压缩机原理.doc

一、 各种压缩机基本工作原理与特性

1． 离心压缩机的工作原理
利用高速回转的叶轮（叶片组）对气体作功，将机械能加给气体，使气体压力升高速度增大，在叶轮后部设有流通逐渐扩大的扩压器，高速气体从叶片流出后再经过扩压元件，使气体流速降低，压力继续提高，即把一部分动能转变为压力能。
离心压缩机之所以能提高气体的压力，使因为气体流经回转的叶轮叶片对气体做功使气体分子压力接近，以一定转速回转的叶轮叶片给气体以离心力的作用，使气体获得压力能和速度能。
Incipient Surge
Stall Cells

2． 轴流压缩机
轴流压缩机是通过转子回转时，动叶片对气体作功，使气体压力增加，并推动气体流动，气体的速度由动叶片和导流叶片（静叶片）通道的扩大儿而降低，使其一部分速度能转变为压力能.
由于上述扩压作用而产生的单级压升是有一定限度的，故轴流压缩机的组数比离心压缩机的组数多。

二、 离心与轴流压缩机的性能曲线

性能曲线不仅反映了透平压缩机的压力，效率与流量的关系，而且还反映了压缩机的稳定工况范围，压缩机能否高效率工况运行，主要取决于与压缩机联合工作的管网特性。
从离心压缩机和轴流压缩机的基本工作原理可知，两者都是回转的叶轮对气体作功，而使气体压力增加，所以两者的性能曲线也基本上相近似。

1． 轴流压缩机的性能曲线比离心压缩机的性能曲线陡，因此，相对于流量微小的变化，压力将发生急剧变化，因此，当轴流压缩机的流量变化时，必须采用自动调节静叶片角度的方法，使轴流压缩机在较宽的工况范围内高效运行。
2． 离心压缩机的功率N是随流量增加而增大，而轴流压缩机则随着流量的增加而急剧减少。
3． 在一定转速下，静叶片角度不变时，轴流压缩机的性能曲线可以比设计工况点的压力高很多。而离心压缩机可能的压力上升则非常小。

三． 管网特性曲线
管网特性曲线是表示通过管网的气体流量与保证这个流量通过管网所需的压力之间的关系曲线，也称管网阻力曲线。有以下三种曲线：
管网阻力与流量无关
管网阻力与流量成正比
综合形式

四． 压缩机与管网联合工作
Surge
Limit
Limit（范围、界限）
振荡
速度

（压力）

动力

阻力
Pressure
100
90
80
70
60
50
% Flow（流量
Stonewall
Power Limit
Speed Limit
Pressure Limit

（流量）
a. 工况点：压缩机与管网联合运行时的工作点，为管网特性曲线与压缩机性能曲线的交点
b. 喘振点：压缩机与管网联合工作出口管道中闸阀关小导一定程度，管网阻力增大，管网曲线向左移。发生喘振时，流量压缩机部分的气体出现强烈的颤动，引起机组剧烈振动
c. 阻塞点：压缩机与管网联合工作，出口管道中闸阀开度开大到一定程度时，由于压缩机流量不断增大，气体在某一级的气流冲角不断减小，于是在叶片的工作面上发生气体分离现象，使流动的摩擦损失和冲击损失也不断增大，当流量达到某一最大值时，叶轮对气体所作的功全部用来克服这些能量损失，使压缩机的压力得不到提高。或者，当流量增大到某一值后，叶道最窄截面上的流速度可能达到音速，这是压缩机的流量就不可能增加了。

五． 缩机的串联和并联
a. 串连：
目的：提高压力，适量增加流量
方法：多缸离心压缩机（新设计）多台压缩机（改造）
特点：各缸压缩机的质量流量相等。
b. 并联：
目的：增加流量

六． 离心压缩机的调节
a. 压缩机的出口节流调节
通过调节压缩机出口管道中的闸阀开关赖改变管网特性（人为改变管网阻力），以适应工艺流程对流量（或压力）的要求。经济性能：可用功率较小的离心通风机和鼓风机。
b. 压缩机进口节流调节：经济性较好，用于固定转速的离心压缩机
c. 离心压缩机的变转速调节
d. 离心压缩机的联合调节
变转速调节与其他调节方法的联合应用
压缩机进口节流调节和将压缩机出口管道中的一部分气体回流道压缩机进口的联合调节方式。

七． 轴流压缩机的调节
a. 压缩机出口节流调节（小功率轴流通风机）
b. 压缩机出口管道同阀放或者将部分气体回流到压缩机进口
c. 压缩机进口节流调节：多用于固定转速动、静叶皆不可调节的轴流机
d. 变转速调节
e. 改变静叶片角度，是改变轴流压缩机的性能曲线通常采用该方法，经济性能好
i） 静叶片全闭，并非全关，而是最小角度（17～22）在轴流压缩机启动过程中，或者停机时，或转速低于额定转速时，静叶片必须处于全闭位置
ii） 最小操作位置（30度），是轴流压缩机的最小调节范围
iii） 全开位置（80度）
iv） 安全运行：轴流压缩机绝对不允许在静叶片角度全闭位置与最小操作位置之间运行。当工作转速达到100％的定转速时，开启静叶片争度，迅速（小于3S）通过这个禁区，如果又不正常现象，则压缩机带入“安全运行“状态。

八． 透平压缩机的控制与保护
a. 轴承温度保护
b. 段间温度保护，段间温度冷却
c. 系统油和冷却系统温度保护
d. 密封油系统的油压保护
e. 润滑油压保护
f. 轴位移，振动保护
g. 轴流压缩机的逆流保护
逆流行程的原因：压缩机处于喘振，工艺工程故障，使装置压力骤然升高（如催化裂化装置中的再生器压力）
逆流现象：在逆流时压缩机流量输出为零的情况下，压缩机的负荷实际上是保持无变化，其功率大部分变为热量而消耗调）
逆流保持：防喘振控制，在轴流压缩机出口管道装有单向逆止阀

逆流保护逻辑：
若在时间T1内，流量信号消失，并且在T2 时间内不再出现，则油防喘振控制工作，打开放空阀，并记下零流量次数
若在时间T1后零流量不消失，或以后的T3时间内又出现零流量信号，则发出逆流报警，放空阀快速打开，单向逆止阀强制关闭，烟机进口阀快速关闭，使得机组处于“安全运行”状态
若在放空阀打开后的一定时间内仍不能消除逆流，则发出“持续逆流停机”执行紧急停机

九． 轴流压缩机的防阻塞控制
阻塞现象：轴流压缩机中的流量增加到临界点，使得气流速度达到了音速，流量不能在增加
防阻塞控制（一般不用）
当压缩机工作点移动到防阻塞线之下是，适当关小防阻塞阀的开度，就能使压缩机出口气体压力提高，容积流量减小，从而使压缩机的实际运行工况点移到防阻塞线之上。