Характеристики центробежных компрессоров

Характеристиками компрессоров являются графики зависи­мости конечного давления рк (или степени сжатия), мощности на валу и КПД от подачи компрессора. На одном графике мо­гут быть даны характеристики для одной или нескольких частот вращения. Подачу компрессора обычно выражают в единицах объема.

^pw^ ¹⁶². ^Р^теристика компрессо- Рис. 163. Характеристика компресй pa K-3250-41-1 (п в об/мин) pa K-250-61-1

Характеристики получают обычно испытанием моделей натурных конструкций при постоянной частоте вращения ва привода (/i=const). Пересчет характеристик на другую час' ту вращения или при переходе на другой газ осуществляют формулам (92), (94) и (96).

В качестве примера рассмотрим характеристики компресс ра K-3250-41-1 (рис. 162) с паротурбинным приводом. Так характеристики позволяют судить о совершенстве конструкт, компрессора, работающего при различных частотах вращенЦ в разных режимах нагрузки.

На рис. 163 приведена характеристика компрессора К-2! 61-1, позволяющая выяснить влияние давления всасывания рабочие параметры компрессора.

Характеристики лопастных компрессоров обладают неке' рыми особенностями, главные из которых следующие.

1. Наклон характеристик p==f(Q), определяемый отношй ем рк/Q (см. рис. 162), тем круче, чем выше частота вран ния вала компрессора. Это объясняется тем, что отношен Рк/Q пропорционально плотности газа, значение которой W. растает с увеличением частоты вращения (при повышении Я стоты вращения возрастает степень сжатия газа).

2. При больших подачах и частоте вращения напорные t рактеристики приближаются к вертикальной линии. Это озкаЧ ет, что в некоторых режимах подача компрессора сохраняе"

постоянной при изменении давления, что обусловлено тем, что высокие п и Q в межлопастных каналах достигают критических значений, равных скорости звука.

3. На работу центробежных компрессоров оказывает сущест­венное влияние пульсация давления и помпаж.

Возникновение пульсации в проточной части компрессоров объясняется периодическим, быстро повторяющимся отрывом вихрей с рабочих и направляющих лопастей. Снижение пульса­ций давления часто обеспечивается при уменьшении подачи путем дросселирования. Однако уменьшение подачи может при­вести к помпажу компрессора.

Динамика центробежных компрессоров. Наиболее важной частью центробежного компрессора является ротор, состоящий из вала, на котором установлены рабочие колеса, разгрузочный поршень, муфта, лабиринтные уплотнения. Ротор вращается в подшипниках, установленных в корпусе. В корпусе размещены также диффузоры, обратные направляющие аппараты и другие узлы. Роторы компрессоров вращаются с частотой вращения, равной нескольким тысячам мин-', а скорости в периферийной зоне рабочих колес достигают 300 м/с. Поэтому к точности из­готовления и монтажа ротора предъявляются очень высокие тре­бования.

Теоретически центр тяжести вращающихся масс ротора дол­жен находиться на его оси вращения. Практически обеспечить это невозможно. Смещение центра тяжести относительно оси вращения называют эксцентриситетом. Центробежная сила, воз­никающая при вращении ротора с эксцентрично расположенным центром тяжести, тем больше, чем больше эксцентриситет и масса ротора. Для оценки степени уравновешенности ротора используют понятие.остаточный дисбаланс, который равен про­изведению массы ротора на эксцентриситет. Допустимые значе­ния остаточного дисбаланса устанавливают в зависимости от массы и частоты вращения ротора. Нагрузки на опоры вращаю­щихся роторов от центробежной силы, вызываемой остаточным дисбалансом, даже у наиболее уравновешенных роторов в не­сколько раз превышают нагрузки от их массы. Операцию по уравновешиванию ротора называют балансировкой.

Так как идеально отбалансированных роторов не бывает, то наличие остаточного дисбаланса неизбежно вызывает нежела­тельные резонансные явления при так называемых критических частотах вращения. Ротор компрессора как любая физическая система имеет характерную ей собственную частоту колебаний. Когда частоты собственных колебаний и вращения ротора сов­падают, то наступает явление резонанса. Под действием возму­щающей силы от неуравновешенных масс амплитуда колебаний системы стремится к бесконечности, ротор может разрушиться. Обычно рабочие частоты вращения роторов выше критических.

Рис. 164. Схема двухкорпусных цент­робежных компрессоров с индивиду­альными двигателями (Д) для кор­пусов низкого (НД) и высокого (ВД) давления:

Рис. 165. Конструкции рабочих кол

а—с редуктором; б—без редуктора

Безопасность прохождения критических частот обеспечивав за счет упругих свойств вала ротора и скорости разгона.

Одним из параметров, определяющих критические чаете вращения, является длина ротора. В некоторых случаях п| большом числе рабочих колес последние не удается распс жить на одном валу. Поэтому сжатие газа осуществляют пос довательно в нескольких последовательно расположенных ко« прессорах.

На рис. 164 приведена схема двухкорпусных центробежт компрессоров с индивидуальными двигателями для корпус низкого и высокого давления.