發(fā)表時間： 2025-04-29 10:35:26
作者： 石油化工設(shè)備維護與檢修網(wǎng)
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一、概述
壓縮機在運行時，系統(tǒng)的壓力、流量是不斷的變化的，這就要求壓縮機的流量、壓力也要隨著變化，也即要不斷的改變的壓縮機的運行工況。改變壓縮機工況的方法就叫調(diào)節(jié)。由于壓縮機運行工況點是由壓縮機本身性能曲線和管網(wǎng)性能曲線共同決定的，所以改變運行工況既可以采用改變壓縮機性能曲線也可以采用改變管網(wǎng)性能的方法來實現(xiàn)。
二、幾種調(diào)節(jié)方法介紹
壓縮機調(diào)節(jié)方法有：壓縮機出口節(jié)流調(diào)節(jié)、壓縮機進口節(jié)流調(diào)節(jié)、改變壓縮機轉(zhuǎn)速、采用可轉(zhuǎn)動的進口導(dǎo)葉、采用可轉(zhuǎn)動的擴壓器導(dǎo)葉調(diào)節(jié)等方法，下面就逐一介紹。
1. 壓縮機出口節(jié)流調(diào)節(jié)這種調(diào)節(jié)方法是通過開大或關(guān)小壓縮機出口閥門的開度實現(xiàn)的，實際上也就是通過改變管網(wǎng)性能曲線實現(xiàn)工況點轉(zhuǎn)移的。如下圖所示，假設(shè)壓縮機的出口氣體被送往一恒壓容器，容器內(nèi)壓力始終為Pr。在不考慮壓縮機出口與容器之間連接管道阻力的理想情況下，壓縮機應(yīng)穩(wěn)定在S點的工況下運行。而實際情況是出口閥門和管道阻力是存在的，在考慮了出口管道的性能曲線的情況下，壓縮機的運行工況點實際上是在S’點。此時若再關(guān)小壓縮機出口閥，則管網(wǎng)性能曲線就變得更徒，實際工況點上移至1處，反之若開大出口閥，則管網(wǎng)性能曲線趨于平坦，壓縮機的運行工況點又下移至2處。顯然這種出口節(jié)流法會帶來節(jié)流損失。當(dāng)調(diào)節(jié)量比較大時，閥門的這個附加損失也是相當(dāng)大的，這種方法很不經(jīng)濟，而且喘振限沒有改變,一般很少用。
2. 壓縮機進口節(jié)流調(diào)節(jié)
圖1
這種調(diào)節(jié)是將調(diào)節(jié)閥門安裝在進氣管線上，通過改變閥門開度的大小，就可以改變壓縮機的性能曲線，從而達到調(diào)節(jié)目的。這種方法實際上是通過改變實際壓縮機進口壓力而改變壓縮機運行工況點的。如上圖1所示。
在下圖2曲線上1為調(diào)節(jié)閥門全開時的壓縮機性能曲線，這時Pin=Po。調(diào)節(jié)時關(guān)小閥門即經(jīng)過節(jié)流Pin<Pa。在固定閥門開度情況下，Pin的大小隨流量的大小而變化的，流量增加，閥門的損失也就增加，Pin就愈低。若壓縮機轉(zhuǎn)速不變，壓縮機進口壓力下降，則出口壓力也下降，于是進口節(jié)流后的壓縮機的性能曲線就往右下方移動。通過改變進氣節(jié)流閥開度，就可以相應(yīng)的改變壓縮機性能曲線位置，正是利用這一點來進行調(diào)節(jié)的。
進口節(jié)流比出口節(jié)流的經(jīng)濟性好，因為節(jié)流后喘振流量向小流量方向移動，使壓縮機能在較小的流量下工作，擴大了穩(wěn)定運行范圍。但采用進口節(jié)流閥仍帶來一定的節(jié)流損失，此外節(jié)流時要注意使閥門后的氣流保持均勻，以免影響到壓縮機的工作而降低效率。空分裝置的增壓機就采用這種調(diào)節(jié)方式。
圖2 壓縮機進氣節(jié)流示意圖性能曲線
3. 改變壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)
圖3 壓縮機的喘振線 圖4 采用進口氣流旋繞對性能的影響
我們知道，當(dāng)壓縮機的轉(zhuǎn)速改變時其性能曲線也跟著改變，所以可用改變壓縮機轉(zhuǎn)速的方法改變工況點來滿足用戶的要求。變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)并不引起其它附加損失，只是調(diào)節(jié)后新的工作點不一定是效率最高點，而是效率有所下降。這種調(diào)節(jié)方法不要求機器中裝備調(diào)節(jié)用的可動部件，因此壓縮機本身的結(jié)構(gòu)可以簡單，制造方便，加之目前大型壓縮機大都采用蒸汽透平驅(qū)動，這樣就可以方便的滿足改變轉(zhuǎn)速的要求。
4. 采用可轉(zhuǎn)動進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)（進氣預(yù)旋調(diào)節(jié)）
這是一種改變?nèi)~輪前進口導(dǎo)葉的角度，使氣產(chǎn)生預(yù)旋轉(zhuǎn)進而改變壓縮機性能曲線的調(diào)節(jié)方法。進口導(dǎo)葉可繞本身的軸轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動后使進口氣流產(chǎn)生與葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致的旋繞，稱為正旋繞，反之稱為負旋繞。當(dāng)進口由正旋繞變到負旋繞時，這個壓縮機的性能曲線有向大流量區(qū)移動的趨勢，而且在同一流量上的能量頭有明顯的增加，能量頭曲線變得愈來愈平坦，喘振流量值有所增大，見圖4所示。對強后彎葉輪的離心式壓縮機，這種調(diào)節(jié)方法不理想，而通風(fēng)機和軸流壓縮機采用這種方法還可以。采用這種方法，可轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉的形狀要設(shè)計得好，葉片要有良好的氣動性能，這樣也就不會像進口節(jié)流閥門調(diào)節(jié)那樣產(chǎn)生較大的損失。所以采用這種方法有較好的經(jīng)濟性。
5. 采用可轉(zhuǎn)動的擴壓器葉片調(diào)節(jié)
這種方法是裝設(shè)可轉(zhuǎn)動的擴壓器葉片，在流量變化時相應(yīng)的改變?nèi)~片擴壓器進口幾何角度以適合改變了的工況的，避免在葉片擴壓器中首先產(chǎn)生嚴重的脫離而導(dǎo)致喘振，從而擴大了穩(wěn)定工況范圍。這種方法很少把它作為單獨的調(diào)節(jié)方法使用，一般是和其它方法聯(lián)合使用，特別是和改變轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法聯(lián)合使用，有很好的效果。這種方法的實質(zhì)也是改變壓縮機的性能曲線。此外還有壓縮機放氣調(diào)節(jié)方法，這種方法的實質(zhì)是改變管網(wǎng)的性能曲線。放氣調(diào)節(jié)時把出口氣體放空一部分或打循環(huán)到入口。無疑這種方法經(jīng)濟性最差，一般只用于防喘振回路。
三、各種調(diào)節(jié)方法比較
1. 改變壓縮機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法，經(jīng)濟性最好、調(diào)節(jié)范圍廣，它適用于由蒸汽透平、燃氣透平驅(qū)動的離心式壓縮機。
2. 壓縮機進口節(jié)流調(diào)節(jié)方法簡單，經(jīng)濟性較好，并具有一定的調(diào)節(jié)范圍，目前轉(zhuǎn)速固定的離心式壓縮機和鼓風(fēng)機經(jīng)常采用這種方法。
3. 轉(zhuǎn)動進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方法，調(diào)節(jié)范圍較寬，經(jīng)濟性也好，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
4. 轉(zhuǎn)動擴壓器葉片的調(diào)節(jié)方法，能使壓縮機性能曲線平移，對減小喘振流量、擴大穩(wěn)定工況范圍很有效，經(jīng)濟性也較好，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。適用于壓力穩(wěn)定、流量變化大的變工況。目前這種方法單獨使用較少，常和其它方法聯(lián)合使用。
5. 出口節(jié)流調(diào)節(jié)方法最簡單，但經(jīng)濟性最差。目前除了在通風(fēng)機和小功率離心式鼓風(fēng)機中應(yīng)用外，一般很少用。
6. 出口氣體放空或打回流到入口能明顯地增加壓縮機的進氣流量，使壓縮機的運行工況點遠離喘振線，且結(jié)構(gòu)簡單，但經(jīng)濟性太差。實際應(yīng)用中一般與變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)或進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)等較經(jīng)濟的方法聯(lián)合使用，并且設(shè)計中要保證在額定工況下放空閥或回流閥全關(guān)。
信息來源：化工設(shè)備圈
