离心式压缩机教程

第 三 章 离 心 式 压 缩 机 3.1 离 心 式 压 缩 机 概 述 3.2 基 本 方 程 式 3.3 级 内 的 各 种 流 量 损 失 3.4 多 级 压 缩 3.5 功 率 与 效 率 3.6 性 能 与 调 节 3.7 相 似 理 论 的 应 用 3.8 主 要 零 部 件 及 辅 助 系 统 3.9 安 全 可 靠 性 3.10 选 型 3.1 离 心 式 压 缩 机 概 述 离 心 式 压 缩 机 是 透 平 式 压 缩 机 的 一 种 。 早 期 只 用 于 压缩 空 气 ， 并 且 只 用 于 低 、 中 压 力 及 气 量 很 大 的 场 合 。 目 前离 心 式 压 缩 机 可 用 来 压 缩 和 输 送 化 工 生 产 中 的 多 种 气 体 。它 具 有 ： 处 理 量 大 ， 体 积 小 ， 结 构 简 单 ， 运 转 平 稳 ， 维 修方 便 以 及 气 体 不 受 污 染 等 特 点 。 随 着 气 体 动 力 学 的 研 究 ， 使 得 离 心 式 压 缩 机 的 效 率 不断 提 高 ； 又 由 于 高 压 密 封 、 小 流 量 窄 叶 轮 的 加 工 和 多 油 楔轴 承 等 技 术 关 键 的 研 制 成 功 ， 解 决 了 离 心 压 缩 机 向 高 压 力 、宽 流 量 范 围 发 展 的 一 系 列 问 题 ， 使 离 心 压 缩 机 的 应 用 范 围大 为 扩 展 ， 以 致 在 许 多 场 合 可 以 取 代 往 复 活 塞 式 压 缩 机 。 一 般 说 来 ， 提 高 气 体 压 力 的 主 要 目 标 就 是 增 加 单 位 容 积 内气 体 分 子 的 数 量 ， 也 就 是 缩 短 气 体 分 子 与 分 子 间 的 距 离 。 达 到这 个 目 标 可 采 用 的 方 法 有 ： 1、 用 挤 压 元 件 来 挤 压 气 体 的 容 积 式 压 缩 方 法 (如 活 塞 式 )； 2、 用 气 体 动 力 学 的 方 法 ， 即 利 用 机 器 的 作 功 元 件 (高 速 回 转的 叶 轮 )对 气 体 作 功 ， 使 气 体 在 离 心 力 场 中 压 力 得 到 提 高 ， 同时 动 能 也 大 为 增 加 ， 随 后 在 扩 压 流 道 中 流 动 时 这 部 分 动 能 又 转变 成 静 压 能 ， 而 使 气 体 压 力 进 一 步 提 高 ， 这 就 是 离 心 式 压 缩 机的 工 作 原 理 或 增 压 原 理 。 1 吸 入 室 ；2 轴 ；3 叶 轮 ；4 固 定 部 件 ；5 机 壳 ；6 轴 端 密 封 ；7 轴 承 ；8 排 气 蜗 室 ； 离 心 压 缩 机 转 子 ： 转 轴 ， 固 定 在 轴 上 的 叶 轮 、轴 套 、 联 轴 节 及 平 衡 盘 等 。定 子 ： 气 缸 ， 其 上 的 各 种 隔 板 以 及 轴 承 等零 部 件 ， 如 扩 压 器 、 弯 道 、 回 流 器 、 蜗 壳 、吸 气 室 。驱 动 机 转 子 高 速 回 转 叶 轮 入 口 产 生 负 压 （ 吸 气 ）气 体 在 流 道 中 扩 压 气 体 连 续 从 排 气 口 排 出气 体 的 流 动 过 程 是 ：组 成 离 心 式 压 缩 机 常 用 术 语 ：级 ：段 ：缸 ：列 ： 由 一 个 叶 轮 与 其 相 配 合 的 固 定 元 件 所 构 成以 中 间 冷 却 器 作 为 分 段 的 标 志 ， 如 前 所 述 ， 气 流 在第 三 级 后 被 引 出 冷 却 ， 故 它 为 二 段 压 缩 。一 个 机 壳 称 为 一 缸 ， 多 机 壳 称 为 多 缸 （ 在 叶 轮 数 较多 时 采 用 ）指 压 缩 机 缸 的 排 列 方 式 ， 一 列 可 由 一 至 几 个 缸 组 成叶 轮 、 扩 压 器 、 弯 道 、 回 流 器 、 蜗 壳 、 吸 气 室主 要 部 件 的 功 用 ： 一 、 级 的 典 型 结 构 二 、 关 键 截 面 在 逐 级 的 分 析 和 计 算 中 ， 只 着 重 分 析 、 计 算 级 内 几 个 关键 截 面 上 的 参 数 “ 级 ” 是 离 心 式 压 缩 机 的 基 本 单 元 ， 从 级 的 类 型 来看 ， 一 般 可 分 为 中 间 级 （ 图 a） : 由 叶 轮 、 扩 压 器 、 弯 道 、回 流 器 组 成 ； 首 级 （ 图 b） : 由 吸 气 管 和 中 间 级 组 成 ； 末 级 （ 图 c） : 由 叶 轮 、 扩 压 器 、 排 气 蜗 壳 组 成三 、 叶 轮 的 典 型 结 构1、 离 心 式 叶 轮 闭 式 叶 轮 半 开 式 叶 轮 双 面 进 气 叶 轮 2、 按 叶 片 弯 曲 形 式后 弯 叶 片 ： 弯 曲 方 向 与 叶 轮 旋 转 方 向 相 反 ， 级 效 率 高 ， 2A 90径 向 叶 片 ： 2A 90， 工 作 稳 定 范 围 宽 ， 常 用前 弯 叶 片 ： 弯 曲 方 向 与 叶 轮 旋 转 方 向 相 同 ， 2A 90， 效率 低 ， 稳 定 工 作 范 围 较 窄 ， 多 用 于 一 部 分 通 风 机 。3、 叶 轮 的 速 度 三 角 形在 讨 论 其 工 作 原 理 时 ， 常 常 会 用 到 叶 轮 进 、 出 口 处 的 三 角形 优 点 ：（ 1） 排 气 量 大 ， 气 体 流 经 离 心 压 缩 机 是 连 续 的 ， 其 流 通 截 面积 较 大 ， 且 叶 轮 转 速 很 高 ， 故 气 流 速 度 很 大 ， 因 而 流 量 很 大 。（ 2） 结 构 紧 凑 、 尺 寸 小 。 它 比 同 气 量 的 活 塞 式 小 得 多 ；（ 3） 运 转 平 稳 可 靠 ， 连 续 运 转 时 间 长 ， 维 护 费 用 省 ， 操 作 人员 少 ；（ 4） 不 污 染 被 压 缩 的 气 体 ， 这 对 化 工 生 产 是 很 重 要 的 ；（ 5） 转 速 较 高 ， 适 宜 用 蒸 汽 轮 机 或 燃 气 轮 机 直 接 拖 动 。缺 点 ：（ 1） 单 级 压 力 比 不 高 ， 不 适 用 于 较 小 的 流 量 ；（ 2） 稳 定 工 况 区 较 窄 ， 尽 管 气 量 调 节 较 方 便 ， 但 经 济 性 较 差 1.化 工 及 石 油 化 工 工 艺 用2.动 力 工 程 用3.制 冷 工 程 和 气 体 分 离 用4.气 体 输 送 用 3.2 基 本 方 程 式 连 续 方 程 是 质 量 守 恒 定 律 在 流 体 力 学 中 的 数 学表 达 式 ， 在 气 体 作 定 常 一 元 流 动 的 情 况 下 ， 流 经 机器 任 意 截 面 的 质 量 流 量 相 等 ， 其 连 续 方 程 表 示 为 ： 2 2 2 2 2m i Vi in Vi Vq q q q c f const 2 32 22 2 2 2 22 60m V rbq q uD n 为 了 反 映 流 量 与 叶 轮 几 何 尺 寸 及 气 流 速 度 的 相 互关 系 ， 常 应 用 连 续 方 程 在 叶 轮 出 口 的 表 达 式 为 ： 2 2 1 1th th u uL H c u c u 2 2 2 2 2 22 1 2 1 1 22 2 2th th u u c c w wL H 欧 拉 方 程 式 用 来 计 算 原 动 机 通 过 轴 和 叶 轮 将 机 械 能转 换 给 流 体 的 能 量 的 。 离 心 叶 轮 的 欧 拉 方 程 为 ：也 可 表 示 为 ： 欧 拉 方 程 的 物 理 意 义 为 ： 欧 拉 方 程 指 出 的 是 叶 轮 与 流 体 之 间 的 能 量 转 换 关系 ， 它 遵 循 能 量 转 换 与 守 恒 定 律 ； 只 要 知 道 叶 轮 进 出 口 的 流 体 速 度 ， 即 可 计 算 出 一千 克 流 体 与 叶 轮 之 间 机 械 能 转 换 的 大 小 ， 而 不 管 叶 轮内 部 的 流 动 情 况 ； 适 用 于 任 何 气 体 或 液 体 ， 既 适 用 于 叶 轮 式 的 压 缩机 也 适 用 与 叶 轮 式 的 泵 ； 推 而 广 之 只 需 将 等 式 右 边 各 项 的 进 出 口 符 号 调 换一 下 ， 亦 适 用 于 叶 轮 式 的 原 动 机 。 能 量 方 程 用 来 计 算 气 流 温 度 (或 焓 )的 增 加 和 速 度 的 变化 。 根 据 能 量 转 换 与 守 恒 定 律 ， 外 界 对 级 内 气 体 所 做 的 机械 功 和 输 入 的 能 量 应 转 化 为 级 内 气 体 热 焓 和 能 量 的 增 加 ，对 级 内 1千 克 气 体 而 言 ， 其 能 量 方 程 可 表 示 为 ：2 2 2 20 0 0 0 0 0 0 0( ) 2 2th p c c c cL q c T T h h 能 量 方 程 的 物 理 意 义 为 ： 表 示 由 叶 轮 所 做 的 机 械 功 ， 转 化 为 级 内 气 体 温 度 (或 焓 )的 升 高 和 动 能 的 增 加 ； 对 有 粘 无 粘 的 气 体 都 适 用 ， 因 为 对 有 粘 气 体 所 引 起 的能 量 损 失 也 以 热 量 形 式 传 递 给 气 体 ， 从 而 式 气 体 温 度 (焓 )升 高 ； 可 认 为 气 体 在 机 器 内 做 绝 热 运 动 ， q 0； 该 方 程 适 用 于 一 级 ， 也 适 用 于 多 级 整 机 或 其 中 任 一 通流 部 件 ， 这 由 所 取 的 进 出 口 截 面 决 定 。 应 用 伯 努 力 方 程 将 流 体 所 获 得 的 能 量 区 分 为 有 用能 量 和 能 量 损 失 ， 并 引 用 压 缩 机 中 所 最 关 注 的 压 力 参数 ， 以 显 示 出 压 力 的 增 加 。 叶 轮 所 做 的 机 械 功 还 可 与级 内 表 征 流 体 压 力 升 高 的 静 压 能 联 系 起 来 ， 表 达 成 通用 的 伯 努 力 方 程 ， 对 级 内 流 体 而 言 有 2 20 0 00 2o oth th hydc cdpL H H 伯 努 利 方 程 的 物 理 意 义 为 ： 表 示 叶 轮 所 做 机 械 功 转 换 为 级 中 流 体 的 有 用 能 量(静 压 能 和 动 能 增 加 )的 同 时 ， 还 需 付 出 一 部 分 能 量 克服 流 动 损 失 或 级 中 的 所 有 损 失 ； 它 建 立 了 机 械 能 与 气 体 压 力 p、 流 速 c和 能 量 损 失之 间 的 相 互 关 系 ； 该 方 程 适 用 一 级 ， 亦 适 用 于 多 级 整 机 或 其 中 任 一通 流 通 部 件 ， 这 由 所 取 的 进 出 口 截 面 而 定 ； 对 于 不 可 压 缩 流 体 来 说 应 用 伯 努 利 方 程 计 算 压 力的 升 高 是 方 便 的 。 而 对 于 可 压 缩 流 体 ， 尚 需 获 知 压 力和 密 度 的 函 数 关 系 才 能 求 解 静 压 能 头 积 分 ， 这 还 要 联系 热 力 学 的 基 础 知 识 加 以 解 决 。 应 用 特 定 的 热 力 过 程 方 程 可 求 解 上 述 静 压 能 量 头增 量 的 积 分 ， 从 而 计 算 出 压 缩 功 或 压 力 升 高 的 多 少 。每 千 克 气 体 所 获 得 的 压 缩 功 也 称 为 有 效 能 量 头 ， 如 对多 变 压 缩 功 而 言 ， 则 有 ： 12 1 211 1 11 mmpol polW pdp mL H RTM m p 将 连 续 方 程 、 欧 拉 方 程 、 能 量 方 程 、 伯 努 利 方 程 、 热力 过 程 方 程 和 压 缩 功 的 表 达 式 相 关 联 ， 就 可 知 流 量 和 流 体速 度 在 机 器 中 的 变 化 ， 而 通 常 无 论 是 级 的 进 出 口 ， 还 是 整个 压 缩 机 的 进 出 口 ， 其 流 速 几 乎 相 同 ， 故 这 部 分 进 出 口 的动 能 增 量 可 略 而 不 计 。 同 时 还 可 获 知 由 原 动 机 通 过 轴 和 叶轮 传 递 给 流 体 的 机 械 能 ， 而 其 中 一 部 分 有 用 能 量 即 静 压 能头 的 增 加 ， 使 流 体 的 压 力 得 以 提 高 ， 而 另 一 部 分 是 损 失 的能 量 ， 它 是 必 须 付 出 的 代 价 。 还 可 获 知 上 述 静 压 能 头 增 量和 能 量 损 失 两 者 造 成 流 体 温 度 (或 焓 )的 增 加 ， 于 是 流 体 在机 器 内 的 速 度 、 压 力 、 温 度 等 诸 参 数 的 变 化 规 律 也 就 都 知道 了 。 3.3 级 内 的 各 种 流 体 损 失 式 中 l为 沿 程 长 度 ， dhm 为 水 平 直 径 ， cm 为 气 流 平 均 速度 , 为 磨 阻 系 数 ， 通 常 级 中 的 ReRecr， 故 在 一定 的 相 对 粗 糙 度 下 ， 为 常 数 。 由 该 式 可 知 ,从而 。 22mf hm clH dRe,f D 2f mH c2f VH q 流 体 的 粘 性 是 产 生 能 量 损 失 的 根 本 原 因 。 通 常 把 级的 通 道 部 件 看 成 依 次 连 续 的 管 道 。 利 用 流 体 热 力 学 管 道的 实 验 数 据 ， 可 计 算 出 沿 程 磨 阻 损 失 为 ： （ 1） 产 生 漏 气 损 失 原 因（ 2） 密 封 件 的 结 构 形 式 及 漏 气 量 的 计 算（ 3） 轮 盖 密 封 的 漏 气 量 及 漏 气 损 失 系 数 （ 1） 产 生 漏 气 损 失 的 原 因 从 右 图 中 可 以 看 出 ， 由 于 叶轮 出 口 压 力 大 于 进 口 压 力 ， 级 出口 压 力 大 于 叶 轮 出 口 压 力 ， 在 叶轮 两 侧 与 固 定 部 件 之 间 的 间 隙 中会 产 生 漏 气 ， 而 所 漏 气 体 又 随 主流 流 动 ， 造 成 膨 胀 与 压 缩 的 循 环 ，每 次 循 环 都 会 有 能 量 损 失 。 该 能量 损 失 不 可 逆 的 转 化 为 热 能 为 主流 气 体 所 吸 收 。 （ 2） 密 封 件 的 结 构 形 式 及 漏 气 量 的 计 算 212 23 14m s m Dq D u Z D （ 3） 轮 盖 密 封 的 漏 气 量 及 漏 气 损 失 系 数 21 2 2 22 22 223 14mll m r m DD sD D Z Dq bq D 轮 盖 密 封 处 的 漏 气 能 量 损 失 使 叶 轮 多 消 耗 机 械 功 。通 常 隔 板 与 轴 套 之 间 的 密 封 漏 气 损 失 不 单 独 计 算 ， 只 高考 虑 在 固 定 部 件 的 流 动 损 失 之 中 。轮 盖 密 封 处 的 漏 气 量 为 ： 若 通 过 叶 轮 出 口 流 出 的 流 量 为 则 可 求 得 轮 盖 处 的 漏 气 损 失 系 数 为 ： 2 2 2 2 2m rq c D b 3 222 2 251100df u eN K D D kW3 222 20 .5 4 1 0 0d f uN D k W 叶 轮 旋 转 时 ， 轮 盘 、 轮 盖 的 外 侧 和 轮 缘 要 与 它 周 围的 气 体 发 生 摩 擦 ， 从 而 产 生 轮 阻 损 失 。 其 轮 阻 损 失 为对 于 离 心 叶 轮 而 言 ， 上 式 可 简 化 为 3 222 22 2 2 2 2 2 21 0 0 0 0 .5 41 0 0 0 1 0 0dfdf m th r uu DNq H c D b u c 22 2 2 20 .1 7 21 0 0 0 r u bD 进 而 可 得 轮 阻 损 失 系 数 为 3.4 多 级 压 缩（ 1） 采 用 多 级 串 联 和 多 缸 串 联 的 必 要 性（ 2） 分 段 与 中 间 冷 却 以 减 少 耗 功（ 3) 级 数 与 叶 轮 圆 周 速 度 和 气 体 分 子 量 的 关 系 （ 1） 采 用 多 级 串 联 和 多 缸 串 联 的 必 要 性 离 心 压 缩 机 的 压 力 比 一 般 都 在 3以 上 ， 有 的 高达 150， 甚 至 更 高 。 离 心 压 缩 机 的 单 级 压 力 比 ， 较活 塞 式 的 低 ， 所 以 一 般 离 心 压 缩 机 多 为 多 级 串 联式 的 结 构 。 考 虑 到 结 构 的 紧 凑 性 与 机 器 的 安 全 可靠 性 ， 一 般 主 轴 不 能 过 长 。 对 于 要 求 高 增 压 比 或输 送 轻 气 体 的 机 器 需 要 两 缸 或 多 缸 离 心 压 缩 机 串联 起 来 形 成 机 组 。 (2)分 段 与 中 间 冷 却 以 减 少 耗 功 为 了 降 低 气 体 温 度 ， 节 省 功 率 ， 在 离 心 压 缩 机 中 往往 采 用 分 段 中 间 冷 却 的 结 构 ， 而 不 采 用 汽 缸 套 冷 却 。 各段 由 一 级 或 若 干 级 组 成 ， 段 与 段 之 间 在 机 器 之 外 由 管 道连 接 中 间 冷 却 器 。 应 当 指 出 ， 分 段 与 中 间 冷 却 不 能 仅 考虑 省 功 ， 还 要 考 虑 下 列 因 素 ： 1） 被 压 缩 介 质 的 特 性 属 于 易 燃 、 易 爆 则 段 出 口 的 温度 低 一 些 ， 对 于 某 些 化 工 气 体 ， 因 在 高 温 下 气 体 发 生 不必 要 的 分 解 或 化 合 变 化 ， 或 会 产 生 并 加 速 对 机 器 材 料 的腐 蚀 ， 这 样 的 压 缩 机 冷 却 次 数 必 需 多 一 些 。 2） 用 户 要 求 排 出 的 气 体 温 度 高 ， 以 利 于 化学 反 应 (由 氮 、 氢 化 合 为 氮 )或 燃 烧 ， 则 不 必 采 用中 间 冷 却 ， 或 尽 量 减 少 冷 却 次 数 。 3） 考 虑 压 缩 机 的 具 体 结 构 、 冷 却 器 的 布 置 、输 送 冷 却 水 的 泵 耗 功 、 设 备 成 本 与 环 境 条 件 等 综合 因 素 。 4） 段 数 确 定 后 ， 每 一 段 的 最 佳 压 力 比 ， 可根 据 总 耗 功 最 小 的 原 则 来 确 定 。 2 22 2 2 2 2 2 2 21 sinth u u r A AH c u u ctg uZ （ 3) 级 数 与 叶 轮 圆 周 速 度 和 气 体 分 子 量 的 关 系a 减 少 级 数 与 叶 轮 圆 周 速 度 的 关 系 ：为 使 机 器 结 构 紧 凑 ， 减 少 零 部 件 ， 降 低 制 造 成 本 ， 在 达 到所 需 压 力 比 条 件 下 要 求 尽 可 能 减 少 级 数 。 有 下 式可 知 ， 叶 轮 对 气 体 做 功 的 大 小 与 圆 周 速 度 的 平 方 成 正 比 ，如 能 尽 量 提 高 u2就 可 减 少 级 数 。 但 是 提 高 叶 轮 圆 周 速 度u2 ， 却 受 到 以 下 几 种 因 素 的 限 制 。 叶 轮 材 料 强 度 的 限 制 ； 气 流 马 赫 数 的 限 制 ； 叶 轮 相 对 宽 度 的 限 制 。 b 级 数 与 气 体 分 子 量 的 关 系 ： 气 体 分 子 量 对 马 赫 数 的 影 响 ； 气 体 分 子 量 对 所 需 压 缩 功 的 影 响 。压 缩 不 同 气 体 时 所 需 压 缩 功 和 级 数 的 比 较 表 3.5 功 率 与 效 率 3.5.1.1 级 总 耗 功 、 总 功 率3.5.1.2 级 效 率3.5.1.3 多 变 的 能 量 头 系 数 3.5.1.1 级 总 耗 功 、 总 功 率 1tot tot th l df l df thL H H H H H /kJ kg 1tot m tot l df m thN q H q H kW叶 轮 对 1kg气 体 的 总 耗 功 ：流 量 qm的 总 功 率 ： 3.5.1.2 级 效 率 100 0 2 20 00 0 11( )1 2mmpol polpol tot tot pm RTm pL H c ckRL H T Tk 0 0 0 0( )1 1( )1 1pol m mR T Tm mk kR T Tk k 多 变 效 率 是 级 中 气 体 压 力 升 高 所 需 的 多 变 压缩 功 与 实 际 总 耗 功 之 比 ， 表 示 为 ：通 常 c0 c0 ,因 而 有 ： 3.5.1.3 多 变 的 能 量 头 系 数 22 22 2 1pol pol totpol l df polH Hu u 该 式 表 明 ， 多 变 能 量 头 系 数 与 叶 轮 的 周 速 系 数 、 多 变系 数 、 漏 气 损 失 系 数 和 轮 阻 损 失 系 数 的 相 互 关 系 。 若 要 充分 利 用 叶 轮 的 圆 周 速 度 ， 就 要 尽 可 能 的 提 高 周 速 系 数 和 级效 率 。注 意 :若 要 比 较 效 率 的 高 低 ， 应 当 注 意 以 下 几 点 ： 与 所 指 的 通 流 部 件 的 进 出 口 有 关 。 与 特 定 的 气 体 压 缩 热 力 过 程 有 关 。 与 运 行 工 况 有 关 。 只 有 在 以 上 三 点 相 同 的 条 件 下 ， 比 较 谁 的 效 率 高 还 是 低 才 是 有 意 义 的 。 (2)多 级 离 心 压 缩 机 的 效 率多 级 离 心 压 缩 机 所 需 的 内 功 率 可 表 示 为 诸 级 总 功 率 之 和(1)多 级 离 心 压 缩 机 的 内 功 率 多 级 离 心 压 缩 机 的 效 率 通 常 指 的 内 效 率 ,而 内 效 率 是各 级 效 率 的 平 均 值 (4)原 动 机 的 输 出 功 率(3)机 械 损 失 、 机 械 效 率 和 轴 功 率原 动 机 的 额 定 功 率 一 般 为 3.6 性 能 与 调 节 3.6.1.1 性 能 曲 线3.6.1.2 喘 振 工 况3.6.1.3 堵 塞 工 况3.6.1.4 性 能 曲 线 的 变 化 规 律 3.6.1.1 性 能 曲 线（ 1） 性 能 曲 线 的 形 成（ 2) 性 能 曲 线 的 特 点（ 3） 性 能 曲 线 的 特 点（ 4） 最 佳 工 况（ 5） 稳 定 工 作 范 围 （ 1） 性 能 曲 线 的 形 成 （ 2) 性 能 曲 线 的 特 点 （ 3） 性 能 曲 线 的 特 点 随 着 流 量 的 减 小 ， 压 缩 机 能 提 供 的 压 力 比 将 增大 。 在 最 小 流 量 时 ， 压 力 比 达 到 最 大 。 离 心 压 缩 机 有 最 大 流 量 和 最 小 流 量 两 种 极 限 流量 ； 排 除 压 力 也 有 最 大 值 和 最 小 值 。 效 率 曲 线 有 最 高 效 率 点 ， 离 开 该 点 的 工 况 效 率下 降 的 较 快 。 功 率 N与 Q j 。 大 致 成 正 比 ， 所 以 功 率 曲 线 一 般随 Qj增 加 而 向 上 倾 斜 ， 但 当 -Qj曲 线 向 下 倾 斜 很快 时 ， 功 率 曲 线 也 可 能 先 向 上 倾 斜 而 后 逐 渐 向 下 倾斜 。 （ 4） 最 佳 工 况 工 况 的 定 义 ： 性 能 曲 线上 的 某 一 点 即 为 压 缩 机 的 某一 运 行 工 作 状 态 (简 称 工 况 )。 最 佳 工 况 点 ： 通 常 将 曲线 上 效 率 最 高 点 称 为 最 佳 工况 点 ， 一 般 应 是 该 机 器 设 计计 算 的 工 况 点 。 如 图 所 示 ，在 最 佳 工 况 点 左 右 两 边 的 各工 况 点 ， 其 效 率 均 有 所 降 低 。 （ 5） 稳 定 工 作 范 围 压 缩 机 性 能 曲 线 的 左 边 受 到 喘 振 工 况 的 限 制 ，右 边 受 到 堵 塞 工 况 限 制 ， 在 这 两 个 工 况 之 间 的 区域 称 为 压 缩 机 的 稳 定 工 作 范 围 。 压 缩 机 变 工 况 的稳 定 工 作 范 围 越 宽 越 好 。 3.6.1.2 喘 振 工 况（ 1） 压 缩 机 喘 振 的 机 理（ 2） 喘 振 的 危 害（ 3） 防 喘 振 的 措 施 （ 1） 压 缩 机 喘 振 的 机 理旋 转 脱 离 压 缩 机 的 喘 振 （ 2） 喘 振 的 危 害 喘 振 造 成 的 后 果 是 很 严 重 的 ， 它 不 仅 使 压 缩机 的 性 能 恶 化 ， 压 力 和 效 率 显 著 降 低 ， 机 器 出 现异 常 的 噪 声 、 吼 叫 和 爆 音 ， 而 且 使 机 器 出 现 强 烈的 振 动 ， 致 使 压 缩 机 的 轴 承 、 密 封 遭 到 损 坏 ， 甚至 发 生 转 子 和 固 定 部 件 的 碰 撞 ， 造 成 机 器 的 严 重破 坏 。 （ 3） 防 喘 振 的 措 施操 作 者 应 具 备 标 注 喘 振 线 的 压 缩 机 性 能 曲 线 ， 随 时 了 解 压 缩机 工 况 点 处 在 性 能 曲 线 图 上 的 位 置 。 为 偏 于 运 行 安 全 ， 可 在比 喘 振 线 的 流 量 大 出 5 10 的 地 方 加 注 一 条 防 喘 振 线 ， 以提 醒 操 作 者 注 意 。降 低 运 行 转 速 ， 可 使 流 量 减 少 而 不 致 进 人 喘 振 状 态 ， 但 出 口压 力 随 之 降 低 。在 首 级 或 各 级 设 置 导 叶 转 动 机 构 以 调 节 导 叶 角 度 ， 使 流 量 减少 时 的 进 气 冲 角 不 致 太 大 ， 从 而 避 免 发 生 喘 振 。在 压 缩 机 出 口 设 置 旁 通 管 道 ， 如 生 产 中 必 须 减 少 压 缩 机 的 输送 流 量 时 ， 让 多 余 的 气 体 放 空 ， 或 经 降 压 后 仍 回 进 气 管 ， 宁肯 多 消 耗 流 量 与 功 率 ， 也 要 让 压 缩 机 通 过 足 够 的 流 量 ， 以 防 进 入 喘 振 状 态 。 （ 3） 防 喘 振 的 措 施 （ 续 ）在 压 缩 机 进 口 安 置 温 度 、 流 量 监 视 仪 表 ， 出 口 安 置压 力 监 视 仪 表 ， 一 旦 出 现 异 常 或 端 振 及 时 报 警 ， 最 好还 能 与 防 喘 振 控 制 操 作 联 功 d4与 紧 急 停 车 联 动 。运 行 操 作 人 员 应 了 解 压 缩 机 的 工 作 原 理 ， 随 时 注 意机 器 所 在 的 工 况 位 置 ， 熟 悉 各 种 监 测 系 统 和 调 节 控 制系 统 的 操 作 ， 尽 量 使 机 器 不 致 迅 人 喘 损 状 态 。 一 日 进人 喘 振 应 立 即 加 大 流 量 退 出 喘 振 或 市 即 停 机 。 停 机 后 ，应 经 开 缸 检 查 确 无 隐 患 ， 方 可 再 开 动 机 器 。 3.6.1.3 堵 塞 工 况 流 量 达 到 最 大 时 的 工 况 即 为 最 大 流 量 工 况 。 造 成 这种 工 况 有 两 种 可 能 ： 一 是 级 中 流 道 中 某 喉 部 处 气 流 达 到临 界 状 态 ， 这 时 气 体 的 容 积 流 量 已 是 最 大 值 ， 任 凭 压 缩机 背 压 再 降 低 ， 流 量 也 不 可 能 再 增 加 ， 这 种 情 况 称 为“ 阻 塞 ” 工 况 。 另 一 种 情 况 是 流 道 内 并 未 达 到 临 界 状 态 ，即 未 出 现 “ 阻 塞 ” 工 况 ， 但 压 缩 机 在 偌 大 的 流 量 下 ， 机内 流 动 损 失 很 大 ， 所 能 提 供 的 排 气 压 力 已 很 小 ， 几 乎 接近 零 能 头 ， 仅 够 用 来 克 服 排 气 管 的 流 动 阻 力 以 维 持 这 样大 的 流 量 ， 这 也 是 压 缩 机 的 最 大 流 量 工 况 。 由 制 造 厂 商 提 供 的 离 心 式 压 缩 机 的 性 能 曲 线 图 上 一 般都 注 明 该 压 缩 机 的 设 计 条 件 ， 例 如 气 体 介 质 名 称 、 密 度(或 分 子 量 )、 进 气 压 力 及 进 气 温 度 等 。 因 为 如 果 运 转 时 的气 体 介 质 、 进 气 条 件 与 设 计 条 件 不 符 ， 那 么 压 缩 机 的 运 转性 能 就 有 别 于 所 提 供 的 性 能 曲 线 图 。 以 如 图 形 式 表 示 的 性能 曲 线 与 气 体 的 性 质 和 进 气 状 态 密 切 相 关 。 如 图 所 示 ， 如果 进 气 温 度 Ti不 变 ， 在 相 同 容 积 流 量 Qi下 ， 压 缩 重 的 气 体所 得 到 的 压 力 比 较 大 ； 反 之 ， 压 缩 轻 的 气 体 ， 所 得 的 压 力比 较 小 。 同 样 ， 假 设 压 缩 的 是 同 一 种 气 体 介 质 ， 但 进 气 温度 Ti不 同 ， 进 气 温 度 较 高 的 气 体 ， 共 性 能 曲 线 在 下 方 ， 进气 温 度 较 低 的 气 体 的 性 能 曲 线 在 上 方 。3.6.1.4 性 能 曲 线 的 变 化 规 律 3.6.2.1 管 网 特 性 曲 线3.6.2.2 压 缩 机 与 管 网 联 合 工 作3.6.2.3 平 衡 工 况 的 稳 定 性 所 谓 管 网 ， 一 般 是 指 与 压 缩 机 连 接 的 进 气 管 路 、排 气 管 路 以 及 这 些 管 路 上 的 附 件 及 设 备 的 总 称 。 但对 于 离 心 式 压 缩 机 来 说 ， 管 网 只 是 指 压 缩 机 后 面 的管 路 及 全 部 装 置 。 管 网 终 端 的 压 力 应 为 ： 式 中 P包 括 管 网 中 的 摩 擦 损 失 和 局 部 阻 力 损 失 ，A为 总 阻 力 损 失 的 计 算 系 数 。 2 2 22 2 e r r rc cp p p p p AQl 3.6.2.1 管 网 特 性 曲 线 3.6.2.2 压 缩 机 与 管 网 联 合 工 作 某 压 缩 机 原 来 进 气 温 度 为 30度 ， 工 作 点 在 A点 (见 图 )，因 生 产 中 冷 却 器 出 了 故 障 ， 使 气 温 剧 增 到 70度 ， 这 时 压 缩机 突 然 出 现 了 喘 振 ， 究 其 原 因 ， 就 是 因 为 进 气 温 度 升 高 ，使 压 缩 机 的 性 能 曲 线 下 降 ， 由 线 1下 降 为 l ， 而 管 网 性 能曲 线 未 变 ， 压 缩 机 的 工 作 点 变 到 A ， 此 点 如 果 落 在 喘 振 限上 ， 就 会 出 现 喘 振 。例 1 性 能 变 化 造 成 的 喘 振 情 况 例 2 性 能 变 化 造 成 的 喘 振 情 况 某 压 缩 机 原 在 上 图 所 示 的 A点 正 常 运 转 ， 后 来 由 于 某种 原 因 ， 进 气 管 被 异 物 堵 塞 而 出 现 了 喘 振 。 分 析 其 原 因就 是 因 为 进 气 管 被 堵 ， 压 缩 机 进 气 压 力 从 pi一 下 降 为pi 。 使 机 器 性 能 曲 线 下 降 到 l 线 ， 管 网 性 能 曲 线 无 变 化 ， 于 是 工 作 点 变 到 A ， 落 入 喘 振 限 所 致 。 例 3 性 能 变 化 造 成 的 喘 振 情 况 某 压 缩 机 原 在 转 速 为 n下 正 常 运 转 ， 工 况 点 为 A点 (见 上 图 )。 后 因 生 产 中 高 压 蒸 汽 供 应 不 足 ， 作 为驱 动 机 的 蒸 汽 轮 机 的 转 速 下 降 到 n2， 这 时 压 缩 机 的工 作 点 A 落 到 喘 振 区 ， 因 此 产 生 了 喘 振 。 压 缩 机 串 联 工 作 可 增 大 气 流 的 排 出 压 力 ， 压 缩 机 并联 工 作 可 增 大 气 流 的 输 送 流 量 。 但 在 两 台 压 缩 机 串 联 或并 联 工 作 时 ， 两 台 压 缩 机 的 特 性 和 管 网 特 性 在 相 互 匹 配中 有 可 能 出 现 不 能 很 好 协 调 工 作 的 情 况 ， 例 如 使 总 的 性能 曲 线 变 陡 ， 变 工 况 时 某 台 压 缩 机 实 际 上 没 起 作 用 ， 却自 自 耗 功 ， 或 者 某 台 压 缩 机 发 生 喘 振 等 。 压 缩 机 与 管 网 联 合 工 作 时 ， 应 尽 量 运 行 在 最 高 效 率 工况 点 附 近 。 在 实 际 运 行 中 ， 为 满 足 用 户 对 输 送 气 流 的 流 量或 压 力 增 减 的 需 要 ， 就 必 需 设 法 改 变 压 缩 机 的 运 行 工 况 点 。实 施 改 变 压 缩 机 运 行 工 况 点 的 操 作 称 为 调 节 。 下 面 讨 论 几种 压 缩 机 的 调 节 方 法 。3.6.4.1 压 缩 机 出 口 节 流 调 节3.6.4.2 压 缩 机 进 口 节 流 调 节3.6.4.3 采 用 可 转 动 的 进 口 导 叶 调 节 (又 称 进 气 预 旋 调 节 )3.6.4.4 采 用 可 转 动 的 扩 压 器 叶 片 调 节3.6.4.5 改 变 压 缩 机 转 速 的 调 节3.6.4.6 三 种 调 节 方 法 的 经 济 性 比 较 及 联 合 采 用 两 种 调 节 3.6.4.1 压 缩 机 出 口 节 流 调 节 3.6.4.2 压 缩 机 进 口 节 流 调 节 调 节 压 缩 机 进口 管 道 中 阀 门 开 度是 又 一 种 简 便 且 可节 省 功 率 的 调 节 方法 。 如 图 所 示 ， 改变 进 气 管 道 中 的 阀门 开 度 ， 可 以 改 变压 缩 机 性 能 曲 线 的位 置 ， 从 而 达 到 改变 输 送 气 流 的 流 量或 压 力 。 3.6.4.3 采 用 可 转 动 的 进 口 导 叶 调 节 3.6.4.4 采 用 可 转 动 的 扩 压 器 叶 片 调 节 3.6.4.5 改 变 压 缩 机 转 速 的 调 节 图 为 用 户 要求 压 力 p， 不 变而 流 量 增 大 为 qms或 减 小 为 qms ，调 节 转 速 到 n或 n” ， 使 性 能曲 线 移 动 即 可 满足 要 求 。 3.6.4.6 三 种 调 节 方 法 的 经 济 性 比 较 及 联 合 采 用 两 种 调 节 左 图 表 示 了 进 口 节流 、 进 气 预 旋 和 改 变 转速 的 经 济 性 对 比 。 其 中以 进 口 节 流 为 标 准 。 曲线 1表 示 进 口 预 旋 比 进口 节 流 所 节 省 的 功 率 。 曲 线 2表 示 改 变 转 速 比进 口 节 流 所 节 省 的 功 率 。显 然 改 变 转 速 的 经 济 性最 佳 。 3.7 相 似 理 论 的 应 用 相 似 理 论 在 许 多 流 体 机 械 中 均 有 重 要 的 应 用 价 值 。 应用 相 似 理 论 进 行 性 能 换 算 可 解 决 以 下 问 题 ： 按 照 性 能 良 好 的 模 型 级 或 机 器 ， 可 快 速 地 设 计 出 性 能 良好 的 新 机 器 ； 将 模 化 试 验 (如 缩 小 机 器 尺 寸 、 改 变 工 质 和 进 口 条 件 等 )的 结 果 ， 换 算 成 在 设 计 条 件 或 使 用 条 件 下 的 机 器 性 能 ； 相 似 的 机 器 可 用 通 用 的 性 能 曲 线 表 示 它 们 的 性 能 ； 可 使 产 品 系 列 化 、 通 用 化 、 标 准 化 ， 不 仅 有 利 于 产 品 的设 计 制 造 ， 也 有 利 于 产 品 的 选 型 使 用 。 在 流 体 力 学 和 流 体 机 器 中 ， 所 谓 流 动 相 似 ， 就 是 指 流体 流 经 几 何 相 似 的 通 道 或 机 器 时 ， 其 任 意 对 应 点 上 同 名 物理 量 (如 压 力 、 速 度 等 )比 值 相 等 。 由 此 就 可 获 得 机 器 的 流动 性 能 (如 压 力 比 、 流 量 、 效 率 等 )相 似 。 流 动 相 似 的 相 似 条 件 有 模 型 与 实 物 或 两 机 器 之 间 几 何相 似 、 运 动 相 似 、 动 力 相 似 和 热 力 相 似 。 对 于 离 心 压 缩 机 而 言 ， 其 流 动 相 似 应 具 备 的 条 件 可 归结 为 几 何 相 似 、 叶 轮 进 口 速 度 三 角 形 相 似 、 特 征 马 赫 数 相等 。 而 符 合 流 动 相 似 的 机 器 其 相 似 工 况 的 效 率 相 等 。 inL inRTnn RT 3 2 inVin L Vin L VininR Tnq q qn RT pol pol pol pol 2 in inL in inRT pN NRT p 当 两 台 机 器 符 合 相 似 条 件 时 ， 只 要 知 道 一 台 机 器 的 性 能参 数 ， 则 可 通 过 相 似 换 算 得 到 另 一 台 机 器 的 性 能 参 数 。 右 图 为 压 缩 机的 通 用 性 能 曲 线 。它 对 于 符 合 相 似 条件 的 机 器 ， 以 及 按相 似 条 件 组 成 系 列化 的 所 有 机 器 均 带来 使 用 上 的 许 多 方便 ， 故 得 到 广 泛 的应 用 。 3.8 主 要 零 部 件 及 辅 助 系 统 3.8.1.1 对 叶 轮 的 要 求3.8.1.2 叶 轮 的 结 构 形 式 叶 轮 是 离 心 压 缩 机 中 唯 一 对 气 体 作 功 的 部 件 ，且 是 高 速 回 转 件 ， 所 以 对 叶 轮 的 设 计 、 材 料 和 制 造要 求 都 很 高 ， 对 叶 轮 的 要 求 主 要 是 ： 提 供 尽 可 能 大 的 能 量 头 ； 叶 轮 以 及 与 之 匹 配 的 整 个 级 的 效 率 要 比 较 高 ； 所 设 计 的 叶 轮 型 式 能 使 级 及 整 机 的 性 能 稳 定 工况 区 较 宽 ； 强 度 及 制 造 质 量 符 合 要 求 。3.8.1.1 对 叶 轮 的 要 求 3.8.1.2 叶 轮 的 结 构 形 式(1) 按 叶 轮 的 弯 曲 形 式 分(2) 按 叶 轮 结 构 形 式 分(3) 按 制 造 工 艺 分 (1) 按 叶 轮 的 弯 曲 形 式 分叶 轮性 能 前 弯 叶 片 式 叶 轮 (2) 叶 轮 的 结 构 形 式 分 可 分 为 闭 式 、 半 开 式 和 开 式 叶 轮 三 种 类 型 。离 心 压 缩 机 大 多 数 采 用 闭 式 叶 轮 。 (3) 按 制 造 工 艺 分 叶 轮 有 铆 接 、 焊 接 、 精 密 铸 造 、 钎 焊和 电 蚀 加 工 等 制 造 方 法 。 3.8.2.1 压 缩 机 中 常 用 的 密 封 形 式3.8.2.2 迷 宫 密 封3.8.2.3 浮 环 油 膜 密 封 流 体 机 械 既 有 静 密 封 又 有 动 密 封 。 动 密 封 是 防止 机 器 在 运 转 期 间 和 停 转 期 间 流 体 向 外 或 向 内 泄 露的 构 件 。 动 密 封 主 要 是 旋 转 轴 的 密 封 。 旋 转 轴 密 封又 有 面 接 触 密 封 和 非 接 触 密 封 两 种 主 要 类 型 。3.8.2.1 压 缩 机 中 常 用 的 密 封 形 式 3.8.2.2 迷 宫 密 封（ 1） 迷 宫 密 封 的 结 构 形 式（ 2） 密 封 原 理（ 3） 轮 盖 密 封 的 漏 气 量 及 漏 气 损 失 系 数（ 4） 迷 宫 密 封 设 计 及 使 用 中 应 注 意 的 问 题 （ 1） 迷 宫 密 封 的 结 构 形 式 迷 宫 密 封 也 称 为 梳 齿 型 密 封 ， 是 一 种 非 接 触 型密 封 。 主 要 用 于 离 心 压 缩 机 级 内 轮 盖 密 封 、 级 问 密封 和 平 衡 盘 密 封 上 。 在 压 力 较 低 ， 且 允 许 流 体 少 量流 出 时 ， 也 可 作 为 轴 密 封 (轴 与 壳 体 问 的 密 封 )使 用 。迷 宫 密 封 的 结 构 用 的 较 多 的 是 以 下 几 种 ：平 滑 形 曲 折 形 台 阶 形 径 向 排 利 的 迷 宫 密 封还 有 一 种 新 型 的 迷 宫 密 封 叫 蜂 窝 形 迷 宫 密 封 平 滑 行 迷 宫 密 封 曲 折 形 迷 宫 密 封 台 阶 形 迷 宫 密 封 径 向 排 列 的 迷 宫 密 封 蜂 窝 形 迷 宫 密 封 （ 2） 密 封 原 理 迷 宫 密 封 是 利用 节 流 原 理 使 气 体每 经 过 一 个 齿 片 ，压 力 就 下 降 一 次 ，经 过 一 定 数 量 的 齿片 后 就 形 成 较 大 的压 降 ， 实 质 上 迷 宫密 封 就 是 给 气 体 的流 动 以 压 差 阻 力 ，从 而 减 小 气 体 的 通过 量 。 （ 3） 漏 气 量 及 漏 气 损 失 系 数 (4)设 计 及 使 用 中 应 注 意 的 问 题 梳 齿 密 封 除 了 轮 盖 密 封 齿 数 较 少 外 ， 一 般 密 封 结 构 中 z不 少于 6片 ， 也 不 多 于 35片 ； 为 提 高 节 流 降 压 效 果 ， 梳 齿 的 径 向 间 隙 s应 尽 可 能 的 小 ， 一般 为 O.4mm左 右 。 相 邻 齿 片 问 的 距 离 和 间 隙 的 比 应 足 够 大 ， 一般 齿 距 与 间 隙 的 比 值 为 6（ 如 图 ） ； 梳 齿 顶 端 朝 向 来 流 一 边 作 成 尖 角 形 ， 以 加 强 气 流 旋 涡 ， 提高 密 封 效 果 ； 梳 齿 材 料 一 般 采 用 青 铜 、 铜 锑 锡 合 金 及 铝 合 金 等 较 软 的 金属 制 作 ， 避 免 划 伤 轴 或 轴 套 。 对 于 易 燃 、 易 爆 气 体 ， 还 应 采用 不 会 产 生 火 花 的 材 料 ； 如 果 被 密 封 的 气 体 有 毒 或 易 燃 易 爆 ， 不 允 许 漏 至 机 外 仍 采 用 迷 宫 密 封 的 话 ， 则 必 须 在 梳 齿 的 中 间 某 部 位 ， 设 计 成 抽 气(或 冲 气 )的 密 封 型 式 。 3.8.2.3 浮 环 油 膜 密 封1一 浮 环 2一 L型 固 定 环 3一 销 钉 4一 弹 簧5一 轴 套 6一 挡 油 环 7一 甩 油 环 8一 轴9一 高 压 侧 预 密 封 梳 齿 10一 梳 齿 座 11一 高 压 侧 回 油 孔 12一 空 腔 13一 进 油 孔 14一 低 压 侧 回 油 空 腔 3.9 安 全 可 靠 性 由 于 离 心 叶 轮 高 速 旋 转 所 产 生 的 离 心 力 及 与 轴 过 盈 配 合所 产 生 的 压 紧 力 等 ， 会 使 叶 轮 内 部 产 生 很 大 的 应 力 ， 为 保证 安 全 运 转 ， 需 要 进 行 叶 轮 强 度 计 算 。闭 式 叶 轮 由 轮 盘 、 轮 盖 和 叶 片 构 成 ， 从 强 度 观 点 看 ， 轮盖 可 视 为 轮 盘 的 一 个 特 例 。 而 沿 周 向 分 散 的 叶 片 ， 可 假 定为 沿 周 向 均 匀 分 布 的 由 特 定 材 料 制 成 的 盘 形 夹 层 。 故 叶 轮强 度 计 算 主 要 是 轮 盘 应 力 计 算 。 目 前 轮 盘 应 力 计 算 有 二 次法 、 递 推 一 代 人 法 和 有 限 元 法 。应 当 指 出 ， 由 于 叶 轮 的 重 要 作 用 和 特 殊 地 位 ， 通 常 均 选用 优 质 的 材 料 ， 考 究 的 制 造 工 艺 和 偏 于 安 全 的 圆 周 速 度 uz，故 叶 轮 的 安 全 可 靠 性 ， 一 般 是 可 以 有 所 保 证 的 。 n2nc1 为 了 确 保 机 器 运 行 的 安 全 性 ， 要 求 工 作 转 速 远 离第 1、 2阶 临 界 转 速 ， 其 校 核 条 件 是对 于 刚 性 转 子对 于 柔 性 转 子 为 了 防 止 可 能 出 现 的 轴 承 油 膜 振 荡 ， 工 作 转 速 应低 于 二 倍 的 第 一 阶 临 界 转 速 ， 即n0.75nc11.3nc1n0.7nc2 3.9.3.1 转 子 承 受 的 轴 向 力(1)闭 式 叶 轮 轴 向 推 力 的 计 算(2)半 开 式 叶 轮 轴 向 推 力 的 计 算3.9.3.2 轴 向 推 力 的 平 衡 措 施(1)叶 轮 对 排(2)叶 轮 背 面 加 筋(3)采 用 平 衡 盘 (亦 称 平 衡 活 塞 ) （ 1） 闭 式 叶 轮 轴 向 推 力 的 计 算 后 一 页 图 为 闭 式 叶 轮 侧 面 的 受 力 情 况 。 向 右 的 轴向 力 由 F0和 F1组 成 ， 其 中 2 20 1 1 1( )4 j m ZF p D d q C 向 左 的 轴 向 力 为 F2， 故 叶 轮 总 的 向 左 的 轴 向 推 力 为 2 1 0F F F F 2 2 2 2 4 4 2 221 2 1 1 1 1 1221( ) ( ) ( ) ( )4 32 2 4m m m j m ZuD d p D d D d D d p q CD (2) 半 开 式 叶 轮 轴 向 推 力 的 计 算整 个 叶 轮 轴 向 推 力 为2 22 2 2 2 2 222 2 2 2 2 2222 12 ( ) ( ) ( )4 32 2mDd r m m muF p dr D d p D d D dD 11 1 2 1 2 1( )r r rp p p p r r 21 4 4 3 2 22 2 2 1 2 1 2 1 2 122 2 2 1 22 12 8 ( )2 ( )4 ( ) 64 196 24 32DD r p p D D D D D DF p dr D D p D D 2 1 0F F F F 假 定 在 D1到 D2之 间 Pr1的 分 布 为 叶 轮 的 各 种 排 列 方 式 如 下 图 所 示 ， 图 (a)是 叶 轮顺 排 ， 转 子 上 各 叶 轮 轴 向 力 相 加 ； 图 (b)和 带 有 中 间冷 却 器 酌 图 (c)是 叶 轮 对 排 ， 可 使 转 子 上 的 轴 向 力 相互 抵 消 ， 总 轴 向 力 大 大 降 低 。(1) 叶 轮 对 排a b c3.9.3.2 轴 向 推 力 的 平 衡 措 施 在 轮 盘 背 面 加 几 条 径 向筋 片 ， 如 图 所 示 ， 相 当 于 增加 一 个 半 开 式 叶 轮 。 使 间 隙中 的 流 体 旋 转 角 速 度 增 加 一倍 ， 从 而 使 离 心 力 增 加 压力 减 小 图 中 ei