离心式压缩机特性曲线与喘振现象初探共31页文档
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当冲角达到某一值时，旋转分离区域联成一片， 占据流道。压缩机不再排气，管路中气体就会 倒回来，弥补流量不足，经叶轮压缩重新流出。 这一股气打出后，流量又没了，气体又倒回来。 这样周而复始的改变流向，机器和管线中就会 产生“低频高振幅”的压力脉动，并发出如 “牛吼叫”般的噪音。
这实际上是气流在交替倒流和排气时产生的强 大的气流冲击。这种冲击引起机器强烈的振动， 如不及时采取措施，将使压缩机遭到严重破坏。 这就是“喘振”。
假设不是回到工况点A而是达到工况点A2，这时压缩 机提供的排气压力大于管网需要的压力，压缩机流量 将会自动增加，同时排气压力则随之降低，直到和管 网压力相等才稳定，
只有两曲线的交点A才是压缩机的实际工作点。
四、离心式压缩机喘振曲线
离心式压缩机在不同转速n下都有一条出口压力P （或压比ε）与流量Q之间的曲线。
假设压缩机不是在A点而是在某点A1工况下工作，由 于在这种情况下，压缩机的流量G1大于A点工况下的 G0，在流量为G1的情况下管网要求端压为PB1，比压 缩机能提供的压力PA1还大△P，这时压缩机只能自动 减量（减小气体的动能，以弥补压能的不足）；随着 气量的减小，其排气压力逐渐上升，直到回到A工况 点。
二、离心压缩机的性能曲线
压缩机性能曲线左边受到喘振工况的限制， 右边受到阻塞工况的限制。
喘振工况是小流量 下的一种压缩机不 稳定状况，不仅与 压缩机级的设计导 致的旋转失速有关 ，还与外管网有关 ，我们在后面予以 描述。
二、离心压缩机的性能曲线
阻塞工况也称作最大流量工况，造成这种工况有 两种可能：
一、管网特性曲线
所谓管网，一般是指与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的总 称。但对离心式压缩机来说，管网只是指压缩 机后面的管路及全部装置。
这样规定后，在研究压缩机与其管网的关系时 就可以避开压缩机的进气条件将随工况变化的 问题，使问题得到简化。
下图左侧是压缩机与排气系统中第一个设备相 连的示意图，排气管上有调整阀门。
P（或ε）-Q曲线是一条在气量不为零处有一最高 点的曲线，最高点右侧称为稳定工作区，左侧称 为不稳定工作区（喘振区），最高点所对应的气 量为压缩机喘振的最小流量Qjmin。
每一个转速下的特性曲线 均有一峰值，而这一点即 为喘振点。将喘振曲线上 所有喘振点连接起来，即 可得一曲线，叫做离心压 缩机的喘振曲线。
Biblioteka Baidu
一、管网特性曲线
管网性能曲线实际上相当于管网的阻力曲线，此曲线 的形状与容器的压力及通过管路的阻力有关。
当从压缩机到容器的管网很短、阀门全开，因而阻力 损失很小时，管网特性曲线几乎是一水平线如线1。
当管路很长或阀门关小时，阻力损失增大，管网性能 曲线的斜率增加，于是变成线2所示。
阀门开度愈小，曲线变得愈陡，如线3。 如果容器中压力下降，则管网性能曲线将向下平移；
当Pr为常压时，管网性能曲线就是线4。 可见管网的性能曲线是随管网的压力和阻力的变化而
变化的。
二、离心压缩机的性能曲线
级的性能曲线—指气体流过 该级时所得到的压力比ε、效 率η及功率N随该级的进气量 Qj而变化的曲线。 即ε-Qj、ηQj、N-Qj的曲线。这些曲线是 由试验测得。
压力比ε随着流量的增加而下 降，功率和效率随着流量的 增加而增加。当达到某一流 量时，流量再增加则功率和 效率下降。
五、产生、影响喘振的因素
当压缩机的性能曲线与管网性能曲线两者 或两者之一发生变化时，交点就要变动， 也就是说压缩机的工况将有变化，从而出 现变工况操作。
离心压缩机的变工况有时并不是在人们有 意识的直接控制下（例如调节阀门等）发 生的，而是间接地接受到生产系统乃至驱 动机的意外干扰而发生。
三、离心压缩机的工作点
把压缩机的性能曲线Pκ-Qj同管路特性曲线Pe-Qj画在同一坐 标上，横轴以Qj表示，纵轴以压力P表示，则两曲线的交点 M即为压缩机的工作点。
下图是离心压缩机工作点示意图（图中用质量流量G代替容 积流量），图中线1为压缩机性能曲线，线2为管网性能曲 线。
三、离心压缩机的工作点
一、管网特性曲线
为了把气体送入内压力为Pr的设备去，管网始端的压力（称 为压缩机出口的背压）Pe为： Pe=Pr＋△P=Pr＋AQ2 （1）
式中△P包括管网中的摩擦损失和局部阻力损失，A为总阻力 损失的计算系数。
将式（1）表示 在右侧图上，即为 一条二次曲线，它 是管网端压与进气 量的关系曲线， 称为管网性能曲线。
二、离心压缩机的性能曲线
离心压缩机的性能曲线---与级的曲线类似。指整机的 压力比ε、效率η及功率N随进口气体流量Q而变化的 曲线。下图为单级、两级和三级压缩的离心压缩机 整机ε-q曲线，由图可看出： a多级与单级相比，整 机的喘振流量增大， 堵塞流量减小。
B多级与单级相比，整 机性能曲线的形状变 陡，稳定工况范围变 窄。
离心压缩机工作性能图
喘振线
控制线
速度线
PD/PS 入口流量 (hx)
止回线
四、离心式压缩机喘振曲线
喘振的实质
喘振又叫“飞动”，是离心压缩机的实际工作流量到一定程 度时，气流进入叶片的方向与叶片进口角度不一致，即冲角 i>0，这时在叶片的非工作面产生气体分离（旋转分离）。
四、离心式压缩机喘振曲线
三、离心压缩机的工作点
当离心压缩机向管网中输送气体时，如果气体流 量和排出压力都相当稳定（即波动甚小），这就 是表明压缩机和管网的性能协调，处于稳定操作 状态。
这个稳定工作点具有两个条件：一是压缩机的排 气量等于管网的进气量；二是压缩机提供的排压 等于管网需要的端压。
所以这个稳定工作点一定是压缩机性能曲线和管 网性能曲线交点，因为这个交点符合上述两个相 关条件。
一是级中流道中某喉部处气流达到临界状态，这 时气体的容积流量已是最大值，任凭压缩机背压 再降低，流量也不可能再增加。
另一种情况是流道内并未达到临界状态，即尚未 出现“阻塞”工况，但压缩机在偌大的流量下， 机内流动损失很大，所能提供的排气压力很小， 几乎接近零能头，仅够用来克服排气管的流动阻 力以维持这样大的流量。
这实际上是气流在交替倒流和排气时产生的强 大的气流冲击。这种冲击引起机器强烈的振动， 如不及时采取措施，将使压缩机遭到严重破坏。 这就是“喘振”。
假设不是回到工况点A而是达到工况点A2，这时压缩 机提供的排气压力大于管网需要的压力，压缩机流量 将会自动增加，同时排气压力则随之降低，直到和管 网压力相等才稳定，
只有两曲线的交点A才是压缩机的实际工作点。
四、离心式压缩机喘振曲线
离心式压缩机在不同转速n下都有一条出口压力P （或压比ε）与流量Q之间的曲线。
假设压缩机不是在A点而是在某点A1工况下工作，由 于在这种情况下，压缩机的流量G1大于A点工况下的 G0，在流量为G1的情况下管网要求端压为PB1，比压 缩机能提供的压力PA1还大△P，这时压缩机只能自动 减量（减小气体的动能，以弥补压能的不足）；随着 气量的减小，其排气压力逐渐上升，直到回到A工况 点。
二、离心压缩机的性能曲线
压缩机性能曲线左边受到喘振工况的限制， 右边受到阻塞工况的限制。
喘振工况是小流量 下的一种压缩机不 稳定状况，不仅与 压缩机级的设计导 致的旋转失速有关 ，还与外管网有关 ，我们在后面予以 描述。
二、离心压缩机的性能曲线
阻塞工况也称作最大流量工况，造成这种工况有 两种可能：
一、管网特性曲线
所谓管网，一般是指与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的总 称。但对离心式压缩机来说，管网只是指压缩 机后面的管路及全部装置。
这样规定后，在研究压缩机与其管网的关系时 就可以避开压缩机的进气条件将随工况变化的 问题，使问题得到简化。
下图左侧是压缩机与排气系统中第一个设备相 连的示意图，排气管上有调整阀门。
P（或ε）-Q曲线是一条在气量不为零处有一最高 点的曲线，最高点右侧称为稳定工作区，左侧称 为不稳定工作区（喘振区），最高点所对应的气 量为压缩机喘振的最小流量Qjmin。
每一个转速下的特性曲线 均有一峰值，而这一点即 为喘振点。将喘振曲线上 所有喘振点连接起来，即 可得一曲线，叫做离心压 缩机的喘振曲线。
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一、管网特性曲线
管网性能曲线实际上相当于管网的阻力曲线，此曲线 的形状与容器的压力及通过管路的阻力有关。
当从压缩机到容器的管网很短、阀门全开，因而阻力 损失很小时，管网特性曲线几乎是一水平线如线1。
当管路很长或阀门关小时，阻力损失增大，管网性能 曲线的斜率增加，于是变成线2所示。
阀门开度愈小，曲线变得愈陡，如线3。 如果容器中压力下降，则管网性能曲线将向下平移；
当Pr为常压时，管网性能曲线就是线4。 可见管网的性能曲线是随管网的压力和阻力的变化而
变化的。
二、离心压缩机的性能曲线
级的性能曲线—指气体流过 该级时所得到的压力比ε、效 率η及功率N随该级的进气量 Qj而变化的曲线。 即ε-Qj、ηQj、N-Qj的曲线。这些曲线是 由试验测得。
压力比ε随着流量的增加而下 降，功率和效率随着流量的 增加而增加。当达到某一流 量时，流量再增加则功率和 效率下降。
五、产生、影响喘振的因素
当压缩机的性能曲线与管网性能曲线两者 或两者之一发生变化时，交点就要变动， 也就是说压缩机的工况将有变化，从而出 现变工况操作。
离心压缩机的变工况有时并不是在人们有 意识的直接控制下（例如调节阀门等）发 生的，而是间接地接受到生产系统乃至驱 动机的意外干扰而发生。
三、离心压缩机的工作点
把压缩机的性能曲线Pκ-Qj同管路特性曲线Pe-Qj画在同一坐 标上，横轴以Qj表示，纵轴以压力P表示，则两曲线的交点 M即为压缩机的工作点。
下图是离心压缩机工作点示意图（图中用质量流量G代替容 积流量），图中线1为压缩机性能曲线，线2为管网性能曲 线。
三、离心压缩机的工作点
一、管网特性曲线
为了把气体送入内压力为Pr的设备去，管网始端的压力（称 为压缩机出口的背压）Pe为： Pe=Pr＋△P=Pr＋AQ2 （1）
式中△P包括管网中的摩擦损失和局部阻力损失，A为总阻力 损失的计算系数。
将式（1）表示 在右侧图上，即为 一条二次曲线，它 是管网端压与进气 量的关系曲线， 称为管网性能曲线。
二、离心压缩机的性能曲线
离心压缩机的性能曲线---与级的曲线类似。指整机的 压力比ε、效率η及功率N随进口气体流量Q而变化的 曲线。下图为单级、两级和三级压缩的离心压缩机 整机ε-q曲线，由图可看出： a多级与单级相比，整 机的喘振流量增大， 堵塞流量减小。
B多级与单级相比，整 机性能曲线的形状变 陡，稳定工况范围变 窄。
离心压缩机工作性能图
喘振线
控制线
速度线
PD/PS 入口流量 (hx)
止回线
四、离心式压缩机喘振曲线
喘振的实质
喘振又叫“飞动”，是离心压缩机的实际工作流量到一定程 度时，气流进入叶片的方向与叶片进口角度不一致，即冲角 i>0，这时在叶片的非工作面产生气体分离（旋转分离）。
四、离心式压缩机喘振曲线
三、离心压缩机的工作点
当离心压缩机向管网中输送气体时，如果气体流 量和排出压力都相当稳定（即波动甚小），这就 是表明压缩机和管网的性能协调，处于稳定操作 状态。
这个稳定工作点具有两个条件：一是压缩机的排 气量等于管网的进气量；二是压缩机提供的排压 等于管网需要的端压。
所以这个稳定工作点一定是压缩机性能曲线和管 网性能曲线交点，因为这个交点符合上述两个相 关条件。
一是级中流道中某喉部处气流达到临界状态，这 时气体的容积流量已是最大值，任凭压缩机背压 再降低，流量也不可能再增加。
另一种情况是流道内并未达到临界状态，即尚未 出现“阻塞”工况，但压缩机在偌大的流量下， 机内流动损失很大，所能提供的排气压力很小， 几乎接近零能头，仅够用来克服排气管的流动阻 力以维持这样大的流量。