轴流式压缩机性能测试及结果分析

算出的 差别小于 10-6。
最后，将 转换到标准状态的容积流量[3]
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=3600× 101325/287.05×273.15
（4）出口流量
先计算动压分布
△pdi 出口 =p*i 出口 - p出口 然后计算静温，据初步估算[4]，出口测量截
面流速在 20～25m/s 范围内，总温和静温温差
在 0.2～0.3K 之间，因此可认为静温＝总温，
流量测量位置选择在压缩机排气端，且在 室内管道放散阀前，见图 1，周向布 6 个静压 测量孔和两支 PT100 热电阻温度探针，并周向 均布 3 支 18 点总压梳状管，总压测点选定 54 点，静压测点选定 6 点，温度探针为头 部安装 PT100 热电阻感受元件。各测量装置平面位置 见图 2。静压及总压测点和系统布置见图 3 和 图 4。
（3） 2 套量程为 800kPa 的美 国 Rosemount 3051S1 型高精度压力变送器,压力标定仪为美 国 DHI PPC3 型 P 级压力标定仪，标定精度为 读数的 0.005％。
（4）4 支 PT100 热电阻温度探针[1]。 （5） 温度标定仪为英国 YORK C2250 型， 温度稳定性 0.03℃，温度一致性 0.018℃，并带 有精度为 0.01℃的标准 PT100 探针。 （6） 采用美国 NI 公司的 NI PXI1042 型数
2009 年第6期
试验研究
轴流式压缩机性能测试及结果分析
梁高林 汪国川 卢成浩 李艳青 / 首钢京唐钢铁联合公司
摘要：提出了对两台 AV100- 17 轴流式压缩机 的测试内容及测试方法，并对性能测试结果进 行了处理及分析，最后得出了结论。
关键词：轴流式压缩机；性能测试；特性曲线
中图分类号：TH453
参考文献
［1］宋 小 龙 ，安 继 儒 . 新 编 中 外 金 属 材 料 手 册 [M]. 化 学 工 业 出 版社，2008.
［2］束德林，工程材料力学性能[M].机械工业出版社，2007. ［3］崔 忠 圻 ，刘 北 兴 . 金 属 学 与 热 处 理 原 理 [M]. 哈 尔 滨 工 业 大
=0.0404× p*t At q(λt) 姨T*进口
然后计算密度，式中 R=287.05
ρ
进口
=
p进口 RT*进口
由
、ρ进口 得出进口速度 c进口 = ρ进口A进口 及
进口总压
p*进口
=p进口+
ρ进口c2进口 2
再令 p*t =p*进口，由 π(λt)=pt /p*t 得出 λt，查出
q(λt)，根据下式计算 ，反复迭代，直到两次
要 保 温 缓 冷 ，焊 接 时 要 注 意 控 制 焊 道 、层 间 温 度及焊接顺序，避免焊接变形，焊后需要进 行 消应力处理。
有效地延长风机叶轮的使用寿命，提高风机运 行的稳定性和安全性。
（2） 这类高强度合金钢材料在焊接时，可选 用强度等级低于母材而冲击韧性高于母材的 碱性焊条，如 J707 进行电弧焊打底，再用 JQ· YJ501-1 药芯焊丝 CO2 保护焊，进行多层多道
制造工艺
4 结论
（3） 这类高强度合金钢材料在焊接时必 须 严 格 执 行 焊 接 工 艺 规 程 ，焊 前 要 预 热 ，焊 后
（1） HALDOX400，WELDOX700，WELDOX 900，HQ785 等高强度合金钢材料在风机输送 特 殊 介 质 如 高 温 、 高 含 尘 量 等 情 况 下 应 用 ，能
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2009 年第6期
试验研究
据采集器。其上装有 NI PXI－6229 32 通道稳 态数据采集板。
3 性能测试结果的处理与分析
3.1 测量数据及处理方法
表 1 测量数据
根据测量数据计算得出压比 πs、效率 η、 根据喉部与进口压差计算得出的进口流量
及根据出口总静压差分布，计算得出的出
口流量 。
1 测试内容及测量方法
对两台 AV100- 17 轴流式压缩机，实测出
图 1 出口流量测试位置
收稿日期：2009- 02- 20 唐山市 063200
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图 2 出口流量测试装置截面位置图
图 3 静压测量截面测点布置及Βιβλιοθήκη Baidu试系统
图 4 总压梳状管测点布置及测试系统
图 6 进口测量截面名称及位置
计算方法如下：
（1）压比 πs=p出口/p进口 （2）效率 η= πsk-1/k- 1
T出口/T进口- 1 式中 k=1.4。
（3）进口流量 取压位置处通道截面积 At＝1.6556m2。 先假定喉部总压 p*t=p进口，查气动函数表， 由 π (λt)=pt/p*t 得 出 λt，查 出 q (λt)，根 据 下 式 计 算[2]
由于测量截面处的流动条件限制导致出 口 流 量 测 量 值 偏 大 ，如 果 能 在 流 动 更 理 想 的 位 置测量，可进一步提高流量的测量精度。
参考文献
［1］赵强，孙洋，官文超，等.热电偶传感器的静态特性 温 度 校正[J].风机技术，2009(2)：14- 15，19.
［2］黄 忠 岳 , 王 晓 放 . 透 平 式 压 缩 机 [M]. 北 京 ;化 学 工 业 出 版 社,2004.
1.2 压缩机进口空气压力和温度测量 压缩机进口的静压和总温的测点布置见
图 5 和图 6，管道内径为 Φ3200mm。周向均匀 布置 4 个静压 测量孔和两支 PT100 热 电 阻 温 度探针。
图 5 进口测量参数截面在机组上的位置
1.3 压缩机出口空气压力和温度测量 压缩机出口空气总压即为流量测量截面
文献标识码：B
文章编号：1006- 8155（2009）06- 0010- 04
Th e Performance Test for Axial -flow Com－ pressor and Analysis of Its Result Abstract: In this paper, the test content and test method for two sets AV100- 17 axial- flow compressors are pointed out. And the performance test results are treated and analyzed , and the conclusion is obtained at last. Key words:axial- flow compressor; performance test; characteristic curve
0 引言
我 公 司 是 国 家“ 十 一 五 ”重 点 建 设 工 程 。 一期工程建设了两座 5500m3 炼铁高炉，并配 备 了 德 国 man- turbo 公 司 生 产 的 3 台 AV100- 17 全静叶可调轴流式压缩机，为这两 座 高 炉 送 风 ，其 中 两 用 一 备 。该 压 缩 机 采 用 轴 向进气，平均最 大送风量为 10000Nm3/min，送 风 压 力 为 0.55MPa。 2008 年 11 月 两 台 高 炉 风 机 已 经 安 装 ，调 试 到 位 ，并 达 到 送 风 条 件 。 2009 年 1 月 8 日到 15 日，我公司会同北京航 空航天大学能动学院对这两台高炉风机进行 了性能测试。
图 9 2# 压缩机静叶角 25°时的速度场分布
出 ，气 流 速 度 在 截 面 上 的 分 布 是 不 均 匀 的 。 因 此，测得的流量值偏大。
4 结论
从测量数据分析可以得出结论，1#、2# 压 缩 机 组 在 测 量 时 ，当 地 温 度 条 件 下 的 特 性 数 据 分布具有典型性，排气压力达到了要求的 0.65MPa。
［3］李俊超，余文龙.轴流压缩机原理 与 气 动 设 计 [M]. 北 京 : 机械工业出版社，1985.
［4］张广勋. 高性能对旋轴流通风机的研究 [J]. 风机技术， 1999(5)：6- 9.
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这样带来的误差很小。
T出口=
再计算平均密度，式中 R 为气体常数
ρ出口=
p出口 RT出口
再由动压计算出来流速度分布，因此处马
赫数小于 0.1，可用不可压流方程计算
ci 出口 = 姨2ρ出口△pdi出口 然后沿径向积分出压缩机质量流量，式中 Ai出口为总压测量管所在环面积
18
Σ =ρ出口 ci出口Ai出口/2 i=1
上 测 得 的 总 压 分 布 的 质 量 平 均 值 ，总 温 即 是 流 量测量截面上总温测得值。
2 测试所用仪器与数据采集
（1） 20 套量程为 6.2kPa 的美国 Rosemount 3051S1 型高精度压力变送器。
（2） 1 套 量 程 为 20kPa 的 美 国 Rosemount 3051S1 型高精度压力变送器。
我公司与北航合作测得的出口空气流量 比 MAN 公 司 ANNUbar 流 量 计 测 量 值 大 的 主 要 原 因 是 ，与 压 缩 机 出 口 测 量 截 面 处 的 流 动 不 均 匀 ， 从 理 论 分 析 得 出 结 论 ：（1） 气 流 的 三 维 性会导致总压梳状管测得的总静压差比实际 情况大；（2） 气流参数在测量截面上分布越不 均匀，则 6 支总压梳状管测得值的平均值较实 际情况就越大。而本次测量中流量测量位置只 能 选 择 在 压 缩 机 排 气 端（且 在 室 内 管 道 放 散 阀 前），此 处 距 压 缩 机 出 口 弯 头 很 近 ， 流 动 不 均 匀，这一点可从图 9 中看到。图 9 为测量得到 的流量测量截面上的速度分布图，从图中看
从图 8 看出，2# 压缩机组在最小导叶角度 （25°）、设 计 导 叶 角 度（46°）及 最 大 导 叶 角 度 （60°）时的特性曲线分布趋势同 MAN 公司给出 的基本一致。在 3 个导叶角度上北航测得的空气 压缩比及效率与 MAN 公司测得的基本一致，从 数据和图线上看，2# 机组在设计状态（导叶角度 60°）时的特性较 1# 机组更好一些。
学出版社，2007.
焊覆盖，其焊缝的力学性能能满足设计要求。 ［4］李荣雪.金属材料焊接工艺[M].机械工业出版社，2008.
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（上接第 12 页）
3.3 测试结果分析 从图 7 看出，1# 压缩机组在最小导叶角度
（25°）、设计导叶角度（46°）及最大导叶角度 （60°）时的特性曲线分布趋势同 MAN 公司给 出的基本一致。在 3 个导叶角度上北航测得的 空气压缩比与 MAN 公司测得的基 本一致，可 以认为压缩比的测量结果是可信的。在 3 个导 叶角度上，北航测得的压缩机效率和 MAN 公 司 测 得 的 差 别 较 大 ，从 数 据 和 图 线 上 看 ，北 航 的 测 量 结 果 ，从 图 线 的 变 化 趋 势 以 及 效 率 值 的 大小范围上都符合典型的压缩机特征。
当 时 当 地 大 气 温 度 下 的 性 能 曲 线 ，并 转 化 到 标 准 大 气 条 件 下 ，为 该 压 缩 机 的 性 能 验 收 和 今 后 稳定高效运行提供实际性能依据。测试技术满 足 ISO5389 标准要求。两台压缩机各自在当时 当地大气条件下的实时性能曲线，包括：各 静 叶 角 度 下 压 比 与 流 量 的 关 系 ，各 静 叶 角 度 下 效 率与流量的关系。 1.1 风机出口流量测试
最后转换到标准状态的容积流量[3]
=3600× 101325/287.05×273.15
3.2 性能曲线 由于篇幅原因现场测试数据省略，根据实
际测试数据绘出 1#，2# 压缩机的特性曲线图， 见图 7 和图 8。
图 7 1# 压缩机的特性曲线
图 8 2# 压缩机的特性曲线
(下转第 42 页)
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