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nwxjh: 回帖置顶 2013-01-23 15:06:40
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离心压缩机的调节 离心式压缩机的工况点都表现在其特性曲线上，而且压力与流量是一一对应的。但究竟将稳定在哪一工况点工作，则要与压缩机的管网系统联合决定。压缩机在一定的管网状态下有一定的稳定工况点，而当管网状态改变，压缩机的工况也将随之改变。 一、管**性曲线/ y+ j% E. U1 D) Y 所谓管网，一般是指与压缩机连接的进气管路，排气管路以及这些管路上的附件及设备的总称。但对离心式压缩机来说，管网只是指压缩机后面的管路及全部装置。因为这样规定后，在研究压缩机与其管网的关系时就可以避开压缩机的进气条件将随工况变化的问题，使问题得到简化。" c( v2 w; i- i/ t 图5-6-8表示压缩机与排气系统中第一个设备相连的示意图，排气管上有调整阀门。为了把气体送入内压力为Pr的设备去，管网始端的压力（称为压缩机出口的背压）Pe为：7 U" B3 }( g$ |- h Pe=Pr＋△P=Pr＋AQ2 （1）; g- L+ L$ E N) \7 B% d 式中△P包括管网中的摩擦损失和局部阻力损失，A为总阻力损失的计算系数。 }4 v8 s C% [6 u- f4 G" T7 _ * |( h4 `2 \2 ]- g" y8 P- w . R: v6 q&i! u( @: R * n+ q9 f6 `; {4 i' ^( M8 b / n# Z# z8 U7 ^- C Q* U* _5 N&\&Q1 l 图6-9 管网性能曲线! R: _+ i5 u' b% C1 ^ 将式（1）表示在图6-9上，即为一条二次曲线，它是管网端压与进气量的关系曲线，称为管网性能曲线。管网性能曲线实际上相当于管网的阻力曲线，此曲线的形状与容器的压力及通过管路的阻力有关。当从压缩机到容器的管网很短、阀门全开，因而阻力损失很小时，管**性曲线几乎是一水平线如线1。当管路很长或阀门关小时，阻力损失增大，管网性能曲线的斜率增加，于是变成线2所示。阀门开度愈小，曲线变得愈陡，如线3。如果容器中压力下降，则管网性能曲线将向下平移；当Pr为常压时，管网性能曲线就是线4，可见管网的性能曲线是随管网的压力和阻力的变化而变化的， 二、离心压缩机的工作点 s) O" Y6 @! J&M: u5 H 当离心压缩机向管网中输送气体时，如果气体流量和排出压力都相当稳定（即波动甚小），这就是表明压缩机和管网的性能协调，处于稳定操作状态。这个稳定工作点具有两个条件：一是压缩机的排气量等于管网的进气量；二是压缩机提供的排压等于管网需要的端压。所以这个稳定工作点一定是压缩机性能曲线和管网性能曲线交点，因为这个交点符合上述两个相关条件。为了便于说明，把容积流量折算为质量流量G。图6-10中线1为压缩机性能曲线，线2为管网性能曲线，两者的交点为A点。假设压缩机不是在A点而是在某点A1工况下工作，由于在这种情况下，压缩机的流量G1大于A点工况下的G0，在流量为G1的情况下管网要求端压为PB1，比压缩机能提供的压力PA1还大△P，这时压缩机只能自动减量（减小气体的动能，以弥补压能的不足）；随着气量的减小，其排气压力逐渐上升，直到回到A工况点。假设不是回到工况点A而是达到工况点A2，这时压缩机提供的排气压力大于管网需要的压力，压缩机流量将会自动增加，同时排气压力则随之降低，直到和管网压力相等才稳定，这就证明只有两曲线的交点A才是压缩机的稳定工况点。% E' a9 [+ s7 r; I/ m! i; p 图6-10 离心压缩机的稳定工况点 三、最大流量工况及喘振工况7 z* p: J4 ]6 s+ h 1、最大流量工况, R' \7 P; ?7 k6 ]% s 当压缩机流量达到最大时的工况为最大流量工况。造成这种工况有两种可能：一是级中流道中某喉部处气流达到临界状态，这时气体的容积流量已是最大值，任凭压缩机背压再降低，流量也不可能再增加，这种情况称为“阻塞”工况。另一种情况是流道内并未达到临界状态，即尚未出现“阻塞”工况，但压缩机在偌大的流量下，机内流动损失很大，所能提供的排气压力很小，几乎接近零能头，仅够用来克服排气管的流动阻力以维持这样大的流量，这也是压缩机的最大流量工况。 2、喘振工况, z5 {' P* l$ Z- O0 F0 X 离心压缩机最小流量时的工况为喘振工况。如图6-10所示，线1为带驼峰形的离心压缩机P-G特性曲线，A3点为峰值点，当离心式气压机的流量减少到使气压机工作于特性曲线A3点时，如果因某种原因压缩机的流量进一步下降，就会使气压机的出口压力下降，但是管路与系统的容积较大，而且气体有可压缩性，故管网中的压力不能立即下降，仍大于压缩机的排压，就会出现气体倒流入机器内。气压机由于补充了流量，又使出口压力升高，直到出口压力高于管网压力后，就又排出气体到系统中。这样气压机工作在A3点左侧时造成气体在机内反复流动振荡，造成流量和出口压力强烈波动，即所谓的喘振现象。当压缩机发生喘振时，排出压力大幅度脉动，气体忽进忽出，出现周期性的吼声以及机器的强烈振动。如不及时采取措施加以解决，压缩机的轴承及密封必将首先遭到破坏，严重时甚至发生转子与固定元件相互碰擦，造成恶性事故。A3点所对应的工况就是压缩机的最小流量工况。 出现喘振的原因是压缩机的流量过小，小于压缩机的最小流量，管网的压力高于压缩机所提供的排压，造成气体倒流，产生大幅度的气流脉动。防喘振的原理就是针对着引起喘振的原因，在喘振将要发生时，立即设法把压缩机的流量加大。: q7 |( t8 I$ U% e 3、喘振实例分析4 k f( o, ~$ k! q4 { 当压缩机的性能曲线与管网性能曲线两者或两者之一发生变化时，交点就要变动，也就是说压缩机的工况将有变化，从而出现变工况操作。, p3 E1 N; {% I3 |3 b&K- J: [6 T 离心压缩机的特性曲线（ε-Q）与压缩机的转速、介质的性质及进气状态有关。性能曲线的变化如图5-6-11所示。. K G5 E3 {- r. m# i8 O" k 图6-11 性能曲线的变化 离心压缩机的变工况有时并不是在人们有意识的直接控制下（例如调节阀门等）发生的，而是间接地接受到生产系统乃至驱动机的意外干扰而发生。化工厂离心式压缩机经常发生意料之外的喘振。举例如下。: P3 Y0 {! U, @5 B4 { 图6-12 离心压缩机性能变化造成喘振的情况* r/ v9 M2 C$ H1 Z- N( s a、某压缩机原来进气温度为20℃，工作点在A点（见图6-12a），因生产中冷却器出了故障，使来气温度剧增到60℃，这时压缩机突然出现了喘振。究其原因，就是因为进气温度升高，使压缩机的性能曲线下移，由线1下降为1’，而管网性能曲线未变，压缩机的工作点变到A’点，此点如果落在喘振限上，就会出现喘振。% W- X0 a- u0 `( g6 [4 Y4 _# q b、某压缩机原在图6-12b所示的A点正常运行，后来由于某种原因，进气管被异物堵塞而出现了喘振。分析其原因就是因为进气管被堵，压缩机进气压力从Pj下降为Pj’使机器性能曲线下降到1’线，管网性能曲线无变化，于是工作点变到A’，落入喘振限所致。 c、某压缩机原在转速为n1下正常运行，工况点为A点（见图6-12C）。后来因为生产中高压蒸汽供应不足，作为驱动机的蒸汽轮机的转速下降到n2，这时压缩机的工作点A’落到喘振区，因此产生喘振。: P5 g* w+ j' V/ r 此外，还有因为气体分子量改变而导致喘振的事例。, L+ i D! P$ Z' H+ c H; g 以上几种情况都是因压缩机性能曲线下移而导致喘振的，管网性能并未改变。有时候则是因为管网性能曲线发生变化（例如曲线上移或变陡）而造成喘振。 图6-13 管网性能变化造成喘振的情况 某压缩机原在A’点工作(见图6-13),后来因为生产系统出现不稳定,管网中压力大幅度上升，管网性能曲线由2上移到线2’（此时压缩机的性能曲线未变），于是压缩机出现了喘振。还有一种类似情况就是当把排气管阀门关得太小时，管网性能曲线变陡，一旦使压缩机的工作点落入喘振区，喘振就突然发生。) X a&L* a1 ], z% j- f* n 当某种原因使压缩机和管网的性能都发生变化时，只要最终结果是两曲线的交点落在喘振区内，就会突然出现喘振。譬如说在离心压缩机开车过程（升速和升压）和停车过程（降速和降压）中，两种性能曲线都在逐渐变化，改变转速就是改变压缩机性能曲线，使系统中升压或降压就是改变管网性能曲线。在操作中必须随时注意使两者协调变化，才能保证压缩机总在稳定工况区内工作。' J2 U0 J" k" f3 [( c/ c6 X 四、离心压缩机的工况的调节# `5 L% |2 ?, r5 Q 压缩机调节的实质就是改变压缩机的工况点，所用的方法从原理上讲就是设法改变压缩机的性能曲线或者改变管网性能曲线两种。具体地说有以下几种调节方式：7 `1 U' L! M% i7 O9 T: ^' T; \ a、 出口节流调节，即在压缩机出口安装调节阀，通过调节调节阀的开度，来改变管路性能曲线，改变压缩机的工作点，进行流量调节。出口节流的调节方法是人为的增加出口阻力来调节流量，是不经济的方法，尤其当压缩机性能曲线较陡而且调节的流量（或者压力）又较大时，这种调节方法的缺点更为突出，目前除了风机及小型鼓风机使用外，压缩机很少采用这种调节方法。7 G' E. j ?8 s&}# ~6 h4 i b、 进口节流调节，既在压缩机进口管上安装调节阀，通过入口调节阀来调节进气压力。进气压力的降低直接影响到压缩机排气压力，使压缩机性能曲线下移，所以进口调节的结果实际上是改变了压缩机的性能曲线，达到调节流量的目的。和出口节流法相比，进口节流调节的经济性较好，据有关资料介绍，对某压缩机进行测试表明：在流量变化为60～80 %的范围内，进口节流比出口节流节省功率约为4～5%。所以这是一种比较简单而常用的调节方法。但也还是存在一定的节流损失以及工况改变后对压缩机本身效率有些影响。进口节流法还有个优点就是：关小进口阀，会使压缩机性能曲线向小流量区移动，因而可使压缩机在更小的流量工况下工作，不易造成喘振。$ \2 c" a* n ^2 e c、 改变转速调节。当压缩机转速改变时，其性能曲线也有相应的改变，所以可用这个方法来改变工况点，以满足生产上的调节要求。离心压缩机的能量头近似正比于n2，所以用转速调节方法可以得到相当大的调节范围。变转速调节并不引起其他附加损失，只是调节后的新工况点不一定是最高效率点导致效率有些降低而已。所以从节能角度考虑，这是一种经济的调节方法。改变转速调节法不需要改变压缩机本身的结构，只是要考虑到增加转速后转子的强度、临界转速以及轴承的寿命等问题。但是这种方法要求驱动机必须是可调速的。 |
5楼2013-01-23 09:08:15
，我们在这学习了 2楼2013-01-16 10:48:26
3楼2013-01-16 15:07:43
4楼2013-01-16 15:12:46
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