轴流压缩机性能曲线

改变动叶前静叶安装角， 以改变速度三角形，使之 与动叶几何参数相适应。 静叶可调是以沿叶高的某 一中间截面为准，可延缓 喘振，扩大小流量的稳定 工作范围，保持较高效率。
§6-4 喘振特性及防喘振措施
静叶调节优点
1 稳定工作区宽，效率较高，有较大适应性和经济性 2 避免由于调速产生共振的可能性，增加运行安全性 3 气流与叶片几何参数配合好，减小了冲击现象，流动好，噪音较低 4 比调转速动作迅速，反映快 5 可由同步电机拖动，不需变速箱，提高了电机工作经济性
cz、压缩机级数越多，性能曲线越陡，稳定工作区越窄。
进口容积流量变化，引起后面各级容积流量更 大的相应变化，因此稳定工作区变窄；喘振工 况几乎都发生在性能曲线右支，与离心压缩机 往往发生在左支不同；叶片积污或被侵蚀，特 性曲线向左下方移动。
§6-4 喘振特性及防喘振措施
§6-1 性能曲线的定义与作用
轴流压缩机与离心压缩机性能曲线比较
轴流压缩机效率高，（流道短 而平直，无急剧转弯） 但压比低（叶栅流道扩压，无 离心力作用升压） 特性曲线陡，稳定工况范围窄 （冲角敏感） 功率随流量增大而下降
§6-2 性能曲线表示方法
一、进口条件一定时所表示的性能曲线
f1(n, m) f2 (n, m)
一、特性 1 工况点往返途径不同 2 低转速喘振流量下降 3 进气温度下降，喘振流量增大
§6-4 喘振特性及防喘振措施
§6-4 喘振特性及防喘振措施
二、防喘振措施
1 防喘振线 （喘振线右比喘振流量大8－10％） 2 中间放气法（改变轴向速度以改变冲角，结构简单，使用方便，
在低转速，小流量下能有效防喘，较常采用）
流量减小，正冲角增大，气流转折角与升力系数增大，但受喘振限制 流量增大，负冲角增大，压比降低，受阻塞工况限制
§6-3 性能曲线特点
二、转速一定，某进口流量下压缩机效率最大，不同转速下，某转速
时压缩机效率最高
不同流量对应不同冲角，某流量下冲角最佳，效率最高 转速影响M和Re。某转速时M和Re综合影响最小，效率最高。 转速低，Re数影响大；转速高，M数影响大。
第七章 轴流压缩机典型结构
５ 平衡盘
转子中间段两侧可作为平衡盘用。 平衡盘吸气侧与排气管连通，引入高压气体；排气侧与吸气管连通引入低压 气体。 给转子排气侧一面以轴向推力，平衡转子动叶承受的指向吸气侧的轴向推力
第七章 轴流压缩机典型结构
６ 密封
用不锈钢密封片插入轴端的凹形线槽内，并用钢丝固紧 密封片与气缸相摩擦所产生的局部高温热量可被气缸散出。
轴流压缩机性能曲线
§6-1 性能曲线的定义与作用
f1(T1, p1, n, m) f2 (T1, p1, n, m)
一定进口温度和压力下，不同转速时压缩机压比，效率与流量的关系曲线
1 了解设计工况和非设计工况下压缩机主要特性参数数值及变化特点 2 了解喘振界限和阻塞工况的位置，及稳定工况的范围 3 当与管网联合工作时，了解整个装置工作性能。
§8-1 设计方法与设计原则
所有设计方法都要通过实验进行校验，再反过来对原 设计做修改调整。压缩机设计是一项多次反复的过程， 是理论与实践相结合的过程。 设计包括：气动设计，强度计算和结构设计
§8-1 设计方法与设计原则
二、设计所遵循的原则
1 在工作安全可靠性的前提下满足所需增压比（固定式，大功率主机） 2 效率高，变工况范围宽 3 结构紧凑合理，级数少，尺寸小 （运输式） 4 工艺性好 5 噪音低
§8-1 设计方法与设计原则
3 根据相似理论，以单级模型级试验数据为依据设计（模化设计法）
基本上考虑到了单级压缩机中一切实际存在的影响因素。 设计中可直接利用模型级的数据和性能曲线，而对实物与模型级间存 在的几何相似方面的偏差以及多级性影响等用一些系数加以修正。 与平面叶栅设计法相比，能确切反映压缩机中实际流动情况，设计准 确性较高。 但得出一个性能较好的模型级并非易事，其试验设备较复杂，试验所 需时间长，要化的人力物力都比较多。 另外设计时，一些参数的选择也受到模型级的限制，受约束较大。
气动参数因素：冲角I，圆周速度，扭速，马赫数，流量系数，反动度， 级的流型。
§8-2 设计要求与影响因素

d
s
(1
)

1

1 1
1


反动度和流量系数直接影响气流马赫数、 阻升比除了与冲角有关外，主要取决与叶型与叶栅的几何参数 叶型形状，弯曲角及叶型安装角，进出口安装角和叶栅稠度
§6-3 性能曲线特点
级中损失：叶型损失，环端面损失和二次流损失，决定效率曲线形状
cx cxp cxa cxs
能量头系数 h随比例下降，决定能量头曲线形状
h (ctg1 ctg2 ) 1(ctg1 ctg2 )
§6-3 性能曲线特点
一、转速一定，流量增大，压比下降
（1）进口压力变化时，通流部分各截面压力成比例变化，而温度和
轴向速度保持不变，故对压比和效率无影响。 （2）p1增大，N将增大 （3）p1变化，M不变，Re同向变化，但一般仍可大于Recr。
§6-2 性能曲线表示方法
二、用组合参数表示压缩机特性曲线
f1(M u ,) f2 (Mu ,) f1(Mu , Mcz ) f2 (Mu , Mcz )
同一工质

f1(
u, T1
cz ) T1
同一台压缩机

f2 (
u, T1
cz ) T1

f1 (
n, T1
V T1 ) f1(
n
m ,
T1 )
T1 p1
f2(
n, T1
V ) T1
f2(
n
m ,
T1 )
T1 p1
§6-2 性能曲线表示方法
无因次性能曲线不受进口条件变化影响，具有通用性，也称通用性能曲线
第七章 轴流压缩机典型结构
７ 轴承
轴向推力大部分由平衡盘承受，剩余约２０－４０ｋＮ轴向推力由止推轴 承承受 采用刚性联轴器，汽轮机拖动，压缩机上不设止推轴承，由汽轮机上止推 轴承承担轴向力。 止推轴承：米切尔 径向轴承：大功率低转速 椭圆瓦两油楔轴承，椭圆比大于２
小功率高转速 活支多瓦轴承
第八章 轴流压缩机气动设计
§8-1 设计方法与设计原则
1 孤立叶型试验数据为依据设计 没考虑到叶栅 中叶片之间的相互影响和叶轮旋转的影响，准 确性差，只用于级压比很低，叶片数少的通风机上。
§8-1 设计方法与设计原则
2 静态的平面叶栅吹风试验数据为依据设计（平面叶栅设计法）
以静止平面叶栅的性能与转动的压缩机环形叶栅的性能基本相同这样 一种设想为依据的设计方法。没有考虑到叶片转动对性能的影响，以 及前后叶排之间存在相互影响等因素。 设计所的结果在设计工况下比较 准确，而在变工况时偏差较大 平面叶栅试验设备简单，可以在较短时间内进行设计并与试验对照， 多年来试验数据积累的相当丰富，应用较多，成为轴流压缩机的基本 设计方法之一。
§6-4 喘振特性及防喘振措施
3 排气管放气（放气能量高，需加以利用）
§6-4 喘振特性及防喘振措施
（4） 双转子结构（改变u值以改变冲角） 前级易喘振，降低低压部分转速，以减小u，使正冲角减小
后级易堵塞，提高高压部分转速，增大u，使负冲角减小，避免堵塞。
§6-4 喘振特性及防喘振措施
三、静叶可调法
§6-3 性能曲线特点
三、转速增大时，压比显著增加，稳定工况区域变窄，并向 大流量区移动
能量头与圆周速度平方成正比，转速大，能量头和压比增加。 高转速下，M数大，接近Mmax，发生阻塞，故稳定工况变窄。 用min和max之间范围来表示稳定工况范围，当转速增大u增 加时，只有同时增大cz才能保证有合适的，能正常工作的值， 故n增大时，稳定工作区域向大流量方向移动。
第七章 轴流压缩机典型结构
３ 叶片
美国ＮＡＣＡ原始翼型，通过试验做了某些修改： 动叶顶部改薄，根部加厚；静叶沿叶高作成直叶片
叶片沿叶高按等环量规律扭曲 反动度８０％的Ｎ８叶型和５０％的Ｎ５叶型叶片
第七章 轴流压缩机典型结构
４ 定子与静叶可调机构
可调静叶叶根为圆柱形结构，以根据需要改变静叶角度 可调静叶支杆上的轴承是用无油润滑的石墨青铜材料做成，支杆 处装有橡胶密封圈 静叶片的调节机构是在运行中借助中间缸体的往复运动，带动静 叶片上的曲柄滑块，绕支杆中心转动来改变静叶角度。角度改变 大小靠连杆长度控制。 中间缸体往复运动由司服马达来驱动。
§8-2 设计要求与影响因素
级的角度： 所用流型，气流参数沿叶高变化规律，径向和轴向间隙
机的角度： 通流部分形式，能量头的分配，反动度与流量系数的变化规律
§8-2 设计要求与影响因素
三、影响级数（尺寸）的因素（运输式重要）
减小压缩机轴向尺寸
z ln c
气动角度：提高单级压比 结构角度：选择合理叶弦b及轴向间隙
第七章 轴流压缩机典型结构
二、结构特点
１ 机壳
（１）铸铁或铸钢，不易变形，吸收噪音效果好 （２）气缸水平剖分，且为分缸结构
Ａ系列 内缸（叶片承缸）和外缸 ＡＶ系列 内缸、中间缸（静叶调节缸）和外缸；三缸结构减小 应力和热膨胀造成的变形，刚度大。
第七章 轴流压缩机典型结构
２ 转子
等内径结构 （各级转鼓直径相等） 转轴加工方便。 转鼓：空心和实心 锻造能力提高－－－实心
进气气流马赫数增大 小流量系数情况下，增大反动度，提高ht 小流量系数本身使扭速降低，且增大反动度使速度三角 形左偏，马赫数过大
§8-2 设计要求与影响因素
二、 影响效率的因素（级损失入手） 流道：进气室，收敛段，级组通流部分，扩压段，排气室