离心式压气机2
离心式空气压缩机运行中的主要故障及检修技术分析
离心式空气压缩机运行中的主要故障及检修技术分析摘要：随着科技的进步，离心空压机在国内得到了广泛的应用。
空压机的工作受各种因素的影响，有时会发生故障，从而使压缩机不能正常工作。
为此，本文对化工企业离心压缩机在使用过程中出现的常见故障进行了分析，并根据实际情况，给出了相应的维修方法。
关键词：离心式压缩机；主要故障；检修技术引言：离心空压机在工业上应用最为广泛。
当压气机运转时，由于叶轮的高速转动，气体在扩压器流道内分散，增加了气压。
由于压缩空气管道中没有任何润滑部件，所以它的气体供给质量很高，但是一旦设备自身发生故障，将会使其脱离计算机的智能控制，从而导致很大的损失。
因此，文章对离心空压机在运行中经常出现的问题进行了分析。
1.1离心式空气压缩机的原理及其特点1.1离心式空气压缩机的特点我国工业生产的自动化程度不断提高，空压机的使用率不断提高，空压机作为一种工业能源的控制装置，其作用就是把发动机所发出的电力转换成气压，保证装置的正常工作。
根据内部结构的不同，可以分为封闭式、固定式和移动式。
离心空压机通过对压缩机的内部结构进行了优化和改进，使得空压机在高速运转时，内部压力不会发生很大的改变，从而减小了压缩机的机械损耗，提高了转速，降低了故障率。
1.2离心式空气压缩机的原理离心压气机的工作原理是由高速气流引起的离心力引起的。
由于气流速度较快，产生了离心力，因此，由于离心压气机的工作压力和叶轮的旋转速度，从而提高了空气的流速和离心力。
与传统的空压机相比，离心空压机在内部结构上有了较大的改进，从总体设计和使用者的角度来看，它更有利于其它装置的平稳运转。
在离心压气机中，一般采用一至二个叶片，两个叶片并排设置，以达到最大气压，加速气流进入压气机，改善压气机的气动性能。
2.离心式空压机在运行中的主要故障及检修2.1轴承温度2.1.1故障问题轴承是离心空压机的重要组成部分，它直接影响到整个机组能否正常运转，并保证它在长时间的高强度工作中的寿命。
离心压缩机在运行中的故障分析及检修技术
离心压缩机在运行中的故障分析及检修技术摘要：离心压缩机是一种高速空压机，使用范围较广。
离心压气机在维修和管理中具有较为显著的特点，即其主要气流沿径向运动。
本文通过简述离心压气机的工作原理，探究了它在使用过程中的常见故障和维修方法，以期为相关研究提供借鉴。
关键词：离心压缩机；故障分析；检修技术一、离心压缩机工作原理及优缺点（一）离心压缩机工作原理离心压缩机包括主机，冷却液，油站，电动机等部件。
机组存在较多质量控制点，机组水平，旋转件平衡水平，支撑轴承接品质等状况均由压缩机机组掌控，而这些零件是否正常运行决定着离心压缩机总体运作等级。
离心压缩机原理为电动机驱动压缩机主轴叶轮旋转，压缩机内部气体受离心力作用压缩进入扩散器，且此时工作轮中部形成一气流较稀的区域，叶轮内不断有新气涌入，确保气压机内的气能够持续流动，由于离心力的影响，压力升高在扩压器转速下降后，得到进一步提升，以满足生产工作需要。
在多级叶轮的串联作用下，还可以进一步改善其内部的压力[1]。
（二）离心压缩机的优缺点离心压缩机作为一种重要的机械设备，已在炼油、化工等行业得到广泛的应用。
尤其是多油楔轴承、小流量窄叶轮加工、高压密封等工艺的突破，使得离心压缩机的流量和压力都有了很大的提高，其应用领域也得到了进一步的拓展，在某种程度上可以替代往复压缩机。
离心压缩机占地面积小，重量轻，结构紧凑，气量大。
其工作效率高，操作可靠，摩擦件减少，零件数量减少，操作中的人力成本和维修成本低。
二、离心式压缩机故障诊断及检修的重要性离心压缩机的故障诊断和维修是非常关键的。
通过对离心压缩机的故障诊断与维修，可以极大地保障机组的正常运转。
随着全球一体化的不断深化，石油化工产业的发展与全球经济的关系日益密切，企业面临的挑战和机会也越来越多。
在石油化工行业，压缩机设备是不可或缺的，它直接关系到石油化工的生产是否能够获得良好的经济效益。
当前市场上的压缩机品种和性能都很丰富，而我国的压气机在效率和生产能力方面仍处于较低水平。
飞机压气机
压气机转子沿叶高方向是扭转的
②工作叶轮后空气旋转流
பைடு நூலகம்
场中，必然产生径向压力差，
半径越大，静压越高，使气 体微团产生向心加速度。 基元级叶栅形状和气流流 入角沿叶高不同，因此轴流 压气机的工作轮叶片和导流 器叶片呈扭曲状。
3.3 轴流式压气机的喘振
压气机非稳定工况可以分为两大类。
结构
就是一个盘，盘上 有沿径向排布的叶片。
叶轮 结构
分为导风轮和叶轮，中小型压气机两者做成一体，
大型压气机则装配在一起（大多数分开，为什么？）。 导风轮：使轴向进来的气流能更容易流进叶轮，一 般在叶轮的中央加工有一朝旋转方向扭转的叶片
叶轮 分类
叶轮
分类
叶轮 分类
叶轮 分类
扩压器
叶片式扩压器
叶轮的出口环
腔内沿周向装有 许多叶片，这些 叶片排布时与叶 轮相切，并且相 邻两叶片之间形 成扩张通道。
扩压器
管式扩压器
按气流流线方
向弯曲的，截面 形状为扩张形的 若干根管子。 不但降速扩压， 同时还从径向转 变为轴向流动。
集气管 作用
进一步降低
气流速度，提高 压力，并把压缩 空气送入燃烧室。
变化的关系通常称为压气机的流量特性。用曲线表示这些
参数之间的关系称为特性曲线。
压气机特性实验
在一定的压力、温度下：
固定转速，改变容积流量,用流量测量管测取流量。
在不同转速下做这个实验，就可以得到每个转速下，空 气流量与增压比之间的关系
压气机的工作特性
在某一转速下流过压气机 的空气流量有最大值和最小 值。所有最小流量连接起来 为“不稳定边界”（旋转失 速和喘振）。 流量特性线最右端为流量 阻塞点（流量再无法增加）。 随着空气流量减少，增压比增加。但增加到一定程度，增 压比有所降低，最后到达喘振边界。 实际发动机中，在稳定状态下，需要确定压气机在每个转 速下的工作点，把每个转速下的工作点连在一起就是稳态工 作线。（当代，工作线很靠近喘振边界）
离心式压气机的原理与设计(2)
叶轮效率与流体效率
---叶轮效率(1) ---叶轮效率(1) 叶轮效率
* H2 η2 = We
k H = R T2* − T1* k −1
* 2
(
)
叶轮效率η2的定 义：叶轮内气体 的总焓升H2*与叶 轮的有效功We之 比。叶轮效率表 征叶轮工作的完 善程度。
10
叶轮效率与流体效率
---叶轮效率(2) ---叶轮效率(2) 叶轮效率 图3-19表示在不同的a1/t1条件 下，叶轮效率η2与ca1’及u2’的 试验曲线。a1，表示叶轮进口 处两叶片之间最小截面(喉部) 的宽度；t1，表示叶轮进口处 叶片间的节距。 图中u2为叶轮圆周的比速度， a1/t1为喉口宽度与节距之比。 由图可以看出，当ca1=0.250.35时，η2最高；a1/t1的值 越小则η2也越高。
n2 n2 −1
15
叶轮出口空气状态参数的确定(3) 叶轮出口空气状态参数的确定
空气在叶轮任一通道上的流动都不可能是均态的。因 此计算所得数值是空气的平均参数值。 叶轮叶片的出口宽度b由流量方程确定，且应考虑到 叶片实际厚度对流道有效面积的堵塞影响。
M cτ 1 b2 = γ 2πD2 ca1τ 2
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叶轮出口空气状态参数的确定(2) 叶轮出口空气状态参数的确定
在较为精确的计算中，可以令 Qin = 0.5WId
2 µ 2 u2 可得： T2 = T1 + µ + 0.5α − k 2 R k −1
叶轮出口处的压力，可按多变方程计算：
T2 p2 = p1 T 1
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叶轮效率与流体效率
---流体效率 ---流体效率
Wad Wad ηh = = 2 Wad max u2
离心压气机理论-第一部分-2010
离心压气机基本理论
离心压气机叶轮可分为带叶冠叶轮和不带叶冠叶轮两种两种， 前者又叫闭式叶轮，后者又叫开式叶轮。图2和图3给出了这两 种叶轮形式。
图2 不带叶冠叶轮
图3 带叶冠叶轮
离心压气机基本理论
燃气轮机和涡轮增压器由于转速很高，通常使用开式叶轮。因 为增加叶冠会增加叶轮质量，使转子惯性增加，从而导致整机 性能恶化。
5级轴流+1级离心 5.30
3级轴流+1级离心 5.73
1级离心
1.60
2级离心
3.2-3.4
4级轴流+1级离心 4.2
2级离心
4.0
总增压比 17.00 14.72 8.0-8.30 13.14 14.38 15.00
为什么采用离心压气机？ 因为单级压比大，由于流量小，可以保证出口端压气机末级叶 片高度在合适的范围内，不会过小。
离心压气机概述
涡轮增压器是径流式叶轮机械应用的最为广泛的一个领域。 如果说燃气轮机是改进叶轮机械设计和制造技术的驱动力，那 么涡轮增压技术和涡轮增压器的广泛使用为径流式叶轮机械的 发展提供了广阔的市场。
废气涡轮增压的设想首先由瑞士人波希在1905年提出，当时获 得了德国和美国的专利。 1911年波希在单缸机上首次完成涡轮增压的台架试验。 1925年，波希又提出了脉冲增压的设想。 到1940年代，涡轮增压在船用和陆用大型发动机上得到了大量 推广使用。 直到1950年，涡轮增压器才在大型柴油机上得到广泛使用。
16 PWC
14
Байду номын сангаас
PWC
12
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PWC&Boeing
PWC209
&319
多变效率
第八章离心式压缩机原理§1 离心式压缩机的结构及应用排气压力超过34.3×104N/m2以上的气体机械为压缩机。
压缩机分为容积式和透平式两大类，后者是属于叶片式旋转机械，又分为离心式和轴流式两种。
透平式主要应用于低中压力，大流量场合。
离心式压缩机用途很广。
例如石油化学工业中，合成氨化肥生产中的氮，氢气体的离心压缩机，炼油和石化工业中普遍使用各种压缩机，天然气输送和制冷等场合的各种压缩机。
在动力工程中，离心式压缩机主要用于小功率的燃气轮机，内燃机增压以及动力风源等。
离心压缩机的结构如图8-1所示。
高压的离心压缩机由多级组成，为了减少后级的压缩功，还需要中间冷却，其主要可分为转子和定子两大部分。
分述如下：1.转子。
转子由主轴、叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等主要部件组成。
2.定子。
由机壳、扩压器、弯道、回流器、轴承和蜗壳等组成。
图8-1 离心式压缩机纵剖面结构图(1:吸气室 2:叶轮 3:扩压器 4:弯道 5:回流器 6:涡室 7，8:密封 9:隔板密封 10:轮盖密封11: 平衡盘12:推力盘 13:联轴节 14:卡环 15:主轴 16:机壳 17:轴承 18:推力轴承 19:隔板 20:导流叶片 )§2 离心式压缩机的基本方程一、欧拉方程离心式压缩机制的流动是很复杂的，是三元，周期性不稳定的流动。
我们在讲述基本方程一般采用如下的简化，即假设流动沿流道的每一个截面，气动参数是相同的，用平均值表示，这就是用一元流动来处理，同时平均后，认为气体流动时稳定的流动。
根据动量矩定理可以得到叶轮机械的欧拉方程，它表示叶轮的机械功能变成气体的能量，如果按每单位质量的气体计算，用表示，称为单位质量气体的理论能量：（8-1）式中和分别为气体绝对速度的周向分量，和叶轮的周向牵连速度，下标1和2分别表示进出口。
利用速度三角形可以得到欧拉方程的另一种形式：（8-2）二、能量方程离心式压缩机对于每单位质量气体所消耗的总功，可以认为是由叶轮对气体做功，内漏气损失和轮组损失所组成的。
微型燃气轮机的离心式压气机叶片设计及计算分析
微型燃气轮机的离心式压气机叶片设计及计算分析王瑞浩;李政;张力敏【摘要】离心式压气机作为微型燃气轮机的核心部件,对其整体性能有重要影响.为使微型燃气轮机上所用离心式压气机的叶片形状达到所需压比、效率等性能的目的,利用Concepts NREC软件完成了一台适用于100 kW、60000 rpm微型燃气轮机的离心压气机的一维方案设计、准三维设计和造型.利用经过校核的全三维CFD 软件所设计的离心压气机性能进行了验算,结果表明,该离心压气机内流流动参数分布合理,各项性能完全满足设计指标要求.【期刊名称】《黑龙江科学》【年(卷),期】2019(010)010【总页数】4页(P14-17)【关键词】微型燃气轮机;离心式压气机;叶片设计;气动设计;计算验证【作者】王瑞浩;李政;张力敏【作者单位】哈尔滨工程大学动力与能源工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学动力与能源工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学动力与能源工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】S216.41 引言微型燃气轮机相对于中大型燃气轮机来说，是一类新兴的小型热力发电机，其单机功率范围为25～300 kW，基本技术特征是采用离心式压气机及回热循环。
部分学者认为，微型燃气轮机发电技术有可能掀起“电源小型分散化”的技术革新热潮，成为21世纪能源技术的主流。
离心式压气机作为微型燃气轮机的核心部件，对其整体性能有重要影响。
为使微型燃气轮机上所用离心式压气机的叶片形状达到所需压比、效率等性能的目的，可利用Concepts NREC软件完成一维方案设计、准三维设计和造型。
利用经过校核的全三维CFD软件所设计的离心压气机性能进行验算，设计出一款符合微型燃气轮机功率和转速需要的离心式压气机。
2 一维设计对离心压气机的气动设计主要是设计其几何特征。
要确定轮毂直径、轮缘直径、出口宽度、扩压器内外直径、扩压器宽度、叶片数量等参数。
设计的基础方案是基于Concepts NREC公司的Compal软件。
柴油机的增压
柴油机的增压（一）增压的目的增压技术是提高柴油机功率最有效的措施之一，目前已广泛应用于船舶柴油机上。
pVnmi,eh根据： P, e60000可知，有效功率只与平均有效压力、气缸工作容积、柴油机转速、冲程系数及PpVnmeeh气缸数i等参数有关，故提高柴油机功率的措施，可以归纳为三个方面。
1．增加工作容积加大DiS、和，均能增加气缸工作容积，但这一措施会加大柴油机总重量和总尺寸，使造价增加，并给维修工作带来困难。
2．增加单位时间内的工作循环次数提高（或活塞平均速度）和采用二冲程柴油机（使=1），皆可增加单位时间内的工Cnmm作循环次数，但是，此措施会导致柴油机机械负荷和热负荷的增大，充气系数和机械效率,,vm的下降，使燃油燃烧恶化，影响柴油机工作可靠性和使用寿命。
3．提高平均有效压力P e由可知，要提高可通过提高机械效率或者提高平均指示压力来达到，P,P,,P,Peimemi但的变化范围很小，从减少机械损失来提高是有限的，所以的提高主要是依靠提高。
,,PPmmei由燃烧理论得知，增加每一工作循环的喷油量，能提高，但必须相应地增加气缸充气量，Pi以确保燃油完全燃烧。
在气缸容积不变的条件下，欲增加气缸充气量，必须增加进气密度，即先将空气进行压缩，然后使之进入气缸。
所谓增压，就是指通过提高柴油机进气压力来增加气缸的充气量。
这样，可以相应地增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力，从而有效地提高柴油机功率。
（二）中冷的作用中冷即将经压缩的空气，在进入气缸前进行中间冷却，以降低进气温度，增大进气密度。
中冷配合增压，可进一步增大气缸充气量。
中冷器（即增压空气中间冷却器）往往以舷外水作为冷却介质。
提高进气压力的方法一般是用空气压缩机来完成。
通常把这一设备称为增压器，而把实现增压所设置的成套附件及管路系统称为增压系统。
根据驱动增压器不同的能量来源，增压系统通常可分为三类。
（一）机械增压系统增压器由柴油机直接驱动的增压系统称为机械增压系统。
离心压缩机叶轮S_2流面正反命题的研究
图 2 叶片法向厚度分布表
2. 4
计算结果及分析 相对速度在平均相对流面沿叶根、 中间流
线和叶尖 3 条流线的变化示于图 3 。流线相同 位置处 , 轮盖处相对速度最大, 中间流 线次之, 轮盘处最小。 中间叶高处叶片吸力面、 压力面和平均相 对流面相对速度沿 流线的变化曲线 示于图 4。 相同流线位置处 , 吸力面相对速度值最大 , 平均 相对流面次之, 压力面最小, 这种分布规律符合 实际。因Байду номын сангаас压力面是工作面 , 表面压力大 ; 吸力 面是非工作面, 表面压力小; 平均相对流面的压 力介于两者之间。根据伯努利方程 , 压力大则 ) 13 )
风机技术 2007 年 第 6 期 /
试验研究
离心压缩机叶轮 S2 流面正反命题的研究
孙正中 苏莫明 钱泽球 / 西北工业大学动力与能源学院 摘要: 分别对流线曲率法正反两类命题进行了 研究。正问题中 , 利用背 掠式带分流叶片离心 压缩机叶轮算例 , 计算出子午面流场, 对该叶轮 进行了性能分析。在反问题中 , 根据给定设计 点参数, 设计出了一背掠式叶轮。鉴于气体涡 分布的重要性, 讨论了不同类型分布对叶轮性 能的影响, 得出后加载型分布适合离心压缩机 叶轮的结论。 关键词 : 离心式压缩机; 流线曲率法 ; 性能分析; 全可控涡; 设计 中图分类号: T H452 文献标识码 : B 文章编号 : 1006- 8155( 2007) 06- 0012- 06 Research on the Forward and Inverse Proposi t ion of S2 Surface of Centrifugal Compressor Im peller Abstract: T his paper focuses on t he forw ard and inverse proposit ion of streamline curvat ure met hod. In the forw ard proposit ion, a back sw ept impeller w ith split ters is employed as a sample, t he f low field in meridian surface is cal culated, and t he performance of this impeller is furt her analyzed. In the inverse proposit ion, a back- sw ept impeller is designed upon t he pa ramet ers of design point. For the signif icance of vort ex distribut ion, different types of vortex dis t ribut ion and corresponding f low fields are pre sented, and com e t o t he conclusion t hat t he later - loading t ype gives bet t er perf ormance for cen t rifugal compressor impeller. Key words: cent rifugal compressor; streamline curvat ure method; performance analysis; all cont rolled- vort ex ; design 自吴仲华教授 1952 年发表论文 A General T heory of T hree Dimensional F low in Subsonic or Supersonic T urbomachines of Ax ial, Radial, and M ixed F low T y pes, 提 出了两 类相 对流面 理论 ( 简称 S1 流面和 S2 流面 ) , 把三元流动分解为两 个流面上的二元流动问题来求解 , 为叶轮机械 内部流动的计算奠定了扎实的理论基础。 应用两类相对流面理论计算叶轮机械内部 流场的方法有多种, 其中工程界应用最多 , 思路 最为简洁的是流线曲率法。因其控制方程的系 数中包含有流线曲率, 故而得名。流线曲率法 有两个显著的特点: 首先 , 它将有粘性的流动简 化为无粘性的流动; 另外 , 它把一个通过流面约 束得到的二维 ( 流函数或势函数 ) 偏微分方程, 进一步简化为一维常微分方程 , 并且未引入任 何附加假设。 流线曲率法的求解, 一般 分为正命题和反 命题两类。 正命题就是根据已有的叶轮叶片和轮盘形 状 , 求解出叶轮内部流场。因此 , 正问题也可以 称为性能分析问题。 反问题则反之, 即根据规定的速度分布, 设 计出叶片形状。因此, 反问题 也可以称为设计 问题。 在通流理论模型下, 流线 曲率法正反两类 命题的求解建立在 4 个基本假定的基础上: ( 1) 控制方程建立在准正交线 ) 流线坐标 系下; ( 2) 流动过程无粘性 , 但考虑粘性 损失引 起的熵增, 气体的热力过程为多变过程; ( 3) 流动过程绝热 ;
两级离心式压气机湿压缩实验台系统改进设计与实验研究
ｏ ｔｉｉｇｔｅｒｓ ｌ ｔａ ｈ ａ ａｉｎｏ ｈ ｒｃｅ ｓｉ ｕｖ ｓａ ｄｃｎ ｕ ｄｐ ｗｅ ｒ ｂａ ｅ ｎ ｈ ｆｕｎ ｅｏ ｂａ ｎ ｈ ｅｕｔ ｈ ｔｔｅｖ ｒ ｔ ｆｃ ａａｔｒ ｔ ｃ ｒｅ ｎ ｏ ｓ ｍｅ ｏ ｒｗｅｅｏ ｔｉｄ ａ ｄｔｅｉｌ ｅ ｃ ｆ ｎ ｉ ｏ ｉ ｃ ｎ ｎ
Ｔ ｅＩ ｒ ｖｄＤｅｉｎａ ｄＥｘ ｅｉ ｎ ａ ｓａ ｃ ｆａＴ － ｔｇ ｎｒｆｇ ｌ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｓｇ ｎ ｐ ｒｍｅ ｔｌＲｅｅ ｒｈｏ ｗｏＳａ ｅＣｅ ｔｉｕ ａ Ｃ ｍｐ ｅｓｒｏ ｅ ｍｐ ｅｓｏ ｙｔｍ ｏ ｒｓｏ ｆＷ ｔＣｏ ｒｓｉｎＳ ｓｅ
维普资讯
第３ ５卷 第 １期 ２０ ０ ６年 ３月
两级离心式压气机 湿压缩实验 台系统
改进设计 与实验 研 究
王新年 ， 由雪琴 ， 淑英 ， 李 孙聿 峰
（ 尔滨工程 大学动 力与核 能工程 学院 ， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５ ０ １
值 得进 一步 深入 研究 的地 方 ， 如级 间喷 水 、 压缩 湿
应用， 广东顺德德胜燃气轮机电厂的燃气轮机发 电机组安 装 了进气 加湿 喷雾 系统 。随 着 国内燃 气
轮 机 电站 和燃 气 轮 机一 汽 轮机 联 合 循 环 电 站 的 蒸
迅 速增加 ， 而燃 油 与天 然气价 格 的逐 渐攀升 ， 压 湿 缩 技术应 用前 景将 愈加 广 阔 。所谓 湿 压缩就 是 在
ＷＡＮＧ Ｘｉ—ｉｎ 。ＯＵ ｅ ｉ Ｌ ｈ — ｉｇ， ＵＮ ｕｆ ｎ ｎｎａ Ｙ Ｘｕ － ｎ， ＩＳ ｕｙ ｎ Ｓ ｑ Ｙ —ｅｇ
（ｏｅｅｏＰｗ ｒ ｎ ｕｌ ｒ ｎｉ ｅｉ ． ａ ｉＥｇ ｅｒｇＵｉ ｒｔ． ａｂ ｅｏｇａｇ１００ ．ｈ ａ） Ｃｌｇ ｆ ｏ ｅ ｄＮｃ ａ ｇ ｅｒｇ Ｈ ｒ ｎ ｎｉ ｅｉ ｎ ｅｓｙ Ｈ ｒｉＨ ｉｎｊｎ ５０１Ｃ ｉ ｌ ａ ｅ Ｅ ｎ ｎ ｂ ｎ ｎ ｖ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ
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离心式压气机静压增加主要在工作叶轮中实现，增 压比为2.5-3.0 工作叶轮中气体增压有两方面因素
相对速度的变化 圆周速度的变化（占据主导地位）
气流离开叶轮时的方向
出口的相对速度不是沿着叶 片的径向流动,而是沿叶轮旋 转的方向落后一个角度δ
由于惯性作用,通道中的空气 沿着与叶轮旋转相反的方向 旋转
第4.1节 离心式压气机
离心式压气机的特点及应用
与轴流压气机相比具有迎风面积尺寸大、效率低的 特点
不宜用于高速飞行的大推力发动机上 在早期中小推力发动机以及近期小型发动机上得到了应 用
具有特性平缓、结构简单、工艺性好等优点
早期离心式压气机单级增压比为3.0-4.5，效率为 0.75-0.78 60年代借助于数值流场计算技术使增压比达到6-8 组合压气机（前面加上1-2级超跨音速轴流压气 机），应用于性能良好的小型风扇发动机
两面进气,这样可以增大进气量 对于平衡作用在轴承上的轴向力也有好处
4.1.1 离心式压气机的组成
4.1.1 离心式压气机的组成
扩压器
位于叶轮的出口处 其通道是扩张形的 空气在流过它时, 速度下降, 压力和温度都上升 使气流变为轴向, 将空气引入燃烧室
集气管
4.1.1 离心式压气机的组成
图4－5 双面离心式压气机进气装置
空气在工作叶轮中的流动 工作叶轮的直径符号标注如图4-6(a)所示。如果用某直径D的圆柱 面去截取工作叶轮,并展为平面,即得如图4-6(b)所示的图形。
图4－6 工作叶轮前的速度三角形和导风轮扭转的作用
进口截面上速度三角形分析
w1 V u V r
空气在扩压器中的流动
空气离开工作叶轮时,相对速度并不高,而绝对速度 还是很高的,一般相应的马赫数为1.1∽1.2。因此要 有扩压器使空气的静压进一步提高。 离心式压气机的扩压器一般由缝隙扩压器和叶片扩 压器两部分组成。
从工作轮出口截面2-2至截面 2’-2‘,为一环形缝隙
通过环形缝隙,合速度下降了, 从而达到了增压的目的 超音速气流经过环形缝隙后, 可降为亚音速,而后进入叶片 扩压器。
第4.1节 离心式压气机
定义：
空气在工作叶轮内沿远离 叶轮旋转中心的方向流动
离心式压气机的组成
由进气装置, 工作叶轮, 扩 压器, 集气管等部分组成 叶轮和扩压器是其中两个 主要部件
图4－1
离心式压气机
4.1.1 离心式压气机的组成
进气装置
安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的 功用
与轴流压气机相比具有迎风面积尺寸大、效率低的 特点
不宜用于高速飞行的大推力发动机上 在早期中小推力发动机以及近期小型发动机上得到了应 用
具有特性平缓、结构简单、工艺性好等优点
早期离心式压气机单级增压比为3.0-4.5，效率为 0.75-0.78 60年代借助于数值流场计算技术使增压比达到6-8 组合压气机（前面加上1-2级超跨音速轴流压气 机），应用于性能良好的小型风扇发动机
4.1.2 空气在离心式压气机中的流动
空气在导流器中的流动
单面进气的离心式压气机叶轮的进口直接与进气道 的出口相接 双面进气离心式压气机的进气装置一般由预旋片和 分气盆构成
预旋片的作用在于造成工作轮进口有一定规律的气流切 向速度分布 分气盆的作用则在于将经过预旋片的空气分为数层,以便 将空气较均匀地充满工作轮叶片的进口 进气装置中的流道做成略有收敛,使空气经过它后,速度略 有增大，以减少流动损失
空气在工作叶轮中的流动 气流经过导风轮,相对速度从进口w1的转为轴向,进 入叶轮后沿径向向外流动,并有一定的扩压作用
进入叶轮之后气流由轴向转为径向,向外流动,以相 对速度w2dp
2 2 2 2 w1 w2 u2 u1 2 2
气体经过工作叶轮的扩压
压气机主要功用
对流过它的空气进行压缩, 提高空气的压力, 为燃气 膨胀作功创造条件, 以改善发动机的经济性, 增大发 动机的推力 利用高速旋转的叶片对空气作功, 将功转变为压力 位能和内能 分为离心式压气机和轴流式压气机
提高空气压力的方法
压气机分类
第4.1节 离心式压气机
离心式压气机的特点及应用
离心式压气机的主要优点
单级增压比高 一级的增压比可达4:1－5:1, 甚至更高 同时离心式压气机稳定的工作范围宽 结构简单可靠 重量轻, 所需要的起动功率小
4.1.1 离心式压气机的组成
主要缺点
但它的流动损失大, 尤其是级间损失更大, 不适于用 多级, 最多两级 效率较低, 一般离心式压气机的效率最高只有83％ －85％, 甚至不到80％ 单位面积的流通能力低, 故迎风面积大, 阻力大
落后角δ的存在,使得工作叶 轮出口的绝对速度的切向分 速V2u小于出口的轮缘速度u2
图4-7工作轮出口速度三角形
本页面不作要求
“功率系数”或称“滑动因子”
V2u u2
根据实验表明,随叶片数目增加而增加。 当叶片数目趋于无穷多时,功率系数趋向于1 V2 成为 V2 ， V2 u ,落后角 0 此时，w2 变成 w2 ，
使气流拐弯并以一定方向均匀进入工作叶轮, 以减小流动 损失 此过程中气流加速，防止出现拐弯分离流 空气在流过它时速度增大,而压力和温度下降
图4－2 进气装置
气流参数变化
4.1.1 离心式压气机的组成
工作叶轮
高速旋转的部件 工作叶轮上叶片间的通道是扩张形的 空气在流过它时, 对空气作功, 加速空气的流速, 同 时提高空气的压力 从结构上叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种
2 1 2 1 2 1
2
tg 1
V1 V1 1 常数 u1 r r
导风轮相关概念 对于直式导风轮，工作轮叶片的前缘与轮缘速度相垂直,则空气微 团势必和叶片相撞击因而引起过大的损失或工作不稳定。 叶片的前缘要有扭转角,它的数值一般比相对速度的进口角大 2º ∽4º ,也就是攻角 由于沿半径增大而减小,因此叶片前缘的扭转角也应沿半径增大而 减小 为了便于制造和更换,常把前缘扭转部分的叶片与叶轮分开 ,前者叫 导风轮,后者仍叫叶轮
第四章 压气机
主要内容
第4.1节 离心式压气机 第4.2节 轴流式压气机
4.2.1 轴流式压气机的组成 4.2.2 基元级的工作原理 4.2.3 轴流式压气机的叶栅特性 4.2.4 轴流式压气机级的工作原理 4.2.5 多级轴流式压气机 4.2.6 轴流式压气机的参数 4.2.7 压气机的流量特性 4.2.8 压气机的喘振
从2‘-2’至3-3截面,为叶片扩 压器。
叶片型面大多采用圆孤,并沿 圆周均匀分布。叶片之间构 成了扩压通道 气流流经扩压器时,速度降低, 压力提高
图4-8离心式压气机的扩压器
空气在集气管中的流动中
空气从叶片式扩压器流出之后,流入集气管 集气管与燃烧室相连,它的作用除了把空气导入燃 烧室之外,还使气流速度继续降低,进一步提高压力。 为了缩小径向尺寸,常把扩压器和集气管统一在一 起,气流在拐弯中一边扩压,一边转为轴向。