【壓縮機網】離心式壓縮機是一種透平式壓縮機，高速旋轉的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴壓通道中給予氣體的擴壓作用，使氣體壓力得到提高。在國民經濟各行業中占有重要地位，特別是在冶金、石油、化工及動力等行業。近年來，隨著國內壓縮機技術不斷提升，國產離心壓縮機產品逐漸普及，越來越多的用戶在日常生產中會接觸到離心式壓縮機。設備的性能參數是體現設備結構特點、工作容量、工作環境等方面的基本數據，用戶選購設備、制定規劃的重要指導性資料。鑒于此，我們有必要對離心壓縮機的主要性能指標加以了解。

　　離心式壓縮機的主要性能參數有流量、出口壓力或比、功率、效率、轉速等。

　　1.流量

　　流量是指在單位時間內，通過設備流道任一截面的氣體量，在離心壓縮機中通常以容積流量和重量流量這兩種方式來表示。

　　(1)容積流量

　　容積流量是單位時間內通過壓縮機流道的氣體的體積量，容積流量在中國又被稱為排氣量或銘牌流量。一般情況下，就是在所要求排氣壓力下，壓縮機單位時間內排出的氣體容積。

　　容積流量通常以符號Qj表示，單位為m3/min或m3/h。這是吸入狀態下的氣體流量，當我們需要計算標準狀態下氣體的容積流量時，可以通過下面的公式來換算：

　　式中：

　　QN——標準狀態下氣體體積流量，Nm3/min；

　　Qj——吸入狀態下氣體體積流量，m3/min；

　　Pj——入口絕壓，MPa；

　　Tj——入口絕對溫度，K。

　　(2)重量流量

　　單位時間內流體流過管路任一截面的重量叫重量流量。重量流量是工藝計算中經常碰到的單位，如果已知氣體的體積流量，則重量流量可用下面的公式計算：

　　式中G——氣體介質重量流量，kg/s；

　　ρ——氣體介質的密度，kg/m3。

　　2.壓縮比

　　壓縮比指壓縮機排出壓力與吸入壓力之比，也稱為壓力比或壓比。壓縮比越大，離心壓縮機所需的級數就越多，其功耗也就越大。現實應用中，單級壓縮機壓比基本上在1.5～2之間。如果單級壓縮比過大，排氣溫度必然上升，會導致冷卻器局部高溫高濃縮，形成難以清除的熱垢，增加維護量，這對于水處理也會提出更高要求。

　　當氣體被壓縮時，體積縮小的同時壓力升高。在等溫壓縮過程中，不論壓縮狀態變化如何，其狀態參數始終符合下面的關系：

　　p1ν1 = p2ν2→p2/p1 = ν1/ν2

　　式中p1——壓縮機吸入壓力，MPa；

　　p2——壓縮機排出壓力，MPa；

　　ν1——吸入狀態體積流量，m3/min；

　　ν2——排出狀態體積流量，m3/min。

　　對于同質量流量的同種氣體，如果初溫度相同，當壓縮比相同時，其壓縮功耗也相同。例如把氣體從10個大氣壓壓縮到100個大氣壓，與從1個大氣壓壓縮到10個大氣壓所需要的功耗相同。另外，氣體所需的壓縮功與氣體的性質有關，對于輕氣體，因為氣體 R大所以在相同壓比下需要的壓縮功就比壓縮重氣體大（從壓縮表達式可以看出），但由于葉片與氣體性質無關，所以在同一壓力比要求下，壓縮輕氣體需要的級數比重氣體多。

　　3.效率

　　效率用來表示離心壓縮機在工作時對能量的利用程度，利用程度越高，壓縮機的效率就越高。由于氣體的壓縮有多變壓縮、絕熱壓縮和等溫壓縮3種過程，因此，壓縮機的效率，也有多變效率、絕熱效率和等溫效率之分。

　　多變壓縮：壓縮時氣體溫度有變化且與外界有熱交換現象。等溫壓縮：氣體在壓縮時，溫度始終保持不變，即壓縮時產生的熱量的熱量全部被外界帶走。絕熱壓縮：氣體在壓縮時與周圍環境沒有任何熱交換作用，即壓縮機產生的熱量全部使氣體溫度升高，而摩擦產生的熱量全部被外界帶走。

　　(1)多變效率

　　多變效率是指氣體在多變壓縮過程中，壓力由p1增至p2所獲得的有效功與實際消耗功之比，即：

　　式中     ——多變效率，%；

　　——多變壓縮過程有效功，J；

　　——實際消耗功，J。

　　在多變壓縮過程中，氣體壓力與體積參數之間的關系可用下列方程表示：

　　p1V2m = p2V2m

　　式中m——多變指數。

　　多變指數m和絕熱指數K之間，有如下關系：

　　由此可以看出，如果多變指數m和絕熱指數K為已知，則多變效率即可求出。同時也可用多變指數m與絕熱指數K的關系曲線查出。

　　(2)絕熱效率

　　絕熱效率是指氣體在絕熱壓縮過程中，壓力由p1增至p2時，氣體所獲得的有效功與實際消耗功之比，即：

　　式中    ——絕熱效率，%；

　　——絕熱壓縮過程有效功，J。

　　在絕熱壓縮過程中，氣體壓力和體積參數有如下關系：p1V1K = p2V2K

　　式中K——絕熱指數。

　　多變效率與絕熱效率的關系可用下式表示：

　　當壓力比不大時，絕熱效率    與多變效率       之值是接近的。

　　(3)等溫效率

　　等溫效率是指氣體在等溫壓縮過程中，壓力由p1增至p2所需要的有效功與實際消耗功之比，即：

　　式中   ——等溫效率；

　　——等溫壓縮過程有效功，J。

　　在等溫壓縮過程中，氣體介質的溫度始終保持不變，體壓力和體積的關系，可用下列方程表示：

　　p1V1= p2V2=常數

　　等溫壓縮是一種理想的過程，是耗功最少、效率最高的壓縮過程。但是，實際并不存在這種過程，因此，它只是一種理論方法。不過，在實際應用中，對于多級壓縮，通過分段壓縮并經中間冷卻器降溫，可使壓縮過程接近等溫過程，從而降低壓縮功耗。另外，對于危險介質壓縮，降低氣體溫度也更加安全。

　　4.功率

　　離心式壓縮機的軸功率，包括有效功率、內漏損失功率、輪阻損失功率、機械損失和傳動損失功率等。葉輪對氣體作功，為氣體升壓提供有效功率。在氣體升壓過程中，同時也產生了葉輪的內漏損失功率和輪阻損失功率。離心壓縮機的轉子，在正常運轉時，其本身也必然會產生機械損失，即軸承的摩擦損失，這部分功率消耗，一般要占總功率的2%～3%。如有齒輪傳動，則傳動功率消耗同樣存在，且約占總功率的2%～3%。目前業內流行的空氣懸浮離心式壓縮機和磁懸浮離心式壓縮機，極大程度的消除了摩擦損失和傳動損失。當然，其優點不止于此，還有低噪音、低振動、無潤滑油等特點。

　　離心式壓縮機的軸功率是選擇驅動機（比如電機、柴油發動機、燃氣輪機等）功率的依據，一般情況下原動機功率按照壓縮機軸功率的1.05～1.10倍來匹配。

　　總之，流量和壓力決定壓縮機的類型，效率評估壓縮機能耗的高低，軸功率確定原動機的大小，流量、壓力、軸功率、效率四個參數決定了壓縮機的工作狀態。

　　5.轉速

　　壓縮機的轉速改變，其性能曲線也會發生相應變化，但效率不變。因此，轉速是離心壓縮機調節方法的重要形式之一：

　　①當壓縮機的轉速改變時，其性能曲線也隨之改變

　　②壓縮機的流量與速度的一次方成正比

　　③壓力比與轉速的二次方成正比

　　④功率與轉速的三次方成正比

　　⑤當生產中要求改變壓縮機工況時，可通過調節壓縮機轉速的方法，改變壓縮機的性能曲線，改變工況點來滿足其生產要求。

　　6.性能曲線

　　離心壓縮機特性曲線是指進氣狀態和轉速一定時壓比、效率、功率隨進氣流量變化的曲線，它包括氣體流量Q與壓比ε的關系曲線，流量Q與效率η以及流量Q與功率N的關系曲線。

　　壓縮機性能曲線左邊受到喘振工況的限制，右邊受到阻塞工況的限制。喘振工況是小流量下的一種壓縮機不穩定狀況，不僅與壓縮機級的設計導致的旋轉失速有關還與外管網有關。

　　每一個轉速下的特性曲線均有一峰值，而這一點即為喘振點。將喘振曲線上所有喘振點連接起來，即可得一曲線，叫做離心壓縮機的喘振曲線。

　　從圖中可以看出，隨著流量的減少，壓縮機的出口壓力逐漸增大當達到該轉速下最大出口壓力時，機組進入喘振區，壓縮機出口壓力開始減小，流量也隨之減小壓縮機發生喘振。從曲線可看出，流量減小是發生喘振的根本原因，在實際生產中盡量避免壓縮機在小流量的工況下運行。一般認為，壓縮機在最小流量下應低于設計流量60%。壓縮機的入口壓力P1>P2>P3，在壓縮機恒壓的運行工況入口壓力越低，壓縮機越容易發生喘振。

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