第三章 離心式壓縮機

第三章離心式壓縮機3.1離心式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)和工作原理3.2性能、調(diào)節(jié)與控制3.3安全可靠性3.4.

選型3.1離心式壓縮機的典型結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.1離心壓縮機的典型結(jié)構(gòu)與特點

發(fā)展概況

工作原理

工作過程與典型結(jié)構(gòu)

級的結(jié)構(gòu)與關鍵截面

離心壓縮機的特點

適用范圍發(fā)展概況離心壓縮機是透平式壓縮機的一種，具有處理量大，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，維修方便以及氣體不受污染等特點。隨著氣體動力學研究的成就，使離心壓縮機的效率不斷提高，又由于高壓密封，小流量、窄葉輪的加工，多油契軸承等關鍵技術(shù)的研制成功，解決了離心壓縮機向高壓力、寬流量范圍發(fā)展的一系列問題，使離心壓縮機的應用范圍大為擴展，以致于在許多場合可以取代往復活塞式壓縮機。工作原理一般說，提高氣體壓力的主要目標就是增加單位容積內(nèi)氣體分子的數(shù)量，也就是縮短氣體分子與分子間的距離。為達到這個目標，除了采用擠壓元件來擠壓氣體的容積式壓縮機以外，還有一種用氣體動力學的方法，即利用機器的做功元件（高速回轉(zhuǎn)的葉輪）對氣體作功，使氣體在離心場中壓力得到提高，同時動能也大為增加，隨后在擴張流道中流動時，這部分動能又轉(zhuǎn)變成靜壓能，使氣體壓力進一步提高，這就是離心式壓縮機的工作原理或增壓原理。工作過程與典型結(jié)構(gòu)工作過程：驅(qū)動機帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪入口產(chǎn)生低壓，將氣體從吸入室吸入，經(jīng)葉輪后壓力、溫度、速度增加，然后流入擴壓器擴壓，經(jīng)彎道和回流器回到第二級入口繼續(xù)壓縮。為了降低溫度與減少功耗，采用中間冷卻器冷卻。主要零部件如圖

級的結(jié)構(gòu)與關鍵截面為中間級，由葉輪（1）、擴壓器（2）、彎道（3）、回流器（4）組成。為首級，由吸氣管和中間級組成。為末級，由葉輪（1）、擴壓器（2）、排氣蝸室（5）組成

離心葉輪的典型結(jié)構(gòu)：葉輪有輪蓋、葉片、輪盤組成閉式葉輪：漏氣少、效率高、性能好、輪蓋強度影響u2半開式效率低、強度高、u2大作功大、單級壓力高雙面進氣流量大、軸向力小按彎曲形式、出口角分后彎葉輪效率高、工作范圍大、常用徑向葉輪介于兩者間前彎葉輪效率小、工作范圍小、常用于通風機12擴壓器典型結(jié)構(gòu)擴壓器作用：升壓、降速無葉擴壓器：結(jié)構(gòu)簡單、效率高、工作范圍大，D4大葉片擴壓器：D4小、效率高、結(jié)構(gòu)復雜、工作范圍小彎道作用：將氣體引入回流器蝸殼作用：升壓、降速

離心式壓縮機的特點1）流量大；(連續(xù)、截面大、轉(zhuǎn)速大)2）轉(zhuǎn)速高；(無慣性力、往復件）3）結(jié)構(gòu)緊湊；（重量小、占地面積?。?）運轉(zhuǎn)可靠，維修費低；（1~3年不停、無備機）5）單級壓力比不高；（P2>70MPa需用活塞式)6）不適用小流量。（轉(zhuǎn)速高、流通截面大）

7）效率低（能量損失大）

8）穩(wěn)定工況區(qū)窄，不適宜工況變化大，故障破壞性大。適用范圍化工及石油化工工藝用

動力工程用

制冷工程和氣體分離用

氣體輸送用Useinprocessindustries3.2性能、調(diào)節(jié)與控制3.2.1離心式壓縮機的性能3.2.2壓縮機的調(diào)節(jié)方法及其特點3.2.3附屬系統(tǒng)3.2.4壓縮機的控制3.2.1離心式壓縮機的性能1.性能曲線、最佳工況點與穩(wěn)定工作范圍

性能曲線亦稱特性曲線（1）增壓比曲線（ε-qvin)，選壓縮機、定工況點、能量核算（2）效率曲線（η-qvin)，是經(jīng)濟指標、參數(shù)計算的原始數(shù)據(jù)（3）軸功率曲線（N-qvin)，決定原動機功率。qvin是出口截面測得的流量換算到進口P、T下的qv通常將曲線上效率最高點稱為最佳工況點。穩(wěn)定工況范圍：壓縮機左邊受喘振工況限制，右邊受堵塞工況限制，兩個工況之間為穩(wěn)定工作范圍2.壓縮機的喘振與堵塞

a)壓縮機的喘振機理（旋轉(zhuǎn)脫離及壓縮機的喘振）b)喘振的危害

Pc下降，效率下降、噪音、振動增加，軸承破壞，轉(zhuǎn)子與固定件碰撞。

c)防喘振的措施：標注喘振線的性能曲線，隨時了解工作點位置降低轉(zhuǎn)速，使喘振發(fā)生流量點下降設置調(diào)節(jié)導葉機構(gòu)（特別是首級，改變進氣沖角）出口旁設置旁通管道，讓多余氣體放空或降壓后回進口進（溫度、流量）出（壓力）口安置監(jiān)視儀表運行操作人員了解壓縮機工作原理，注意機器所在工況位置，使機器不致進入喘振狀態(tài)防喘振設計d)壓縮機的堵塞工況Q增加，氣流產(chǎn)生負沖角，葉片工作面上氣流分離，當Q大大增加，葉輪做功全部成為能量損失，速度甚至達到音速，這是壓縮機達到堵塞工況，壓力、流量不再增加。e)性能曲線的變化規(guī)律由制造廠商提供的離心式壓縮機的性能曲線圖上一般都注明該壓縮機的設計條件，例如氣體介質(zhì)名稱、密度（或分子量）、進氣壓力及進氣溫度等。因為如果運轉(zhuǎn)時的氣體介質(zhì)、進氣條件與設計條件不符，那么壓縮機的運轉(zhuǎn)性能就有別于所提供的性能曲線圖。以如圖形式表示的性能曲線與氣體的性質(zhì)和進氣狀態(tài)密切相關。如圖所示，如果進氣溫度T1不變，在相同容積流量Qi下，壓縮重的氣體所得到的壓力比較大，反之，壓縮輕的氣體所得的壓力比較小。同樣，假設壓縮機是同一種氣體介質(zhì)，但進氣溫度T1不同，進氣溫度較高的氣體，其性能曲線在下方，進氣溫度較低的氣體的性能曲線在上方。3壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)合工作壓縮機前面或后面氣體所經(jīng)過的設備和管道的總稱。化工用的壓縮機往往前后均有管道和容器設備等。管網(wǎng)在前為抽氣機、吸氣機，管網(wǎng)在后為壓縮機。

（1）管網(wǎng)特性曲線

氣體在管網(wǎng)中流動時，需要足夠的壓力用來克服沿程阻力和各種局部阻力。每一種管網(wǎng)都有自己的特性曲線，亦稱管網(wǎng)阻力曲線，即p=f（qv）曲線。管網(wǎng)特性曲線決定于管網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)和用戶的要求。

管網(wǎng)特性曲線有三種形式：

圖a，管網(wǎng)阻力與流量大小無關，例如壓縮機后面僅經(jīng)過很短的管道即進入容積很大的儲氣筒，此即為忽略沿程壓力，而局部阻力為定值的情況。 圖b，可用p=Aq2v表示，大部分管網(wǎng)都屬于這種形式，如輸氣管道、流經(jīng)塔器、熱交換器等。圖c，上述兩種形式的混合，其管網(wǎng)特性曲線表示為p=pr＋Aq2v

。（2）壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)合工作離心壓縮機的工作點： 管網(wǎng)為一帶有閥門的排氣管道。將壓縮機的特性曲線2和在閥門某一開度下的管網(wǎng)阻力曲線1畫于同一上，這時兩條曲線交于M點，即工作點。 若閥門開度減小時流量減小為qmMa

，管網(wǎng)曲線變?yōu)?a，壓縮機工作點沿性能曲線2移至Ma，則兩者在交點Ma平衡地工作。 若閥門開度增大，流量增加，則兩者在交點Mb

平衡地工作。 這就是用調(diào)節(jié)管網(wǎng)中閥門開度的辦法來實現(xiàn)壓縮機的變工況運行，以適應管網(wǎng)的需要。 如壓縮機的轉(zhuǎn)速固定，壓縮機的工作點僅能沿一條固定的性能曲線移動。壓縮機的高效工作范圍僅在最高效率點附近如M點附近。如果用戶對經(jīng)常使用的流量和管網(wǎng)阻力的計算有錯誤，由此所選定的壓縮機就不能在高效工作區(qū)工作。（3）平衡工況的穩(wěn)定性

在壓縮機和管網(wǎng)系統(tǒng)中總存在各種小擾動因素，如進氣條件的變化、轉(zhuǎn)速的波動、管網(wǎng)阻力的變化等等，它使平衡工況點離開原來的位置。如果小擾動過去后，工況仍回到原來的平衡工況點，則工況是穩(wěn)定的；否則就是不穩(wěn)定的。這就需要自動調(diào)節(jié)來維持在某一工況點下的工作。 若氣流參數(shù)產(chǎn)生某種小擾動，使流量瞬間有所增加，即由原來的qv

增大到qv1，則壓縮機工況點移至A1

點，而管網(wǎng)工況點移至B1

點。這時壓縮機所產(chǎn)生的壓力pA1小于管網(wǎng)壓力pB1，由于△p

＝pB1－pA1的作用，系統(tǒng)中的流量將有減少的趨勢，致使qv1又回到原來的qv，即又回復到原來的平衡工況點A的位置了。 以上情況表明，壓縮機與管網(wǎng)系統(tǒng)的平衡是穩(wěn)定的。平衡工況的實例例題1性能變化造成的喘振情況某壓縮機原來進氣溫度為30度，工作點在A點（見圖），因生產(chǎn)中冷卻器出現(xiàn)了故障，使氣溫急劇增到70度，這時壓縮機突然出現(xiàn)了喘振，究其原因，就是因為進氣溫度升高，使壓縮機的性能曲線下降，由線1下降為1’，而管網(wǎng)性能曲線未變，壓縮機的工作點變到A’,此點如果落在喘振限上，就會出現(xiàn)喘振。例2性能變化造成的喘振情況某壓縮機原在圖中A點正常運轉(zhuǎn)，后來由于某種原因，進氣管被異物堵塞而出現(xiàn)了喘振。分析其原因就是因為進氣管被堵，壓縮機進氣壓力從Pj下降為Pj’，使機器性能曲線下降到1’線，管網(wǎng)性能曲線無變化，于是工作點變到A’點，落入喘振限所致。例3性能變化造成的喘振情況某壓縮機原在轉(zhuǎn)速為n下正常運轉(zhuǎn)，工況點為A點（見圖）。后因生產(chǎn)中高壓蒸汽供應不足，作為驅(qū)動機的蒸汽輪機的轉(zhuǎn)速下降到n2，這時壓縮機的工作點A’落到喘振區(qū)，因此產(chǎn)生了喘振。4壓縮機的串聯(lián)與并聯(lián) 壓縮機串聯(lián)工作可增大氣流的排出壓力，壓縮機并聯(lián)工作可增大氣流的輸送流量。 但在兩臺壓縮機串聯(lián)或并聯(lián)工作時，兩臺壓縮機的特性和管網(wǎng)特性在相互匹配中有可能出現(xiàn)不能很好協(xié)調(diào)工作的情況，例如使總的性能曲線變陡，變工況時某臺壓縮機實際上沒有起作用，卻白白耗功，或者某臺壓縮機發(fā)生喘振等。 故壓縮機并聯(lián)不宜用于管網(wǎng)阻力極大的系統(tǒng)（圖）。所以，若要使壓縮機串聯(lián)或并聯(lián)工作，需對其匹配作具體的了解與分析，以防使用不當出現(xiàn)問題。

3.2.2壓縮機的調(diào)節(jié)方法及其特點壓縮機與管網(wǎng)聯(lián)合工作時，應盡量運行在最高效率工況點附近。在實際運行中，為滿足用戶對輸送氣流的流量或壓力增減的需要，就必須設法改變壓縮機的運行工況點。1.出口節(jié)流調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)壓縮機出口管道中的節(jié)流閥門開度是一種最簡單的調(diào)節(jié)方法。 它的特點是： a，不改變壓縮機的特性曲線，僅隨閥門開度的不同而改變管網(wǎng)阻力特性曲線，從而改變壓縮機的工況點。 b，減小閥門開度，可減小流量，反之亦然。 c，閥門關小，使管網(wǎng)阻力增大，其壓力損失△p=Aq2v主要消耗在閥門引起的附加局部損失上，因而使整個系統(tǒng)的效率有所下降，且壓縮機的性能曲線愈陡，效率下降愈多。2.進口節(jié)流調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)壓縮機進口管道中閥門開度是又一種簡便且可節(jié)省功率的調(diào)節(jié)方法。改變進氣管道中的閥門開度，可以改變壓縮機性能曲線的位置，從而達到改變輸送氣流的流量或壓力。

由于進氣節(jié)流可使壓縮機進口的壓力減小，相應地進口密度減小，在輸送相同質(zhì)量流量的氣體時，因ρin小，其結(jié)果使功率N=ρinqvinHth(1+βl+βdf)有所減少。

進氣節(jié)流的另一優(yōu)點是使壓縮機的性能曲線向小流量方向移動，因而能在更小流量下穩(wěn)定地工作，而不致發(fā)生喘振。缺點是節(jié)流阻力帶來一定的壓力損失并使排氣壓力降低。

為使壓縮機進口流場均勻，要求閥門與壓縮機進口之間設有足夠長的平直管道。進氣節(jié)流是一種廣泛采用的調(diào)節(jié)方法。

3.采用可轉(zhuǎn)動的進口導葉調(diào)節(jié)（又稱進氣預旋調(diào)節(jié)）

在葉輪之前設置進口導葉并用專門機構(gòu)，使各個葉片繞自身的軸轉(zhuǎn)動，從而改變導向葉片的角度，可使葉輪進口氣流產(chǎn)生預旋c1u≠0。

總體來說，進氣預旋調(diào)節(jié)比進口出口節(jié)流調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性好，但可轉(zhuǎn)動導葉的機構(gòu)比較復雜。故在離心壓縮機中實際采用得不多，而在軸流壓縮機中采用得較多。4.采用可轉(zhuǎn)動的擴壓器葉片調(diào)節(jié)

具有葉片擴壓器的離心壓縮機，其性能曲線較陡，且當流量減小時，往往首先在葉片擴壓器出現(xiàn)嚴重分離導致喘振。但如果能改變擴壓器葉片的進口角α3A以適應來流角α3，則可避免上述缺點，從而擴大穩(wěn)定工況的范圍。

這種調(diào)節(jié)方式能很好的滿足流量調(diào)節(jié)的要求，但改變出口壓力的作用很小。這種調(diào)節(jié)機構(gòu)相當復雜因而較少采用。5.改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

如原動機可改變轉(zhuǎn)速，則用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法可改變壓縮機性能曲線的位置。

如圖。圖(a)為用戶要求壓力pr不變而流量增大為qms’

或減小為qms’’

，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速到n’

或n’’

，使性能曲線移動即可滿足要求。圖(b)為用戶要求流量不變而壓力升高到p’r

或降低為p’’r

，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速到ns’

或ns’’

的情況。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)其壓力和流量的變化都較大，從而可顯著擴大穩(wěn)定工況區(qū)，且并不引起其他附加損失，亦不附加其他結(jié)構(gòu)，因而它是一種經(jīng)濟簡便的方法。切割葉輪有與之相同的性能曲線，但切割后性能無法再提高。6.幾種調(diào)節(jié)方法的比較及聯(lián)合采用兩種調(diào)節(jié)

圖表示了進口節(jié)流、進氣預旋和改變轉(zhuǎn)速的經(jīng)濟性對比。其中以進口節(jié)流為基準，曲線1表示進氣預旋比進口節(jié)流所節(jié)省的功率。曲線2表示的改變轉(zhuǎn)速比進口節(jié)流所節(jié)省的功率，顯然改變轉(zhuǎn)速的經(jīng)濟性最佳。

目前大型離心壓縮機大都用氣輪機驅(qū)動，它可無級變速，對性能調(diào)節(jié)十分有利。在設計與使用時特別要考慮到增加轉(zhuǎn)速可能給氣輪機和壓縮機帶來的性能、強度和振動等問題，而應留有增加轉(zhuǎn)速的余地，以防發(fā)生安全事故。3.2.3附屬系統(tǒng)輸送氣體的管網(wǎng)系統(tǒng)（管道、閥門、過濾器，設計時阻力不能大,管路特性曲線應適應設計工況及變工況運行)增（減）速設備(電機增速、汽輪機減速）油路系統(tǒng)（提供一定流量、壓力、保持一定溫度的循環(huán)油，起潤滑、密封、支撐、吸收熱量的作用，油還需冷卻過濾，壓縮機起停車時，油路系統(tǒng)應處在運行狀態(tài)，應有儲油箱，以防停電時油泵停止工作）水路系統(tǒng)（冷卻器、閥門、管道，提供中間冷卻器及油冷）檢測系統(tǒng)（監(jiān)測系統(tǒng)：壓縮機、原動機、進出口氣體壓力、溫度、管路中的流量、機器的轉(zhuǎn)速和功率；安全檢測系統(tǒng)：壓縮機震動、轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)子軸向位移及軸承、密封部位的油溫）3.2.4壓縮機的控制控制系統(tǒng)用于機器啟動、停車、原動機變轉(zhuǎn)速、壓縮機工況點保持穩(wěn)定或變工況調(diào)節(jié)，使壓縮機處于最佳工作狀態(tài)，并通過檢測系統(tǒng)實現(xiàn)在線實時控制3.3安全可靠性3.3.1葉輪強度3.3.2轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速3.3.3軸向推力的平衡3.3.4抑振軸承3.3.5機械故障診斷3.3.1葉輪強度由于離心葉輪高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力及軸過盈配合所產(chǎn)生的壓緊力等，會使葉輪內(nèi)部產(chǎn)生很大的應力，為保證安全運轉(zhuǎn)，需要進行葉輪強度計算。閉式葉輪由輪盤、輪蓋和葉片構(gòu)成，從強度觀點看，輪蓋可視為輪盤的一個特例。而沿周向分散的葉片，可假定為沿周向均勻分布的由特點材料制成的盤形夾層。故葉輪強度計算主要是輪盤應力計算。目前輪盤應力計算有二次法、遞推——代入法和有限元法。應當指出，由于葉輪的重要作用和特殊地位，通常均選用優(yōu)質(zhì)的材料，考究的制造工藝和偏于安全的圓周速度U2，故葉輪的安全可靠性，一般是可以有保證的。3.3.2轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為了確保機器運行的安全性，要求工作轉(zhuǎn)速遠離第1、2階臨界轉(zhuǎn)速，其校核條件是：對剛性轉(zhuǎn)子對柔性轉(zhuǎn)子為了防止可能出現(xiàn)軸承油膜振蕩，工作轉(zhuǎn)速應低于2倍第1臨界轉(zhuǎn)速，即3.3.3軸向推力的平衡3.3.3.1轉(zhuǎn)子承受的軸向推力（1）閉式葉輪軸向推力的計算（2）半開式葉輪軸向推力的計算3.3.3.2軸向推力的平衡措施（1）葉輪對排

（2）葉輪背面加筋

（3）采用平衡盤（也稱平衡活塞）(1)葉輪對排葉輪的排列方式如下圖，圖（a）是葉輪順排，轉(zhuǎn)子上各軸向力相加；圖（b）和帶有中間冷卻器的圖（c）是葉輪對排，可使轉(zhuǎn)子上的軸向力相互抵消，總軸向力大大降低。(a)(b)(c)(2)葉輪背面加筋葉輪背面加幾條徑向筋片，如圖，相當于增加一個半開式葉輪，使間隙中的流體旋轉(zhuǎn)角速度增加一倍，從而使離心力增加，壓力減小，圖中eij線為無筋時的壓力分布，而eih為有筋時的壓力分布?？梢娍績?nèi)徑處的壓力顯著下降，使葉輪軸向力減小，這種措施對流體密度大的高壓壓縮機減小葉輪軸向力有效。（3）采用平衡盤（也稱平衡活塞）如圖，在末級葉輪之后的軸上安裝一個平衡盤，并使平衡盤的另一側(cè)與吸氣管相通，靠近平衡盤端面安裝梳齒密封，可使轉(zhuǎn)子上的軸向力大部分被平衡掉。平衡盤是最常用的平衡軸向力的措施。3.3.4抑振軸承3.3.4.1滑動軸承的基本工作原理3.3.4.2幾種常用的抑振軸承3.3.4.1滑動軸承的基本工作原理3.3.4.2幾種常用的抑振軸承普通圓柱軸承

橢圓軸承多油葉軸承多油契軸承可傾瓦軸承墊塊式止推軸承普通圓柱軸承這種軸承在低速重載時，軸頸處于較大的偏心下工作，因而是穩(wěn)定的，可是在高速輕載下處于非常小的偏心下工作，因而很不穩(wěn)定，油膜振蕩一旦發(fā)生就很難抑制。所以對高速輕載轉(zhuǎn)子，圓柱軸承很少采用。

（2）橢圓軸承這種軸承由上下兩段圓弧所構(gòu)成，如圖，由于加工方便，使用較廣泛。其特點是上、下兩段圓弧都距軸承中心有較大的偏心，并產(chǎn)生兩個油契。其上瓦油契的油膜壓力就會對前述的軸承失穩(wěn)起到抑制作用，由于幾何的對稱性，這種軸承允許軸頸正反轉(zhuǎn)。（3）多油葉軸承這種軸承由幾塊圓弧形瓦塊組成，可以是對稱的，也可以是不對稱的，它與橢圓軸承的性能類似，每段都有較大的偏心，且油契數(shù)更多，因軸頸受多方油契作用，故抑制性能優(yōu)于橢圓軸承。（4）多油契軸承如圖這種軸承的抑振性能與多油葉軸承相似，但由于油契的不對稱性，故只允許軸頸單向轉(zhuǎn)動。(5)可傾瓦軸承這種軸承由多塊可以繞支點偏轉(zhuǎn)的活動瓦塊組成。這是目前認為抑振性能最好的軸承，它不僅油契數(shù)多，且當外部發(fā)生變化使軸頸中心瞬時離開平衡位置時，由于瓦塊可以繞支點偏轉(zhuǎn)，能夠自動調(diào)整到平衡位置，使其不存在維持振蕩的因素，因而穩(wěn)定性很好。（6）墊塊式止推軸承止推軸承的工作原理與徑向軸承類似，也是由轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)動的推力盤和軸承上幾塊扇形面形成的收斂油契動壓力來平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力載荷，如下圖。3.3.5機械故障診斷3.3.5.1機械故障診斷的必要性3.3.5.2故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)3.3.5.3故障監(jiān)測技術(shù)3.3.5.4機械故障診斷方法3.3.5.1機械故障診斷的必要性所謂故障是指機器喪失工作效能的程度，但通常故障是能修復或排除的。長期以來采用的是定期預防性維修制度，即到一定時間不出故障也要停機維修，解體檢查，一些部件還不到使用壽命就得更換，造成維修費高停產(chǎn)時間長等損失。若采用機器故障診斷技術(shù)，則可改為預防性維修制度，根據(jù)故障診斷結(jié)果，確定適時的停機和局部維修，這樣就大大延緩停機大修時間，甚至不必停機大修，從而節(jié)省了維修費用，增加了維持生產(chǎn)的時間。3.3.5.2故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)機器故障診斷的過程一般包括如下的主要環(huán)節(jié)（1）機器狀態(tài)參數(shù)的檢測，即信號采集；（2）信號處理，提取故障特征信息；（3）確定故障的發(fā)生部位、類型和程度；（4）對確定的故障作防治處理與監(jiān)控。3.3.5.3故障監(jiān)測技術(shù)（1）機器振動檢測技術(shù)

振動信號的采集：應用各類測振傳感器檢測機器振動的位移、速度和加速度，并轉(zhuǎn)為電信號送入分析處理器。

振動信號的處理：它是將傳感器感受到的各種激振力作用的復雜信號加工處理。提取與故障有關的特征信息，并從模擬量變化為數(shù)字量。然后送入數(shù)字運算電路或電子計算機進行信號分析處理，最后獲得用于故障分析的數(shù)字或圖形。（2）熱紅外技術(shù)（3）聲發(fā)射技術(shù)（4）噪聲分析技術(shù)（5）潤滑油的光譜、鐵譜分析技術(shù)3.3.5.4機械故障診斷方法機器故障診斷中除了檢測狀態(tài)參數(shù)和信號處理之外，更重要的是根據(jù)提取的特征信息進行故障識別和診斷，以確定故障發(fā)生的部位、類別和程度，然而這是一項非常復雜與艱巨的工作?，F(xiàn)今，故障診斷方法已有多種，如綜合比較診斷法、特性變化診斷法、故障樹診斷法、模糊診斷法、專家系統(tǒng)診斷法和神經(jīng)網(wǎng)絡診斷法等。其中專家系統(tǒng)診斷法是一種智能化的計算機診斷系統(tǒng)，能使一般人員像專家一樣識別與判斷機械故障；而神經(jīng)網(wǎng)絡診斷法是一種由模仿人的大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)而建立的一種非線性的動力學網(wǎng)絡系統(tǒng)，可使專家更為準確地識別與判斷機械故障。3.4選型3.4.1選型的基本原則3.4.2選型分類3.4.3選型方法3.4.4選型示例3.4.1選型的基本原則1.提出產(chǎn)品應達到的技術(shù)指標(1).性能指標流量、壓力比、效率、功率和變工況適用范圍；經(jīng)常運行的工作點作為設計點，使經(jīng)濟性最好(2).安全指標合理確定零部件的材料；轉(zhuǎn)子動平衡允許的殘留不平衡量；工作轉(zhuǎn)速離開一、二階臨階轉(zhuǎn)速的數(shù)值；主要零部件的裝配尺寸及其間隙；機器運行的震動值（振幅)2.提出產(chǎn)品的經(jīng)濟指標(1)產(chǎn)品價格：質(zhì)量與價格兼顧（2）供貨時間(3)使用壽命：10~15年3.選用性能調(diào)節(jié)方式出口調(diào)節(jié)不經(jīng)濟，可變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，經(jīng)濟性好、工況范圍大4.提出必須配備的儀表附屬系統(tǒng)（冷卻潤滑）、檢測系統(tǒng)（測壓力、流量、溫度、轉(zhuǎn)速、振動量等，確定檢測部位、選擇儀器儀表）、控制系統(tǒng)（開、停車、防喘振、連鎖緊急停車、自動調(diào)節(jié)維持高效工況點）5.其他事項單臺、小批量廠家可滿足具體要求（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向、進排氣位置、機器高度等）3.4.2選型分類3.4.2.1按氣體流量與壓力選型3.4.2.2軸流式與離心式壓縮機的性能比較3.4.2.3按工作介質(zhì)選型3.4.2.4按機器結(jié)構(gòu)特點選型3.4.2.5原動機選型3.4.2.1按氣體流量與壓力選型（1）各類壓縮機的流量和壓力適用范圍（2）按流量選型（3）按壓力選型（1）各類壓縮機的流量和壓力適用范圍（2）按流量選型較小流量選用窄葉輪離心壓縮機，小流量、高壓力選級數(shù)多，末級葉輪更窄。流量約為50~5000m3/min，選離心壓縮機效率高較大流量壓縮機或級，可選雙面進氣葉輪，流量大，軸向力平衡好較大流量壓縮機或級也可選扭曲型三元葉輪，效率高若流量更大，1000~20000m3/min，排氣壓力不高（1~10MPa)，可選軸流式壓縮機三元葉輪（3）按壓力選型按排氣壓力的大小選型，相對于進口為一個大氣壓（進口壓力約為0.1MPa）的空氣而言，選用：壓縮機排氣壓力在0.2MPa以上；鼓風機排氣壓力在0.115~0.2MPa；通風機排氣壓力在0.115MPa以下（表壓在

1500mmH2O以下）。3.4.2.2軸流式與離心式壓縮機的性能比較（1）軸流壓縮機適用于更大流量（2)軸流式的級壓力比低（3）軸流壓縮機的效率高（4）軸流壓縮機的變工況特性較差（1）軸流壓縮機適用于更大流量（2)軸流式的級壓力比低在軸流級中氣流方向基本平行于軸線，徑向分速Cr≈0，由于動葉前后的u1≈u2，由歐拉方程可知，理論能量頭僅為：故級中獲得的能量比離心式的少，因而有效壓縮功小，級壓力比低。一個轉(zhuǎn)子上的級數(shù)有限，故它不能用于高壓力比的場合。（3）軸流壓縮機的效率高（4）軸流壓縮機的變工況特性較差由于相當薄的機翼型動、靜兩排葉片都對來流方向十分敏感，且兩排葉片靠得很近，隨著流量的增減，內(nèi)部正負沖角的增大，使級壓力比變化劇烈，其ε—qv曲線很陡，η—qv曲線左右都下降得厲害。故軸流式的變工況適應性較差。但若各級靜葉全部可調(diào)，讓各個靜葉片的角度都隨流量的改變而改變，可使來流的沖角接近于0度，能具有很好的變工況適應性，且效率均能很高。3.4.2.3按工作介質(zhì)選型（1）按輕氣體與重氣體選型（2）按工作介質(zhì)的性質(zhì)及排氣壓力是否很高選型（3）按氣固、氣液兩相介質(zhì)選型輕氣體：需有效壓縮功大（與R成正比），級數(shù)多，要減少級數(shù)，使結(jié)構(gòu)緊湊，可通過選材、增加轉(zhuǎn)速、增加葉片出口角或葉片數(shù)來增加單級壓縮比，但轉(zhuǎn)速增加過大會減小工況范圍重氣體：需有效壓縮功小，級數(shù)少，甚至可用單級。（1）按輕氣體與重氣體選型（2）按工作介質(zhì)的性質(zhì)及排氣壓力是否很高選型如工作介質(zhì)有毒、易燃易爆、貴重和排氣壓力很高，則選用的機器應具有密封嚴密的軸端密封裝置，對防介質(zhì)泄露可提出極小的允許漏量，甚至不允許有絲毫的泄露。另外，為了工作的穩(wěn)定和安全，在氣體被壓縮不斷提高壓力的同時，應對溫度的提高有一定的限制，這就需要選用帶中間冷卻的壓縮機。其壓縮機如何分段，則需按對溫度升高的限制程度和節(jié)省能耗的多少進行綜合。（3）按氣固、氣液兩相介質(zhì)選型對于氣體中含有固體顆粒或液滴的兩相介質(zhì)，用戶應提供氣體中所含顆粒或液滴的濃度、大小等參數(shù)，要求機器的設計制造單位，按兩相流理論進行設計，而通流部件特別是葉輪、葉片應選用耐磨損、耐銹蝕的材料或表面噴涂硬質(zhì)合金等進行特殊的表面處理。3.4.2.4按機器結(jié)構(gòu)特點選型（1）單級離心壓縮機（2）多級多軸結(jié)構(gòu)（3）多缸串聯(lián)機組（4）氣缸結(jié)構(gòu)（5）葉輪結(jié)構(gòu)與排列（6）擴壓器結(jié)構(gòu)（7）軸流離心混合型壓縮機（1）單級離心壓縮機如工作介質(zhì)分子量大或要求的壓力比不高，則應盡量選用結(jié)構(gòu)簡單的單級離心壓縮機。為了提高單級離心壓縮機的壓力比，可選用半開式徑向型葉片的葉輪，它的顯著特點是強度高，允許的圓周速度大，u可以達550m/s，進入導風輪和葉片擴壓器的來流速度有的可達超音速，其壓縮空氣的壓力比可達6.5，這種離心壓縮機已在小功率燃氣輪機和離心增壓器中得到廣泛采用。（2）多級多軸結(jié)構(gòu)由于多級離心壓縮機逐級容積流量不斷減小，而一個轉(zhuǎn)子或直線式串聯(lián)的多個轉(zhuǎn)子上的葉輪轉(zhuǎn)速都相同，則前級和后級葉輪的b2/B2很難滿足性能好、效率高的要求，為此可采用多級結(jié)構(gòu)，使各軸的轉(zhuǎn)速不同來滿足各級b2/B2的要求。（3）多缸串聯(lián)機組對于要求高增壓比或輸送輕氣體，因氣體常數(shù)R很大，即使增壓比不大，但耗功很大的機器需要選用兩缸或多缸壓縮機串聯(lián)的機組。