离心式压缩机组工况调节的几种方法！

一、概述压缩机在运行时，系统的压力、流量是不断的变化的，这就要求压缩机的流量、压力也要随着变化，也即要不断的改变的压缩机的运行工况。改变压缩机工况的方法就叫调节。由于压缩机运行工况点是由压缩机本身性能曲线和管网性能曲线共同决定的，所以改变运行工况既可以采用改变压缩机性能曲线也可以采用改变管网性能的方法来实现。二、几种调节方法介绍压缩机调节方法有：压缩机出口节流调节、压缩机进口节流调节、改变压缩机转速、采用可转动的进口导叶、采用可转动的扩压器导叶调节等方法，下面就逐一介绍。1. 压缩机出口节流调节这种调节方法是通过开大或关小压缩机出口阀门的开度实现的，实际上也就是通过改变管网性能曲线实现工况点转移的。如下图所示，假设压缩机的出口气体被送往一恒压容器，容器内压力始终为Pr。在不考虑压缩机出口与容器之间连接管道阻力的理想情况下，压缩机应稳定在S点的工况下运行。而实际情况是出口阀门和管道阻力是存在的，在考虑了出口管道的性能曲线的情况下，压缩机的运行工况点实际上是在S’点。此时若再关小压缩机出口阀，则管网性能曲线就变得更徒，实际工况点上移至1处，反之若开大出口阀，则管网性能曲线趋于平坦，压缩机的运行工况点又下移至2处。显然这种出口节流法会带来节流损失。当调节量比较大时，阀门的这个附加损失也是相当大的，这种方法很不经济，而且喘振限没有改变,一般很少用。2. 压缩机进口节流调节   
图1
这种调节是将调节阀门安装在进气管线上，通过改变阀门开度的大小，就可以改变压缩机的性能曲线，从而达到调节目的。这种方法实际上是通过改变实际压缩机进口压力而改变压缩机运行工况点的。如上图1所示。在下图2曲线上1为调节阀门全开时的压缩机性能曲线，这时Pin=Po。调节时关小阀门即经过节流Pin<Pa。在固定阀门开度情况下，Pin的大小随流量的大小而变化的，流量增加，阀门的损失也就增加，Pin就愈低。若压缩机转速不变，压缩机进口压力下降，则出口压力也下降，于是进口节流后的压缩机的性能曲线就往右下方移动。通过改变进气节流阀开度，就可以相应的改变压缩机性能曲线位置，正是利用这一点来进行调节的。在固定阀门开度情况下，Pin的大小随流量的大小而变化的，流量增加，阀门的损失也就增加，Pin就愈低。若压缩机转速不变，压缩机进口压力下降，则出口压力也下降，于是进口节流后的压缩机的性能曲线就往右下方移动。通过改变进气节流阀开度，就可以相应的改变压缩机性能曲线位置，正是利用这一点来进行调节的。进口节流比出口节流的经济性好，因为节流后喘振流量向小流量方向移动，使压缩机能在较小的流量下工作，扩大了稳定运行范围。但采用进口节流阀仍带来一定的节流损失，此外节流时要注意使阀门后的气流保持均匀，以免影响到压缩机的工作而降低效率。空分装置的增压机就采用这种调节方式。
     图2   压缩机进气节流示意图性能曲线       3. 改变压缩机转速调节
图3 压缩机的喘振线  图4 采用进口气流旋绕对性能的影响我们知道，当压缩机的转速改变时其性能曲线也跟着改变，所以可用改变压缩机转速的方法改变工况点来满足用户的要求。变转速调节并不引起其它附加损失，只是调节后新的工作点不一定是效率最高点，而是效率有所下降。这种调节方法不要求机器中装备调节用的可动部件，因此压缩机本身的结构可以简单，制造方便，加之目前大型压缩机大都采用蒸汽透平驱动，这样就可以方便的满足改变转速的要求。4. 采用可转动进口导叶调节（进气预旋调节）这是一种改变叶轮前进口导叶的角度，使气产生预旋转进而改变压缩机性能曲线的调节方法。进口导叶可绕本身的轴转动。转动后使进口气流产生与叶轮旋转方向一致的旋绕，称为正旋绕，反之称为负旋绕。当进口由正旋绕变到负旋绕时，这个压缩机的性能曲线有向大流量区移动的趋势，而且在同一流量上的能量头有明显的增加，能量头曲线变得愈来愈平坦，喘振流量值有所增大，见图4所示。对强后弯叶轮的离心式压缩机，这种调节方法不理想，而通风机和轴流压缩机采用这种方法还可以。采用这种方法，可转动导叶的形状要设计得好，叶片要有良好的气动性能，这样也就不会像进口节流阀门调节那样产生较大的损失。所以采用这种方法有较好的经济性。    5. 采用可转动的扩压器叶片调节这种方法是装设可转动的扩压器叶片，在流量变化时相应的改变叶片扩压器进口几何角度以适合改变了的工况的，避免在叶片扩压器中首先产生严重的脱离而导致喘振，从而扩大了稳定工况范围。这种方法很少把它作为单独的调节方法使用，一般是和其它方法联合使用，特别是和改变转速的调节方法联合使用，有很好的效果。这种方法的实质也是改变压缩机的性能曲线。此外还有压缩机放气调节方法，这种方法的实质是改变管网的性能曲线。放气调节时把出口气体放空一部分或打循环到入口。无疑这种方法经济性最差，一般只用于防喘振回路。三、各种调节方法比较1. 改变压缩机转速的调节方法，经济性最好、调节范围广，它适用于由蒸汽透平、燃气透平驱动的离心式压缩机。2. 压缩机进口节流调节方法简单，经济性较好，并具有一定的调节范围，目前转速固定的离心式压缩机和鼓风机经常采用这种方法。3. 转动进口导叶调节方法，调节范围较宽，经济性也好，但结构比较复杂。4. 转动扩压器叶片的调节方法，能使压缩机性能曲线平移，对减小喘振流量、扩大稳定工况范围很有效，经济性也较好，但结构比较复杂。适用于压力稳定、流量变化大的变工况。目前这种方法单独使用较少，常和其它方法联合使用。5. 出口节流调节方法最简单，但经济性最差。目前除了在通风机和小功率离心式鼓风机中应用外，一般很少用。6. 出口气体放空或打回流到入口能明显地增加压缩机的进气流量，使压缩机的运行工况点远离喘振线，且结构简单，但经济性太差。实际应用中一般与变转速调节或进口导叶调节等较经济的方法联合使用，并且设计中要保证在额定工况下放空阀或回流阀全关信息来源：化工设备圈

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中原人 发表于 2025-4-18 08:44
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