中间冷却器对压缩机压比的影响
离心空压机中间冷却器概述
离心空压机中间冷却器概述薛斌（沈阳鼓风机厂部，沈阳110021）摘要介绍了如何按离心空压机的参数来选择合适的中间冷却器的结构形式。
关键词离心空压机中间冷却器光管翅片管l 前言目前离心空压机被广泛应用在空分、冶金、化肥、化工、制药、动力站等领域。
离心压缩机要实’现等温压缩，效率优化，保证出口压力和温度指标，各段间要配置中间冷却器。
由于压缩机对各段间允许的压力损失和进口温度的严格要求，决定了中间冷却器设计选型的特殊性。
中间冷却器几乎涵盖了所有管壳式换热器的结构形式，这正体现了它集各种形式换热器优点于一身的设计理念。
同时也是应对多种机型，大跨度工况范围的必然选择。
中间冷却器有压缩机之肺的形象比喻，它的冷却效果和可靠性直接影响压缩机的气动性能和整机效率。
随着为离心空压机配套的中间冷却器的增多，一个适应各种工况和不同机型的冷却器系列也自然形成，在此做一简单概述。
2 中间冷却器的适用范围和设计参数确定为了更深入的理解中间冷却器的多样性和复杂性，了解其适用范围、特征和重要参数的取值依据是非常必要的。
下面是据此归纳的特性表。
表1 中间冷却器技术特性从表1中可以着出：温度范围、允许压力损失、污垢系数三项指标数值挛饯披小，而空气的流量范围、压力范围、相对湿度三项指标变化范围较大。
热负荷（换热量>的大小是决定换热器面积的主要因素，而上述三项指标的大范围工况跨度决定了热负荷（换热量）的差异很大，在中间冷却器几何外形上的反映尤为直观，表2可见一般。
表2中间冷却器特征温度变化范围和允许压力损失范围从数值上看波动范围小，但这两项指标恰恰是中冷器必须严格遵循指标，是保证压缩机在性能曲线上运行的前提。
在国外的中冷器技术协议中，经常见到诸如：出口温度升高一度，压力损失超过一毫巴，扣除货款x%的附加条款，可见这两项指标对整个机组的重要程度。
相对湿度是当时当地大气的相对湿度，随着季节和天气的变化而变化，进入压缩机经过一段压缩和冷却后，饱和分压达到100%，过饱和部分冷凝析出。
两级压缩中间冷却的最佳压力
两级压缩中间冷却的最佳压力
在两级压缩系统中，中间冷却对于提高系统效率非常重要。
确定最佳中间冷却压力需要考虑多个因素，包括压缩机的设计参数、工作介质的性质以及系统的特定要求。
通常情况下，中间冷却的最佳压力应该选择在两级压缩机之间的合适位置，以实现最佳性能。
这个位置可以通过对系统进行热力学分析和计算得到。
其中一种常见的方法是使用热力学循环模拟软件来模拟整个压缩系统，并通过调整中间冷却压力来优化系统性能。
这样的软件可以根据给定的参数，如压缩机的效率、流量、工作介质的物性等，计算出最佳的中间冷却压力。
此外，还可以通过试验和实际运行数据来确定最佳的中间冷却压力。
在实际运行中，可以尝试不同的中间冷却压力，并测量系统的功耗、效率等指标，以找到最佳的工作点。
总而言之，确定最佳的中间冷却压力需要综合考虑多个因素，并通过热力学分析、模拟计算或实际试验来确定。
对于具体的系统，最佳中间冷却压力可能会有所不同，因此建议在实际应用中进行充分测试和优化。
1。
螺杆压缩机—螺杆压缩机的基本参数
Ma 确定最佳圆周速度的数值
u 80 ~ 120m / s
Ma 0.15 ~ 0.35m / s
u 30 ~ 50m / s
Ma 0.05 ~ 0.12m / s
3. 圆周速度的影响因素
圆周速度的大小与机器的压力差、压力比、排气量等因素有关。在压力差和压力 比较大时，泄漏的影响较大，最佳圆周速度的数值也相应大一些。
因此，在圆周速度达到最佳数值以后，减小间隙是进一步提高螺杆压缩机经济性 的有效措施，但间隙过小，往往会发生转子咬住的现象。
2. 间隙的确定 （1）在确定间隙时应综合考虑下列因素
① 转子和机体受气体加热引起的热膨胀。 ② 转子受到气体压差作用引起的弯曲变形。 ③ 轴承、同步齿轮等零部件正常工作所必需的间隙。 ④ 转子、机体、轴承、同步齿轮等零部件，由于加工 及安装所产生的误差。
表 4-3 长螺杆和短螺杆参数比较（长螺杆各参数均为 100%时）
相对长度
吸入孔口面积 吸入气流速度 排出孔口面积 排出气流速度
1.5
100%
100%
100%
100%
0.75
200%
50%
220%
45%
减小相对长度 ，螺杆变得粗短，使转子具有良好的刚度，增加了运转的可靠性，并有利于
螺杆式压缩机向高压方向发展。同时，使在一个轴上串联两段螺杆成为可能，组成两级压缩 机。
应用（适用于转子材料为钢或球墨铸铁，机体材料为铸铁）
中小直径的压缩机 大直径的压缩机
吸入端
排出端
0.08~0.20
0.20~0.50
0.06~0.15
0.15~0.40
0.15~0.25
0.25~0.44
0.8~1.2
空压机运行效率下降、导叶波动原因分析及解决方法
空压机运行效率下降、导叶波动原因分析及解决方法杨瑜亮;张久龙【摘要】介绍了南钢2#20000m3/h空分设备RIK80-4型空压机运行效率下降情况,并详细分析了空压机效率下降的原因.指出空压机导叶波动和中间冷却器翅片氧化腐蚀的原因及处理方法.处理后空压机效率明显提高,节约成本300多万元.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】4页(P72-74,82)【关键词】空压机;波动;中间冷却器;翅片氧化腐蚀;堵塞【作者】杨瑜亮;张久龙【作者单位】南京钢铁联合有限公司制氧厂;大庆油田天然气分公司【正文语种】中文【中图分类】TH450 引言南京钢铁联合有限公司（以下简称：南钢）2#20000m3/h空分设备于2005年12月28日正式投产使用，其空压机为国外某公司制造的RIK80-4型，额定转速7489r/min，额定功率 11000kW，额定电流 691A，额定气量 111000m3/h，最大工作压力5.20×10-2Pa，2009年开始空压机运行效率明显下降，还未到工况就难以正常建立。
经过参数对比和分析后认为，空压机转子级间密封和轮盘密封磨损；中间冷却器堵塞导致冷却效果下降、气量减少是造成空压机效率低、能耗高的最主要原因。
经过一系列技术改造和难题攻关，使整个机组恢复正常水平，取得了良好的效果。
1 空压机运行状况1.1 空压机效率下降2#20000m3/h空分设备投产以来，空压机出口流量逐年下降，尤其到夏季生产更是难以维持，机组运行数据发生明显变化，相同运行条件下对机组参数进行对比（见表1），进口导叶开度明显增大，空气量达不到设计要求，机组效率低、能耗高，严重影响工况正常建立，导致生产难以持续稳定进行。
与1#20000m3/h空分空压机的对比见表2。
表1 相同大气条件下空压机运行参数比较表2 与1#20000m3/h空分VK80-3空压机运行参数对比1.2 空压机导叶频繁波动自从2006年开始空压机导叶频繁波动，导叶执行机构阀门定位器故障7次，先后请厂家技术人员来分析处理，但效果不佳。
双级压缩制冷装置中间压力的确定
引言随着我国国民经济和社会的发展，双级压缩制冷技术已在国防、科研、化工、医院、食品等建筑中广泛应用，从而使国民经济和社会发展用于制冷技术方面的能耗逐年增长。
一些单位或工厂企业使用双级压缩制冷技术面越来越广，而对于单机配打双级压缩制冷装置设计使用过程中的通常是简单选择中间温度，也因为目前国内、外对于双级压缩制冷中间温度没有系统的标准，实际运行过程中具有一定的随意性，从而导致双级压缩冷冻机经常不处于最大制冷系数的工况下工作，影响整套设备的制冷效果，不利于节能要求。
我国的节约能源法中指出，节能是指加强用能的管理，采取技术可行、经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。
节能还包括再生能源和新能源的开发利用。
节能对于我国现代化建设来说，具有更重大的意义。
目前，全国各地电力十分紧张，但所需能量也在迅速增长。
由此要求我们制冷专业人员在设计、施工到运行管理的各个环节中都应通力合作，才能实现节能的目的。
1、双级压缩制冷系统的基本类型及制冷经济技术指标两级压缩制冷机是将压缩过程分为两次来实现，系将来自蒸发器压为为Pe 的低压制冷剂蒸气先用低压压缩机(或压缩机的低压级)压缩到中间压力Pm，然后再用高压压缩机(或压缩机的高压级)压缩到冷凝压力Pc。
因此，它需要用两台压缩机(或使用双级压缩机)。
现在，对于活塞式和螺杆式压缩机，大多是选用单级压缩机组合成两级压缩制冷机，而不专门针对两级压缩制冷的要求设计和生产高压及低压压缩机。
1.1 双级压缩制冷系统的基本类型1.1.1 两级节流中间完全冷却：T-S图： P-S图1.1.1.1 高低压级流量比：；1.1.1.2 理论制冷系数：。
1.1.2 两级节流中间不完全冷却：T-S图： P-S图：1.1.2.1 高低压级流量比：；1.1.2.2 理论制冷系数：。
1.1.3 一级节流中间完全冷却：T-S图： P-S图：1.1.3.1 高低压级流量比：；1.1.3.2 理论制冷系数：。
哪些因素能影响压缩机中间冷却器的冷却效果,中间冷却不好对压缩机的性能有什么影响-
法全部“吃进”，很容易使前一级的进入喘振区，
在该级发生喘振。处理方法有：检查上水温度及 水压，并进行调整；如上水温度及压力正常，就 停车解体检查，用物理、化学方法清洗冷却器或
更换冷却器；如冷却器漏，就更换冷却器。
1c07f4cb1
量。工艺上通常要求冷却水压要大于 0.15MPa(表
看到了一个小物件，它是一个紫色的像水珠一样的吊坠，里面有一个羊的塑料标志
压)；2)冷却水温度太高。水温高使水、气之间 温差缩小，传热冷却效果降低。即便冷却水量不 减少，也会使气体冷却后温度仍然很高；3)冷却
水管内水垢多或被泥沙、有机质堵塞，以及冷却
器气侧冷工况，影响冷却效果。冷 却效果不好，使进入下一级的气温升高，影响下
一级的性能曲线，使其出口压力和流量都降低。
看到了一个小物件，它是一个紫色的像水珠一样的吊坠，里面有一个羊的塑料标志
图 98 表示某台压缩机由实验得出的当冷却水温 度由 10℃升至 30℃时的性能曲线变化。此外， 当下级吸气量减少时，造成前一级压出的气量无
答：空压机中间冷却器一般是壳管式结构。 管内通水，管间通气体，通过管内外流体的热交 换起到冷却的作用。影响压缩机中间冷却器冷却
效果的原因有：1)冷却水量不足。空气的热量不
足以被冷却水带走，造成下一级吸气温度升高， 气体密度减小，最终造成排气量减少。所以，在 运行中应密切监视冷却水的供水压力控制供水
为什么要采用多级压缩,级数是如何确定的-
以在级间施以中间冷却措施，使每一级的吸气温
度也很低(通常可以与第一级吸气温度相近)，这
容积的利用率。4)降低活塞上的最大气体作用
力。当压缩比较高时，如果采用单级压缩，则较
高的终压力作用在较大的活塞面积上，于是传递 给运动机构的力也较大。若是多级压缩，气体压 力逐级升高，而气缸的直径却逐级减小，这样， 在低压级较大的活塞面积上作用的气体压力小， 而高压级是较高的气体压力作用在较小的活塞
级压缩。
多年的偶像跟我讲她并不觉得自己多厉害，相反还羡慕想我这一类的学生，顿
1c03f1cf1 易博/
样压缩终了气体排气温度便会大大降低，83 所 示，由 T2 降至 T′2 计算表明，在吸气温度为 27℃、吸气压力为 0.1MPa 的条件下，当排气压 力为 0.5MPa 时，一次压缩(n=1.4)的排气温度可 高达 197℃，所以要想使压缩机提供高压气体必
须采用多级压缩。2)节省功率消耗。采用多级压
的压缩机，其终压力与级数通常按表 32 的统计
值选取：表 32 压缩机终压力与级数的统计关系
压 缩 机 终 压 力 /MPa0.5 ～ 0.60.6 ～ 3.01.4 ～ 15.03.6～40.015.0～100级数12345对于无润滑 氟塑料氧压机来说，通常级数相应要多些，从而 使各级压力比小些，这样有利于延长氟塑料的寿 命。例如终压为 3.0MPa 的氧压机一般都采用三
能够出现余隙容积内的气体在气缸内完全膨胀
多年的偶像跟我讲她并不觉得自己多厉害，相反还羡慕想我这一类的学生，顿
空压机为什么需要分级压缩
空压机为什么需要分级压缩1、节省功率消耗采用多级压缩，可以通过在级间设置中间冷却器的方法，使被压缩气体在经过一级压缩后，先进行等压冷却，以降低温度，再进入下一级气缸。
温度降低、密度增大，这样易于进一步压缩，较之一次压缩可以大大节省耗功量。
因此在相同的压力下多级压缩做功的面积就比单级压缩要少。
级数越多省的功耗就越多越接近于等温压缩。
注意：喷油螺杆空压机的空压机已经非常接近定温过程。
如到达饱和状态后继续压缩继续冷却的话，将有冷凝水析出。
这些冷凝水如果与压缩空气一起进入油气分离器（油箱）内，会使冷却油乳化，影响润滑效果。
随着冷凝水的不断增加，油位也会不断上升，最后冷却油将会随同压缩空气进入系统，污染压缩空气，对系统造成严重后果。
因此，为了防止冷凝水的产生，压缩腔内的温度不能过低，必须大于冷凝温度。
如排气压力为11bar（A）的空压机，冷凝温度为68℃，当压缩腔内温度低于68℃时，将有冷凝水析出。
因此喷油螺杆空压机的排气温度不能过低，即等温压缩的应用在喷油螺杆机中由于冷凝水的问题受到了限制。
2、提高容积利用率由于制造、安装以及运行三方面的原因，气缸内的余隙容积总是不可避免的，而余隙容积不仅直接减小了气缸的有效容积，而且其中所残留的高压气体还必须膨胀至吸气压力，气缸才能开始吸入新鲜气体，这样就等于进一步减小了气缸的有效容积。
不难理解，如果压力比愈大，则余隙容积内残留气体膨胀愈剧，气缸有效容积则愈小。
在极限情况下，甚至能够出现余隙容积内的气体在气缸内完全膨胀后，压力仍不低于吸气压力，这时就无法继续吸、排气，气缸的有效容积就变成了零。
如果采用多级压缩，则每一级的压缩比很小，余隙容积内残留气体稍微膨胀即可达到吸气压力，这样自然就可以使气缸有效容积增大，从而提高气缸容积的利用率。
3、降低排气温度压缩机的排除气体的温度是随压缩比的增加而升高的，压缩比越高排气温度就越高，但是过高的排气温度往往是不允许的。
这是由于：在油润滑的压缩机中，润滑油温度搞了会降低粘度，加剧磨损，当温度升高过高时容易在缸内及阀门上形成积碳，加剧磨损，有事甚至发生爆炸。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
３Ｏ ．
２ ＝ ｌ ＿ ：８ ８ ＝囊
．
数 ＝ 。 １
８ （） Ｆ ８ １ １
为不考虑冷却器压力
损 失 的情 况 。 由 图 ３
由于 ： ２可得下式 ： ，
Ｐ ～ Ｐ・ Ｐ ・ ｄＯ △ 一 ｓ ＝ Ｐ （） ２
２２ ． ２
孕
Ｐ＋ ｉ ２
（ 损失 的增加而增大。 ５ ）
（） ６
４ 结 论
由 前 述 分 析 可 得 ，考 虑级 间 压力 损 失情 况 下 的压 缩 比大
ｓ
（） ７
根据式 （ ） １及式（ ） 式（ ） ５ ７ 联立求解 ， 可得到经过 中 于未考虑中间冷却器 间冷却器 的压力损失 。现 以如图 ２ 所示三级压缩过程为 压 力 损 失 的 压 缩 比 。 例进行推算。 也就是说 ，在相 同情 况 下 ，随压 缩机 的 压
缩 比的增 大 ，压 缩 机 的级 间排 温 也相 应增
蒜／ ２ ． １ ２ ８ ０ １
２１ ．６
’
００ ００ ００ ０。 ０ ．２ ．４ ．６ ．８ ０
．
１ ０
中间冷却器压力损失／ Ｐ Ｍａ
图 ５ 压缩 比随压 力损失的
变 化 关 系图
加； 再考虑到冷却器工作一段 时间以后 ， 散热面进一步污 染、 结垢及部分散热管因损坏而失效 ， 要求实际的散热面 积应 比理论计算值增大 １％～ ５ 具体数值视计算方法 ２ ％， ５ 本 例选取 式 【 ） １ 中的 系数 ＝ ， 算压 缩 比相 等 、 １计 功翠 的精确度及环境要求而定。只有充分考虑 中间冷却器压 消耗最 少 时的情况 。 对应 的压 缩 比如式 （） ８至式 （０所 示 ： 力降的影响并结合现场实际， １） 才能合理 、 正确地设计中间
￣
一
— —
—
—
—
—
（） ３
排气压力／ Ｐ Ｍａ
图 ３ 压缩比随排气压力的
变化关 系图
２８・ －
由于 （ Ｐ ４ 目 ｄ △ ） 尸・ ， ＜ Ｐ 故式（ ） ３ 可简化为下式 ：
： ＋ （） ４
（） ２ 曲线 １为考 虑冷却器压力损失 的 情况 ，曲线 ２为不考
２ ６－ ．
线 ２的压缩 比。 （） ３ 由图 ５可 知 ，
０５ ． １ ． ０ １５ ． ２０ ． ２５ ．
由式 （ ） ４可得到结论 ： 在考虑中间冷却器压力降的两
吸气压力， Ｐ Ｍａ
式， 其中 尸 为级 间压力 。
曲线的压缩 比随压力
图 ４ 压 缩 比随 吸气 压 力 的 变 化 关 系 图
１９．＝ ， ｓ
［ ］ 陈永 江． ３ 容积式压 缩机原 理与结构设 计 ［ ． Ｍ］ 西安 ： 西安交 通大
每＝ｅｐ Ｌ 瓦 ．Ｐ １ ＰＡ ２ － － ｌ ＋ Ａ ２：
下式 ：
ｐ
．
… ［］ 郁永章． 缩机［ ． ： 大学，９７ 一 ４ ） 活塞式压 Ｍ］ 西安 西安交通 １９．
３ 。一
获）
作者简介 ： 军（９ ３ ） 男， 唐仪 １ ７ 一 ， 工程师 ， 主要从事油 气田压缩机设计制
Ａ ・ 一 Ａ ・ 广 ・ｄ０ Ｐ ・Ｐ ＋ Ｐ＝
（２ １）
造 工作 。
收 稿 日期 ：０ ｌ Ｏ — ９ ２ １— ３ ２
利用式（ ２ ， １ ）以中间冷却器 的压力损 失 Ａ ＝ ｐｉ Ｐ ５ ｓ 为
２－ 一 ４
虑冷却器压力损失 的 翟２ 藩 ． ２ 级压缩系统 中， 若设计时把值 Ａ ／ 加到第一级压缩机 的 Ｐ２ ２ ｌ ｏ＿ 情况。由图 ４ 可知 曲 １８ ． 出 口上 ， 可 以调整 使 ＝ ： 就 ｓ。 线 １ 的压 缩 比大 于 曲 ｌ ＿ ６
３ 多级 压缩 中间冷 却器 的 影响 对 于 串联 多 于 两级 压缩 机 时 ，可 得 到如 下一 系 列 公
ｌ＝ Ｌ — 孕 吉
（ 冷却 器 的散 热 面积 。 ８ ）
（） ９ （ ０ １）
［ 考文献 ］ 参
［ ］ 郁永 章 ． １ 容积式 压缩 机技术 手册 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 械工 业 出版社 ， 机
２０． ０ ０
［］ 林 梅 ， 嗣莹 ． 塞式 压缩 机 原理 ［ ． 安 ： 安交 通大 学 ， ２ 孙 活 Ｍ］ 西 西
机 械工程师 ２１ 年第８ ０１ 期《 １ ５ ４
学 ，９ ５ １８． （ 辑黄 编
，、 、 ’＿，、 、， ， 、 ’＿ 、，’＿＿ ，、 ’ 、 ’－， 一
在 式（ １ 中 ， 、 △ １ ） 、 Ｐ的值 是 已知 的 ， ＋和 只 而 也
的值可经过计算求得 。将式 （１做系数分解和简化后得 １）
可知 ，随着排气压力
的增 加 ， 压缩 比增大 ， 曲线 １ 的压 缩 比大 于 曲线 ２的压 缩 比。
嫖 丑 １ ２ ＿ ． ８ ０ ４ ６ ／
．
６
整理 式 （） ２可得 到式 （ ） 的级 间压力 的有效 解 ： ３所示
： —
２
４
６
８
ｌ ０
Ａｐ Ｖ ＇ ２ Ｐ，Ｐ ＋ （Ｐ ＋ Ａ ）４ ａ
解 决方 案
工艺 ， 工装 ， 臻真 ， 诠瞄 ， 柏娜 ， 维伍 ， 改遁 叠雹雹口 圆
器压力 降对整个 例 ， 针对不同吸、 排气压力情况 ， Ａ 就 Ｐ对压缩机系统性能 系统 的影响 。对 的影响做进一步的图例分析。
于 等 压 比 的 情
况 ， （） 式 １ 中的 系
（ ） ３中曲线 １图