一、离心式压缩机的工作原理
离心压缩机是产生压力的机械,是透平(旋转的叶轮)压缩机的一种。离心压缩机气体的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。
为了达到缩短气体分子与分子之间的距离,提高气体压力的目标,采用气体动力学的方法,即利用机械的作功元件(高速回转的叶轮),对气体作功,使气体在离心式的作用下压力得到提高,同时动能也大为增加,随后在扩压流道内这部分动能又转变为静压能,而使气体压力进一步提高,这就是离心式压缩机的工作原理。
二、离心式压缩机的分类
(1)按轴的型式分:
单轴多级式,一根轴上串联几个叶轮;双轴四级式,四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端,旋转靠电机通过大齿轮驱动小齿轮。
(2)按气缸的型式分:水平剖分式和垂直剖分式。
(3)按级间冷却形式分类:
级外冷却,每段压缩后气体输出机外进入冷却器;机内冷却,冷却器和机壳铸为一体。
(4)按压缩介质分类:
空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。
三、离心式压缩机的优点
由于是连续旋转式机械,可以大大地提高进入其中的工质量,提高功率。所以,离心式压缩机的特点之一是:功率大。
由于工质量可以提高,必然导致叶片转速的提高,所以第二个特点是高速性。
无往复运动部件,动平衡特性好,振动小,基础要求简单;
易损部件少,故障少、工作可靠、寿m长;
四、离心式压缩机性能参数
离心压缩机的主要性能参数是流量、排气压力、有效功率、效率、轴功率、转速、压缩比和温度。
流量:单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体量,通常以体积流量和质量流量两种方法来表示。
体积流量——是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体体积,其单位为m3/s。因气体的体积随温度和压力的变化而变化,当流量以体积流量表示时,须注明温度和压力。
质量流量——是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体质量,其单位为kg/s。
排气压力:即指压缩机出口压力。
有效功率:有效功率是指在气体的压缩过程中,叶轮对气体所作的功,绝大部分转变为气体的能量,另有一部分能量损失,该损失基本上包括流动损失、轮阻损失和漏气损失三部分,我们将被压缩气体的能量与叶轮对气体所作功的比值称为有效功率。
轴功率:离心式压缩机的转子在为气体升压提供有用功率,以及在气体升压过程中产生的流动损失功率、轮阻损失功率和漏气损失功率外,其本身也产生机械损失,即轴承的摩擦损失,这部分功率消耗约占总功率的2%~3%。
如果有齿轮传动,则传动功率消耗同样存在,约占总功率的2%~3%。以上六个方面的功率消耗,都是在转子对气体作功的过程中产生的,它们的总和即为离心式压缩机的轴功率。轴功率是选择驱动机功率的依据
效率:效率主要用来说明传递给气体的机械能的利用程度。由于气体的压缩有等温压缩、绝热压缩和多变压缩等三种过程,所以,压缩机的效率也有等温效率、绝热效率和多变效率之分。
转速:转速是指压缩机转子旋转的速度。其单位是r/min。
压缩比:出口压力与进口压力的比值。
温度:一般用t℃表示,工程上也用jue对温度TK来表示,两者换算关系为TK=t+273。
五、离心式压缩机流量工况及调节方法
1、离心式压缩机的z大流量工况?
当流量达到z大时的工况即为z大流量工况,造成这种工况有两种可能:
一是级中某流道喉部处的气流达到临界状态,这时气体的容积流量已是z大值,任凭压缩机的背压再减小,流量也不可能增加,这种工况也成为“阻塞”工况。
二是流道内并没有达到临界状态,即未出现“阻塞”工况,但压缩机在较大的流量下,机内流动损失很大,所能提供的排气压力已很小,几乎接近零能量,仅能够用来克服排气管道中的阻力以维持这样大的流量,这就是离心式压缩机的z大流量工况。
2、离心式压缩机的工况调节方法有哪些?
由于生产上工艺参数不可避免地会有变化,所以经常需要对压缩机进行手动或自动调节,使压缩机能适应生产要求在变工况下工作,以保持生产系统的稳定。压缩机的转速具有改变压缩机性能曲线的功能,但效率是不变的,因此,它是压缩机调节方法的z好形式。
离心式压缩机的调节一般有两种:
一是等压调节,即在背压不变的前提下调节流量;
一种是等流量调节,即在保证流量不变的情况下调节压缩机的排气压力。
具体说有以下五种调节方式:
1)出口流量调节。
2)进口流量调节。
3)改变转速调节。
4)转动进口导叶调节。
5)部分放空或回流调节。
另外,我们再了解下等压力调节、等流量调节和比例调节的含义是什么?
1)等压力调节是指保持压缩机的排气压力不变,只改变气体流量的调节。
2)等流量调节是指保持压缩机输送气体介质的流量不变,只是改变排出压力的调节。
3)比例调节是指保持压力比不变(如防喘振调节),或保持两种气体介质的容积流量百分比不变的调节。