离心压缩机研究现状与展望.pdf

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1、．§篓￡i§=姜￡j盎l童釜矗j二ji!i噩主-。—i』i。‘≤。j二。=i。二i‘．．‘二．-‘i-．ii=-．-主i．．‘●．_‘；；‘；二iia目ijliiiijiii■‘‘ii_ii■_ij■i_离心压缩机研究现状与展望张弘(林德工程(杭州)有限公司，浙江杭州310012)摘要：随着在化工、航天、航海、军工等诸多行业的迅速发展，各行各业对离心压缩机的市场需求也越来越大，对离心压缩机在流量、压力、效率和成本等各方面也提出了更高的技术要求。因此各国的研发和制造公司也不断的投入大量的人力、物力和财力，推进了离心压缩机的迅速发展。本文首先介绍离心压缩机的

2、发展历史，随即概述离心压缩机的型式和研究现状，最后展望离心压缩机的未来，希望可以和业界同仁共同学习和进步。关键词：离心压缩机；压缩机研究；压缩机历史；现状与展望离心压缩机是提供压缩气体的设备之一，与其他压缩气体的提供设备相比，离心压缩机在流量、压力、效率和维护等方面有着整体的综合优势，在工业生产中有着越来越广泛的应用。特别是在重大化工装置、气体输送和液化等领域，离心压缩机更是最关键的核心装备之一。离心压缩机的研发和制造水平也成为体现国家装备制造业综合实力和水平的一个重要标志。1离心压缩机发展历史离心压缩机有着悠久的发展历史。1689年，法国的D．帕潘发明

3、了4叶片叶轮的蜗壳离心泵，最早提出了离心式叶轮机械的设计方法。自此以后，离心式叶轮机械开始逐渐的得以发展。到了19世纪，离心式压缩机的设计方法得到进一步完善。莱昂哈德·欧拉建立了叶轮机械中的基本能量方程，法国工程师卡诺指出流体在叶轮进口处应光滑顺利的流入叶轮(即零攻角状态)，他还指出为了获得高效率应减小流体在叶轮出口动能。在离心压缩机中，也逐渐开始使用有叶扩压器。20世纪至今是离心压缩机技术的高速发展时代，产生了对离心压缩机发展具有划时代意义的理论和方法，使得离心压缩机在全世界范围内得到了更为广泛的应用和发展。离心压缩机内的流场是三维、粘性、非定常、湍流

4、流场，在计算机技术尚未得到发展的当时，无法直接对其进行数学求解，离心压缩机的设计也仅能采用几何设计或二维气动设计方法。20世纪50年代，我国著名科学家吴仲华提出了对离心压缩机发展具有划时代意义的两簇流面理论，奠定了叶轮机械内部三元流场求解的基础。他首先提出叶轮机械叶片通道内的三元流动可以看作是两类相交的流面(Sl、S2流面，Sl流面为是从一个叶片到相邻叶片之间的周向扭曲流面，S2流面是从轮毂导轮盖的径向扭曲流面)之和，这样就可以把一个复杂的三元问题转化为两个二元问题，从而使计算得到很大的简化。从此，离心压缩机的设计方法开始由几何设计或二维气动设计向准三维

5、气动设计及全三维气动设计方法转变。2离心压缩机型式和研究现状离心压缩机根据结构特性，大体上可分为单轴式离心压缩机和整体齿轮式离心压缩机两类。2．1单轴式离心压缩机单轴式离心压缩机的发展已经有了长达一个多世纪的历史，是离心压缩机的基本结构形式，并且最早出现的离心压缩机型式。1899年，法国的奥古斯特·拉多发明了第一台离心压缩机，于1905年开发了一台具有5级叶轮的单轴离心压缩机，并应用于当时的钢铁厂。1906年，瑞士的布朗-博瑞里利用拉多的专利技术，开发了三缸串联式单轴离心压缩机，排气压力达到0．45MPa，流量达到3600m3，min，转速为4000“m

6、in，用于给燃机提供压缩空气。单轴离心压缩机又依据机壳轴向剖分形式的不同，将轴式离心压缩机分成水平剖分型与垂直剖分型。最初的离心压缩机基本上都是水平剖分型单轴离心压缩机，是最常见的压缩机结构形式。水平剖分型单轴离心压缩机的机壳、隔板等定子部件被通过轴心线的水平剖分面分为上下两部分，轴承布置于转轴的两端，上下机壳常通过螺栓进行联接，驱动机一般在转轴的两侧均可布置。在拆装维护过程中，仅需拆卸掉上半部分定子件，即可对转子和气体密封等易损件进行检修更换，并可整体起吊压缩机转子。随着近年来重化工装置规模的日益扩大，水平剖分型单轴离心压缩机应市场需求又发展出悬臂式水

7、平剖分型单轴离心压缩机、集成中间冷却器的水平剖分型单轴离心压缩机(图1)和轴流+离心组合型水平剖分单轴压缩机(图2)等新的型式。相比传统的水平剖分型单轴离心压缩机，新型式的压缩机在进气量、效率、流量调节范围、最大出口压力结构紧凑度和原材料利用率等方面均有很大的提升。目前，曼透平和西门子公司的轴流+离心组合型水平剖分型单轴压缩机的入口流量已可达到百，J‘^：方米以小叫’以卜n勺订E力。圈2曼透平公司新型轴流+离心组合式单轴压缩机垂直剖分型单轴离心压缩机又称为筒型离心压缩机。筒型离心压缩机的由筒型主机壳和端盖构成，在主机壳的一侧或两侧有垂直抛分面，预装成一体

8、转子和隔板等部件通过端盖侧安装入压缩机机壳内，再通过螺栓连接将主机壳和端盖进行连