离心式空气压缩机基础第二部分-了解基本性能曲线
第一部分解释了理解离心操作所需的术语。第二部分回顾了典型的运行性能曲线以及如何解释它们。
离心式空气压缩机在一定流量和排放压力范围内运行。运行性能曲线由选定的单个内部部件形成，并受运行条件（如入口压力、入口温度和冷却水温度）的影响。
的过程动态压缩，应用于离心式压缩机的运行阶段，是在流量受限制的情况下，速度和动能转换为压力和温度。这个过程的另一个术语是质量流量-在额定压力(psig)下提供额定CFM流量的功率需求是由空气的重量决定的(一些制造商也使用术语“密度”)。
在这种类型的压缩过程中，当不考虑内部设计部件时，功率需求基本上取决于通过机器的空气的重量。忽略部分负载控制任何将增加或减少空气重量的东西，通过阶段到最终流，压力将有一个直接的影响输入功率。
图1a。进气温度对排气压力的影响
图1b。进气温度对功率的影响
提高入口温度将减轻总固定空气流量，并向用户提供较少的可用空气（scfm），并降低输入功率要求。较低的温度会产生相反的效果。
降低入口压力（海拔高度、压缩机室负压、入口过滤器脏污/尺寸不合适）将减轻流经各级的压缩空气流量（cfm），同时在降低输入功率要求的情况下减少可用空气（scfm）。较高的进口压力将产生相反的效果。
提高冷却水温度将再次对压缩空气产生与先前条件相同的“减轻”效果，通过阶段和功率要求。
这些条件的实际净效应取决于设计的实际性能曲线和气动特性。这种情况也适用于带有固定轮的排气压力，或叶轮/扩散器/速度、压缩机级。
增加排放压力通常会导致通过各级的压缩空气流重量增加，从而导致可用空气（scfm）流量减少，通常在相同的输入功率或接近相同的输入功率。降低压力通常会在相同或相似的功率输入下允许更多的流量。本文档后面将介绍实际的机器特定性能。
了解离心制造商的工作曲线
数据应均衡到：
- SCFM或Nm3./满载和部分负载时的人力资源
- 千瓦时的输入功率
- 压力在psig或bar(仅使用psia从icfm/acfm转换到scfm)
图2。典型离心性能曲线
什么是拒绝，石墙，上升到浪涌？
一旦设计了叶轮并设定了速度，一磅空气通过叶轮时吸收的能量就建立起来了。
离心式压缩机将在冬季或夏季以恒定的能量消耗输送一磅空气。待压缩的实际进气量将随压力和温度的进气条件而变化一段时间。
上升到飙升:由于产生的压缩空气比需要的多，离心式压缩机必须卸载，或输送较少的空气，以避免过压。每个离心式压缩机都有一个最大压力，它可以达到特定的进口条件，这将导致空气流量反向和激增，关闭压缩机，以避免振动损坏。
这是一种过度简化的喘振动作，然而，每个单位都有一个上升到飙升限制或最大压力。Turndown是压缩机在不发生喘振的情况下可以运行的低于满载流量的百分比。例如，15%的调节率意味着装置可以在85%或更高的流量下运行，而不会出现喘振。在更大的变幅下，它将接近或处于浪涌状态。
石墙在某一时刻，当流量下降，空气流量在满载时增加，物理限制将不允许更多的空气通过这两个阶段-这一点被称为迟迟不答复．在这一点或超过这一点后继续运行可能会导致高流速和更大的压差，叶轮不会完全填满叶片区域，并会发生类似空化的动作，产生另一种类型的波动，具有潜在的破坏性振动。
图3是一个通用制造商的性能曲线的样本表示，数据可以发展到一个可预测的和可能的实际预期的运行效率。
图3。125 psig时满载压缩机的性能曲线样本
- 在430马力（x.7457=321千瓦）下，125 psig压力下为2050立方英尺/分钟
- 在345 HP (x .7457 = 257 kW)时，125 psig转速为1,535 cfm
利用离心运行性能曲线进行系统优化
与OEM供应商和他们的操作性能曲线有效地合作将有助于成功的应用。为了使用户向OEM供应商提供适当的数据，用户应熟悉所提供的信息，以充分理解并要求提供重要的额外数据，如:
- 叶轮/扩压器在喘振点、转速、比功率、满载等方面的工作特性是什么?
- 什么样的标准叶轮/扩压器可以提供更大的调节能力?
容量控制和进口导叶
图4中的运行性能曲线显示入口蝶阀（IBV）和入口导叶（IGV）有两个不同的部分负载输入kW值。就像离心机中的所有东西一样，实际数据是特定于机器的。
为什么这一切都有意义?
当设计和应用的离心式压缩机运行时，它不能继续产生系统不能吸收的压缩空气，所以基本上发生两种情况之一:
- 几乎所有制造商都提供了一种容量控制装置，通过关闭进气阀和打开排气阀来卸载压缩机，从而使机组在输入功率降低且无气流的情况下怠速运转。
进一步的改进允许电机关闭;感应电动机越大，每小时或每天启动的次数越少。这种类型的控制可以是非常有效的，也是存储依赖，因为重新加载和或重新启动的100 psig类单位可以花费1分钟或更多。高压(500到550 psig)单位可能需要3分钟以上的充分负荷。
- 最常用的容量控制是吹除。当机组达到其全部关度(如调整)时，吹气阀打开，将多余的容量吹向大气。输入kW将不再减少，无论发生任何空气需求减少。
图4。离心式压缩机控制比较
典型的进口导叶
图4显示了能源部(DOE)生成的标准IBV(进口蝶阀)或IGV(进口导叶)进口控制的性能曲线，标称下降30%。
IGV不允许进行更多的调节，但通过减少进入叶轮的空气的湍流损失，它们可以以更好的效率进行调节。
图4所示的第三条曲线代表了一种新的磁力轴承电机离心驱动技术。这种控制是非常有效的VSD(变速驱动器)从100%到75%与输入功率成正比。在全关时，该装置在7到12秒内完全卸载，并可在12到15秒内加载。有效的操作需要适当的储存。
冷却水排出压力如何?
表1显示了在不同排放压力下85°F冷却水和60°F冷却水下的单台机组预计性能。
表1。85℃时具有135 psig自然喘振点的装置°F冷却剂和60°F冷却剂
标准条件 |
估计 |
估计 |
估计 |
|
气体 |
空气 |
空气 |
空气 |
空气 |
周围视力 |
14.4 psia |
14.4 psia |
14.4 psia |
14.4 psia |
Psia摄入 |
14.1 psia |
14.1 psia |
14.1 psia |
14.1 psia |
温度 |
95华氏度 |
95华氏度 |
95华氏度 |
95华氏度 |
冷却液温度 |
85华氏度 |
60°F |
60°F |
60°F |
RH % |
60％ |
60％ |
60％ |
60％ |
Psig出来 |
125磅/平方英寸 |
100 psig |
105 psig |
110 psig |
流动 |
1572年scfm |
1707年scfm |
1698 scfm |
1689年scfm |
输入千瓦 |
262.3千瓦 |
263千瓦 |
264.1千瓦 |
265.4千瓦 |
特定的权力 |
5.99 scfm/kW |
6.49 scfm /千瓦 |
6.42立方英尺/千瓦 |
6.36 scfm /千瓦 |
拒绝 |
35.8% |
51.2% |
48.9% |
46.4% |
ME=标称值.95
表1注:从125 psig排放压力(85°F冷却水)到100 psig排放压力(60°F冷却水)，流量从1,572 acfm到1707 acfm;轴功率从334必和必拓到335必和必拓(1必和必拓增加175 acfm);拒绝率从35.8%下降到51.2%。
经验教训
本文档旨在识别和解释离心性能数据背后的定义及其重要性。有了这些信息，用户可以与当地的OEM供应商或技术工程小组合作，以最佳方式选择和恰当地应用设备，以适应具体的现场条件。
Hank van Ormer是美国空气动力公司的创始人，也是《压缩空气最佳实践》杂志的特约编辑。本文改编自美国空气动力公司提供的离心式培训材料。manbetx王者荣耀欲了解更多信息，请联系Hank van Ormerhankvanormer@aol.com或访问www.airpowerusainc.com．
阅读第1部分离心式空气压缩机基础：性能术语和定义. 了解更多空气压缩机技术,请访问www.ghtac.com/technology/air-compressors。
