【压缩机网】离心式压缩机是一种透平式压缩机，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。在国民经济各行业中占有重要地位，特别是在冶金、石油、化工及动力等行业。近年来，随着国内压缩机技术不断提升，国产离心压缩机产品逐渐普及，越来越多的用户在日常生产中会接触到离心式压缩机。设备的性能参数是体现设备结构特点、工作容量、工作环境等方面的基本数据，用户选购设备、制定规划的重要指导性资料。鉴于此，我们有必要对离心压缩机的主要性能指标加以了解。

　　离心式压缩机的主要性能参数有流量、出口压力或比、功率、效率、转速等。

　　1.流量

　　流量是指在单位时间内，通过设备流道任一截面的气体量，在离心压缩机中通常以容积流量和重量流量这两种方式来表示。

　　(1)容积流量

　　容积流量是单位时间内通过压缩机流道的气体的体积量，容积流量在中国又被称为排气量或铭牌流量。一般情况下，就是在所要求排气压力下，压缩机单位时间内排出的气体容积。

　　容积流量通常以符号Qj表示，单位为m3/min或m3/h。这是吸入状态下的气体流量，当我们需要计算标准状态下气体的容积流量时，可以通过下面的公式来换算：

　　式中：

　　QN——标准状态下气体体积流量，Nm3/min；

　　Qj——吸入状态下气体体积流量，m3/min；

　　Pj——入口绝压，MPa；

　　Tj——入口绝对温度，K。

　　(2)重量流量

　　单位时间内流体流过管路任一截面的重量叫重量流量。重量流量是工艺计算中经常碰到的单位，如果已知气体的体积流量，则重量流量可用下面的公式计算：

　　式中G——气体介质重量流量，kg/s；

　　ρ——气体介质的密度，kg/m3。

　　2.压缩比

　　压缩比指压缩机排出压力与吸入压力之比，也称为压力比或压比。压缩比越大，离心压缩机所需的级数就越多，其功耗也就越大。现实应用中，单级压缩机压比基本上在1.5～2之间。如果单级压缩比过大，排气温度必然上升，会导致冷却器局部高温高浓缩，形成难以清除的热垢，增加维护量，这对于水处理也会提出更高要求。

　　当气体被压缩时，体积缩小的同时压力升高。在等温压缩过程中，不论压缩状态变化如何，其状态参数始终符合下面的关系：

　　p1ν1 = p2ν2→p2/p1 = ν1/ν2

　　式中p1——压缩机吸入压力，MPa；

　　p2——压缩机排出压力，MPa；

　　ν1——吸入状态体积流量，m3/min；

　　ν2——排出状态体积流量，m3/min。

　　对于同质量流量的同种气体，如果初温度相同，当压缩比相同时，其压缩功耗也相同。例如把气体从10个大气压压缩到100个大气压，与从1个大气压压缩到10个大气压所需要的功耗相同。另外，气体所需的压缩功与气体的性质有关，对于轻气体，因为气体 R大所以在相同压比下需要的压缩功就比压缩重气体大（从压缩表达式可以看出），但由于叶片与气体性质无关，所以在同一压力比要求下，压缩轻气体需要的级数比重气体多。

　　3.效率

　　效率用来表示离心压缩机在工作时对能量的利用程度，利用程度越高，压缩机的效率就越高。由于气体的压缩有多变压缩、绝热压缩和等温压缩3种过程，因此，压缩机的效率，也有多变效率、绝热效率和等温效率之分。

　　多变压缩：压缩时气体温度有变化且与外界有热交换现象。等温压缩：气体在压缩时，温度始终保持不变，即压缩时产生的热量的热量全部被外界带走。绝热压缩：气体在压缩时与周围环境没有任何热交换作用，即压缩机产生的热量全部使气体温度升高，而摩擦产生的热量全部被外界带走。

　　(1)多变效率

　　多变效率是指气体在多变压缩过程中，压力由p1增至p2所获得的有效功与实际消耗功之比，即：

　　式中     ——多变效率，%；

　　——多变压缩过程有效功，J；

　　——实际消耗功，J。

　　在多变压缩过程中，气体压力与体积参数之间的关系可用下列方程表示：

　　p1V2m = p2V2m

　　式中m——多变指数。

　　多变指数m和绝热指数K之间，有如下关系：

　　由此可以看出，如果多变指数m和绝热指数K为已知，则多变效率即可求出。同时也可用多变指数m与绝热指数K的关系曲线查出。

　　(2)绝热效率

　　绝热效率是指气体在绝热压缩过程中，压力由p1增至p2时，气体所获得的有效功与实际消耗功之比，即：

　　式中    ——绝热效率，%；

　　——绝热压缩过程有效功，J。

　　在绝热压缩过程中，气体压力和体积参数有如下关系：p1V1K = p2V2K

　　式中K——绝热指数。

　　多变效率与绝热效率的关系可用下式表示：

　　当压力比不大时，绝热效率    与多变效率       之值是接近的。

　　(3)等温效率

　　等温效率是指气体在等温压缩过程中，压力由p1增至p2所需要的有效功与实际消耗功之比，即：

　　式中   ——等温效率；

　　——等温压缩过程有效功，J。

　　在等温压缩过程中，气体介质的温度始终保持不变，体压力和体积的关系，可用下列方程表示：

　　p1V1= p2V2=常数

　　等温压缩是一种理想的过程，是耗功最少、效率最高的压缩过程。但是，实际并不存在这种过程，因此，它只是一种理论方法。不过，在实际应用中，对于多级压缩，通过分段压缩并经中间冷却器降温，可使压缩过程接近等温过程，从而降低压缩功耗。另外，对于危险介质压缩，降低气体温度也更加安全。

　　4.功率

　　离心式压缩机的轴功率，包括有效功率、内漏损失功率、轮阻损失功率、机械损失和传动损失功率等。叶轮对气体作功，为气体升压提供有效功率。在气体升压过程中，同时也产生了叶轮的内漏损失功率和轮阻损失功率。离心压缩机的转子，在正常运转时，其本身也必然会产生机械损失，即轴承的摩擦损失，这部分功率消耗，一般要占总功率的2%～3%。如有齿轮传动，则传动功率消耗同样存在，且约占总功率的2%～3%。目前业内流行的空气悬浮离心式压缩机和磁悬浮离心式压缩机，极大程度的消除了摩擦损失和传动损失。当然，其优点不止于此，还有低噪音、低振动、无润滑油等特点。

　　离心式压缩机的轴功率是选择驱动机（比如电机、柴油发动机、燃气轮机等）功率的依据，一般情况下原动机功率按照压缩机轴功率的1.05～1.10倍来匹配。

　　总之，流量和压力决定压缩机的类型，效率评估压缩机能耗的高低，轴功率确定原动机的大小，流量、压力、轴功率、效率四个参数决定了压缩机的工作状态。

　　5.转速

　　压缩机的转速改变，其性能曲线也会发生相应变化，但效率不变。因此，转速是离心压缩机调节方法的重要形式之一：

　　①当压缩机的转速改变时，其性能曲线也随之改变

　　②压缩机的流量与速度的一次方成正比

　　③压力比与转速的二次方成正比

　　④功率与转速的三次方成正比

　　⑤当生产中要求改变压缩机工况时，可通过调节压缩机转速的方法，改变压缩机的性能曲线，改变工况点来满足其生产要求。

　　6.性能曲线

　　离心压缩机特性曲线是指进气状态和转速一定时压比、效率、功率随进气流量变化的曲线，它包括气体流量Q与压比ε的关系曲线，流量Q与效率η以及流量Q与功率N的关系曲线。

　　压缩机性能曲线左边受到喘振工况的限制，右边受到阻塞工况的限制。喘振工况是小流量下的一种压缩机不稳定状况，不仅与压缩机级的设计导致的旋转失速有关还与外管网有关。

　　每一个转速下的特性曲线均有一峰值，而这一点即为喘振点。将喘振曲线上所有喘振点连接起来，即可得一曲线，叫做离心压缩机的喘振曲线。

　　从图中可以看出，随着流量的减少，压缩机的出口压力逐渐增大当达到该转速下最大出口压力时，机组进入喘振区，压缩机出口压力开始减小，流量也随之减小压缩机发生喘振。从曲线可看出，流量减小是发生喘振的根本原因，在实际生产中尽量避免压缩机在小流量的工况下运行。一般认为，压缩机在最小流量下应低于设计流量60%。压缩机的入口压力P1>P2>P3，在压缩机恒压的运行工况入口压力越低，压缩机越容易发生喘振。

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