泵压离心压缩机优秀课件.ppt

泵压离心压缩机CUPC 2021/3/61 1第1页，本讲稿共35页离心压缩机 2.1 2.1 离心压缩机的主要构件及基本工作原理离心压缩机的主要构件及基本工作原理2.2 2.2 气体在级中流动的概念及基本方程气体在级中流动的概念及基本方程2.3 2.3 级中能量损失级中能量损失2.4 2.4 级的性能曲线级的性能曲线 2.5 2.5 多级离心压缩机的性能曲线多级离心压缩机的性能曲线2.6 2.6 相似原理在离心压缩机中的应用相似原理在离心压缩机中的应用 2.7 2.7 离心压缩机和管路联合工作及工况调节离心压缩机和管路联合工作及工况调节 2.8 2.8 离心压缩机的主要零部件离心压缩机的主要零部件CUPC 2021/3/62 2第2页，本讲稿共35页2.5 多级离心压缩机的性能曲线多级离心压缩机的性能曲线多级离心压缩机的性能曲线多级离心压缩机的性能曲线多级：通过一级叶轮所获能头有限，为了满足工艺要求多级：通过一级叶轮所获能头有限，为了满足工艺要求的压力比，多采用多级离心压缩机的压力比，多采用多级离心压缩机。材料强度；材料强度；叶轮进出口气量叶轮进出口气量M M（马赫数）；（马赫数）；n n一定时一定时 D D2 2 也不可太大也不可太大 实际应用中，常采用多级离心压缩机。实际应用中，常采用多级离心压缩机。CUPC 2021/3/63 3第3页，本讲稿共35页2.5 多级离心压缩机的性能曲线多级离心压缩机的性能曲线多级离心压缩机的性能曲线多级离心压缩机的性能曲线 多极性能曲线：形状与级性能曲线相似，一定多极性能曲线：形状与级性能曲线相似，一定n,n,一定进一定进 气状态气状态 ，对一定气体，对一定气体R R实验得来。实验得来。离心压缩机一般都是由若干级串联而成，一个气缸最多可离心压缩机一般都是由若干级串联而成，一个气缸最多可达达8 81010级。多级压缩机的性能曲线与单级压缩机没有本质区别，级。多级压缩机的性能曲线与单级压缩机没有本质区别，所不同的只是多级压缩机的性能曲线显得更陡，稳定工况范围所不同的只是多级压缩机的性能曲线显得更陡，稳定工况范围更窄。这是因为多级压缩机的性能曲线是由各单级的性能曲线更窄。这是因为多级压缩机的性能曲线是由各单级的性能曲线“叠加叠加”而成的。而成的。CUPC 2021/3/64 4第4页，本讲稿共35页2.5.1 级数对压缩机性能影响级数对压缩机性能影响以以两级串联来分析两级串联来分析 第第I I级进气量级进气量 第第IIII级进气量级进气量 两级串联质量流量不变：两级串联质量流量不变：由于两级吸气状态不同，各级进气体积流量不同。CUPC 2021/3/65 5第5页，本讲稿共35页由于两级吸气状态不同，各级进气体积流量不同。由于两级吸气状态不同，各级进气体积流量不同。2.5.1 级数对压缩机性能影响级数对压缩机性能影响以以两级串联来分析两级串联来分析 CUPC 2021/3/66 6第6页，本讲稿共35页工作范围的确定 最小流量点向右，即喘振流量点变大最小流量点向右，即喘振流量点变大所以当第所以当第级流量下降到某一级流量下降到某一定值时，尽管该级尚未达到该定值时，尽管该级尚未达到该级的喘振流量级的喘振流量Q Qminmin，但此时第，但此时第级的流量级的流量Q Qss 可能已经达到可能已经达到其喘振流量其喘振流量Q Qminmin。故：两级串联压缩机喘振流量（故：两级串联压缩机喘振流量（Q Q+）minmin （Q Q）minmin，性性能曲线喘振点右移。能曲线喘振点右移。CUPC 2021/3/67 7第7页，本讲稿共35页工作范围的确定 最大（堵塞）流量变小，堵塞点左移最大（堵塞）流量变小，堵塞点左移CUPC 2021/3/68 8第8页，本讲稿共35页三级串联性能曲线变化三级串联性能曲线变化综上所述，两级串联风机，其压综上所述，两级串联风机，其压比增加，但喘振流量增大、最大比增加，但喘振流量增大、最大流量变小，因此性能曲线变陡。流量变小，因此性能曲线变陡。可见，高压比的多级离心压缩机更容易发生喘振和堵塞工况，可见，高压比的多级离心压缩机更容易发生喘振和堵塞工况，这是离心式压缩机本身存在的缺点。这是离心式压缩机本身存在的缺点。CUPC 2021/3/69 9第9页，本讲稿共35页 如果设计时设法使后面各级的性能曲线稳定工况区范围如果设计时设法使后面各级的性能曲线稳定工况区范围比前面级的宽，那么各级性能曲线比前面级的宽，那么各级性能曲线“叠加叠加”的结果，可以令的结果，可以令压缩机的稳定工况区不致因串联多级后而缩小很多。压缩机的稳定工况区不致因串联多级后而缩小很多。为此设计多级压缩机时，后面几级常采用叶片出口角为此设计多级压缩机时，后面几级常采用叶片出口角2A2A较小、流量系数较小、流量系数2r2r也较小的叶轮，并配置无叶扩压器，也较小的叶轮，并配置无叶扩压器，因为这样组成的级具有较宽的稳定工况区。因为这样组成的级具有较宽的稳定工况区。CUPC 2021/3/61010第10页，本讲稿共35页2.5.2 转速变化对压缩机性能曲线的影响转速变化对压缩机性能曲线的影响与离心与离心泵泵一一样样，离心，离心压缩压缩机或机或级级在不同在不同转转速速n n下可得到不同下可得到不同性能曲性能曲线线。CUPC 2021/3/61111第11页，本讲稿共35页nn、：曲线向右上方移动：曲线向右上方移动nn、MM：Q Qs s偏离设计工况时，偏离设计工况时，损失大大增加，曲线变陡，稳定损失大大增加，曲线变陡，稳定 工况区变窄。曲线向右上方移动工况区变窄。曲线向右上方移动喘振界限CUPC 2021/3/61212第12页，本讲稿共35页CUPC 2021/3/61313第13页，本讲稿共35页2.6 相似原理在离心压缩机中的应用相似原理在离心压缩机中的应用相似条件相似条件1.几何相似几何相似 两机通流部分对应线性尺寸两机通流部分对应线性尺寸L L之比相等、对应角度之比相等、对应角度相等、叶片数相等。相等、叶片数相等。线性尺寸：线性尺寸：对应角度：对应角度：叶片数目：叶片数目：阻塞系数阻塞系数：比例缩比例缩放系数放系数CUPC 2021/3/61414第14页，本讲稿共35页同名速度：同名速度：方方 向向 角：角：图图1-32 叶轮的几何相似叶轮的几何相似 和运动相似用图和运动相似用图2.进口运动相似进口运动相似 两机叶道进口两机叶道进口速度三角形相似速度三角形相似。CUPC 2021/3/61515第15页，本讲稿共35页 进口无预旋时进口无预旋时 进口有预旋时进口有预旋时 此外还要预旋角相等此外还要预旋角相等若若进口速度三角形不相似，口速度三角形不相似，则：冲角不等冲角不等则则会不相似，会不相似，对对流流动动影响很大影响很大。CUPC 2021/3/61616第16页，本讲稿共35页3.动力相似动力相似 雷诺数相等：摩擦阻力问题雷诺数相等：摩擦阻力问题 马赫数相等马赫数相等：气体（可压缩性）弹性力问题：气体（可压缩性）弹性力问题4.热力相似热力相似 绝热指数相等：热力学性质（过程）绝热指数相等：热力学性质（过程）CUPC 2021/3/61717第17页，本讲稿共35页离心压缩机完全相似条件：离心压缩机完全相似条件：几何相似几何相似 进口速度三角形相似进口速度三角形相似 马赫数相等马赫数相等 绝热指数相等绝热指数相等CUPC 2021/3/61818第18页，本讲稿共35页2.7 离心压缩机和管路联合工作及工况调节离心压缩机和管路联合工作及工况调节2.7.1 2.7.1 离心压缩机装置特性离心压缩机装置特性2.7.2 2.7.2 离心压缩机的串并联离心压缩机的串并联2.7.3 2.7.3 离心压缩机的工况调节离心压缩机的工况调节2.7.4 2.7.4 天然气输送中压缩机与管道联合工作天然气输送中压缩机与管道联合工作CUPC 2021/3/61919第19页，本讲稿共35页2.7.1 离心压缩机装置特性离心压缩机装置特性图1-59 装置特性和离心泵相同和离心泵相同通过压缩机的气体流量通过压缩机的气体流量=管道气体流量管道气体流量压缩机增压压缩机增压P=P=管路阻力降管路阻力降工作点：压缩机性能与管路特性工作点：压缩机性能与管路特性工作点变化：节流、旁路、切割叶轮、工作点变化：节流、旁路、切割叶轮、变转速等变转速等CUPC 2021/3/62020第20页，本讲稿共35页2.7.1 离心压缩机装置特性离心压缩机装置特性 管网性能曲线管网性能曲线管网特性曲线：随背压管网特性曲线：随背压p pr r和阻力和阻力pp的变化而变化。的变化而变化。CUPC 2021/3/62121第21页，本讲稿共35页2.7.1 离心压缩机装置特性离心压缩机装置特性 离心压缩机的工作点离心压缩机的工作点管路特性曲线与压缩机特性管路特性曲线与压缩机特性曲线的交点。曲线的交点。条件：条件：质量守恒、能量守恒质量守恒、能量守恒驼峰型性能曲线，可能有两个交点，但稳定工作点驼峰型性能曲线，可能有两个交点，但稳定工作点只有一个，另外一点为喘振点。只有一个，另外一点为喘振点。CUPC 2021/3/62222第22页，本讲稿共35页2.7.1 离心压缩机装置特性离心压缩机装置特性维持操作稳定极为重要！维持操作稳定极为重要！CUPC 2021/3/62323第23页，本讲稿共35页2.7.2 离心压缩机的串并联离心压缩机的串并联 离心压缩机的串联离心压缩机的串联如前面分析：性能曲线变陡、稳如前面分析：性能曲线变陡、稳定工况区变窄、应取第二级的稳定工况区变窄、应取第二级的稳定工况区宽于第一台。定工况区宽于第一台。串联特性：串联特性：总压比：总压比：乘积乘积质量流量质量流量 单机流量单机流量管路阻力下降，管路阻力下降，2 2点工况点工况CUPC 2021/3/62424第24页，本讲稿共35页2.7.2 离心压缩机的串并联离心压缩机的串并联 离心压缩机的并联离心压缩机的并联应用场合：应用场合：增加供气量；增加供气量；气量很大，一台困难气量很大，一台困难 用气量变动，利用台数控制用气量变动，利用台数控制并联特性：并联特性：总流量增加，但单台流量总流量增加，但单台流量若并联后管路阻力系数增大若并联后管路阻力系数增大CUPC 2021/3/62525第25页，本讲稿共35页2.7.3 离心压缩机的工况调节离心压缩机的工况调节合理选择压缩机，应该使压缩机能在设计工况附近操作，因为合理选择压缩机，应该使压缩机能在设计工况附近操作，因为这时压缩机的效率最高。但由于生产上工艺参数不可避免的会这时压缩机的效率最高。但由于生产上工艺参数不可避免的会有变化，所以经常需要对压缩机进行手动或自动调节，使压缩有变化，所以经常需要对压缩机进行手动或自动调节，使压缩机能适应生产要求，改变机能适应生产要求，改变工况点工况点，以保持生产系统稳定。，以保持生产系统稳定。离心压缩机的调节一般有两种：离心压缩机的调节一般有两种：等压调节：背压不变的情况下，调节流量（等压调节：背压不变的情况下，调节流量（此方法较普遍此方法较普遍）等流量调节：在保证流量不变前提下，调节压缩机排气压力等流量调节：在保证流量不变前提下，调节压缩机排气压力CUPC 2021/3/62626第26页，本讲稿共35页2.7.3 离心压缩机的工况调节离心压缩机的工况调节改变工况点：压缩机调节的实质改变工况点：压缩机调节的实质 改变压缩机性能改变压缩机性能 改变管路特性改变管路特性CUPC 2021/3/62727第27页，本讲稿共35页2.7.3 离心压缩机的工况调节离心压缩机的工况调节 出口节流调节出口节流调节 原理：改变管路特性原理：改变管路特性 优点：操作方法简单方便优点：操作方法简单方便 缺点：浪费功率大、不经济缺点：浪费功率大、不经济当压缩机性能曲线较陡而流量当压缩机性能曲线较陡而流量调节范围较大时更不经济；目调节范围较大时更不经济；目前仅限于风机及小型鼓风机前仅限于风机及小型鼓风机。CUPC 2021/3/62828第28页，本讲稿共35页2.7.3 离心压缩机的工况调节离心压缩机的工况调节 进口节流调节进口节流调节 原理：改变压缩机性能曲线原理：改变压缩机性能曲线 优点：操作方法简单方便，经济性较好，减小极限喘振流量优点：操作方法简单方便，经济性较好，减小极限喘振流量 缺点：浪费功率大、不经济，还有一定的节流损失。缺点：浪费功率大、不经济，还有一定的节流损失。CUPC 2021/3/62929第29页，本讲稿共35页 进口节流调节进口节流调节实现：实现：一般在入口管道上安装调节阀一般在入口管道上安装调节阀（碟阀：气流沿圆周方向均匀流动）（碟阀：气流沿圆周方向均匀流动）阀全开时：阀全开时：关小调节阀：关小调节阀：进一步关小：进一步关小：进口就节流调节实际上是改变了压缩机进口就节流调节实际上是改变了压缩机的性能曲线。的性能曲线。CUPC 2021/3/63030第30页，本讲稿共35页2.7.3 离心压缩机的工况调节离心压缩机的工况调节 改变转速调节改变转速调节 原理：改变压缩机性能曲线原理：改变压缩机性能曲线 优点：操作方法简单方便，最经济优点：操作方法简单方便，最经济 缺点：缺点：CUPC 2021/3/63131第31页，本讲稿共35页2.7.3 离心压缩机工况调节离心压缩机工况调节 转动进口导叶（进气预旋调节）转动进口导叶（进气预旋调节）原理：改变进口三角形原理：改变进口三角形 CUPC 2021/3/63232第32页，本讲稿共35页2.7.3 离心压缩机的工况调节离心压缩机的工况调节 转动进口导叶（进气预旋调节）转动进口导叶（进气预旋调节）原理：改变进口三角形原理：改变进口三角形 转动扩压器叶片转动扩压器叶片CUPC 2021/3/63333第33页，本讲稿共35页2.7.4 天然气输送中压缩机与管道联合工天然气输送中压缩机与管道联合工作作前面讲述：压缩机与管道工作，进口压力不变，压缩机出口前面讲述：压缩机与管道工作，进口压力不变，压缩机出口压力随流量而改变。压力随流量而改变。实际天然气输送中：保持管道起点压力不变，即压缩机出口实际天然气输送中：保持管道起点压力不变，即压缩机出口压力不变。优点是：压力不变。优点是：输气管道处于尽可能高的压力下，有最大储气量；输气管道处于尽可能高的压力下，有最大储气量；输气管各结点的气体压力稳定，不致有很大波动；输气管各结点的气体压力稳定，不致有很大波动；便于调节和控制；便于调节和控制；输气动力消耗较省（压缩机在高效点工作）输气动力消耗较省（压缩机在高效点工作）CUPC 2021/3/63434第34页，本讲稿共35页本节完CUPC 2021/3/63535第35页，本讲稿共35页