【壓縮機網(wǎng)】離心式壓縮機是一種透平式壓縮機，高速旋轉的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴壓通道中給予氣體的擴壓作用，使氣體壓力得到提高。在國民經(jīng)濟各行業(yè)中占有重要地位，特別是在冶金、石油、化工及動(dòng)力等行業(yè)。近年來(lái)，隨著(zhù)國內壓縮機技術(shù)不斷提升，國產(chǎn)離心壓縮機產(chǎn)品逐漸普及，越來(lái)越多的用戶(hù)在日常生產(chǎn)中會(huì )接觸到離心式壓縮機。設備的性能參數是體現設備結構特點(diǎn)、工作容量、工作環(huán)境等方面的基本數據，用戶(hù)選購設備、制定規劃的重要指導性資料。鑒于此，我們有必要對離心壓縮機的主要性能指標加以了解。
離心式壓縮機的主要性能參數有流量、出口壓力或比、功率、效率、轉速等。
1.流量
流量是指在單位時(shí)間內，通過(guò)設備流道任一截面的氣體量，在離心壓縮機中通常以容積流量和重量流量這兩種方式來(lái)表示。
(1)容積流量
容積流量是單位時(shí)間內通過(guò)壓縮機流道的氣體的體積量，容積流量在中國又被稱(chēng)為排氣量或銘牌流量。一般情況下，就是在所要求排氣壓力下，壓縮機單位時(shí)間內排出的氣體容積。
容積流量通常以符號Qj表示，單位為m3/min或m3/h。這是吸入狀態(tài)下的氣體流量，當我們需要計算標準狀態(tài)下氣體的容積流量時(shí)，可以通過(guò)下面的公式來(lái)?yè)Q算：
式中：
QN——標準狀態(tài)下氣體體積流量，Nm3/min；
Qj——吸入狀態(tài)下氣體體積流量，m3/min；
Pj——入口絕壓，MPa；
Tj——入口絕對溫度，K。
(2)重量流量
單位時(shí)間內流體流過(guò)管路任一截面的重量叫重量流量。重量流量是工藝計算中經(jīng)常碰到的單位，如果已知氣體的體積流量，則重量流量可用下面的公式計算：
式中G——氣體介質(zhì)重量流量，kg/s；
ρ——氣體介質(zhì)的密度，kg/m3。
2.壓縮比
壓縮比指壓縮機排出壓力與吸入壓力之比，也稱(chēng)為壓力比或壓比。壓縮比越大，離心壓縮機所需的級數就越多，其功耗也就越大?，F實(shí)應用中，單級壓縮機壓比基本上在1.5～2之間。如果單級壓縮比過(guò)大，排氣溫度必然上升，會(huì )導致冷卻器局部高溫高濃縮，形成難以清除的熱垢，增加維護量，這對于水處理也會(huì )提出更高要求。
當氣體被壓縮時(shí)，體積縮小的同時(shí)壓力升高。在等溫壓縮過(guò)程中，不論壓縮狀態(tài)變化如何，其狀態(tài)參數始終符合下面的關(guān)系：
p1ν1 = p2ν2→p2/p1 = ν1/ν2
式中p1——壓縮機吸入壓力，MPa；
p2——壓縮機排出壓力，MPa；
ν1——吸入狀態(tài)體積流量，m3/min；
ν2——排出狀態(tài)體積流量，m3/min。
對于同質(zhì)量流量的同種氣體，如果初溫度相同，當壓縮比相同時(shí)，其壓縮功耗也相同。例如把氣體從10個(gè)大氣壓壓縮到100個(gè)大氣壓，與從1個(gè)大氣壓壓縮到10個(gè)大氣壓所需要的功耗相同。另外，氣體所需的壓縮功與氣體的性質(zhì)有關(guān)，對于輕氣體，因為氣體 R大所以在相同壓比下需要的壓縮功就比壓縮重氣體大（從壓縮表達式可以看出），但由于葉片與氣體性質(zhì)無(wú)關(guān)，所以在同一壓力比要求下，壓縮輕氣體需要的級數比重氣體多。
3.效率
效率用來(lái)表示離心壓縮機在工作時(shí)對能量的利用程度，利用程度越高，壓縮機的效率就越高。由于氣體的壓縮有多變壓縮、絕熱壓縮和等溫壓縮3種過(guò)程，因此，壓縮機的效率，也有多變效率、絕熱效率和等溫效率之分。
多變壓縮：壓縮時(shí)氣體溫度有變化且與外界有熱交換現象。等溫壓縮：氣體在壓縮時(shí)，溫度始終保持不變，即壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱量的熱量全部被外界帶走。絕熱壓縮：氣體在壓縮時(shí)與周?chē)h(huán)境沒(méi)有任何熱交換作用，即壓縮機產(chǎn)生的熱量全部使氣體溫度升高，而摩擦產(chǎn)生的熱量全部被外界帶走。
(1)多變效率
多變效率是指氣體在多變壓縮過(guò)程中，壓力由p1增至p2所獲得的有效功與實(shí)際消耗功之比，即：
式中 ——多變效率，%；
——多變壓縮過(guò)程有效功，J；
——實(shí)際消耗功，J。
在多變壓縮過(guò)程中，氣體壓力與體積參數之間的關(guān)系可用下列方程表示：
p1V2m = p2V2m
式中m——多變指數。
多變指數m和絕熱指數K之間，有如下關(guān)系：
由此可以看出，如果多變指數m和絕熱指數K為已知，則多變效率即可求出。同時(shí)也可用多變指數m與絕熱指數K的關(guān)系曲線(xiàn)查出。
(2)絕熱效率
絕熱效率是指氣體在絕熱壓縮過(guò)程中，壓力由p1增至p2時(shí)，氣體所獲得的有效功與實(shí)際消耗功之比，即：
式中 ——絕熱效率，%；
——絕熱壓縮過(guò)程有效功，J。
在絕熱壓縮過(guò)程中，氣體壓力和體積參數有如下關(guān)系：p1V1K = p2V2K
式中K——絕熱指數。
多變效率與絕熱效率的關(guān)系可用下式表示：
當壓力比不大時(shí)，絕熱效率 與多變效率 之值是接近的。
(3)等溫效率
等溫效率是指氣體在等溫壓縮過(guò)程中，壓力由p1增至p2所需要的有效功與實(shí)際消耗功之比，即：
式中 ——等溫效率；
——等溫壓縮過(guò)程有效功，J。
在等溫壓縮過(guò)程中，氣體介質(zhì)的溫度始終保持不變，體壓力和體積的關(guān)系，可用下列方程表示：
p1V1= p2V2=常數
等溫壓縮是一種理想的過(guò)程，是耗功最少、效率最高的壓縮過(guò)程。但是，實(shí)際并不存在這種過(guò)程，因此，它只是一種理論方法。不過(guò)，在實(shí)際應用中，對于多級壓縮，通過(guò)分段壓縮并經(jīng)中間冷卻器降溫，可使壓縮過(guò)程接近等溫過(guò)程，從而降低壓縮功耗。另外，對于危險介質(zhì)壓縮，降低氣體溫度也更加安全。
4.功率
離心式壓縮機的軸功率，包括有效功率、內漏損失功率、輪阻損失功率、機械損失和傳動(dòng)損失功率等。葉輪對氣體作功，為氣體升壓提供有效功率。在氣體升壓過(guò)程中，同時(shí)也產(chǎn)生了葉輪的內漏損失功率和輪阻損失功率。離心壓縮機的轉子，在正常運轉時(shí)，其本身也必然會(huì )產(chǎn)生機械損失，即軸承的摩擦損失，這部分功率消耗，一般要占總功率的2%～3%。如有齒輪傳動(dòng)，則傳動(dòng)功率消耗同樣存在，且約占總功率的2%～3%。目前業(yè)內流行的空氣懸浮離心式壓縮機和磁懸浮離心式壓縮機，極大程度的消除了摩擦損失和傳動(dòng)損失。當然，其優(yōu)點(diǎn)不止于此，還有低噪音、低振動(dòng)、無(wú)潤滑油等特點(diǎn)。
離心式壓縮機的軸功率是選擇驅動(dòng)機（比如電機、柴油發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機等）功率的依據，一般情況下原動(dòng)機功率按照壓縮機軸功率的1.05～1.10倍來(lái)匹配。
總之，流量和壓力決定壓縮機的類(lèi)型，效率評估壓縮機能耗的高低，軸功率確定原動(dòng)機的大小，流量、壓力、軸功率、效率四個(gè)參數決定了壓縮機的工作狀態(tài)。
5.轉速
壓縮機的轉速改變，其性能曲線(xiàn)也會(huì )發(fā)生相應變化，但效率不變。因此，轉速是離心壓縮機調節方法的重要形式之一：
?、佼攭嚎s機的轉速改變時(shí)，其性能曲線(xiàn)也隨之改變
?、趬嚎s機的流量與速度的一次方成正比
?、蹓毫Ρ扰c轉速的二次方成正比
?、芄β逝c轉速的三次方成正比
?、莓斏a(chǎn)中要求改變壓縮機工況時(shí)，可通過(guò)調節壓縮機轉速的方法，改變壓縮機的性能曲線(xiàn)，改變工況點(diǎn)來(lái)滿(mǎn)足其生產(chǎn)要求。
6.性能曲線(xiàn)
離心壓縮機特性曲線(xiàn)是指進(jìn)氣狀態(tài)和轉速一定時(shí)壓比、效率、功率隨進(jìn)氣流量變化的曲線(xiàn)，它包括氣體流量Q與壓比ε的關(guān)系曲線(xiàn)，流量Q與效率η以及流量Q與功率N的關(guān)系曲線(xiàn)。
壓縮機性能曲線(xiàn)左邊受到喘振工況的限制，右邊受到阻塞工況的限制。喘振工況是小流量下的一種壓縮機不穩定狀況，不僅與壓縮機級的設計導致的旋轉失速有關(guān)還與外管網(wǎng)有關(guān)。
每一個(gè)轉速下的特性曲線(xiàn)均有一峰值，而這一點(diǎn)即為喘振點(diǎn)。將喘振曲線(xiàn)上所有喘振點(diǎn)連接起來(lái)，即可得一曲線(xiàn)，叫做離心壓縮機的喘振曲線(xiàn)。
從圖中可以看出，隨著(zhù)流量的減少，壓縮機的出口壓力逐漸增大當達到該轉速下最大出口壓力時(shí)，機組進(jìn)入喘振區，壓縮機出口壓力開(kāi)始減小，流量也隨之減小壓縮機發(fā)生喘振。從曲線(xiàn)可看出，流量減小是發(fā)生喘振的根本原因，在實(shí)際生產(chǎn)中盡量避免壓縮機在小流量的工況下運行。一般認為，壓縮機在最小流量下應低于設計流量60%。壓縮機的入口壓力P1>P2>P3，在壓縮機恒壓的運行工況入口壓力越低，壓縮機越容易發(fā)生喘振。
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【壓縮機網(wǎng)】離心式壓縮機是一種透平式壓縮機，高速旋轉的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴壓通道中給予氣體的擴壓作用，使氣體壓力得到提高。在國民經(jīng)濟各行業(yè)中占有重要地位，特別是在冶金、石油、化工及動(dòng)力等行業(yè)。近年來(lái)，隨著(zhù)國內壓縮機技術(shù)不斷提升，國產(chǎn)離心壓縮機產(chǎn)品逐漸普及，越來(lái)越多的用戶(hù)在日常生產(chǎn)中會(huì )接觸到離心式壓縮機。設備的性能參數是體現設備結構特點(diǎn)、工作容量、工作環(huán)境等方面的基本數據，用戶(hù)選購設備、制定規劃的重要指導性資料。鑒于此，我們有必要對離心壓縮機的主要性能指標加以了解。
離心式壓縮機的主要性能參數有流量、出口壓力或比、功率、效率、轉速等。
1.流量
流量是指在單位時(shí)間內，通過(guò)設備流道任一截面的氣體量，在離心壓縮機中通常以容積流量和重量流量這兩種方式來(lái)表示。
(1)容積流量
容積流量是單位時(shí)間內通過(guò)壓縮機流道的氣體的體積量，容積流量在中國又被稱(chēng)為排氣量或銘牌流量。一般情況下，就是在所要求排氣壓力下，壓縮機單位時(shí)間內排出的氣體容積。
容積流量通常以符號Qj表示，單位為m3/min或m3/h。這是吸入狀態(tài)下的氣體流量，當我們需要計算標準狀態(tài)下氣體的容積流量時(shí)，可以通過(guò)下面的公式來(lái)?yè)Q算：
式中：
QN——標準狀態(tài)下氣體體積流量，Nm3/min；
Qj——吸入狀態(tài)下氣體體積流量，m3/min；
Pj——入口絕壓，MPa；
Tj——入口絕對溫度，K。
(2)重量流量
單位時(shí)間內流體流過(guò)管路任一截面的重量叫重量流量。重量流量是工藝計算中經(jīng)常碰到的單位，如果已知氣體的體積流量，則重量流量可用下面的公式計算：
式中G——氣體介質(zhì)重量流量，kg/s；
ρ——氣體介質(zhì)的密度，kg/m3。
2.壓縮比
壓縮比指壓縮機排出壓力與吸入壓力之比，也稱(chēng)為壓力比或壓比。壓縮比越大，離心壓縮機所需的級數就越多，其功耗也就越大?，F實(shí)應用中，單級壓縮機壓比基本上在1.5～2之間。如果單級壓縮比過(guò)大，排氣溫度必然上升，會(huì )導致冷卻器局部高溫高濃縮，形成難以清除的熱垢，增加維護量，這對于水處理也會(huì )提出更高要求。
當氣體被壓縮時(shí)，體積縮小的同時(shí)壓力升高。在等溫壓縮過(guò)程中，不論壓縮狀態(tài)變化如何，其狀態(tài)參數始終符合下面的關(guān)系：
p1ν1 = p2ν2→p2/p1 = ν1/ν2
式中p1——壓縮機吸入壓力，MPa；
p2——壓縮機排出壓力，MPa；
ν1——吸入狀態(tài)體積流量，m3/min；
ν2——排出狀態(tài)體積流量，m3/min。
對于同質(zhì)量流量的同種氣體，如果初溫度相同，當壓縮比相同時(shí)，其壓縮功耗也相同。例如把氣體從10個(gè)大氣壓壓縮到100個(gè)大氣壓，與從1個(gè)大氣壓壓縮到10個(gè)大氣壓所需要的功耗相同。另外，氣體所需的壓縮功與氣體的性質(zhì)有關(guān)，對于輕氣體，因為氣體 R大所以在相同壓比下需要的壓縮功就比壓縮重氣體大（從壓縮表達式可以看出），但由于葉片與氣體性質(zhì)無(wú)關(guān)，所以在同一壓力比要求下，壓縮輕氣體需要的級數比重氣體多。
3.效率
效率用來(lái)表示離心壓縮機在工作時(shí)對能量的利用程度，利用程度越高，壓縮機的效率就越高。由于氣體的壓縮有多變壓縮、絕熱壓縮和等溫壓縮3種過(guò)程，因此，壓縮機的效率，也有多變效率、絕熱效率和等溫效率之分。
多變壓縮：壓縮時(shí)氣體溫度有變化且與外界有熱交換現象。等溫壓縮：氣體在壓縮時(shí)，溫度始終保持不變，即壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱量的熱量全部被外界帶走。絕熱壓縮：氣體在壓縮時(shí)與周?chē)h(huán)境沒(méi)有任何熱交換作用，即壓縮機產(chǎn)生的熱量全部使氣體溫度升高，而摩擦產(chǎn)生的熱量全部被外界帶走。
(1)多變效率
多變效率是指氣體在多變壓縮過(guò)程中，壓力由p1增至p2所獲得的有效功與實(shí)際消耗功之比，即：
式中 ——多變效率，%；
——多變壓縮過(guò)程有效功，J；
——實(shí)際消耗功，J。
在多變壓縮過(guò)程中，氣體壓力與體積參數之間的關(guān)系可用下列方程表示：
p1V2m = p2V2m
式中m——多變指數。
多變指數m和絕熱指數K之間，有如下關(guān)系：
由此可以看出，如果多變指數m和絕熱指數K為已知，則多變效率即可求出。同時(shí)也可用多變指數m與絕熱指數K的關(guān)系曲線(xiàn)查出。
(2)絕熱效率
絕熱效率是指氣體在絕熱壓縮過(guò)程中，壓力由p1增至p2時(shí)，氣體所獲得的有效功與實(shí)際消耗功之比，即：
式中 ——絕熱效率，%；
——絕熱壓縮過(guò)程有效功，J。
在絕熱壓縮過(guò)程中，氣體壓力和體積參數有如下關(guān)系：p1V1K = p2V2K
式中K——絕熱指數。
多變效率與絕熱效率的關(guān)系可用下式表示：
當壓力比不大時(shí)，絕熱效率 與多變效率 之值是接近的。
(3)等溫效率
等溫效率是指氣體在等溫壓縮過(guò)程中，壓力由p1增至p2所需要的有效功與實(shí)際消耗功之比，即：
式中 ——等溫效率；
——等溫壓縮過(guò)程有效功，J。
在等溫壓縮過(guò)程中，氣體介質(zhì)的溫度始終保持不變，體壓力和體積的關(guān)系，可用下列方程表示：
p1V1= p2V2=常數
等溫壓縮是一種理想的過(guò)程，是耗功最少、效率最高的壓縮過(guò)程。但是，實(shí)際并不存在這種過(guò)程，因此，它只是一種理論方法。不過(guò)，在實(shí)際應用中，對于多級壓縮，通過(guò)分段壓縮并經(jīng)中間冷卻器降溫，可使壓縮過(guò)程接近等溫過(guò)程，從而降低壓縮功耗。另外，對于危險介質(zhì)壓縮，降低氣體溫度也更加安全。
4.功率
離心式壓縮機的軸功率，包括有效功率、內漏損失功率、輪阻損失功率、機械損失和傳動(dòng)損失功率等。葉輪對氣體作功，為氣體升壓提供有效功率。在氣體升壓過(guò)程中，同時(shí)也產(chǎn)生了葉輪的內漏損失功率和輪阻損失功率。離心壓縮機的轉子，在正常運轉時(shí)，其本身也必然會(huì )產(chǎn)生機械損失，即軸承的摩擦損失，這部分功率消耗，一般要占總功率的2%～3%。如有齒輪傳動(dòng)，則傳動(dòng)功率消耗同樣存在，且約占總功率的2%～3%。目前業(yè)內流行的空氣懸浮離心式壓縮機和磁懸浮離心式壓縮機，極大程度的消除了摩擦損失和傳動(dòng)損失。當然，其優(yōu)點(diǎn)不止于此，還有低噪音、低振動(dòng)、無(wú)潤滑油等特點(diǎn)。
離心式壓縮機的軸功率是選擇驅動(dòng)機（比如電機、柴油發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機等）功率的依據，一般情況下原動(dòng)機功率按照壓縮機軸功率的1.05～1.10倍來(lái)匹配。
總之，流量和壓力決定壓縮機的類(lèi)型，效率評估壓縮機能耗的高低，軸功率確定原動(dòng)機的大小，流量、壓力、軸功率、效率四個(gè)參數決定了壓縮機的工作狀態(tài)。
5.轉速
壓縮機的轉速改變，其性能曲線(xiàn)也會(huì )發(fā)生相應變化，但效率不變。因此，轉速是離心壓縮機調節方法的重要形式之一：
?、佼攭嚎s機的轉速改變時(shí)，其性能曲線(xiàn)也隨之改變
?、趬嚎s機的流量與速度的一次方成正比
?、蹓毫Ρ扰c轉速的二次方成正比
?、芄β逝c轉速的三次方成正比
?、莓斏a(chǎn)中要求改變壓縮機工況時(shí)，可通過(guò)調節壓縮機轉速的方法，改變壓縮機的性能曲線(xiàn)，改變工況點(diǎn)來(lái)滿(mǎn)足其生產(chǎn)要求。
6.性能曲線(xiàn)
離心壓縮機特性曲線(xiàn)是指進(jìn)氣狀態(tài)和轉速一定時(shí)壓比、效率、功率隨進(jìn)氣流量變化的曲線(xiàn)，它包括氣體流量Q與壓比ε的關(guān)系曲線(xiàn)，流量Q與效率η以及流量Q與功率N的關(guān)系曲線(xiàn)。
壓縮機性能曲線(xiàn)左邊受到喘振工況的限制，右邊受到阻塞工況的限制。喘振工況是小流量下的一種壓縮機不穩定狀況，不僅與壓縮機級的設計導致的旋轉失速有關(guān)還與外管網(wǎng)有關(guān)。
每一個(gè)轉速下的特性曲線(xiàn)均有一峰值，而這一點(diǎn)即為喘振點(diǎn)。將喘振曲線(xiàn)上所有喘振點(diǎn)連接起來(lái)，即可得一曲線(xiàn)，叫做離心壓縮機的喘振曲線(xiàn)。
從圖中可以看出，隨著(zhù)流量的減少，壓縮機的出口壓力逐漸增大當達到該轉速下最大出口壓力時(shí)，機組進(jìn)入喘振區，壓縮機出口壓力開(kāi)始減小，流量也隨之減小壓縮機發(fā)生喘振。從曲線(xiàn)可看出，流量減小是發(fā)生喘振的根本原因，在實(shí)際生產(chǎn)中盡量避免壓縮機在小流量的工況下運行。一般認為，壓縮機在最小流量下應低于設計流量60%。壓縮機的入口壓力P1>P2>P3，在壓縮機恒壓的運行工況入口壓力越低，壓縮機越容易發(fā)生喘振。
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