离心压缩机.讲课教案.ppt
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1、离心离心压缩机机.三 离心压缩机的性能、调节与控制l离心压缩机的性能离心压缩机的性能压缩机的喘振压缩机的喘振压缩机的堵塞工况压缩机的堵塞工况性能曲线性能曲线压缩机与管网联合工作压缩机与管网联合工作l相似理论在压缩机中的应用相似理论在压缩机中的应用l离心压缩机的调节方法及特点离心压缩机的调节方法及特点主主 要要 内内 容容三 离心压缩机的性能、调节与控制(1)压缩机的喘振工况)压缩机的喘振工况最小流量工况最小流量工况 旋转脱离(以旋转脱离(以B通道为例)通道为例)i 喘振的机理喘振的机理1.离心压缩机的性能离心压缩机的性能 流量减少流量减少冲角冲角i 很大很大非非工作面工作面上边界层严重分离上边
2、界层严重分离有效有效通道减小通道减小气体向两侧分流:气体向两侧分流:流向流向A叶道的冲角减小,边界层分离情况缓解;叶道的冲角减小,边界层分离情况缓解;流向流向C叶道的冲角增大,边界层分离情况严重叶道的冲角增大,边界层分离情况严重结论:结论:分离团按叶轮旋转的分离团按叶轮旋转的“反方向反方向”作旋转移动,其旋转作旋转移动,其旋转运动的角速度小于叶轮的角速度。运动的角速度小于叶轮的角速度。流量进一步减少流量进一步减少大分离团占据通道的大部分大分离团占据通道的大部分排出压排出压力大幅下降力大幅下降压缩机减为零流量压缩机减为零流量管网气体倒流入压缩机,管网气体倒流入压缩机,压力下降压力下降压缩机开始排
3、气压缩机开始排气管网压力升高管网压力升高流量下降流量下降旋转分离。旋转分离。喘振现象喘振现象 该过程正流、倒流周而复始,这种周期性的低频率、大振该过程正流、倒流周而复始,这种周期性的低频率、大振幅的气流振荡现象,称为喘振。幅的气流振荡现象,称为喘振。ii 喘振的危害喘振的危害压缩机性能恶化,压力和效率显著降低;压缩机性能恶化,压力和效率显著降低;出现异常的噪声、爆音;出现异常的噪声、爆音;引起振动,导致压缩机的轴承和密封损坏。引起振动,导致压缩机的轴承和密封损坏。三 离心压缩机的性能、调节与控制iii 防喘振的措施防喘振的措施 该方法增加了压缩机的流量,但浪费了部分压缩功,多该方法增加了压缩机
4、的流量,但浪费了部分压缩功,多消耗了能量,也损失了部分气体;不适用污染性气体。消耗了能量,也损失了部分气体;不适用污染性气体。部分气流放空法部分气流放空法三 离心压缩机的性能、调节与控制 当流量逐渐变小,当流量逐渐变小,接近喘振流量时,流接近喘振流量时,流量传感器检测到后,量传感器检测到后,控制系统发出指令,控制系统发出指令,启动伺服马达,打开启动伺服马达,打开防喘振阀,将压缩机防喘振阀,将压缩机输送的多余气体放空。输送的多余气体放空。该方法适于处理有毒、易燃、易爆等不宜放空的气该方法适于处理有毒、易燃、易爆等不宜放空的气体,但也浪费了部分压缩功。体,但也浪费了部分压缩功。部分气流回流法部分气
5、流回流法三 离心压缩机的性能、调节与控制 降低压缩机的转速,可使流量减少降低压缩机的转速,可使流量减少而不发生喘振现象。而不发生喘振现象。设置设置导叶导叶转动机构,避免流量减少转动机构,避免流量减少时进气冲角过大而引发喘振。时进气冲角过大而引发喘振。操作人员严格监控,及时报警处理。操作人员严格监控,及时报警处理。(2)压缩机的堵塞工况)压缩机的堵塞工况最大流量工况最大流量工况 流量增大时,级中流道某最小截面处气体达到临界状态,此流量增大时,级中流道某最小截面处气体达到临界状态,此时气体流量已达最大,不可能再增加。时气体流量已达最大,不可能再增加。流量增大,使叶片流量增大,使叶片工作面工作面上发
6、生分离,当流量达最大值时,上发生分离,当流量达最大值时,严重的分离现象致使叶轮做功全变为能量损失,压力不再升高。严重的分离现象致使叶轮做功全变为能量损失,压力不再升高。三 离心压缩机的性能、调节与控制(3)压缩机的性能曲线)压缩机的性能曲线i 压缩机性能的主要参数压缩机性能的主要参数qvin/(m3/min)n流量(流量(qv 或或qm)n压力比压力比(排气压力排气压力p、压、压差差p、能量头、能量头H)n效率效率n功率功率N 随随着着进进气气量量的的变变化化,其其它它各各性性能能参参数数将将发发生生相相应应的的变变化化,所所以以,在在一一定定转转速速和和进进口口条条件件下下,常常以以曲曲线线
7、形形式式来来表表现现压压缩缩机机的性能变化关系,即压缩机的性能曲线。的性能变化关系,即压缩机的性能曲线。工况:工况:性能曲线上的某一点即为压缩机的某一运行工作状态,性能曲线上的某一点即为压缩机的某一运行工作状态,简称工况。简称工况。三 离心压缩机的性能、调节与控制 通常将曲线上通常将曲线上效率最高效率最高的点称为最的点称为最佳工况点,一般是压缩机设计计算的工佳工况点,一般是压缩机设计计算的工况点。况点。选用压缩机时,应尽量使其运行在选用压缩机时,应尽量使其运行在最佳工况点上,以减少能耗。最佳工况点上,以减少能耗。ii 最佳工况点最佳工况点iii 稳定工作范围稳定工作范围 在喘振工况(最小流量)
8、和堵在喘振工况(最小流量)和堵塞工况(最大流量)之间的区域称塞工况(最大流量)之间的区域称为压缩机的稳定工作范围。为压缩机的稳定工作范围。压缩机变工况的稳定工作范围压缩机变工况的稳定工作范围越宽越好。越宽越好。三 离心压缩机的性能、调节与控制u随着流量的减小,压缩机能提供的压随着流量的减小,压缩机能提供的压力比增大,在最小流量时,压力比达力比增大,在最小流量时,压力比达最大;最大;u离心压缩机有最大流量和最小流量两离心压缩机有最大流量和最小流量两个极限值,排出压力也有最大值和最个极限值,排出压力也有最大值和最小值;小值;u效率曲线有最高效率点,即最佳工况效率曲线有最高效率点,即最佳工况点,一般
9、也是压缩机的设计工况点;点,一般也是压缩机的设计工况点;u功率曲线一般随流量增加而逐渐增加,功率曲线一般随流量增加而逐渐增加,但当但当-qv曲线向下倾斜很快时,功率曲曲线向下倾斜很快时,功率曲线呈先增后将趋势。线呈先增后将趋势。iv 离心压缩机性能曲线的特点离心压缩机性能曲线的特点三 离心压缩机的性能、调节与控制鼓风机鼓风机压缩机压缩机v 离心压缩机性能曲线的变化规律离心压缩机性能曲线的变化规律三 离心压缩机的性能、调节与控制 离心式压缩机的性能曲线随着气体介质、进气状态、转离心式压缩机的性能曲线随着气体介质、进气状态、转速而发生变化。速而发生变化。vi 离心压缩机性能曲线的测试离心压缩机性能
10、曲线的测试n开始时调节阀全开,即达压缩机的最大流量;开始时调节阀全开,即达压缩机的最大流量;n将阀门逐渐关小,即依次减小流量,记录测量数据;将阀门逐渐关小,即依次减小流量,记录测量数据;n直到压缩机出现不正常情况,即喘振工况,此时流量直到压缩机出现不正常情况,即喘振工况,此时流量为压缩机的最小流量。为压缩机的最小流量。三 离心压缩机的性能、调节与控制压缩机的性能曲线大多是由实验获得的。压缩机的性能曲线大多是由实验获得的。管网:管网:一般是指压缩机连接的进气管路、排气管路以及这些管一般是指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(容器、阀件等)的总称。对于离心式路上的附件及设备(
11、容器、阀件等)的总称。对于离心式压缩机,管网只是指压缩机后面的管路及全部装置。压缩机,管网只是指压缩机后面的管路及全部装置。三 离心压缩机的性能、调节与控制(4)压缩机与管网联合工作)压缩机与管网联合工作ppr三 离心压缩机的性能、调节与控制i 管网特性曲线管网特性曲线管网阻力曲线管网阻力曲线管网特性曲线:管网特性曲线:管网情况一定时,通过管网的气体管网情况一定时,通过管网的气体流量流量与保证这与保证这个流量通过管网所需要的个流量通过管网所需要的压力压力之间的关系曲线,即之间的关系曲线,即pf(qv)管网终端的压力可表示为:管网终端的压力可表示为:pprp p pr Aqv2其中其中 pr:气
12、体被送入的设备的内压力:气体被送入的设备的内压力 p p:包括管网中的摩擦损失和局部阻力损失;:包括管网中的摩擦损失和局部阻力损失;A A:总阻力的计算系数:总阻力的计算系数ii 压缩机与管网联合工作压缩机与管网联合工作压缩机的工作点压缩机的工作点三 离心压缩机的性能、调节与控制稳定工作点:稳定工作点:n压缩机排气量管网进气量压缩机排气量管网进气量n压缩机的排压管网需要的端压压缩机的排压管网需要的端压n1,1a,1b不同阀门开度下的不同阀门开度下的管网特性曲线;管网特性曲线;n2,3压缩机特性曲线。压缩机特性曲线。用用“小扰动法小扰动法”分析压缩机平衡工况的稳定性,如果小扰分析压缩机平衡工况的
13、稳定性,如果小扰动过后,工况仍回到原来的平衡工况点,则工况是稳定的;动过后,工况仍回到原来的平衡工况点,则工况是稳定的;否则是不稳定的。否则是不稳定的。iii 平衡工况的稳定性平衡工况的稳定性三 离心压缩机的性能、调节与控制 压缩机压缩机串联工作可增大气流串联工作可增大气流的排出压力的排出压力,压缩机,压缩机并联工作并联工作可增大气流的输送流量可增大气流的输送流量。vii 压缩机的串联和并联工作压缩机的串联和并联工作三 离心压缩机的性能、调节与控制vi 压缩机变工况工作下的喘振现象压缩机变工况工作下的喘振现象三 离心压缩机的性能、调节与控制(1)压缩机出口节流调节)压缩机出口节流调节 即调节压
14、缩机出口管路中的阀门开度,以即调节压缩机出口管路中的阀门开度,以改变管网特性曲线改变管网特性曲线,来适应工,来适应工艺流程对流量或压力的特定要求。艺流程对流量或压力的特定要求。2.压缩机的各种调节方法及其特点压缩机的各种调节方法及其特点特点:特点:(1)不改变压缩机的特性曲线;)不改变压缩机的特性曲线;(2)减小或增大阀门开度,可减小或增大流量;)减小或增大阀门开度,可减小或增大流量;(3)该方法简单易行,操作方便;)该方法简单易行,操作方便;(4)要产生阀门节流损失,使系统效率下降,经济性差。)要产生阀门节流损失,使系统效率下降,经济性差。三 离心压缩机的性能、调节与控制(2)压缩机进口节流
15、调节)压缩机进口节流调节 改变进气管中的阀门开度,可改变进气管中的阀门开度,可改变压缩机性能曲线改变压缩机性能曲线的位置,从而达到改的位置,从而达到改变输送气体的流量或压力的调节目的。变输送气体的流量或压力的调节目的。特点:特点:(1)节省功率;)节省功率;(2)使压缩机能够在更小流量下稳定工作;)使压缩机能够在更小流量下稳定工作;(3)节流阻力带来一定的压力损失,导致排)节流阻力带来一定的压力损失,导致排气压力降低。气压力降低。进气压力与流量进气压力与流量的关系曲线的关系曲线压缩机的压缩机的性能曲线性能曲线三 离心压缩机的性能、调节与控制(3)采用可转动的进口导叶调节)采用可转动的进口导叶调
16、节特点:特点:(1)调节范围大,经济性好;)调节范围大,经济性好;(2)可转动导叶的机构比较复杂。)可转动导叶的机构比较复杂。在压缩机叶轮入口前设置一圈在压缩机叶轮入口前设置一圈可绕本身轴线转动的导向叶片,可绕本身轴线转动的导向叶片,改变导向叶片的角度,可改变进改变导向叶片的角度,可改变进入叶轮叶道的气流方向,产生不入叶轮叶道的气流方向,产生不同程度的预旋(同程度的预旋(正预旋和负预旋正预旋和负预旋),从而改变,从而改变压缩机的性能曲线压缩机的性能曲线,达到调节工况的目的。达到调节工况的目的。三 离心压缩机的性能、调节与控制(4)采用可转动的扩压器叶片调节)采用可转动的扩压器叶片调节 采用可转
17、动的扩压器叶片,可改变扩压器叶片的进口角,采用可转动的扩压器叶片,可改变扩压器叶片的进口角,从而从而改变压缩机的性能曲线改变压缩机的性能曲线。特点:特点:(1)可很好地满足流量的调节要求,经济性好;)可很好地满足流量的调节要求,经济性好;(2)对压力调节的作用较小,调节机构结构复杂。)对压力调节的作用较小,调节机构结构复杂。三 离心压缩机的性能、调节与控制(5)改变压缩机转速的调节)改变压缩机转速的调节 当原动机可改变转速时,可调节转速来当原动机可改变转速时,可调节转速来改变压缩机的性能曲改变压缩机的性能曲线线位置,以实现变工况要求。位置,以实现变工况要求。特点:特点:l具有压力、流量调节范围
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