氯氣離心式壓縮機(jī)性能曲線及調(diào)節(jié)方式

1、氯氣離心式壓縮機(jī)性能曲線及調(diào)節(jié)方式一、氯氣離心式壓縮機(jī)性能曲線1.壓縮機(jī)性能曲線的涵義氯氣離心式壓縮機(jī)的性能曲線又稱“特性曲線”（speciality curve）。它真實(shí)反映機(jī)組運(yùn)行時(shí)工況的變化。因?yàn)榧词乖诤愣ǖ霓D(zhuǎn)速情況下，壓縮機(jī)的容積流量不可能是個(gè)“定值”，這就是“透平式”壓縮機(jī)與“容積式”壓縮機(jī)所不同之處。壓縮機(jī)的容積流量是隨著氯氣管網(wǎng)中壓力（背壓或稱為管網(wǎng)端壓）的不同而改變，也是隨著機(jī)器效率、功率的變化而改變。為了真實(shí)反映機(jī)組運(yùn)行中工況條件變動(dòng)以后機(jī)組性能的變化情況，通常把機(jī)組在不同流量流通情況下，機(jī)組的排出壓力（或壓力升高比）、功率和壓縮機(jī)效率的變化關(guān)系用曲線形式直觀表現(xiàn)出來，這些曲

2、線就稱為機(jī)組或“級(jí)”的性能曲線。一般可以認(rèn)為整臺(tái)機(jī)組的性能曲線決定于每一級(jí)的性能曲線。性能曲線的橫坐標(biāo)通常用壓縮機(jī)的進(jìn)口容積流量作參數(shù)（此舉是便于不同機(jī)組的等同比較）；而對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)則為機(jī)組的排氣壓力（絕對(duì)壓力）或者壓力升高比，這類“特性曲線”稱為“壓力曲線”。如果縱坐標(biāo)采用壓縮機(jī)的軸功率的話，就稱為“功率曲線”；也可以是壓縮機(jī)或者各級(jí)的效率，就稱為“效率曲線”。每一條曲線都相應(yīng)于一個(gè)固定的轉(zhuǎn)速。有了這樣的性能曲線，就可以根據(jù)客戶的要求，選配相應(yīng)的壓縮機(jī)，并且可以選配電動(dòng)機(jī)。在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，可以根據(jù)機(jī)組在管網(wǎng)的工況條件去分析機(jī)組的工作狀態(tài)，確認(rèn)其在安全、高效區(qū)工作，是否達(dá)到壓縮機(jī)設(shè)計(jì)工況

3、的運(yùn)行點(diǎn)。一般壓縮機(jī)的特性曲線是由制造機(jī)組的廠家依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理繪制。所提供的技術(shù)說明都提供這樣的特性曲線，以供使用時(shí)參考。2.壓縮機(jī)性能曲線的特點(diǎn)氯氣離心式壓縮機(jī)的性能曲線是多種類的，盡管有的壓縮機(jī)所標(biāo)的銘牌參數(shù)相同，諸如：轉(zhuǎn)速、排出壓力、進(jìn)機(jī)流量、軸功率等都相同；但是繪制出來的性能曲線卻有不同。下面把壓縮機(jī)性能曲線的特點(diǎn)分析一下。 決定性能曲線形狀的因素在看壓縮機(jī)性能曲線時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)曲線的形狀各異，曲線的曲率半徑大小也不一樣，這究竟是什么道理呢？為此我們只能從壓縮機(jī)的多變能頭h p o l 與“進(jìn)機(jī)流量”之間的關(guān)系分析起。多級(jí)壓縮機(jī)是由許多“級(jí)”組成的。每一級(jí)壓縮以后，氣流的壓力升高比并不

4、是很高。如果不計(jì)氣體重度變化的話，我們用計(jì)算壓縮液體的靜壓頭所需要的能量頭方式近似計(jì)算壓縮機(jī)的多變壓縮能頭。單位重量的氣體壓頭升高所需的能量：h p o l =（p K p j）/ 氣體的壓力升高比：= 1 +/ p j·h p o l由此可見，壓力升高比與流量的關(guān)系是和“多變能頭”與流量的關(guān)系相當(dāng)?shù)?。?duì)于“后彎式”葉輪的壓縮機(jī)來說，多變壓縮能頭h p o l與壓縮機(jī)的進(jìn)氣流量呈一次方關(guān)系（葉輪的幾何尺寸和圓周速度都為常數(shù)），就是隨著氣體的流通量增大而下降的直線AB。但是它忽略了流動(dòng)過程中的“流道”損失部分。實(shí)際上由于“流道”中的氣流摩擦、沖擊等流動(dòng)損失存在，氣體所得的多變壓縮能頭還

5、需要從理論的壓縮能頭中減去這部分損失的能量。而氣體的流動(dòng)損失和液體的流動(dòng)損失一樣，都是和流量的平方成正比的，因此將理論能頭AB先減去流動(dòng)損失成為AB，兩者之差就是流動(dòng)損失值。另外，還要減去沖擊損失值（當(dāng)然沖擊損失只有在設(shè)計(jì)工況條件時(shí)才是最小的，而當(dāng)工況條件偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)都要增加）；因此再從AB中減去沖擊損失h s h部分便得到AB曲線。（兩頭低、中間高的駝峰狀曲線）這就是h p o l與流量的關(guān)系曲線。而壓力升高比形狀與其差不多。所以上述原因也就決定了壓力升高比與流量間的關(guān)系。通過上述分析可以得出結(jié)論，決定壓縮機(jī)性能曲線的形狀主要因素是葉輪對(duì)氣體作功的特性和氣體流動(dòng)過程中損失的特性。注：流量越

6、大，排除壓力越低，壓縮比越低。 轉(zhuǎn)速增加對(duì)性能曲線的影響上面已經(jīng)知道壓縮機(jī)性能曲線是由多變壓縮能頭h p o l（葉輪對(duì)氣體作功的特性）和流動(dòng)過程損失的特性h h y d決定的，因此凡是影響到氣體流動(dòng)過程損失的因素自然會(huì)影響到壓縮機(jī)的性能曲線。而壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速影響是最為明顯的。因?yàn)閴嚎s機(jī)的轉(zhuǎn)速變化直接影響到氣流的圓周速度。 u 2 = D 2 n / 60而理論壓縮能頭h t h 與圓周速度的平方成正比，也是與轉(zhuǎn)速的平方成正比。 h t h = u 2·u 22 / g當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，一方面機(jī)組的壓縮比（）及出口壓力（p K）將顯著增加；另一方面，使氣體流動(dòng)的馬赫數(shù)M增加（這是氣流

7、速度增大所致），就會(huì)使氣體流動(dòng)的損失增加，使得穩(wěn)定工況范圍縮??；在相同流量的變動(dòng)范圍內(nèi)，流動(dòng)損失增加得更多，為此性能曲線將變得“更陡”。從不同壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速下性能曲線的示意圖中可以看出，當(dāng)氣體流量大到某一數(shù)值之后，性能曲線甚至接近垂直形狀。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)速增大、氣流的馬赫數(shù)也已相當(dāng)大；如果再稍微增加流量的話，就使馬赫數(shù)達(dá)到最大值，已經(jīng)是堵塞工況了，再增大流量已經(jīng)不可能了。注：1壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速增加，機(jī)組的壓縮比（）及出口壓力（p K）將顯著增加，氣體流動(dòng)的損失增加，穩(wěn)定工況范圍縮小。2氣體流量大到某一數(shù)值之后，性能曲線甚至接近垂直形狀。 “級(jí)數(shù)”對(duì)壓縮機(jī)性能曲線的影響在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，前一級(jí)的工況條件改

8、變總要引起下一級(jí)工況條件的更大程度的改變。譬如：前一級(jí)的進(jìn)口容積流量增加了5 %，對(duì)于離心泵或者鼓風(fēng)機(jī)來說，該級(jí)的出口容積流量也增加相同的量。然而對(duì)于氯氣離心式壓縮機(jī)來說就不同了。因?yàn)殡S著氣體流量的增加，級(jí)的出口壓力要低于原來值，會(huì)引起出口氣體的重度減少，使得該級(jí)出口的氣體容積流量或稱進(jìn)入下一級(jí)的氣體容積流量增加幅度遠(yuǎn)大于5 %。由此就會(huì)引起下一級(jí)工況發(fā)生更大的變化，使得沖擊損失和流動(dòng)損失增加更多些。對(duì)于多級(jí)的離心式壓縮機(jī)來說，它的各級(jí)特性曲線相似，如果串接以后；整臺(tái)機(jī)組的特性曲線顯然要比單級(jí)的特性曲線顯得“更陡”一些。在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速越高的情況下，每一級(jí)的壓力升高比也越高；那么前一級(jí)的工況條件的

9、變化引起下一級(jí)工況條件的變化程度越大，使得損失增加更多，這樣的話，性能曲線更為陡。注：流量變化時(shí)，下一級(jí)流量增加要比前一級(jí)流量大。 最大流量和最小流量的限制一般氯氣離心式壓縮機(jī)的管網(wǎng)設(shè)置中包括機(jī)組的出口閥C（去分配臺(tái)）、排氣閥A（去除害塔）以及機(jī)組回流閥B（去機(jī)組進(jìn)口）。如果打開排氣閥門A的話，使管網(wǎng)中的阻力大為減少；機(jī)組的排氣量增加，排氣壓力（主機(jī)出口排出壓力）降低。當(dāng)排氣流量增加到一定程度時(shí)，排氣壓力下降非?？?，性能曲線幾乎是垂直下降。有兩種情況要關(guān)注的：由于在壓縮機(jī)的“流道”某個(gè)截面處，氣流速度相當(dāng)高；首先達(dá)到音速。此時(shí)的氣體流量已經(jīng)達(dá)到臨界流量（w = a），氣流的馬赫數(shù)M = 1，再

10、降低管網(wǎng)中的氣流壓力已經(jīng)不能使流量再增加了。從而氣流的流量也已經(jīng)達(dá)到了最大值Q m a x，這時(shí)再增加流量已經(jīng)成為不可能，就是所謂的堵塞工況。于是排氣壓力下降很快，表現(xiàn)在性能曲線圖上曲線呈直線下降趨勢。另外，雖然氣流速度未達(dá)到音速的話；但是由于進(jìn)氣流量增加，流動(dòng)損失和沖擊損失增加很快；使得壓縮機(jī)所消耗的功全部用于克服損失，幾乎沒有能力提高氣體的壓力，因此再增加流量亦是不可能了。如果壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，那么偏離設(shè)計(jì)工況使損失增加越快，因此達(dá)到最大流量的可能性越大，造成性能曲線越發(fā)陡峭。實(shí)際上壓縮機(jī)的特性曲線是受到了最大流量的限制。如果“關(guān)小”或關(guān)閉排氣閥A去增加管網(wǎng)阻力的話，壓縮機(jī)的排氣量就會(huì)減少

11、，排氣壓力相應(yīng)有所增加。但是當(dāng)排氣量減少到一定程度時(shí)，排氣壓力就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)；使得進(jìn)壓縮機(jī)的氣體流量也大幅度波動(dòng)，機(jī)組進(jìn)入了“喘振”工況。一旦發(fā)生“喘振”，壓縮機(jī)就出現(xiàn)最小流量（這就是“喘振”工況下的排氣量）。主機(jī)受到最小流量的限制，如果主機(jī)轉(zhuǎn)速提高，特性曲線就向增大流量方向移動(dòng)，所以最小流量極限也向增大流量方向移動(dòng)。由此可見，壓縮機(jī)有最大流量和最小流量的限制，再加上轉(zhuǎn)速的限制就構(gòu)成了離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。這個(gè)范圍越大，說明壓縮機(jī)的特性越好。二、性能曲線的影響因素氯氣離心式壓縮機(jī)組運(yùn)行的正常與否，是依據(jù)一系列狀態(tài)參數(shù)、依據(jù)變動(dòng)工況下的性能曲線，去作出準(zhǔn)確的判斷，以便確定壓縮機(jī)的運(yùn)行工況是否

12、處于最佳狀態(tài)。當(dāng)然對(duì)于輸送介質(zhì)是有毒的重氣體氯氣，更要掌握性能曲線中工作點(diǎn)的隨機(jī)變化，以便隨時(shí)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整。掌握影響機(jī)組性能曲線的參數(shù)變化因素，就是要了解這些參數(shù)與運(yùn)行介質(zhì)有關(guān)的分子量、絕熱系數(shù)、多變系數(shù)；與運(yùn)行條件有關(guān)的進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、主機(jī)轉(zhuǎn)速等。下面著重分析進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、分子量、絕熱系數(shù)等參數(shù)對(duì)性能曲線的影響。在作具體分析時(shí)，首先確定轉(zhuǎn)速和容積流量為定值（constant），這樣的話葉輪對(duì)氣體作功也為定值。此外忽略效率的變化，這樣葉輪產(chǎn)生的多變能量頭也就不會(huì)改變。分析參數(shù)對(duì)性能c曲線的影響，就是要分析這些參數(shù)對(duì)重量流量、壓力升高比、排氣壓力和功率的影響。1.離心式壓縮機(jī)進(jìn)氣

13、溫度的影響 在容積流量不變的情況下，壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度的變化將影響主機(jī)的重量流量。一般說來，在主機(jī)進(jìn)氣壓力不變時(shí)，要是進(jìn)氣溫度“降低”的話，那么氣體的“重度”就會(huì)增加；在相同的容積流量流通情況下，氣流的重量流量就要增加。同樣道理，如果進(jìn)氣溫度“升高”的話，就會(huì)使氣流的重量流量減少。由此可見，進(jìn)氣溫度的變化會(huì)使氣體的“重度”也發(fā)生變化，使得輸送氣量發(fā)生相應(yīng)的變化。氣流的重量流量與溫度成反比，用數(shù)學(xué)式表示為： G/ G = T J / T J or G T J = GT J式中的G、G分別為變化前后的氣體重量流量；T J、T J分別為變化前后的進(jìn)氣溫度。在實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)氣溫度升高，會(huì)使機(jī)組的回流量減少

14、，機(jī)組的輸送氣量有所降低。尤其在夏季，進(jìn)氣溫度較高的話，在同樣的電解直流載荷情況下，機(jī)組運(yùn)行中的回流量遠(yuǎn)少于冬季。如果機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)盈余量少的話，一旦進(jìn)氣溫度升高，也會(huì)出現(xiàn)透平壓縮機(jī)組“抽拉不動(dòng)”電解槽產(chǎn)出的氯氣；被迫降低電解槽直流電載荷的情況發(fā)生。但是在冬季，這種情況就極少發(fā)生。由此可見，嚴(yán)格地控制進(jìn)氣溫度是十分重要的。需要強(qiáng)化中間冷卻，以確保各級(jí)的進(jìn)氣溫度正常。有的氯堿企業(yè)采取中間冷卻器使用冷凍水進(jìn)行冷卻，那么機(jī)組的生產(chǎn)能力將會(huì)得到進(jìn)一步的強(qiáng)化。注：進(jìn)氣溫度高，壓縮機(jī)流量?。挥程燧x重點(diǎn)關(guān)注泡罩塔出口氯氣溫度。2025 進(jìn)氣溫度影響主機(jī)的排出壓力。一般說來，要是機(jī)組的進(jìn)氣溫度“降低”的話，壓縮機(jī)

15、對(duì)氣體作功所需要的多變能頭就將減少；這一點(diǎn)可以從多變能頭的計(jì)算式中看出來。 h p o l = m /（m 1）RT J（m 1）/ m 1）上面計(jì)算式中，“多變壓縮能頭”與“進(jìn)氣溫度”成正比關(guān)系。在壓縮機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速和容積流量不變的情況下，對(duì)氣體所作的“功”是相同的；這樣的話，壓縮氣體的壓力比就會(huì)增加。在進(jìn)氣壓力相同的情況下，排氣壓力也會(huì)增加。同樣道理，要是進(jìn)氣溫度升高的話，會(huì)使排氣壓力降低。實(shí)際運(yùn)行中，由于氯氣的進(jìn)氣溫度較高，造成排出壓力降低；但是電解槽氯氣的“抽拉”卻是相當(dāng)?shù)睦щy，夏季出現(xiàn)這種情況是屢見不鮮的。注：進(jìn)氣溫度高，壓縮機(jī)排氣壓力減低。 進(jìn)氣溫度影響主機(jī)軸功率。一般說來，進(jìn)氣溫度升

16、高會(huì)使主機(jī)輸送氣量（重量流量）降低，而壓縮機(jī)的軸功率為： N p o l = G·h p o l / 102·p o l 由計(jì)算式可知，在轉(zhuǎn)速不變的情況下，壓縮機(jī)軸功率是與重量流量成正比，因此進(jìn)氣溫度升高可以使主機(jī)的軸功率下降，同時(shí)使葉輪對(duì)氣體所作的“功”也將減少。同樣主機(jī)的軸功率是與“進(jìn)氣溫度”成反比，用數(shù)學(xué)表達(dá)式： N p o l·T J = N p o l·T J式中的N p o l、N p o l分別為變化前后的壓縮機(jī)軸功率；T J、T J分別為變化前后的進(jìn)氣溫度。當(dāng)然隨著進(jìn)氣溫度的上升，機(jī)組的排出壓力也隨著下降。2.離心式壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力的影響壓

17、縮機(jī)的進(jìn)氣壓力是影響機(jī)組性能曲線的重要參數(shù)。在進(jìn)氣溫度不變的情況下，將會(huì)影響到進(jìn)氣的重度。一般來說，進(jìn)氣壓力增加，那么氣相重度增加，這是依據(jù)氣體方程式得到的。 PV = n RT or P = GRT / VM = RT / M式中：P 氣體壓力，V 氣體的容積，G 氣體的重量，R 氣體常數(shù)，T 氣體溫度，M 氣體分子量， 氣體重度。在容積流量不變的情況下，壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力與重量流量成正比。 G/ G = P J/ P J此外，由于進(jìn)氣壓力并不影響壓縮氣體所需要的能量頭以及葉輪對(duì)氣體所作功需要的能量頭，因此氣體的壓力升高比不會(huì)改變，可見機(jī)組的“排氣壓力”與“進(jìn)氣壓力”也成正比。 P J/ P J

18、 = P c/ P c壓縮機(jī)的軸功率因?yàn)橹亓苛髁颗c“進(jìn)氣壓力”成正比，也與“進(jìn)氣壓力”成正比。 N p o l/ N p o l = P J/ P J在實(shí)際的運(yùn)行過程中，壓縮機(jī)的“進(jìn)氣壓力”對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響很大。一般的“進(jìn)氣壓力”是負(fù)壓，而負(fù)壓不能太高。要是“進(jìn)氣負(fù)壓”太高的話，壓縮機(jī)的輸送氣量將會(huì)下降（重量流量）；此外，機(jī)組的“排出壓力”也不會(huì)太高，葉輪作功也不多。壓縮機(jī)的進(jìn)口“負(fù)壓”太高，首先要想到從電解槽出口的陽極氯氣總管至離心式壓縮機(jī)的進(jìn)口段的阻力太大（或有堵塞的可能，要么鈦冷卻器氯水結(jié)冰、要么硫酸除霧器濾網(wǎng)堵塞等）。在排除故障之后，仍然顯得“負(fù)壓”過高，只能在“負(fù)壓段”增設(shè)“鈦制的鼓

19、風(fēng)機(jī)”來增加壓力，促使離心式壓縮機(jī)的壓力上升，來實(shí)現(xiàn)提高輸送能力、增加主機(jī)出口壓力的目的。注：進(jìn)氣壓力不影響壓縮比，進(jìn)氣壓力越高，排氣壓力越高，壓縮機(jī)輸送氯氣流量越高，電機(jī)軸功率越大。進(jìn)氣太低的話，壓縮機(jī)的輸送氣量將會(huì)下降（重量流量）。3.輸送介質(zhì)性質(zhì)變化的影響對(duì)于輸送介質(zhì)性質(zhì)的變化，僅兩個(gè)主要參數(shù)有關(guān)。即氣體分子量與比熱比（絕熱系數(shù)）。對(duì)氯氣離心式壓縮機(jī)來說，在運(yùn)行過程中，輸送介質(zhì)就會(huì)出現(xiàn)空氣、淡氯氣、濃氯氣等介質(zhì)的變化，因此也要予以重視的。 分子量的影響首先，在容積流量一定的情況下，氣體的分子量（介質(zhì)）越大，氣體的重度也越大（稱為重氣體）。因此重量流量越大。重量流量與分子量成正比。 G/

20、G = M/ M式中的G、G分別表示變化前后的重量流量，M、M分別表示變化前后的分子量。這就讓我們聯(lián)想到氯氣離心式壓縮機(jī)組與電解槽同步開車時(shí)，機(jī)內(nèi)主要輸送介質(zhì)是空氣，隨著電解通電開車，機(jī)內(nèi)的輸送介質(zhì)成為較淡的氯氣和較濃的氯氣。與空氣相比，氯氣要比空氣重2.5倍。其次，隨著氣體分子量的增加，介質(zhì)就越容易受到壓縮，壓縮氣體所需要的能量可以少一些。在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速不變和氣體容積流量不變的前提下，葉輪作功所產(chǎn)生的能量頭顯然也是不變的，因此分子量大一些的氣體，重度也大。要想使氣體的壓力升高比增加的話，必須使機(jī)組的排出壓力在進(jìn)氣壓力一定的前提下也大幅度增加。還是用空氣與氯氣來比較，在同樣的容積流量的情況下，前

21、者排出壓力為0.1MPa，而后者的排出壓力就為0.35 M pa。最后，就是氣體分子量越大，它的重量流量也越大。軸功率與重量流量成正比， N p o l/ N p o l = G/ G = M/ M在實(shí)際的運(yùn)行中我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)：機(jī)組在空氣狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主機(jī)的電流指示比較低，所消耗的功率也較少；在氯氣狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主機(jī)的電流指示就高，所消耗的功率也相應(yīng)增大，緣由就在于此。 比熱比的影響比熱比K是等壓比熱C p與“等容比熱”C V 之比，又稱為絕熱指數(shù)（adiabatic index）。它對(duì)重量流量并沒有太多的影響，但是它對(duì)壓縮比有些影響。 h p o l = K /（K 1）·RT J（

22、K 1）/ Kp o l 1）從多變壓縮能頭的計(jì)算式可以看到，在壓縮能頭、進(jìn)氣溫度不變的情況下，壓縮比與絕熱指數(shù)K有一定的影響關(guān)系。但是總體上絕熱指數(shù)的變化是不太大的，對(duì)壓縮比的影響也不是很大；那么對(duì)功率的影響也就很小了。綜上所述，分析了幾個(gè)主要參數(shù)在轉(zhuǎn)速、容積流量相同的情況下，離心式壓縮機(jī)的重量流量與“進(jìn)氣壓力”、輸送介質(zhì)的分子量成正比；與“進(jìn)氣溫度”成反比。壓縮機(jī)的排出壓力與“進(jìn)氣壓力”成正比；排出壓力隨著“進(jìn)氣溫度”的降低、氣體分子量的增加而增加。壓縮機(jī)的功率與“進(jìn)氣溫度”成反比，隨著“進(jìn)氣壓力”、氣體分子量增加而增加（成正比關(guān)系）。以上這些參數(shù)間的變化關(guān)系在日常操作運(yùn)行中必須了解掌握。

23、由于壓縮機(jī)特性曲線的任何變化，在一定運(yùn)行工況條件下還可能出現(xiàn)“喘振”。所以希望壓縮機(jī)運(yùn)行過程中盡可能保持壓力不變，氣體的容積流量可以改變。如果“進(jìn)氣溫度”升高比較多的話，或者輸送介質(zhì)分子量減少很多的話（壓縮機(jī)內(nèi)抽入空氣），就有可能使壓縮機(jī)處于“喘振”工況條件之下運(yùn)行（從性能曲線上看，壓縮機(jī)處于喘振區(qū)域之內(nèi)）。從分子量變化對(duì)性能曲線的影響圖中可以看出，氣體分子量M = 71（氯氣）時(shí)，工作點(diǎn)處于性能曲線較為平坦的區(qū)域。但是分子量減少到M = 29（空氣）時(shí)，要是主機(jī)保持出口壓力不變的話，工作點(diǎn)就處于性能曲線較為陡峭的“喘振區(qū)域”了。同樣氣體的溫度升高也會(huì)帶來使壓縮機(jī)處于“喘振工況”的條件。一般對(duì)

24、輸送介質(zhì)的分子量波動(dòng)范圍作出規(guī)定，不能超過6 10 %。4.“進(jìn)氣狀態(tài)”變化和氣體性質(zhì)變化時(shí)性能曲線的換算上面已經(jīng)簡單分析了氯氣離心式壓縮機(jī)的“進(jìn)氣條件”、氣體性質(zhì)變化對(duì)性能曲線的影響。那么如何根據(jù)這些條件變化對(duì)主機(jī)性能曲線的影響來估算性能曲線呢？在第一臺(tái)氯氣離心式壓縮機(jī)組投入運(yùn)行，取代了“液環(huán)式壓縮機(jī)”（納氏泵）之初，現(xiàn)場校核壓縮機(jī)性能。由于現(xiàn)場的工況條件（進(jìn)氣狀態(tài)、氣體性質(zhì)等）與機(jī)組在出廠試驗(yàn)時(shí)有所不同；就是說，在相同的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和容積流量條件下，壓縮機(jī)的排出壓力不同。必須適當(dāng)?shù)刈兏鼔嚎s機(jī)的轉(zhuǎn)速和容積流量。如何來改變呢？一個(gè)先決條件是要求壓縮機(jī)保持工作條件相似，希望氣體在主機(jī)“流道”流動(dòng)與

25、各類損失也相似，實(shí)際上是氣體流動(dòng)速度三角形相似（影響各種流動(dòng)等損失的主要參數(shù)馬赫數(shù)一樣）。如圖所示，OAB是相應(yīng)于“進(jìn)氣溫度”T1的葉輪進(jìn)口速度三角形，此時(shí)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速是常數(shù)；如果“進(jìn)氣溫度”改變（如降低）為T1，要保持容積流量也為常數(shù)，當(dāng)然要保持著相似的速度三角形。這樣就滿足了第一個(gè)條件（主機(jī)流道流動(dòng)狀態(tài)相似）。但是未必能保持壓縮機(jī)的損失情況相同，無法滿足第二個(gè)條件（各類損失相似）。究竟是什么原因呢？因?yàn)闅怏w的馬赫數(shù)M不同。馬赫數(shù)是表征輸送介質(zhì)可壓縮性能的一個(gè)準(zhǔn)數(shù)。它是氣流速度C與該速度所在點(diǎn)氣體溫度下的音速a之比（M = C / a）。音速只與氣體的溫度有關(guān)，與氣體的壓力沒有關(guān)系的參數(shù)。溫

26、度提高時(shí)會(huì)使音速變大，對(duì)于不同氣體來說，絕熱指數(shù)K和氣體常數(shù)R是不同的，因此音速也不同。而氣體常數(shù)R = 848 / ，分子量大的氣體（如氯氣）音速也小，因?yàn)镽 =（K g RT）0.5。由此可見，氣體性質(zhì)參數(shù)K、R的任何變化以及“進(jìn)氣溫度”的任何變化，都會(huì)使音速發(fā)生變化。即使氣流速度不變，氣流的馬赫數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。音速大，氣流的馬赫數(shù)減??；音速小，氣流的馬赫數(shù)增大。一般來說，氣流的馬赫數(shù)大于1，氣流就是超音速氣流；馬赫數(shù)小于1。氣流就是亞音速氣流。氣流馬赫數(shù)的變化使得氣體在流動(dòng)過程中損失情況發(fā)生變化。為了同時(shí)滿足上面所述的兩個(gè)條件，只有依據(jù)工況條件的變化而使容積流量和圓周速度同時(shí)發(fā)生變化。這

27、樣做既能滿足馬赫數(shù)不變，又能滿足速度三角形的相似。例如：“進(jìn)氣溫度”降低至T1，音速就會(huì)減少，成為a=（K g RT）0.5為了保持氣流的馬赫數(shù)不變，相應(yīng)的氣流速度也必須減少，應(yīng)按照音速減少的倍數(shù)相應(yīng)減少。a / a=（T / T）0.5；u 1/ u 1 = c1/ c 1 =（T/ T）0.5or：h p o l/ h p o l = Q/ Q =（T/ T）0.5綜上所述，可以得出：h p o l= h p o l·（T/ T）0.5，or Q= Q（T/ T）0.5 其他，如氣體性質(zhì)的變化也和溫度變化一樣，要使轉(zhuǎn)速和容積流量也作出相應(yīng)的變動(dòng)。這就意味著可以將原有特性的參數(shù)乘以

28、相應(yīng)的比例系數(shù)就可以換成適應(yīng)新的情況。具體的換算方式是： 對(duì)應(yīng)于原性能曲線上的數(shù)值（在P1、T1、R的情況下），容積流量為Q、主機(jī)轉(zhuǎn)速為n的話，換算到所求的性能曲線數(shù)值為（RT/ R T）0.5； 對(duì)應(yīng)于原性能曲線上的數(shù)值（在P1、T1、R的情況下），重量流量為G的話，換算到所求的性能曲線數(shù)值為P/ P（R T / RT）0.5； 對(duì)應(yīng)于原性能曲線上的數(shù)值（在P1、T1、R的情況下），排出壓力為P C的話，換算到所求的性能曲線數(shù)值為P/ P； 對(duì)應(yīng)于原性能曲線上的數(shù)值（在P1、T1、R的情況下），壓縮機(jī)軸功率為N K的話，換算到所求的性能曲線數(shù)值為P/ P（RT/ R T）0.5； 對(duì)應(yīng)于原性

29、能曲線上的數(shù)值（在P1、T1、R的情況下），壓縮比與多變效率之積為p o l的話，換算到所求的性能曲線數(shù)值為1.0。以上的換算方法中沒有反映出氣體比熱比（絕熱指數(shù)K），因?yàn)樵谶\(yùn)行過程中雖然會(huì)有一些變化，但是絕熱指數(shù)的變化并不大，因此可以不予考慮。如果輸送介質(zhì)完全不同的話，原則上破壞了相似條件；要做近似估算，也可以和“進(jìn)氣溫度”、氣體常數(shù)等一般處理。至于不同轉(zhuǎn)速情況下的性能曲線換算在實(shí)際操作運(yùn)行中意義不是很大，因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)的氯氣離心式壓縮機(jī)不管是進(jìn)口機(jī)組還是國產(chǎn)機(jī)組，原動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速基本在運(yùn)行過程中沒有什么變化。因此舉個(gè)實(shí)例來說明一下：已知：氯氣離心式壓縮機(jī)組的其中一段性能曲線（100 %），

30、轉(zhuǎn)速為10410 rpm，三點(diǎn)A、B、C的有關(guān)參數(shù)為（進(jìn)氣流量、壓力升高比以及壓縮機(jī)軸功率）如下所示：項(xiàng)目ABC進(jìn)氣容積Qj（ m3 / h r）370040004200壓力升高比1.671.551.50壓縮機(jī)軸功率N（ K w）300310320請(qǐng)計(jì)算95 %轉(zhuǎn)速時(shí)相應(yīng)的參數(shù)。解：取絕熱指數(shù)K = 1.322，多變效率p o l = 0.75；因此 m /（m 1）= k /（k 1）p o l = 1.322×0.75 / 0.322 = 3.1；（m 1）/ m = 0.32；其他計(jì)算列入下表：項(xiàng)目ABC備注進(jìn)氣容積Qj（ m3 / h r）351538003990Q= Q&#

31、183;n/ n（m 1）/ m - 10.180.150.14（m 1）/ m - 10.160.140.13壓力升高比1.581.51.47軸功率N（K w）257266274三、氯氣離心式壓縮機(jī)調(diào)節(jié)方式1.氯氣離心式壓縮機(jī)和管路的聯(lián)合運(yùn)行氯氣離心式壓縮機(jī)組的工作點(diǎn)是與壓縮機(jī)所在管路系統(tǒng)的特性曲線密切相關(guān)的。所謂的管路特性曲線就是當(dāng)管路工況條件固定時(shí)（如：氯氣用戶都能正常運(yùn)行，使管路中的氯氣壓力、流量等處于均衡狀態(tài)），氣體流過管路所需要的能量頭（h t u b）與管路流量（Q J）之間的關(guān)系曲線。在分析管路特性曲線時(shí)，假設(shè)所有管路都處于壓縮機(jī)出口（不計(jì)壓縮機(jī)段間的管道，主機(jī)出口與整個(gè)氯氣管

32、網(wǎng)相通連）。這樣壓縮機(jī)的進(jìn)氣條件（進(jìn)氣溫度與進(jìn)氣壓力）將不隨工況條件的變化而變化，管路所需的能頭（h t u b）可以用“管端壓力”（Pe）的大小來反映，因此管路特性曲線可以用Pe - Q J來表示。1）壓縮機(jī)正常工作時(shí)的工作點(diǎn)和氣體流量 管路特性曲線（pipeline characteristic curve）一般氯氣離心式壓縮機(jī)組是與出口的氯氣管網(wǎng)相串聯(lián)的，在正常工作狀態(tài)時(shí)，流過壓縮機(jī)的氣體容積流量必然等于流過管網(wǎng)的氣體容積流量。即：壓縮機(jī)輸送氣量G C = 管網(wǎng)氣體流量G t u b；同樣，壓縮機(jī)的排出壓力也應(yīng)該與管網(wǎng)的“端壓”相等。也就是：壓縮機(jī)排出氯氣壓力P C = 管網(wǎng)“端壓” P

33、E。我們知道管路特性曲線實(shí)質(zhì)上是一條二次曲線。在管網(wǎng)氯氣壓力十分穩(wěn)定的情況下，氯氣管網(wǎng)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。管網(wǎng)中的阻力系數(shù)、管網(wǎng)中某一處的截面積、某一處的壓力都是定值。“管端”的氯氣溫度也可以看作定值，與主機(jī)的排出溫度相同。對(duì)于局部管路的特性曲線來講是一條約45°向右上方舒展延伸的曲線。如果管網(wǎng)中的工作狀態(tài)出現(xiàn)變化的話，管路的局部阻力系數(shù)就會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致管路的特性曲線的斜率也發(fā)生變化。在用戶的使用氯氣量放大（用戶的氯氣進(jìn)口閥門開大）時(shí)，管路中的局部阻力系數(shù)減小，管路特性曲線的斜率也相應(yīng)減小，使得特性曲線伸展的角度（與橫坐標(biāo)流量相交的角度）變小，因此曲線顯得平緩舒展。相反，用戶的使

34、用氯氣量減?。ㄓ脩舻穆葰膺M(jìn)口閥門關(guān)小或關(guān)閉）時(shí)，使得管網(wǎng)中的氯氣流量失去了平衡；管路中的阻力系數(shù)增大，管網(wǎng)中氯氣“端壓”增高，管路特性曲線的斜率相應(yīng)增大，使得特性曲線伸展的角度增大，曲線顯得陡峭。由此可見，管路特性曲線是反映管網(wǎng)阻力損失為主的特性方程曲線。曲線所處的位置變動(dòng)很直觀的反映出管網(wǎng)中氯氣“端壓”的高低，管路阻力損失的大小。 離心式壓縮機(jī)穩(wěn)定工作條件我們知道，氯氣離心式壓縮機(jī)組在運(yùn)作時(shí)；要是管網(wǎng)的“端壓”（或稱為“背壓”back pressure）大于機(jī)組的排出壓力（PE P C）時(shí)，壓縮機(jī)中的氣流被減速（機(jī)內(nèi)氯氣流遇上高于自己的壓力，只能減速流動(dòng)）。由主機(jī)的性能曲線可知，壓縮機(jī)輸送氣

35、量的減少就會(huì)直接導(dǎo)致壓縮機(jī)排出壓力的升高。等到主機(jī)的排出氯氣壓力增高到等于“背壓”時(shí)，壓縮機(jī)的輸送氣量就不會(huì)再減少，而是以對(duì)應(yīng)于該排出壓力下的氯氣流量穩(wěn)定地流出壓縮機(jī)進(jìn)入管網(wǎng)。要是管網(wǎng)中“背壓”小于壓縮機(jī)出口的排出壓力時(shí)，壓縮機(jī)出口的氣流會(huì)加速，導(dǎo)致通過壓縮機(jī)的氯氣流量增大。那么隨著氯氣流量的增大就直接導(dǎo)致壓縮機(jī)出口的排出壓力下降。等到主機(jī)的排出壓力與管網(wǎng)中“背壓”相等時(shí)，壓縮機(jī)的輸送氣量又穩(wěn)定了下來。由此可見，氯氣離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作條件之一就是壓縮機(jī)的出口的排出氣體壓力要等于管網(wǎng)中的氯氣“背壓”。 設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)工作點(diǎn)和氣量氯氣離心式壓縮機(jī)在一定的運(yùn)行轉(zhuǎn)速（n = constant）及進(jìn)氣

36、條件（T J = constant and P J = constant）下工作時(shí)，壓縮機(jī)的運(yùn)行工作點(diǎn)只能在性能曲線上（P C Q J）。對(duì)于管路來講，在管網(wǎng)的運(yùn)行情況一定時(shí)，經(jīng)過管路的氣體流量（Q J）與所需的管網(wǎng)“端壓”（P E）之間的關(guān)系也應(yīng)該符合管路特性曲線（P E - Q J）的關(guān)系。既然氯氣離心式壓縮機(jī)要在一定的管路中工作，它的工作點(diǎn)必須既要在壓縮機(jī)性能曲線上，又要在管路的特性曲線上。這樣的話一臺(tái)壓縮機(jī)的工作點(diǎn)W是處于壓縮機(jī)的性能曲線與管路特性曲線的交會(huì)處。這時(shí)的運(yùn)行氣量為Q w ；而運(yùn)行壓力P c w = P e w 。氯氣離心式壓縮機(jī)在管路中的工作點(diǎn)當(dāng)壓縮機(jī)在管路中運(yùn)行時(shí)，工作

37、點(diǎn)就是圖中的W。一旦壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)偏離了工作點(diǎn)，那么壓縮機(jī)就會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，使得工作點(diǎn)回到原來的W點(diǎn)。例如：壓縮機(jī)因?yàn)槟撤N原因使得壓縮機(jī)處于B點(diǎn)下運(yùn)行，那么壓縮機(jī)的排出壓力從P w上升至P c B，而輸出氣量由Q w 降低到Q B 。這時(shí)管路的“端壓”不會(huì)立刻下降，這是因?yàn)闅怏w的可壓縮性造成，而是要有一段滯后的時(shí)間，才會(huì)使工作點(diǎn)壓力P w漸漸降到與Q B對(duì)應(yīng)的P e B 。即使管網(wǎng)“端壓”不下跌，從圖中也能看出壓縮機(jī)性能曲線對(duì)應(yīng)于Q B氣量時(shí)的機(jī)組排出壓力也大于B工作點(diǎn)的管網(wǎng)壓力。這時(shí)壓縮機(jī)的氣量增加，同時(shí)使機(jī)出口的排出壓力下降；當(dāng)機(jī)內(nèi)氣量增加到使機(jī)器的排出壓力與管網(wǎng)的“端壓”相等時(shí)才會(huì)穩(wěn)定下來，這

38、時(shí)機(jī)組排出壓力與管網(wǎng)“背壓”相等的工況條件正好是工作點(diǎn)W點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的工作條件。同樣我們可以證明，要是工作點(diǎn)偏離到了A點(diǎn)，使得壓縮機(jī)的輸送氣量大于原正常工作點(diǎn)的氣量，壓縮機(jī)也會(huì)自動(dòng)通過減少輸送氣量來提升輸出壓力，再次使得壓縮機(jī)的輸出壓力與管網(wǎng)的“端壓”相等，使得工作點(diǎn)回到W點(diǎn)。2）氯氣離心式壓縮機(jī)氣量的調(diào)節(jié)氯氣離心式壓縮機(jī)在運(yùn)行中經(jīng)常需要進(jìn)行氣量的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)各種不同輸送氣量工況條件下的不同要求，使得壓縮機(jī)運(yùn)行維持正常狀態(tài)。這種特定的不同要求是要機(jī)組采取相應(yīng)的措施去適應(yīng)，這就是壓縮機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)。大致可以分為三類： 要求壓縮機(jī)輸出氣體壓力保持不變（調(diào)節(jié)壓力）要求壓縮機(jī)的輸出壓力保持不變（P C =

39、constant）是確保壓縮機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件。因?yàn)閴嚎s機(jī)的出口管網(wǎng)一旦“端壓”升高的話，使得機(jī)組的排出壓力小于“背壓”；不得不減少輸出氣量，使得機(jī)組進(jìn)入“喘振工況”區(qū)域（以后章節(jié)中會(huì)作介紹）。使得機(jī)組運(yùn)行的不安全因素增加，要求壓縮機(jī)輸出氣體壓力保持不變，及時(shí)調(diào)節(jié)壓力不失為相當(dāng)明智的舉措。常見的調(diào)節(jié)方式是在壓縮機(jī)的出口兩位閥門（通往氯氣用戶管網(wǎng)）之前，安裝一個(gè)自動(dòng)通向事故氯氣處理裝置（又稱為“除害塔”）的調(diào)節(jié)閥門；并且設(shè)置一個(gè)限定的壓力值（這個(gè)壓力實(shí)際上就是機(jī)組所能承受的最高排出壓力，也就是確保機(jī)組不進(jìn)入喘振區(qū)域的最低壓力）和高壓力報(bào)警裝置。一旦機(jī)組出口的管網(wǎng)“端壓”達(dá)到這個(gè)壓力限定值就

40、報(bào)警；超過的話，該自控閥門自動(dòng)開啟一定的開啟度，使超壓的氯氣迅速排向“除害塔”處理掉。當(dāng)管網(wǎng)氯氣壓力低于這個(gè)壓力限定值就自動(dòng)關(guān)閉。這種做法在國外以及國外引進(jìn)機(jī)組都會(huì)有這樣的壓力調(diào)節(jié)方式。如日本國荏原制作所的三段氯氣離心式壓縮機(jī)組，它就采用保持壓縮機(jī)出口壓力恒定在0.37Mpa（G）的壓力調(diào)節(jié)方式（用自控報(bào)警連鎖動(dòng)作控制著氯氣管網(wǎng)的壓力。一般來講，國外機(jī)組的運(yùn)行效率比較高，機(jī)組的性能曲線要求壓縮機(jī)出口的排出壓力都比較高。從性能曲線上看，曲線比較陡峭，穩(wěn)定工況的區(qū)域范圍都比較窄。上面的三段壓縮氯氣透平機(jī)組，正常排出壓力為0.37 Mpa（G），如果壓力上升到0.4 Mpa（G）的話，機(jī)組就進(jìn)入了“

41、喘振工況”區(qū)域。這樣的機(jī)組操作彈性是很小的，因此嚴(yán)格控制機(jī)組的出口排出壓力、使其保持恒定是勢在必行的，這一套調(diào)節(jié)壓力的自控裝置是不能沒有的。 要求壓縮機(jī)輸送氣體流量保持不變（調(diào)節(jié)流量）對(duì)于大容量、中低排出壓力的氯氣透平壓縮機(jī)來說，在額定的與電解槽聯(lián)產(chǎn)氯氣能力相匹配的情況下，壓縮機(jī)輸送氣量越多，機(jī)組的運(yùn)行越是穩(wěn)定。但是電解槽的載荷不是滿負(fù)荷的，各種因素制約著電解槽載荷的發(fā)揮。既然這樣，與之相配套的氯氣透平壓縮機(jī)組自然也有不同氯氣輸送流量的輸送問題。要適應(yīng)各種不同載荷條件下的氣量輸送條件，又要保持壓縮機(jī)輸送氣體流量不變，實(shí)施流量調(diào)節(jié)是個(gè)通用常見的做法。當(dāng)然對(duì)于離心式壓縮機(jī)來說進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)會(huì)損失級(jí)

42、效率，多消耗壓縮功，是個(gè)不經(jīng)濟(jì)的做法，這也是十分無奈的。因?yàn)榛亓鳉饬繉?huì)使氯氣的進(jìn)氣溫度升高，這樣不僅影響排氣溫度和流量，還會(huì)影響軸功率。常見的流量調(diào)節(jié)方式是再壓縮機(jī)的出口安裝一個(gè)流量計(jì)，同時(shí)增設(shè)一根回流管（可以回流到壓縮機(jī)的進(jìn)口或者回流到氯氣處理的某個(gè)塔器之前），回流管上設(shè)置一個(gè)自控閥門與機(jī)組出口的流量計(jì)聯(lián)鎖。一般是按照特定的氯氣流量設(shè)定來調(diào)節(jié)機(jī)組回流氣量。一般還得考慮增設(shè)回流冷凝器，以降低進(jìn)機(jī)的氣體溫度。（當(dāng)然回流到氯氣洗滌塔進(jìn)口的話，就可以不用再增設(shè)回流冷凝器） 要求壓縮機(jī)輸送氣體的壓力與流量按照一定的規(guī)律改變（又稱為比例調(diào)節(jié)）要求壓縮機(jī)的輸送氣體壓力與流量按照一定的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)在國內(nèi)并不多見，而在國外較為普遍，一般調(diào)節(jié)是用DCS計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)進(jìn)行連鎖控制與調(diào)節(jié)。依據(jù)是壓縮機(jī)的性能曲線中氣體壓力與輸送流量的關(guān)系進(jìn)行自動(dòng)跟蹤、調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式可以克服單一的調(diào)節(jié)某一參數(shù)帶來的缺陷。諸如單一的壓力調(diào)節(jié)，往除害塔排氣，使得資源存在嚴(yán)重的浪費(fèi)；而單一調(diào)節(jié)流量，將出口的氣流進(jìn)