【正文】 進(jìn)去。 在某一轉(zhuǎn)速下，壓縮機(jī)的實(shí)際流量與該轉(zhuǎn)速下的喘振流量之比叫喘振裕度。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。后面介紹。因此，千萬不要讓壓縮機(jī)在圖示的喘振區(qū)內(nèi)運(yùn)行。這與前面提高的“造成喘振的唯一直接原因是進(jìn)氣減小到一定值”并不矛盾。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。 ⑷喘振的基本原因?qū)嶋H運(yùn)行中引起壓縮機(jī)喘振的原因很多，但基本原因上不外乎下述兩種：第一種：實(shí)際運(yùn)行流量小于喘振流量，諸如生產(chǎn)減量過多、吸入氣源不足、入口過濾器堵塞、管道阻力大、葉輪通道或氣流通道堵塞等。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。當(dāng)接近或進(jìn)入喘振工況時(shí)，機(jī)體和軸振動都發(fā)生強(qiáng)烈的振動變化，其振幅要比平常運(yùn)行時(shí)大大增加。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。正常工況時(shí)出口的聲音是連續(xù)且較低的，而接近喘振時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的氣流產(chǎn)生周期性的振蕩，因而在出口管道處聲音是周期性的變化，喘振時(shí)，噪音加劇，甚至有爆音出現(xiàn)。一般根據(jù)下列方法判斷是否進(jìn)入喘振工況。喘振的頻率大致和管網(wǎng)容量的平方跟成反比。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)。從前面我們已經(jīng)知道，當(dāng)氣量減小到一定程度時(shí)，會出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫離，如這時(shí)進(jìn)一步減小流量，在葉片背面將形成很大的渦流區(qū)域，氣流分離層擴(kuò)及整個(gè)通道，以至充滿整個(gè)葉道，而把流道阻塞，氣流不能順利的流過，這時(shí)流動嚴(yán)重惡化，壓縮機(jī)的出口壓力會突然大大下降，由于壓縮機(jī)總是和管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合工作，這時(shí)管網(wǎng)中的壓力不會馬上減低，于是管網(wǎng)中的氣體壓力就發(fā)大于壓縮機(jī)的出口處的壓力，因而管網(wǎng)中的氣體就倒流向壓縮機(jī)，一直到管網(wǎng)中的壓力下降到低于壓縮機(jī)的出口壓力為止，這時(shí)倒流停止，壓縮機(jī)又開始向管網(wǎng)供氣，經(jīng)過壓縮機(jī)的流量又增大，壓縮機(jī)又恢復(fù)到正常工作。旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象的出現(xiàn)，使級進(jìn)出口壓力、流量等參數(shù)產(chǎn)生強(qiáng)烈脈動，且對葉片產(chǎn)生了周期性的交變作用力，導(dǎo)致葉片振動。擴(kuò)壓器中也同樣存在旋轉(zhuǎn)脫離。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。由于氣流的不均勻性以及葉片幾何參數(shù)不可能完全相同（由于葉片型線加工情況和安裝情況不可能完全相同），當(dāng)流量小到一定值時(shí)，葉道中氣流邊界層的分離不可能在所有葉片表面上一下子同時(shí)發(fā)生，而總是在一個(gè)或幾個(gè)葉片上首先發(fā)生，形成了一個(gè)或幾個(gè)脫離團(tuán)。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。當(dāng)流量增大時(shí)，進(jìn)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。下面就旋轉(zhuǎn)脫離、喘振分別予以介紹。比如當(dāng)氣流小于一定值時(shí)，會發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫離，此時(shí)工況將是不穩(wěn)定的；如進(jìn)一步減少流量，則會發(fā)生喘振，這時(shí)會產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流脈動和周期性震蕩；當(dāng)流量增大到一定值時(shí)，又會出現(xiàn)堵塞或滯止工況，這時(shí)流量不可能再增加。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)。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(yùn)行。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。當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到某個(gè)轉(zhuǎn)速，這種強(qiáng)迫振動頻率恰好等于轉(zhuǎn)子自振頻率或是其整數(shù)倍時(shí)，就發(fā)生共振，振幅就隨時(shí)間的增而迅速增加，這個(gè)轉(zhuǎn)速就是轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。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。在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中總會受到一些干擾力的作用，如氣流力、增速器傳動齒輪的作用力、相鄰汽缸轉(zhuǎn)子不對中時(shí)聯(lián)軸節(jié)傳來的作用力以及轉(zhuǎn)子本身殘余偏心產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)離心力等，這些力都是周期性的，并會以一定的頻率作用在轉(zhuǎn)子上。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(shí)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。第二節(jié) 離心式壓縮機(jī)、汽輪機(jī)運(yùn)行有關(guān)概念一、 臨界轉(zhuǎn)速我們知道，任何一個(gè)振動系統(tǒng)都有自己固有的自振頻率，在一個(gè)初始干擾力作用以后就會以一種固有的振動頻率產(chǎn)生振動。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。實(shí)際工作中還用實(shí)際有效汽耗率表示汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。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)際發(fā)出的功率與理論上應(yīng)發(fā)出的功率之比，就是汽輪機(jī)的效率，叫做相對效率。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。它表示汽輪機(jī)通流部分可以發(fā)出的功率。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。汽輪機(jī)的功率和效率（1）汽輪機(jī)的功率我們知道，汽輪機(jī)的功是熱能轉(zhuǎn)換來的，而功率則表示單位時(shí)間的功。推力軸承則用來承受轉(zhuǎn)子軸向力，限制轉(zhuǎn)子軸向串動，保持轉(zhuǎn)子軸向位置。E軸承按其所起的作用可分為支持軸承（又叫徑向軸承）和推力軸承。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。汽封裝置作用就是減少漏氣，確保機(jī)組安全運(yùn)行。D汽封裝置在汽缸兩端、葉輪和隔板處，為避免動靜部件碰撞而留有間隙。B支撐與滑銷系統(tǒng)目的是承受汽缸重量，并使汽缸在受熱狀況下按一定方向進(jìn)行膨脹。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。如圖12所示，使蒸汽在高低壓缸或各區(qū)域內(nèi)流向相反，而產(chǎn)生反方向的軸向推力，以相互抵消而達(dá)平衡。但此發(fā)會使汽輪機(jī)效率有所降低。平衡孔一般開57個(gè)奇數(shù)孔，以免在葉輪同一直徑上形成對稱孔，影響葉輪強(qiáng)度。c開平衡孔。其右側(cè)為高壓蒸汽，左側(cè)與汽室相通，受低壓蒸汽作用，因而產(chǎn)生向左的軸向力，以平衡部分軸向力。b使用平衡活塞或平衡盤。a使用推力軸承。c軸上各處直徑不同引起的受力。一般來說，作用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向推力來源于以下幾種因素：a葉輪兩側(cè)的壓力差。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)。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，一般有正鍛式、套裝式、組合式、焊接式、轉(zhuǎn)鼓式等。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)子的性能要求為使轉(zhuǎn)子能安全可靠的運(yùn)行，必然滿足下列條件：A必然有一定的強(qiáng)度，以滿足支持自身重量和傳遞轉(zhuǎn)矩的要求。（1） 轉(zhuǎn)子部分也就是汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動部件，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)動機(jī)械相連。因此，噴嘴一般做成靜止部分；而動葉柵則安裝在轉(zhuǎn)動軸上，形成汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。（4）沖動反動組合式汽輪機(jī)這類汽輪機(jī)的前一級或前幾級為沖動式，后面的即為反動式。純沖動式級的ρ=0；反動級的ρ=；帶反動度的沖動式級的0ρ。在這種汽輪機(jī)中，動葉柵中也有氣流膨脹，但比噴嘴中的膨脹程度小些。為了分析方便，前述沖動式級，實(shí)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(yùn)動方向的分力，使動葉片向右移動，并做機(jī)械功，因此，作用在反動式汽輪機(jī)的級的動葉片上的力，既有沖動式，椰油反作用力。此外，動葉片前后有壓差也引起一個(gè)軸向力P軸。這是反動式汽輪機(jī)中的一個(gè)級的斷面示意圖。這就是反動式汽輪機(jī)的工作原理。氣流既然在動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)換為動能所獲得的。它的工作原理是：在靜葉珊中氣流與經(jīng)過噴嘴時(shí)相似，壓力降低，容積膨脹，速度增加；而它的動葉珊也作成截面漸收縮的氣道,氣流在動葉珊中進(jìn)一步降壓,膨脹加速。靜葉片安裝在氣缸上，與進(jìn)、排管等組成靜子。圖9是反動式汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。⑶反動式汽輪機(jī)反動式汽輪機(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。除雙列速度級以外，還有三列速度級，但常用的是雙列速度級。為了使蒸汽流以一定的方向流入第二動葉珊，在第一、二列動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。如果沖動式級在工作時(shí)，離開動葉片的氣流速度仍很大，這說明還沒有充分利用蒸汽的動能來做功。B． 速度級壓力級外，在有些汽輪機(jī)上設(shè)有速度級（復(fù)速度級或寇蒂斯級）速度級比壓力級在結(jié)構(gòu)上復(fù)雜一點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)來看，就是一列噴嘴和一列動葉片，其后又是一列噴嘴和一列動葉片，這樣逐次排列下去。A． 壓力級在可以利用的蒸汽能量很大的情況下，只有一個(gè)級不能充分利用這些能量。（2）速度級和壓力級前面已經(jīng)介紹級的概念，從結(jié)構(gòu)上看，汽輪機(jī)的一個(gè)級是有噴嘴（幾個(gè)或整個(gè)圓周布置的噴嘴）和一列動葉片組合起來的裝置，從動作原理來看，就是能造成高速氣流，能將速度能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并產(chǎn)生推力對外做功的基本單元。動葉片也不是一個(gè)半圓弧，而是由好幾段曲線組成，一般是圓弧和拋物線弧。這就是沖動式汽輪機(jī)的工作原理。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，通過葉輪及軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在1點(diǎn)處的離心力P1可以分解成軸向分力P1Z及運(yùn)動方向上的分力P1U、在2點(diǎn)處的離心力P2也可以分解成P2Z和P2U。當(dāng)氣流流過曲面時(shí)，實(shí)際上做圓周運(yùn)動，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。汽流以C1的速度流向曲面,它相當(dāng)于汽輪機(jī)的動葉片,并能沿平行于汽流的方向移動。如果要產(chǎn)生最大的作用力，就要使蒸汽的噴射方向與動葉片的運(yùn)動方向一致，然后再轉(zhuǎn)一個(gè)180176。但因在平板的表面附近產(chǎn)生了很大的擾動和渦流損失，如圖5a所示，使蒸汽中大量的有用能量不能得到很好的利用以至造成浪費(fèi)。為了更好的理解汽輪機(jī)的工作原理，下面分析一下沖動式汽輪機(jī)的動葉片型式。由噴嘴流出的高速氣流流至動葉片時(shí)，其速度的大小及方向是一定的，之后氣流由于受到動葉片的阻礙（作用力），改變其原來的速度的大小及方向，這時(shí)候氣流必然給動葉片一個(gè)反作用力，推動葉片運(yùn)動，將一部分動能成葉輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功。動葉片又稱工作葉片。蒸汽進(jìn)入噴嘴后發(fā)生膨脹，消耗了蒸汽的壓力能，即消耗了蒸汽的熱能，蒸汽的壓力及溫度都下降了，而蒸汽的流速卻增加了，獲得了高速氣流。噴嘴又叫靜葉片。我們把由噴嘴和與其配合的動葉片構(gòu)成的汽輪機(jī)作功的單元稱級。汽輪機(jī)的工作原理（1）沖動式汽輪機(jī)沖動式汽輪機(jī)的最簡單的結(jié)構(gòu)如圖4所示意。汽輪機(jī)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(jī)。來自鍋爐或熱網(wǎng)的蒸汽，經(jīng)脫扣節(jié)流閥或事故切斷