力過程分為 : 凝汽式汽輪機 蒸汽在汽輪汽機中 作功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器內(nèi)部壓力比大氣壓低。在軸流式壓縮機中，同樣由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)是氣體產(chǎn)生很高的速度，當氣體流經(jīng)與動葉片間隔排列的靜葉柵時，氣體的速度逐漸減慢，從而速 度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。離心式壓縮機中氣體壓力的提高是當氣流流經(jīng)葉輪時，由于葉輪旋轉(zhuǎn)使氣體受到離心力的作用而使其速度升高，當氣體流經(jīng)擴壓器等截面積擴張的通道時，流速逐漸降低，從而是速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，氣體的壓力得到提高。而一般要求被壓縮氣體應具有不太高的溫度。 ˙ 第一節(jié) 壓縮機概述 一、壓縮機的定義和分類 工業(yè)生產(chǎn)中常需要具有一定的壓力的氣體用于各種用途，而壓縮機是輸送和提高氣體壓力的機器。 ˙ 2但當溫度減下來后，氣體壓力又隨之降低。 透平壓縮 機一般分為離心式和軸流式： 離心式壓縮機：被壓縮的氣體在離心式壓縮機中的運動是沿著垂直于壓縮機軸的徑向進行的。 ˙ 壓縮機軸的方向進行的。 來自鍋爐或其它汽源的蒸汽通過調(diào)速閥進入汽輪機，依次高速流過一系列環(huán)形配置的噴嘴 (或靜葉柵 )和動葉柵而膨脹作功，推動汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) (將蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機械功 )，汽輪機又則帶動電機或壓縮機，泵等負荷機旋轉(zhuǎn)。 背壓式汽輪機 蒸汽進入汽輪機膨脹作功后，在大于 1 個大氣壓的壓力下排出氣 ˙ 汽輪機也可按蒸汽壓力分為低壓 ( Mpa 以下 )、中壓 (～)、高壓 (～ )、超高壓 (～ )及超臨界( 以上 )的汽輪機。 壓 縮機本體結(jié)構(gòu)可分兩大部分： (1)、轉(zhuǎn)動部分，它由主軸、葉輪、平衡盤、推力盤及聯(lián)軸用的半聯(lián)軸節(jié)等零部件組成，又稱為轉(zhuǎn)子。 ˙ 在壓縮機理論中常常順著氣體流動線路，將壓縮機分成若干個級，所謂級就是由一個葉輪和與之相配合的固定元件結(jié)構(gòu)的基本單元。 在離心式壓縮機中，氣體流過一級之后，壓力的提高是有限的，要想壓縮到較高壓力時，就需要通過若干個級來完成，幾個級可以裝在一個缸內(nèi)。一個段可以是一個級也可以是幾個級。它位于壓縮機的高壓側(cè)，用來平衡大部分軸向力的，剩下的軸向力作用于止推軸承上。 6 機殼內(nèi)有各種隔板，在機殼和隔板之間，隔板與隔板子之間構(gòu)成了吸氣室、擴壓器、彎道和回流器等固定元件。 (1) 進氣室： 這是將進氣室或中間冷卻器的氣體 均勻地吸入葉輪去進行增壓的通道 ,因此在壓縮機中每一段進口都設置進氣室。所以葉輪使氣體提高能量的關(guān)鍵部件。 (5) 回流器：其作用是將彎道來的氣體均勻的分布到下一級葉輪的進口。因而在葉輪中形成了稀薄地帶，入口氣體從而進入葉輪填補這一地帶。導流器再把從彎道來的氣體按一定方向均勻的導入下級葉輪繼續(xù)壓縮。葉輪除對氣體作功外，葉輪的輪盤、輪蓋的外側(cè)面及輪緣與周圍氣體的摩擦所產(chǎn)生的輪阻損失、葉輪出口高壓氣體漏回到葉輪低壓端的漏氣損失也都要消耗功。 c 克服氣流在級中的流動損失 。 ˙ 變化、流動的損失、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。 現(xiàn)分析各壓縮過程中的靜壓能提高（壓縮功）。 多邊變過程氣體溫度計算式為： T2/T1=(P2/P1)M1/M 多變壓縮功為： ˙ 多變指數(shù)和絕熱指數(shù)不同，它不僅和氣體的種類而變化，而且與設備結(jié)構(gòu)有關(guān)系。這是一種理想情況，實際上只能接近而不能達到。 C 氣體所需的壓縮功與氣體的性質(zhì)有關(guān)，對輕氣體，因為氣體R 大，所以在相同壓力下需要的壓縮功就比壓縮重氣體大（從壓縮表達式可以看出），但由于同一壓縮機及壓縮同一體積流量的不同氣體，所提供的葉片功是相同的，也即 H 葉片 與氣體性質(zhì)無關(guān)，所以在同一壓力比要求下，壓縮輕氣體需要的級數(shù)比重氣體多。損失使氣體得到附加熱量，采用中間冷卻