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离心式压缩机的入口节流等压力调节和入口节流等流量调节有何不同呢

(2012-07-24 14:24:08)
标签:

库伯

喘振区

节流等压力调节

压缩机

节流等流量调节

杂谈

分类: 空压机行业资讯

 入口节流调节有入口节流等压力调节和入口节流等流量调节两种方式。

(1)等压力调节是指保持入口管网系统某一部位压力不变,只改变气体介质流量的一种调节方法,通过改变压缩机进口节流阀的开度来实现节流调节。

(2)等流量调节是指保持生产工艺气体介质流量不变,只改变系统操作压力的一种调节方法。这种调节可以使压缩机在更小的流量下稳定运行,扩大了压缩机的稳定工况范围,同时也是一种结构简单、操作方便、能耗低的一种调节方法。
   入口节流调节在运行经济性上要比变速调节和入口转动叶片调节要差,但其可以在不需要变速,也不需要转动压缩机叶片的情况下,满足工况变动时的要求,相对构造简单,成本低,调节简单,且在吸气调节时具有相对较小的喘振区,因此也广泛采用。
   离心式压缩机的这两种调节方式(入口导叶和入口节流阀)在性能曲线上会有何不同呢?
在选型时,如何决定采用哪种方式?

1.先来说说入口节流调节曲线变化:
节流阀前为固定压力Pa,节流阀后的压力为Pin(即压缩机进口压力),当节流阀全开时,则Pa=Pin。压缩机入口压力Pin之值随节流阀开度的大小而变化。
图中曲线1为进口节流阀全开时压缩机的性能曲线,如果将进口节流阀由全开逐渐关小,则气流在此出现节流并产生节流损失,使压缩机进口压力Pin小于节流阀前压力Pa,即Pin < Pa。将节流阀开度关至一定位置不变,则压缩机入口压力Pin之值随进气流量的增加而降低,降低的变化趋势可用方程表示:
Pa − Pin = ∆ = KQ^2
从上述方程式可以看出,Pin的变化趋势与气体流量的平方成正比。图中曲线2便是节流阀开度固定后,压缩机进口压力Pin随气体流量变化的关系曲线。在压缩机进口压力Pin由于节流而下降的同时,其出口压力Pout也有相应的变化(若压缩机转速不变,压缩机进口压力下降,则出口压力也下降。),于是压缩机性能曲线由位置1移到了位置3,进一步关小节流阀,Pin随气体流量变化的关系曲线由2变形移位到4,与此同时压缩机的性能曲线由3移位到5。由此可以看出,利用进气节流阀开度的变化,改变压缩机性能曲线位置的理论,正是压缩机进气节流调节原理的核心。当然,前面也说了入口节流调节有等流量和等压力两种调节方式的,原理是一样的,这里就不再赘述了。

2.再来说说入口导叶调节的曲线变化:
导叶可绕固定轴心在不同方向和一定范围内自由转动,当导叶转向与叶轮旋转方向一致时,为正旋绕,反者为负旋绕。
根据欧拉方程:
Hth= (C2u * u2− C1u * u1 )/g
式中:
Hth——理论能量头,Nm/kg;
C1u、C2u——叶轮入口和出口绝对速度,m/s;
u1、u2——叶轮入口和出口圆周速度,m/s;
g——重力加速度,9.81m/s2。
从上述方程可以看出,压缩机的能量头Hth与C1u有直接关系。当导叶为正旋绕时,c1u为正值,能量头Hth随C1u的增加而减少;导叶为负旋绕时,C1u为负值,能量头Hth随C1u绝对值的增加而增加。因此欲使能量头或流量减少时,可采用正旋绕调节,反之采用负旋绕调节。导叶正旋绕性能曲线下移,所以当需要降能量头和减少流量时,应采用正旋绕调节,而负旋绕可以达到与此相反的调节目的。

3.选型
入口导叶调节与入口节流调节方式各有优劣,这个没有必要在选型时指定采用哪种调节方式的,而由压缩机个生产厂家依据自己的技术成熟情况进行配置,比如英格索兰、库伯公司目前都还习惯使用入口节流调节方式的(蝶阀)。成熟的生产应用经验有时候比理论来的实用哦。采用入口导叶调节的主要好处是调节过程中的损失小,它在调节过程中可以将压缩机入口气体的压力能转变为动能,不象节流调节纯粹造成气体的压力损失。当然,最简单的一种选型区别就是你的压缩机是否要求远程调节控制。如要远程控制,则选择入口导叶调节方式更佳。入口节流调节方式(碟阀)线性差,阀前易产生涡流,阻力大,不利于远程控制。另外一种需要考虑的是,如果气流中含有粉尘或者腐蚀性的物质,则入口导叶调节方式不大适合了,因为这样的气流容易造成入口导叶叶片的腐蚀,导致执行机构锈蚀锈死。

个人认为:
1.尊重厂家的成熟配置是可行的,但要严格选比。两种方式从基本原理上相似,即通过改变入口流量,来改变压机本身的性能曲线,以达到负荷调节的目的。对于大型机组,不同的条件方式下效率会有明显差距,可能只有3~5%的差异,但经济效益的差距是很大的。版主所说英格索兰、库伯公司习惯使用入口节流调节方式(蝶阀)多用于空压机吧,而且多为螺杆机,或多轴离心压机。对于工艺气体,通过入口节流阀调节的似乎并不多。调速/旁路/导叶反而是主流。
2.节流阀和导叶调节都完全可以做到远传,效果上有差异(如版主所陈述的),但似乎不能作为选型区别来看。
3.介质的腐蚀性和粉尘情况是必须要考虑的。同时要说明,在一些装置中,在入口导叶处采取针对手段,如增加吹扫口或通隔离气的密封措施,能够起到防粉尘的作用。腐蚀性对节流阀和导叶是基本相同的。
4.都晓得压机是装置的心脏,但似乎总是匆匆采购,再去东修西补!现在国内项目一窝蜂的上,弊病诸多。业主只图进度,动不动要树里程碑;设计单位来不及认真研究流程和消化工艺包,快字当头,多是照搬照抄就更谈不上优化了;国内的压缩机大厂家疲于供货压力,能否安下心来优化设计方案,研发和优化所谓的基本级模型……
以上资料由安徽空压机配件整理,欢迎阅读!

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