【壓縮機(jī)網(wǎng)】離心式壓縮機(jī)是一種透平式壓縮機(jī)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴(kuò)壓通道中給予氣體的擴(kuò)壓作用，使氣體壓力得到提高。在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中占有重要地位，特別是在冶金、石油、化工及動力等行業(yè)。近年來，隨著國內(nèi)壓縮機(jī)技術(shù)不斷提升，國產(chǎn)離心壓縮機(jī)產(chǎn)品逐漸普及，越來越多的用戶在日常生產(chǎn)中會接觸到離心式壓縮機(jī)。設(shè)備的性能參數(shù)是體現(xiàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點、工作容量、工作環(huán)境等方面的基本數(shù)據(jù)，用戶選購設(shè)備、制定規(guī)劃的重要指導(dǎo)性資料。鑒于此，我們有必要對離心壓縮機(jī)的主要性能指標(biāo)加以了解。
離心式壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)有流量、出口壓力或比、功率、效率、轉(zhuǎn)速等。
1.流量
流量是指在單位時間內(nèi)，通過設(shè)備流道任一截面的氣體量，在離心壓縮機(jī)中通常以容積流量和重量流量這兩種方式來表示。
(1)容積流量
容積流量是單位時間內(nèi)通過壓縮機(jī)流道的氣體的體積量，容積流量在中國又被稱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(jī)單位時間內(nèi)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(dāng)我們需要計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的容積流量時，可以通過下面的公式來換算：
式中：
QN——標(biāo)準(zhǔn)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
單位時間內(nèi)流體流過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(jī)排出壓力與吸入壓力之比，也稱為壓力比或壓比。壓縮比越大，離心壓縮機(jī)所需的級數(shù)就越多，其功耗也就越大?，F(xiàn)實應(yīng)用中，單級壓縮機(jī)壓比基本上在1.5～2之間。如果單級壓縮比過大，排氣溫度必然上升，會導(dǎo)致冷卻器局部高溫高濃縮，形成難以清除的熱垢，增加維護(hù)量，這對于水處理也會提出更高要求。
當(dāng)氣體被壓縮時，體積縮小的同時壓力升高。在等溫壓縮過程中，不論壓縮狀態(tài)變化如何，其狀態(tài)參數(shù)始終符合下面的關(guān)系：
p1ν1 = p2ν2→p2/p1 = ν1/ν2
式中p1——壓縮機(jī)吸入壓力，MPa；
p2——壓縮機(jī)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(dāng)壓縮比相同時，其壓縮功耗也相同。例如把氣體從10個大氣壓壓縮到100個大氣壓，與從1個大氣壓壓縮到10個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(dá)式可以看出），但由于葉片與氣體性質(zhì)無關(guān)，所以在同一壓力比要求下，壓縮輕氣體需要的級數(shù)比重氣體多。
3.效率
效率用來表示離心壓縮機(jī)在工作時對能量的利用程度，利用程度越高，壓縮機(jī)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種過程，因此，壓縮機(jī)的效率，也有多變效率、絕熱效率和等溫效率之分。
多變壓縮：壓縮時氣體溫度有變化且與外界有熱交換現(xiàn)象。等溫壓縮：氣體在壓縮時，溫度始終保持不變，即壓縮時產(chǎn)生的熱量的熱量全部被外界帶走。絕熱壓縮：氣體在壓縮時與周圍環(huán)境沒有任何熱交換作用，即壓縮機(jī)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程中，壓力由p1增至p2所獲得的有效功與實際消耗功之比，即：
式中 ——多變效率，%；
——多變壓縮過程有效功，J；
——實際消耗功，J。
在多變壓縮過程中，氣體壓力與體積參數(shù)之間的關(guān)系可用下列方程表示：
p1V2m = p2V2m
式中m——多變指數(shù)。
多變指數(shù)m和絕熱指數(shù)K之間，有如下關(guān)系：
由此可以看出，如果多變指數(shù)m和絕熱指數(shù)K為已知，則多變效率即可求出。同時也可用多變指數(shù)m與絕熱指數(shù)K的關(guān)系曲線查出。
(2)絕熱效率
絕熱效率是指氣體在絕熱壓縮過程中，壓力由p1增至p2時，氣體所獲得的有效功與實際消耗功之比，即：
式中 ——絕熱效率，%；
——絕熱壓縮過程有效功，J。
在絕熱壓縮過程中，氣體壓力和體積參數(shù)有如下關(guān)系：p1V1K = p2V2K
式中K——絕熱指數(shù)。
多變效率與絕熱效率的關(guān)系可用下式表示：
當(dāng)壓力比不大時，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程中，壓力由p1增至p2所需要的有效功與實際消耗功之比，即：
式中 ——等溫效率；
——等溫壓縮過程有效功，J。
在等溫壓縮過程中，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(shù)
等溫壓縮是一種理想的過程，是耗功最少、效率最高的壓縮過程。但是，實際并不存在這種過程，因此，它只是一種理論方法。不過，在實際應(yīng)用中，對于多級壓縮，通過分段壓縮并經(jīng)中間冷卻器降溫，可使壓縮過程接近等溫過程，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(jī)的軸功率，包括有效功率、內(nèi)漏損失功率、輪阻損失功率、機(jī)械損失和傳動損失功率等。葉輪對氣體作功，為氣體升壓提供有效功率。在氣體升壓過程中，同時也產(chǎn)生了葉輪的內(nèi)漏損失功率和輪阻損失功率。離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，在正常運轉(zhuǎn)時，其本身也必然會產(chǎn)生機(jī)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，則傳動功率消耗同樣存在，且約占總功率的2%～3%。目前業(yè)內(nèi)流行的空氣懸浮離心式壓縮機(jī)和磁懸浮離心式壓縮機(jī)，極大程度的消除了摩擦損失和傳動損失。當(dāng)然，其優(yōu)點不止于此，還有低噪音、低振動、無潤滑油等特點。
離心式壓縮機(jī)的軸功率是選擇驅(qū)動機(jī)（比如電機(jī)、柴油發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等）功率的依據(jù)，一般情況下原動機(jī)功率按照壓縮機(jī)軸功率的1.05～1.10倍來匹配。
總之，流量和壓力決定壓縮機(jī)的類型，效率評估壓縮機(jī)能耗的高低，軸功率確定原動機(jī)的大小，流量、壓力、軸功率、效率四個參數(shù)決定了壓縮機(jī)的工作狀態(tài)。
5.轉(zhuǎn)速
壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，其性能曲線也會發(fā)生相應(yīng)變化，但效率不變。因此，轉(zhuǎn)速是離心壓縮機(jī)調(diào)節(jié)方法的重要形式之一：
①當(dāng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變時，其性能曲線也隨之改變
②壓縮機(jī)的流量與速度的一次方成正比
?、蹓毫Ρ扰c轉(zhuǎn)速的二次方成正比
④功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比
?、莓?dāng)生產(chǎn)中要求改變壓縮機(jī)工況時，可通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，改變壓縮機(jī)的性能曲線，改變工況點來滿足其生產(chǎn)要求。
6.性能曲線
離心壓縮機(jī)特性曲線是指進(jìn)氣狀態(tài)和轉(zhuǎn)速一定時壓比、效率、功率隨進(jìn)氣流量變化的曲線，它包括氣體流量Q與壓比ε的關(guān)系曲線，流量Q與效率η以及流量Q與功率N的關(guān)系曲線。
壓縮機(jī)性能曲線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(jī)不穩(wěn)定狀況，不僅與壓縮機(jī)級的設(shè)計導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)失速有關(guān)還與外管網(wǎng)有關(guān)。
每一個轉(zhuǎn)速下的特性曲線均有一峰值，而這一點即為喘振點。將喘振曲線上所有喘振點連接起來，即可得一曲線，叫做離心壓縮機(jī)的喘振曲線。
從圖中可以看出，隨著流量的減少，壓縮機(jī)的出口壓力逐漸增大當(dāng)達(dá)到該轉(zhuǎn)速下最大出口壓力時，機(jī)組進(jìn)入喘振區(qū)，壓縮機(jī)出口壓力開始減小，流量也隨之減小壓縮機(jī)發(fā)生喘振。從曲線可看出，流量減小是發(fā)生喘振的根本原因，在實際生產(chǎn)中盡量避免壓縮機(jī)在小流量的工況下運行。一般認(rèn)為，壓縮機(jī)在最小流量下應(yīng)低于設(shè)計流量60%。壓縮機(jī)的入口壓力P1>P2>P3，在壓縮機(jī)恒壓的運行工況入口壓力越低，壓縮機(jī)越容易發(fā)生喘振。
來源：本站原創(chuàng)
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離心式壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)有流量、出口壓力或比、功率、效率、轉(zhuǎn)速等。
1.流量
流量是指在單位時間內(nèi)，通過設(shè)備流道任一截面的氣體量，在離心壓縮機(jī)中通常以容積流量和重量流量這兩種方式來表示。
(1)容積流量
容積流量是單位時間內(nèi)通過壓縮機(jī)流道的氣體的體積量，容積流量在中國又被稱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(jī)單位時間內(nèi)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(dāng)我們需要計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的容積流量時，可以通過下面的公式來換算：
式中：
QN——標(biāo)準(zhǔn)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
單位時間內(nèi)流體流過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(jī)排出壓力與吸入壓力之比，也稱為壓力比或壓比。壓縮比越大，離心壓縮機(jī)所需的級數(shù)就越多，其功耗也就越大?，F(xiàn)實應(yīng)用中，單級壓縮機(jī)壓比基本上在1.5～2之間。如果單級壓縮比過大，排氣溫度必然上升，會導(dǎo)致冷卻器局部高溫高濃縮，形成難以清除的熱垢，增加維護(hù)量，這對于水處理也會提出更高要求。
當(dāng)氣體被壓縮時，體積縮小的同時壓力升高。在等溫壓縮過程中，不論壓縮狀態(tài)變化如何，其狀態(tài)參數(shù)始終符合下面的關(guān)系：
p1ν1 = p2ν2→p2/p1 = ν1/ν2
式中p1——壓縮機(jī)吸入壓力，MPa；
p2——壓縮機(jī)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(dāng)壓縮比相同時，其壓縮功耗也相同。例如把氣體從10個大氣壓壓縮到100個大氣壓，與從1個大氣壓壓縮到10個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(dá)式可以看出），但由于葉片與氣體性質(zhì)無關(guān)，所以在同一壓力比要求下，壓縮輕氣體需要的級數(shù)比重氣體多。
3.效率
效率用來表示離心壓縮機(jī)在工作時對能量的利用程度，利用程度越高，壓縮機(jī)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種過程，因此，壓縮機(jī)的效率，也有多變效率、絕熱效率和等溫效率之分。
多變壓縮：壓縮時氣體溫度有變化且與外界有熱交換現(xiàn)象。等溫壓縮：氣體在壓縮時，溫度始終保持不變，即壓縮時產(chǎn)生的熱量的熱量全部被外界帶走。絕熱壓縮：氣體在壓縮時與周圍環(huán)境沒有任何熱交換作用，即壓縮機(jī)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程中，壓力由p1增至p2所獲得的有效功與實際消耗功之比，即：
式中 ——多變效率，%；
——多變壓縮過程有效功，J；
——實際消耗功，J。
在多變壓縮過程中，氣體壓力與體積參數(shù)之間的關(guān)系可用下列方程表示：
p1V2m = p2V2m
式中m——多變指數(shù)。
多變指數(shù)m和絕熱指數(shù)K之間，有如下關(guān)系：
由此可以看出，如果多變指數(shù)m和絕熱指數(shù)K為已知，則多變效率即可求出。同時也可用多變指數(shù)m與絕熱指數(shù)K的關(guān)系曲線查出。
(2)絕熱效率
絕熱效率是指氣體在絕熱壓縮過程中，壓力由p1增至p2時，氣體所獲得的有效功與實際消耗功之比，即：
式中 ——絕熱效率，%；
——絕熱壓縮過程有效功，J。
在絕熱壓縮過程中，氣體壓力和體積參數(shù)有如下關(guān)系：p1V1K = p2V2K
式中K——絕熱指數(shù)。
多變效率與絕熱效率的關(guān)系可用下式表示：
當(dāng)壓力比不大時，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程中，壓力由p1增至p2所需要的有效功與實際消耗功之比，即：
式中 ——等溫效率；
——等溫壓縮過程有效功，J。
在等溫壓縮過程中，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(shù)
等溫壓縮是一種理想的過程，是耗功最少、效率最高的壓縮過程。但是，實際并不存在這種過程，因此，它只是一種理論方法。不過，在實際應(yīng)用中，對于多級壓縮，通過分段壓縮并經(jīng)中間冷卻器降溫，可使壓縮過程接近等溫過程，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(jī)的軸功率，包括有效功率、內(nèi)漏損失功率、輪阻損失功率、機(jī)械損失和傳動損失功率等。葉輪對氣體作功，為氣體升壓提供有效功率。在氣體升壓過程中，同時也產(chǎn)生了葉輪的內(nèi)漏損失功率和輪阻損失功率。離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子，在正常運轉(zhuǎn)時，其本身也必然會產(chǎn)生機(jī)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，則傳動功率消耗同樣存在，且約占總功率的2%～3%。目前業(yè)內(nèi)流行的空氣懸浮離心式壓縮機(jī)和磁懸浮離心式壓縮機(jī)，極大程度的消除了摩擦損失和傳動損失。當(dāng)然，其優(yōu)點不止于此，還有低噪音、低振動、無潤滑油等特點。
離心式壓縮機(jī)的軸功率是選擇驅(qū)動機(jī)（比如電機(jī)、柴油發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等）功率的依據(jù)，一般情況下原動機(jī)功率按照壓縮機(jī)軸功率的1.05～1.10倍來匹配。
總之，流量和壓力決定壓縮機(jī)的類型，效率評估壓縮機(jī)能耗的高低，軸功率確定原動機(jī)的大小，流量、壓力、軸功率、效率四個參數(shù)決定了壓縮機(jī)的工作狀態(tài)。
5.轉(zhuǎn)速
壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，其性能曲線也會發(fā)生相應(yīng)變化，但效率不變。因此，轉(zhuǎn)速是離心壓縮機(jī)調(diào)節(jié)方法的重要形式之一：
①當(dāng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變時，其性能曲線也隨之改變
②壓縮機(jī)的流量與速度的一次方成正比
?、蹓毫Ρ扰c轉(zhuǎn)速的二次方成正比
④功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比
?、莓?dāng)生產(chǎn)中要求改變壓縮機(jī)工況時，可通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，改變壓縮機(jī)的性能曲線，改變工況點來滿足其生產(chǎn)要求。
6.性能曲線
離心壓縮機(jī)特性曲線是指進(jìn)氣狀態(tài)和轉(zhuǎn)速一定時壓比、效率、功率隨進(jìn)氣流量變化的曲線，它包括氣體流量Q與壓比ε的關(guān)系曲線，流量Q與效率η以及流量Q與功率N的關(guān)系曲線。
壓縮機(jī)性能曲線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(jī)不穩(wěn)定狀況，不僅與壓縮機(jī)級的設(shè)計導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)失速有關(guān)還與外管網(wǎng)有關(guān)。
每一個轉(zhuǎn)速下的特性曲線均有一峰值，而這一點即為喘振點。將喘振曲線上所有喘振點連接起來，即可得一曲線，叫做離心壓縮機(jī)的喘振曲線。
從圖中可以看出，隨著流量的減少，壓縮機(jī)的出口壓力逐漸增大當(dāng)達(dá)到該轉(zhuǎn)速下最大出口壓力時，機(jī)組進(jìn)入喘振區(qū)，壓縮機(jī)出口壓力開始減小，流量也隨之減小壓縮機(jī)發(fā)生喘振。從曲線可看出，流量減小是發(fā)生喘振的根本原因，在實際生產(chǎn)中盡量避免壓縮機(jī)在小流量的工況下運行。一般認(rèn)為，壓縮機(jī)在最小流量下應(yīng)低于設(shè)計流量60%。壓縮機(jī)的入口壓力P1>P2>P3，在壓縮機(jī)恒壓的運行工況入口壓力越低，壓縮機(jī)越容易發(fā)生喘振。
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