離心空壓機(jī)的調(diào)節(jié)方式——壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能方案

離心壓縮機(jī)具有運(yùn)行平穩(wěn)、流量大、設(shè)計(jì)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著流量調(diào)節(jié)較為復(fù)雜、容易發(fā)生喘振的缺點(diǎn)。

離心壓縮機(jī)常用的三種流量調(diào)節(jié)方式為：

1、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使得離心壓縮機(jī)的特性曲線呈現(xiàn)平行線移動，不同轉(zhuǎn)速之下具有不同的流量-壓力特性，如下：

從圖中可見，隨著轉(zhuǎn)速下降，對應(yīng)的流量和壓力都呈現(xiàn)下降，且曲線相互平行，此為“相似原理”。采用轉(zhuǎn)速下降進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）不引入阻力損耗。通過轉(zhuǎn)速的降低，葉輪做功呈現(xiàn)自然下降，流量和輸出壓力呈現(xiàn)下降趨勢，不需要引入阻力環(huán)節(jié)，就能對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于沒有阻力環(huán)節(jié)，不會因?yàn)樽枇Χ鴵p失能量。

（2）壓縮過程中的損耗有所降低。通過轉(zhuǎn)速的降低，葉輪與空氣的相對運(yùn)動速度減緩，摩擦等損耗有下降趨勢，體現(xiàn)在壓縮過程中的產(chǎn)熱量下降，損耗降低能夠節(jié)省壓縮時(shí)的功耗。

調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速是離心壓縮機(jī)的一種有效的調(diào)節(jié)方式，由于不引起阻力損耗、降低壓縮損耗的作用，是最省功的調(diào)節(jié)方式，在蒸汽透平壓縮機(jī)中使用廣泛，具有很多的應(yīng)用實(shí)踐，因此，節(jié)能系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式。但是，對于電機(jī)拖動的離心壓縮機(jī)，其轉(zhuǎn)速是基本固定的，很難采用簡單的方式進(jìn)行調(diào)速，通常的變頻調(diào)速又容易引起壓縮機(jī)發(fā)生喘振，因此，應(yīng)選擇先進(jìn)的、成熟的技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，本方案將進(jìn)行重點(diǎn)敘述。

2、調(diào)節(jié)閥門。調(diào)節(jié)閥門是離心壓縮機(jī)的一種簡單的調(diào)節(jié)方式，通過對閥門的調(diào)節(jié)，開度減小，在閥門兩側(cè)形成壓力差，將系統(tǒng)的有效輸出壓力減少，氣體流動受限，從而使得流量減少，系統(tǒng)運(yùn)行在所需的平衡點(diǎn)上。

閥門分為進(jìn)氣閥門和排氣閥門，分別具有不同的作用：

（1）進(jìn)氣閥的阻礙作用，降低了實(shí)際的進(jìn)氣壓力，形成了一定的真空度，進(jìn)入的氣體變得相對稀薄，使得流量下降。同時(shí)，進(jìn)氣閥也會提高進(jìn)氣溫度。

（2）排氣閥的阻礙作用，提高了實(shí)際輸出壓力，使得壓縮機(jī)向壓力增大、流量減小的工作點(diǎn)移動，限制了流量。

綜上，閥門的作用概括起來就是，通過引入流動阻力，使得流量降低，從而滿足工藝的要求，會造成能量的損失。

閥門的能量損失如下：

氣體流過閥門之后，由于閥門不是全開，存在阻力，壓力由P1下降到P2，形成了壓力差△P，損失的功率為：

W=△PF=(P1-P2)F

由于壓力差造成的能量損失，整體性能會降低，壓縮機(jī)的效率、排氣量會同步下降。

3、調(diào)節(jié)導(dǎo)葉。導(dǎo)葉調(diào)節(jié)是離心壓縮機(jī)的一種調(diào)節(jié)方式，是通過誘導(dǎo)氣體沿著具有傾角的導(dǎo)流葉片流動，使氣體預(yù)旋，從而降低氣體與旋轉(zhuǎn)葉輪之間的相對速度，做功減少，壓縮程度減輕，流量減少。導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的效果和能量損失介于速度調(diào)節(jié)和蝶閥調(diào)節(jié)之間。

綜上所述，本方案的核心方法是，采用更優(yōu)越的“調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速”代替“調(diào)節(jié)閥門”，從調(diào)節(jié)方法上進(jìn)行改進(jìn)，避免閥門的能量損耗，同時(shí)降低氣體溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。而且，降低溫度的同時(shí)也會有助于減低壓縮功耗，因此，節(jié)能效果出現(xiàn)疊加，總體節(jié)能效果較好。