軸流式壓縮機PPT課件

1、軸流壓縮機與離心壓縮機性能曲線比較6-1 性能曲線的定義與作用軸流壓縮機效率高，（流道短而平直，無急劇轉(zhuǎn)彎）但壓比低（葉柵流道擴壓，無離心力作用升壓）特性曲線陡，穩(wěn)定工況范圍窄（沖角敏感）功率隨流量增大而下降第1頁/共68頁6-2 性能曲線表示方法一、進口條件一定時所表示的性能曲線1( ,)f n m2( ,)fn m1 給定轉(zhuǎn)速下，進口流量和壓力不變，T1變化1111kkadkHRTkHad不變，T1減少，壓比上升(1)第2頁/共68頁（2）進口溫度增加，進氣密度減小，質(zhì)量流量減小，功率減小6-2 性能曲線表示方法（3）進口溫度增加，M數(shù)和Re數(shù)均減小，可能使效率增加。2 在給定轉(zhuǎn)速下，進口

2、流量和進口溫度不變，p1變化（1）進口壓力變化時，通流部分各截面壓力成比例變化，而溫度和軸向速度保持不變，故對壓比和效率無影響。（2）p1增大，N將增大（3）p1變化，M不變，Re同向變化，但一般仍可大于Recr。第3頁/共68頁二、用組合參數(shù)表示壓縮機特性曲線1(, )uf M6-2 性能曲線表示方法2(, )ufM1(,)uzf MMc2(,)uzfMMc同一工質(zhì)111(,)zcufTT211(,)zcufTT同一臺壓縮機1111111(,)(,)m TnVnffpTTT1221111(,)(,)m TnVnffpTTT第4頁/共68頁無因次性能曲線不受進口條件變化影響，具有通用性，也稱通

3、用性能曲線6-2 性能曲線表示方法第5頁/共68頁6-3 性能曲線特點xxpxaxscccc級中損失：葉型損失，環(huán)端面損失和二次流損失，決定效率曲線形狀能量頭系數(shù)1212()1()hctgctgctgctg h隨比例下降，決定能量頭曲線形狀第6頁/共68頁6-3 性能曲線特點一、轉(zhuǎn)速一定，流量增大，壓比下降流量減小，正沖角增大，氣流轉(zhuǎn)折角與升力系數(shù)增大，但受喘振限制流量增大，負(fù)沖角增大，壓比降低，受阻塞工況限制第7頁/共68頁二、轉(zhuǎn)速一定，某進口流量下壓縮機效率最大，不同轉(zhuǎn)速下，某轉(zhuǎn)速 時壓縮機效率最高6-3 性能曲線特點不同流量對應(yīng)不同沖角，某流量下沖角最佳，效率最高轉(zhuǎn)速影響M和Re。某轉(zhuǎn)速

4、時M和Re綜合影響最小，效率最高。轉(zhuǎn)速低，Re數(shù)影響大；轉(zhuǎn)速高，M數(shù)影響大。第8頁/共68頁三、轉(zhuǎn)速增大時，壓比顯著增加，穩(wěn)定工況區(qū)域變窄，并向大流量區(qū)移動6-3 性能曲線特點能量頭與圓周速度平方成正比，轉(zhuǎn)速大，能量頭和壓比增加。高轉(zhuǎn)速下，M數(shù)大，接近Mmax，發(fā)生阻塞，故穩(wěn)定工況變窄。用min和max之間范圍來表示穩(wěn)定工況范圍，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大u增加時，只有同時增大cz才能保證有合適的，能正常工作的值，故n增大時，穩(wěn)定工作區(qū)域向大流量方向移動。/zcu第9頁/共68頁四、壓縮機級數(shù)越多，性能曲線越陡，穩(wěn)定工作區(qū)越窄。6-3 性能曲線特點進口容積流量變化，引起后面各級容積流量更大的相應(yīng)變化，因此穩(wěn)定

5、工作區(qū)變窄；喘振工況幾乎都發(fā)生在性能曲線右支，與離心壓縮機往往發(fā)生在左支不同；葉片積污或被侵蝕，特性曲線向左下方移動。第10頁/共68頁6-4 喘振特性及防喘振措施1 工況點往返途徑不同2 低轉(zhuǎn)速喘振流量下降3 進氣溫度下降，喘振流量增大一、特性第11頁/共68頁6-4 喘振特性及防喘振措施第12頁/共68頁二、防喘振措施1 防喘振線 （喘振線右比喘振流量大810）6-4 喘振特性及防喘振措施2 中間放氣法（改變軸向速度以改變沖角，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，在低轉(zhuǎn)速，小流量下能有效防喘，較常采用）第13頁/共68頁3 排氣管放氣（放氣能量高，需加以利用）6-4 喘振特性及防喘振措施第14頁/共68頁

6、（4） 雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（改變u值以改變沖角） 前級易喘振，降低低壓部分轉(zhuǎn)速，以減小u，使正沖角減小后級易堵塞，提高高壓部分轉(zhuǎn)速，增大u，使負(fù)沖角減小，避免堵塞。6-4 喘振特性及防喘振措施第15頁/共68頁三、靜葉可調(diào)法改變動葉前靜葉安裝角，以改變速度三角形，使之與動葉幾何參數(shù)相適應(yīng)。靜葉可調(diào)是以沿葉高的某一中間截面為準(zhǔn)，可延緩喘振，擴大小流量的穩(wěn)定工作范圍，保持較高效率。6-4 喘振特性及防喘振措施第16頁/共68頁靜葉調(diào)節(jié)優(yōu)點1 穩(wěn)定工作區(qū)寬，效率較高，有較大適應(yīng)性和經(jīng)濟性2 避免由于調(diào)速產(chǎn)生共振的可能性，增加運行安全性3 氣流與葉片幾何參數(shù)配合好，減小了沖擊現(xiàn)象，流動好，噪音較低4 比調(diào)轉(zhuǎn)速

7、動作迅速，反映快5 可由同步電機拖動，不需變速箱，提高了電機工作經(jīng)濟性6-4 喘振特性及防喘振措施第17頁/共68頁6-4 喘振特性及防喘振措施第18頁/共68頁6-4 喘振特性及防喘振措施第19頁/共68頁6-4 喘振特性及防喘振措施第20頁/共68頁6-4 喘振特性及防喘振措施第21頁/共68頁6-5 管網(wǎng)特性與調(diào)節(jié)2rppAV管網(wǎng)特性一、定風(fēng)量調(diào)節(jié)管網(wǎng)操作壓力變化，改變靜葉角度或轉(zhuǎn)速，保持定風(fēng)量運行二、定風(fēng)壓調(diào)節(jié)管網(wǎng)操作壓力變化，改變靜葉角度或轉(zhuǎn)速，保持定壓運行第22頁/共68頁6-6 軸流與離心壓縮機性能比較第23頁/共68頁6-6 軸流與離心壓縮機性能比較第24頁/共68頁6-6 軸

8、流與離心壓縮機性能比較第25頁/共68頁6-6 軸流與離心壓縮機性能比較第26頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)第27頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)瑞士蘇爾壽公司一、A及AV系列性能特點A系列為靜葉不可調(diào)的固定式多級軸流壓縮機系列。該系列有40、45、50、56、63、71、80、90、100、112等10種規(guī)格。Q：50,000-1000,000 m3/hP: 0.35-1.2 Mpa級數(shù)：10-20轉(zhuǎn)鼓直徑：40-112 cm系列為靜葉可調(diào)的固定式多級軸流壓縮機系列。規(guī)格和，與系列相同，由于靜葉可調(diào)，流量范圍比系列大一倍，效率高。第28頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)二、

9、結(jié)構(gòu)特點機殼（）鑄鐵或鑄鋼，不易變形，吸收噪音效果好（）氣缸水平剖分，且為分缸結(jié)構(gòu)系列內(nèi)缸（葉片承缸）和外缸系列內(nèi)缸、中間缸（靜葉調(diào)節(jié)缸）和外缸；三缸結(jié)構(gòu)減小應(yīng)力和熱膨脹造成的變形，剛度大。第29頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子等內(nèi)徑結(jié)構(gòu)（各級轉(zhuǎn)鼓直徑相等）轉(zhuǎn)軸加工方便。轉(zhuǎn)鼓：空心和實心鍛造能力提高實心第30頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)葉片美國原始翼型，通過試驗做了某些修改：動葉頂部改薄，根部加厚；靜葉沿葉高作成直葉片葉片沿葉高按等環(huán)量規(guī)律扭曲反動度的葉型和的葉型葉片第31頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)定子與靜葉可調(diào)機構(gòu)可調(diào)靜葉葉根為圓柱形結(jié)構(gòu)，以根據(jù)需要改變靜葉角

10、度可調(diào)靜葉支桿上的軸承是用無油潤滑的石墨青銅材料做成，支桿處裝有橡膠密封圈靜葉片的調(diào)節(jié)機構(gòu)是在運行中借助中間缸體的往復(fù)運動，帶動靜葉片上的曲柄滑塊，繞支桿中心轉(zhuǎn)動來改變靜葉角度。角度改變大小靠連桿長度控制。中間缸體往復(fù)運動由司服馬達(dá)來驅(qū)動。第32頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)平衡盤轉(zhuǎn)子中間段兩側(cè)可作為平衡盤用。平衡盤吸氣側(cè)與排氣管連通，引入高壓氣體；排氣側(cè)與吸氣管連通引入低壓氣體。給轉(zhuǎn)子排氣側(cè)一面以軸向推力，平衡轉(zhuǎn)子動葉承受的指向吸氣側(cè)的軸向推力第33頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)密封用不銹鋼密封片插入軸端的凹形線槽內(nèi)，并用鋼絲固緊密封片與氣缸相摩擦所產(chǎn)生的局部高溫?zé)崃靠杀粴飧?/p>

11、散出。第34頁/共68頁第七章 軸流壓縮機典型結(jié)構(gòu)軸承軸向推力大部分由平衡盤承受，剩余約軸向推力由止推軸承承受采用剛性聯(lián)軸器，汽輪機拖動，壓縮機上不設(shè)止推軸承，由汽輪機上止推軸承承擔(dān)軸向力。止推軸承：米切爾徑向軸承：大功率低轉(zhuǎn)速橢圓瓦兩油楔軸承，橢圓比大于小功率高轉(zhuǎn)速活支多瓦軸承第35頁/共68頁第八章 軸流壓縮機氣動設(shè)計8-1 設(shè)計方法與設(shè)計原則1 孤立葉型試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)設(shè)計沒考慮到葉柵 中葉片之間的相互影響和葉輪旋轉(zhuǎn)的影響，準(zhǔn)確性差，只用于級壓比很低，葉片數(shù)少的通風(fēng)機上。第36頁/共68頁8-1 設(shè)計方法與設(shè)計原則2 靜態(tài)的平面葉柵吹風(fēng)試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)設(shè)計（平面葉柵設(shè)計法）以靜止平面葉柵的性

12、能與轉(zhuǎn)動的壓縮機環(huán)形葉柵的性能基本相同這樣一種設(shè)想為依據(jù)的設(shè)計方法。沒有考慮到葉片轉(zhuǎn)動對性能的影響，以及前后葉排之間存在相互影響等因素。設(shè)計所的結(jié)果在設(shè)計工況下比較 準(zhǔn)確，而在變工況時偏差較大平面葉柵試驗設(shè)備簡單，可以在較短時間內(nèi)進行設(shè)計并與試驗對照，多年來試驗數(shù)據(jù)積累的相當(dāng)豐富，應(yīng)用較多，成為軸流壓縮機的基本設(shè)計方法之一。 第37頁/共68頁8-1 設(shè)計方法與設(shè)計原則3 根據(jù)相似理論，以單級模型級試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)設(shè)計（?；O(shè)計法）基本上考慮到了單級壓縮機中一切實際存在的影響因素。設(shè)計中可直接利用模型級的數(shù)據(jù)和性能曲線，而對實物與模型級間存在的幾何相似方面的偏差以及多級性影響等用一些系數(shù)加以修正

13、。與平面葉柵設(shè)計法相比，能確切反映壓縮機中實際流動情況，設(shè)計準(zhǔn)確性較高。但得出一個性能較好的模型級并非易事，其試驗設(shè)備較復(fù)雜，試驗所需時間長，要化的人力物力都比較多。另外設(shè)計時，一些參數(shù)的選擇也受到模型級的限制，受約束較大。第38頁/共68頁8-1 設(shè)計方法與設(shè)計原則所有設(shè)計方法都要通過實驗進行校驗，再反過來對原設(shè)計做修改調(diào)整。壓縮機設(shè)計是一項多次反復(fù)的過程，是理論與實踐相結(jié)合的過程。設(shè)計包括：氣動設(shè)計，強度計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計第39頁/共68頁8-1 設(shè)計方法與設(shè)計原則二、設(shè)計所遵循的原則1 在工作安全可靠性的前提下滿足所需增壓比（固定式，大功率主機）2 效率高，變工況范圍寬3 結(jié)構(gòu)緊湊合理，級數(shù)

14、少，尺寸小 （運輸式）4 工藝性好5 噪音低第40頁/共68頁8-2 設(shè)計要求與影響因素技術(shù)指標(biāo)：壓比 效率 級數(shù)（尺寸）一、影響壓比的因素 1 基元級角度，ht與效率相比是提高壓比的主要因素。 由于軸流壓縮機絕熱效率已相當(dāng)高，可達(dá)95%，即使再采取措施改善流動，其提高也有限。tuhu w （1）提高u方法：提高轉(zhuǎn)速（馬赫數(shù)限制）和徑向尺寸（強度限制）（2）提高扭速方法：受擴壓因子D限制 （分離損失）第41頁/共68頁8-2 設(shè)計要求與影響因素*( / , *)f b t（3）增大葉柵稠度，使氣流轉(zhuǎn)折角增大，即增大扭速 b一定，增大稠度，t 減小，葉片數(shù)增多。 摩擦損失增加，葉片根部安裝困難

15、t一定，加大b，流道軸向尺寸加大 當(dāng)b/t增加到一定程度，氣流轉(zhuǎn)折角增大效果不明顯（4）增大流量系數(shù)，增大h，即增大扭速 進氣氣流馬赫數(shù)增大 小流量系數(shù)情況下，增大反動度，提高h(yuǎn)t 小流量系數(shù)本身使扭速降低，且增大反動度使速度三角形左偏，馬赫數(shù)過大第42頁/共68頁8-2 設(shè)計要求與影響因素二、 影響效率的因素（級損失入手）流道：進氣室，收斂段，級組通流部分，擴壓段，排氣室?guī)缀螀?shù)因素：葉型形狀，葉片表面質(zhì)量，輪轂比，葉片高度，葉柵稠 度，軸向和徑向間隙。氣動參數(shù)因素：沖角I，圓周速度，扭速，馬赫數(shù)，流量系數(shù)，反動度， 級的流型。第43頁/共68頁8-2 設(shè)計要求與影響因素1(1)111ds

16、反動度和流量系數(shù)直接影響氣流馬赫數(shù)、阻升比除了與沖角有關(guān)外，主要取決與葉型與葉柵的幾何參數(shù)葉型形狀，彎曲角及葉型安裝角，進出口安裝角和葉柵稠度第44頁/共68頁8-2 設(shè)計要求與影響因素級的角度：所用流型，氣流參數(shù)沿葉高變化規(guī)律，徑向和軸向間隙機的角度： 通流部分形式，能量頭的分配，反動度與流量系數(shù)的變化規(guī)律第45頁/共68頁8-2 設(shè)計要求與影響因素三、影響級數(shù)（尺寸）的因素（運輸式重要）lncz氣動角度：提高單級壓比結(jié)構(gòu)角度：選擇合理葉弦b及軸向間隙減小壓縮機軸向尺寸第46頁/共68頁減小壓縮機徑向尺寸（壓縮機迎風(fēng)面積）8-2 設(shè)計要求與影響因素第一級葉片頂部直徑Dt（1）Q一定，增大ca

17、，減小流通面積F，減小外徑尺寸（2）F一定，減小輪轂比，可以降低Dt（3）u一定，加大n，降低外徑尺寸 （考慮軸承，傳動等因素限制）22(1)4tFDd第47頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法一、氣動設(shè)計原始數(shù)據(jù)1 壓縮機的質(zhì)量流量或進口條件下的體積流量2 壓縮機進口氣體參數(shù)：壓力、溫度和速度3 壓縮機出口壓力或壓比4 工質(zhì) 組成成分，氣體熱力性質(zhì)參數(shù)，k，cp，R等5 轉(zhuǎn)速要求*6 特殊要求：效率、尺寸、重量、噪音、轉(zhuǎn)速變化范圍、變工況第48頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法二、壓縮機進出口元件計算進口元件：壓縮機進口截面至第一級進口前的部分/inininpRTmqAcinaappp

18、15003300Paap2060m/sinc 60 100m/sinc 固定式壓縮機：運輸式壓縮機：進氣室進口：22ininapcTTc222221111222inininininincccccpp 111,p T22112ininpccTTc第49頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法收斂器進口180 120m/sac140210m/sinc 固定式壓縮機：運輸式壓縮機：111.11.2acc221112ininconccpp0.940.98con2211112pccTTc111pRT第50頁/共68頁2 壓縮機出口元件計算出口截面-擴壓器出口(1)minoutincadTTT0.820.9

19、2ad2060m/soutc60 100m/soutc固定式壓縮機：運輸式壓縮機：出口截面8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法第51頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法擴壓器出口截面0.90.95zoutcczoutzppp010.8z222outzzoutpccTTczzzpRT22222222zoutzoutoutzzoutzoutoutcccccpp 第52頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法擴壓器前截面222zzzzpccTTc80 110m/szc 100 170m/soutc固定式壓縮機：運輸式壓縮機：222zzzzddccpp0.60.8d第53頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法三

20、、方案計算與比較根據(jù)原始數(shù)據(jù)及進出口元件計算所得的第一級前與末級后的氣流參數(shù)，可求得通流部分級組總的能量頭，然后自行選定c1a，ut，W，d1，u等參數(shù)以及通流部分形式，即可計算并確定第一級和末級的主要幾何尺寸（通流面積，內(nèi)外徑，葉片高度）等。進行方案比較。第54頁/共68頁1 總絕熱能量頭11111kkzadpkHRTkp8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法admadadadadhHH0.880.95adm第55頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法1(1)11admkkcadckkc第56頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法2 第一級幾何尺寸馬赫數(shù)大，葉片長，工作條件差；影響到后面各級及整機性能1

21、90 120m/sac1140200m/sac固定式壓縮機：運輸式壓縮機：200300m/stu 10.50.75d 10.50.8 300380m/stu 10.40.6d 10.40.7 第57頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法第一級通流面積11mak mFc1.011.02mk 11214(1)tFDd111htDd D112htDDD112thDDl160ttunD60Dnu第58頁/共68頁mzzazk mFc1.021.03mk hzztzDdD2tzhzzDDl8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法末級通流面積3 末級幾何尺寸等外徑214zhztFDD等內(nèi)徑214ztzhFDD第59頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法4 第一級能量頭，壓縮功和壓縮機級數(shù)11acu111bt11h21thu h11adtadhh10.880.93ad11.11.2admadhh1725kJ/kgadmh固定式壓縮機：運輸式壓縮機：2035kJ/kgadmhadadmhZh或第60頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法5 第一級馬赫數(shù)2112hwu2112wuhMa1akRT等反動度流型，馬赫數(shù)沿半徑變化不大第61頁/共68頁8-3 平面葉柵氣動設(shè)計法等環(huán)量級221 (1)ttDD 1attcu2tt