油气储运泵与压缩机复习资料

绪论

流体机械：定义：流体具有的能量和机械功进行转化的机械设备。

分类：1是利用流体能量对机械做功，从而提供动力（原动机）

2是流体机械把原动机的能量传给流体，使流涕的能量提高（工作机）泵和压缩机：将原动机所做功转换为输送流体压力能和动能的流体机械。

压缩机：（全压大于241.6kPa）鼓风机（全压11.375--241.6）通风机（小于11.375）原理分类：泵（叶片式，容积式，其他），压缩机（容积式，速度式）

工作原理：容积式：依靠工作容积的周期性变化实现流体的增压和输送

叶片式：依靠旋转的工作叶轮，将机械能传递给流体介并转化为流体的能头（透平机械）

喷射式：也属于速度式，依靠一种介质的能量输送另一种流体介质。

优点

离心泵：结构简单，体积小，质量小，操作平稳，流体稳定，性能参数范围广，易制造，便于维修

活塞压缩机：能耗低，适应性强，灵活性大。发展方向

离心压缩机：向大型，节能，高可靠性发展，技术重点转向提高产品可靠性和运行效率，降低能耗，改进工艺等

往复压缩机：大容量，高压力，结构紧凑，低能耗，低噪声，高效率和可靠性

离心泵

离心泵：吸入室：把液体从吸入管引入叶轮，要求液体流过吸入室时流动损失小，并使流

体入叶轮时速度分布较均匀。

叶轮：唯一做功部件，液体从叶轮中获能量。要求在流动损失最小的情况下使单位质量的液体获得较高能头。

排出室：蜗壳，叶轮之后，把从叶轮内流出的液体收集，按要求送入下级叶轮入

口或排出管

因液体流出叶轮时速度大，为减小后面管路中流动损失，要求液体在蛙壳中减速增压，以减少流动损失。

吸入叶轮分类：单吸式：只有一侧有吸入口，液体从叶轮的一面进入。

双吸式:：叶轮两侧都有吸入口，液体从两侧进入叶轮，因此流量较大，轴上的

轴向推力基本平衡。

叶轮级数分类：单级泵：只有一个叶轮。双级泵：泵轴上串装两个以上叶轮，以产生较高能头壳体剖分方式：中开式：壳体按通过泵轴中心的水平面剖分。分段式：壳体按与轴垂直的平面

剖分。

流量：泵单位时间内排出的液体成为泵流量。用Q表示

扬程：单位质量的液体，从泵进口到泵出口的能量增值。即单位液体通过泵获得的有效能量。用H表示，

习惯上离心泵扬程以液柱高度表示。但不单纯理解为液体输送所达到的高度。

泵的总扬程：1提高液体位置高度，2克服液体输送过程中的流动阻力。3以及提高液体静压力和速度能

转速：泵轴单位实践旋转的次数，用n表示。

功率

轴功率：单位时间内由原动机传递给泵主轴上的功率。也叫输入功率，用N表示

水利功率：指单位时间内泵的叶轮给出的能量。用Nh表示。

有效功率：也叫输出功率。指单位实践内泵出口流出的液体从泵中获得的能量。用Ne表示。损失功率：指叶轮外盘面与液体间，轴与填料密封间，轴与轴承间机械摩擦产生的损失，用Nm

表示

理论扬程：不考虑泵内流动损失（流体的粘性造成的摩阻损失和泵的实际流量偏离设计流量造成的冲击损失）时，流经泵的液体获得的扬程。用Ht表示。

理论流量：不考虑泵转动部分和静止部分之间的间隙所造成的流量损失时的流量。用Qt

效率

容积效率：指实际流量Q与理论流量Qt之比，用来衡量离心泵流量泄漏大小。用ηv表示

水力效率：有效扬程H与理论扬程Ht之比，衡量流动损失所占比例。用ηh表示。

机械效率：水利效率与轴功率之比。衡量机械摩擦损失的大小，用ηm表示。

泵效率：有效功率与轴功率之比，泵的总效率。衡量泵工作的经济性，用η表示。效率越高，能量利用好，损失越小

等于，容积效率，水力效率，机械效率三者乘积。提高泵效率需要从设计，制造，运行等方面考虑。

离心泵工作原理：1启动前泵内灌满液体，称为灌泵。启动时，驱动机通过泵轴带动叶轮旋转，叶轮中的叶片驱使液体一起旋转，产生离心力。离心力作用下，液体沿叶

片流道甩向叶轮出口，流经蜗壳送入排入管。液体从叶轮中获得能量，使

静压能和速度能增加，并依靠此能量将液体输送到储罐或工作点。在液体

被甩向叶轮出口同时，叶轮入口中心处形成低压，在吸液灌和叶轮中心

处液体间产生压差。吸液灌在压差作用下，不断的经吸入管路及泵的吸入

室进入叶轮，这样，在叶轮旋转过程中，一面不断吸入液体，一面不断给

吸入的液体一定能头，将液体排出，从此连续工作。

欧拉方程：从欧拉方程可以看出。1液体所获的理论扬程Ht∞仅与液体在进口和出口处速

度有关。与泵输送的液体性无关。同一台泵输送不同性质的流体，在同一转

速和流量下工作时。叶轮所给出的理论扬程值相同。

气蚀机理：叶轮入口附近最低压力Pk小于该温度下被输进液体的饱和蒸汽压Pv时，液体

在叶轮入口处就会汽化，同时溶解在该液体中的气体也逸出，形成大量小气

泡，起泡随液体留到液道内压力较高处时，外面液体压力高于起

泡内的汽化压力，则气泡凝结溃灭，形成空穴。瞬间内，周围液体以极高速

度向空穴冲击，造成液体相互撞

击，局部压力骤增，阻碍液体正常流动。如果这些气泡在叶道壁面附近溃灭，

周围液体以极高频率连续撞击

金属表面，金属表面因冲击，疲劳而剥落。借助气泡凝结时放出的热量对金

属起电化学腐蚀作用，加快了金

属剥落速度

气蚀现象：这种液体汽化，凝结形成高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥落和电化学

腐蚀的综合现象。

气蚀伤害：1产生震动和噪声，气泡溃灭时，液体质点相撞击，撞击金属表面，产生各种频率的噪声，引起机组噪声

2降低泵的性能，气蚀产生大量气泡，堵塞流道，破坏泵内液体连续流动，使

泵流量，扬程，效率明显下降

3破坏过流部件，因机械剥蚀和电化学腐蚀作用，是材料发生破坏，多在叶轮

出口和排液室附近。

气蚀余量：在泵入口处液体具有的能头除了要高出液体的气化压力外，还应有一定的富于能头，这个富于能头。

有效气蚀余量：指液体流自吸入灌经吸入管路到达泵入口时的能头高出汽化压力Pv的能头。反

应吸入装置对气蚀的影响。与吸入装置的参数有关，与泵本身结构尺寸无关。

必须气蚀余量：表示液体从泵入口到泵内压力低点的全部能头损失。由离心泵

的结构参数和流量决定。

吸上真空度：因为装置的有效气蚀余量所表示的泵入口的液体能量不易直接测出，而泵入口法兰处得真空表读数可测出，

提高抗气蚀措施：1合理设计吸入装置及其安装位置，使泵入口处有足够大的有效气蚀余量.2 改进泵本身的结构参数或类型，

使泵具有尽可能小的必须气蚀余量。（提高吸入装置的有效汽蚀余量措施

增加吸入灌面上的压力Pa，减小泵的安装高度Zg，减小泵的吸上真空度

Hs，减小泵吸入管路的阻力损失，如减少吸入管路上的弯头，阀门等部件，

加大管直径，以降低流速，缩短吸入管路的水平距离，降低液体的饱和蒸

汽压Pv）

2提高离心泵本身抗汽蚀性能措施（改进泵入口的结构设计，使Co Wo λ1 λ

2尽量减小。采用双吸式叶轮，采用前置诱导轮，采用抗气蚀材料。）

特性曲线：离心泵在一定转速下的流量和扬程，流量与功率，流量与效率和流量与吸入高度的关系曲线

泵内的阻力损失：主要有摩擦阻力损失和冲击阻力损失。

1摩擦阻力损失为液流通过叶轮和过流通道内时与边壁摩擦所形成的阻力损

失，与流量的平方成正比

2冲击力损失主要因液流的进口角与叶轮进口叶片角不一致引起的。

离心泵特性曲线用途：1：H--Q曲线是选择和操作使用泵的主要依据

2：N--Q曲线是合理选择原动机功率和正常启动的依据。

3：η---Q 曲线是检查泵工作经济性的依据

4：NPSHr曲线是检查泵是否发生气蚀的依据

离心压缩机的主要优缺点：优点：排量大：油田输气、合成气压缩机。结构紧凑：尺寸小、

占地小。运转可靠：平稳、可损件少。维修方便、单机运

行。气体无油：有利化学反应。转速较高：气轮机燃气轮

机驱动，充分利用热能

缺点：气量不宜太小、压力比不能过高。效率低于往复压缩机。

稳定工况区较窄。

相似原理：要保证流体在两机中流动相似，两机必须满足几何相似、运动相似和动力相似，以及热力相似。

离心压缩机完全相似条件：①几何相似②进口速度三角形相似③特征马赫数相等④绝热指

数相等。

等效曲线：当叶轮切割量不大时，认为对应工况点效率相等，因此切割抛物线又叫等效曲线通用特性曲线：把一台泵在各种不同转速下的特性曲线绘在一张特性曲线图上，这种曲线图

往复活塞式压缩机

往复式活塞压缩机：优点：适应压力范围广，压缩效率较高，适应性强，对制造压缩机的金属

材料要求不苛刻

缺点：排出气体带油污，排气不连续，气体压力有脉动，转速不宜过高，

外形尺寸及基座较大，结构复杂，易损件多，维修工作量较大。

基本结构：包括两大部分：主机和辅机。主机有运动机构，工作机构，机身。辅机有润滑系统，

冷却系统，气路系统。

工作原理：工作机构是压缩机工作原理的主要部件，主要由气缸，活塞，气阀构成。不论多少级气缸都是膨胀，吸气，压缩，排气四个过程。

理论工作循环：是以如下假设为前提的压缩机的理想化工作过程。

1在进气和排气过程中没有阻力损失，且气体状态保持不变。在压缩过程中，

多变指数保持不变。

2压缩机没有余隙容积，因而被压缩的气体能够完全排净。

3没有漏气现象。4被压缩气体是理想气体。

工作容积：在理论循环中，级在每转的理论吸气量就是在内止点与外止点位置间的气缸工作腔

容积。

等温压缩功耗最省，终温最低，绝热压缩功耗最大，终温最高，多变压缩介于之间。

实际循环与理论循环的区别：1：因存在余隙容积，实际工作循环由膨胀，吸气，压缩和排气

过程组成，理论循环无膨胀过程。实际吸气量比理论值少。

2：实际吸气和排气过程存在阻力损失，使实际气缸内吸气压力

低于吸气管内压力Ps。实际气缸内排气压力高于排气管内压

力Pd。且压力有波动，温度有变化。吸气和排气管内压力取

决于外界系统压力。与缸内过程无关。此压力是在压缩机标

准吸气和排气位置上测的。称为标准吸气和排气压力，也叫

名义吸气和排气压力

3：压缩机工作中，活塞环，填料，气阀等不可避免会有泄露。

4：在压缩和膨胀工程中，气体与缸体间的热交换使膨胀过程指

数M`和压缩过程指数M不断变化。

多级压缩优点：1.节省压缩气体的指示功2、提高气缸利用率（容积效率）3. 降低排气温度4、降低活塞上最大气体力（活塞力）

实际容积流量：经压缩机压缩并在标准排气位置排除气体的容积流量。

标准容积流量：压缩机的实际排气量表征压缩机容量的大小，不表明压缩机所能提供的有效气体的数量，而在化工工艺中使用的压缩机，因工艺计算需要，将压缩机压缩在

标准排气位置的实际容积流量换算到标准工况的干气容积值称为标准排气量，

也叫供气量。

气缸余隙容积：取决于气缸结构，包括以下三部分。

1活塞在止点位置时，活塞端面与缸盖间的间隙容积。

2第一道活塞环前活塞外圆与气缸间的间隙容积。

3汽缸盖内端面或气缸内部圆柱面到气阀阀片间的通道容积。包括阀窝容积和

气阀内部余隙容积。

压缩机泄露：有外泄漏和内泄漏两种。外泄口影响排气量

外泄漏指直接漏到机外的损失量或直接影响排气量的漏失量。

内泄漏指从高压级漏到低压级或级间管道等的泄露。这部分气体仍在机内。

影响排气量的因素：转速N，排气系数λ，

1：λv是排气系数中最主要的因素，在λv中气缸余隙影响较大，故再设

计时应尽可能减少余隙容积，

2：改善气缸冷却效果，提高膨胀过程指数M`来增大λv，同时提高λt，

增加排气量。

3：良好的密封可以减少泄露寻求，寻求有效而寿命长的密封结构和元件

保证压缩机排气量

4：压缩机的转速直接影响排气量

绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸气的质量

相对湿度：湿空气中的实际湿度与同温度下肯能含有的最大湿度的比

凝析系数：已知在i级前有凝液析出，第i级吸入的湿气容积V1i与I级吸入的湿气容积V1I 之比

排气压力：压缩机铭牌上的压力是设计额定压力，在压缩机上是指标准排气位置测得的压力。

压缩机实际运转中排气压力不总符合设计压力，其值取决于排气系统的压力。

轴功率：是压缩机驱动轴所需要的功率表，等于内功率加上机械损失功率。内功率又是指使功率和传热及泄露损失功率之和。

驱动功率：原动机输出轴的功率，与轴功率的差别在于传动系统消耗了能量，

效率：压缩机效率是衡量机器经济性的指标。

排气量调节：1改变转速和间隙停车。2切断进气调节。3旁路调节。4顶开吸气阀调节。5联通补助余隙容积调节。