發(fā)表時(shí)間： 2025-04-29 10:35:26
作者： 石油化工設(shè)備維護(hù)與檢修網(wǎng)
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一、概述
壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的壓力、流量是不斷的變化的，這就要求壓縮機(jī)的流量、壓力也要隨著變化，也即要不斷的改變的壓縮機(jī)的運(yùn)行工況。改變壓縮機(jī)工況的方法就叫調(diào)節(jié)。由于壓縮機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)是由壓縮機(jī)本身性能曲線和管網(wǎng)性能曲線共同決定的，所以改變運(yùn)行工況既可以采用改變壓縮機(jī)性能曲線也可以采用改變管網(wǎng)性能的方法來實(shí)現(xiàn)。
二、幾種調(diào)節(jié)方法介紹
壓縮機(jī)調(diào)節(jié)方法有：壓縮機(jī)出口節(jié)流調(diào)節(jié)、壓縮機(jī)進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)、改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)口導(dǎo)葉、采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的擴(kuò)壓器導(dǎo)葉調(diào)節(jié)等方法，下面就逐一介紹。
1. 壓縮機(jī)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(jī)出口閥門的開度實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上也就是通過改變管網(wǎng)性能曲線實(shí)現(xiàn)工況點(diǎn)轉(zhuǎn)移的。如下圖所示，假設(shè)壓縮機(jī)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(jī)出口與容器之間連接管道阻力的理想情況下，壓縮機(jī)應(yīng)穩(wěn)定在S點(diǎn)的工況下運(yùn)行。而實(shí)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(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)實(shí)際上是在S’點(diǎn)。此時(shí)若再關(guān)小壓縮機(jī)出口閥，則管網(wǎng)性能曲線就變得更徒，實(shí)際工況點(diǎn)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(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)又下移至2處。顯然這種出口節(jié)流法會(huì)帶來節(jié)流損失。當(dāng)調(diào)節(jié)量比較大時(shí)，閥門的這個(gè)附加損失也是相當(dāng)大的，這種方法很不經(jīng)濟(jì)，而且喘振限沒有改變,一般很少用。
2. 壓縮機(jī)進(jìn)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(jìn)氣管線上，通過改變閥門開度的大小，就可以改變壓縮機(jī)的性能曲線，從而達(dá)到調(diào)節(jié)目的。這種方法實(shí)際上是通過改變實(shí)際壓縮機(jī)進(jìn)口壓力而改變壓縮機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)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(shí)的壓縮機(jī)性能曲線，這時(shí)Pin=Po。調(diào)節(jié)時(shí)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(jī)轉(zhuǎn)速不變，壓縮機(jī)進(jìn)口壓力下降，則出口壓力也下降，于是進(jìn)口節(jié)流后的壓縮機(jī)的性能曲線就往右下方移動(dòng)。通過改變進(jìn)氣節(jié)流閥開度，就可以相應(yīng)的改變壓縮機(jī)性能曲線位置，正是利用這一點(diǎn)來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
進(jìn)口節(jié)流比出口節(jié)流的經(jīng)濟(jì)性好，因?yàn)楣?jié)流后喘振流量向小流量方向移動(dòng)，使壓縮機(jī)能在較小的流量下工作，擴(kuò)大了穩(wěn)定運(yùn)行范圍。但采用進(jìn)口節(jié)流閥仍帶來一定的節(jié)流損失，此外節(jié)流時(shí)要注意使閥門后的氣流保持均勻，以免影響到壓縮機(jī)的工作而降低效率?？辗盅b置的增壓機(jī)就采用這種調(diào)節(jié)方式。
圖2 壓縮機(jī)進(jìn)氣節(jié)流示意圖性能曲線
3. 改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)
圖3 壓縮機(jī)的喘振線 圖4 采用進(jìn)口氣流旋繞對(duì)性能的影響
我們知道，當(dāng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變時(shí)其性能曲線也跟著改變，所以可用改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的方法改變工況點(diǎn)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(diǎn)不一定是效率最高點(diǎn)，而是效率有所下降。這種調(diào)節(jié)方法不要求機(jī)器中裝備調(diào)節(jié)用的可動(dòng)部件，因此壓縮機(jī)本身的結(jié)構(gòu)可以簡單，制造方便，加之目前大型壓縮機(jī)大都采用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)，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(dòng)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)（進(jìn)氣預(yù)旋調(diào)節(jié)）
這是一種改變?nèi)~輪前進(jìn)口導(dǎo)葉的角度，使氣產(chǎn)生預(yù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)而改變壓縮機(jī)性能曲線的調(diào)節(jié)方法。進(jìn)口導(dǎo)葉可繞本身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)后使進(jìn)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(fù)旋繞。當(dāng)進(jìn)口由正旋繞變到負(fù)旋繞時(shí)，這個(gè)壓縮機(jī)的性能曲線有向大流量區(qū)移動(dòng)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(duì)強(qiáng)后彎葉輪的離心式壓縮機(jī)，這種調(diào)節(jié)方法不理想，而通風(fēng)機(jī)和軸流壓縮機(jī)采用這種方法還可以。采用這種方法，可轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉的形狀要設(shè)計(jì)得好，葉片要有良好的氣動(dòng)性能，這樣也就不會(huì)像進(jìn)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(jì)性。
5. 采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的擴(kuò)壓器葉片調(diào)節(jié)
這種方法是裝設(shè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的擴(kuò)壓器葉片，在流量變化時(shí)相應(yīng)的改變?nèi)~片擴(kuò)壓器進(jìn)口幾何角度以適合改變了的工況的，避免在葉片擴(kuò)壓器中首先產(chǎn)生嚴(yán)重的脫離而導(dǎo)致喘振，從而擴(kuò)大了穩(wěn)定工況范圍。這種方法很少把它作為單獨(dú)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(shí)質(zhì)也是改變壓縮機(jī)的性能曲線。此外還有壓縮機(jī)放氣調(diào)節(jié)方法，這種方法的實(shí)質(zhì)是改變管網(wǎng)的性能曲線。放氣調(diào)節(jié)時(shí)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(jì)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(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法，經(jīng)濟(jì)性最好、調(diào)節(jié)范圍廣，它適用于由蒸汽透平、燃?xì)馔钙津?qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)。
2. 壓縮機(jī)進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)方法簡單，經(jīng)濟(jì)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(jī)和鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)常采用這種方法。
3. 轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方法，調(diào)節(jié)范圍較寬，經(jīng)濟(jì)性也好，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
4. 轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)壓器葉片的調(diào)節(jié)方法，能使壓縮機(jī)性能曲線平移，對(duì)減小喘振流量、擴(kuò)大穩(wěn)定工況范圍很有效，經(jīng)濟(jì)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(dú)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(jì)性最差。目前除了在通風(fēng)機(jī)和小功率離心式鼓風(fēng)機(jī)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(jī)的進(jìn)氣流量，使壓縮機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)遠(yuǎn)離喘振線，且結(jié)構(gòu)簡單，但經(jīng)濟(jì)性太差。實(shí)際應(yīng)用中一般與變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)或進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)等較經(jīng)濟(jì)的方法聯(lián)合使用，并且設(shè)計(jì)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
