離心式壓縮機的案例
動設備管理必讀：離心式壓縮機喘振分析及預防措施
①內因
離心式壓縮機喘振的內因就是由葉輪以及介質所導致的，當進口的流量低于標準值時，壓縮機的氣流方向就會和葉片進口的安裝角產生偏差，如果偏差較大，還會導致脫離，此時氣體就會滯留在葉輪的流道中，進而造成壓縮機的壓力減小，不過由于工程管路有一定的背壓，出口壓力并不會變小，這樣就會使氣體發生回流，補充流量，使其恢復正常。如果流量繼續變少且補充不足時，倒流現象還會出現，如此反復，裝置中的氣流就會出現振蕩，這就是離心式壓縮機的喘振內因。
②外因
離心式壓縮機喘振的外因主要就是管網導致的。管網是離心式壓縮機輸送介質的一種管道系統，其主要由吸入管道和排出管道構成，主要包括：管線、管件和閥門等。若由管網原因導致的喘振，則離心式壓縮機的喘振幅度會隨管網容量的增多而變大，隨管網容量的減少而變??；若由管網性能曲線左移導致的喘振，則當氣流量變小時，管網性能曲線會加大左移，從而與離心式壓縮機的喘振曲線相交在喘振區域，使離心式壓縮機發生喘振。
③其他
離心壓縮機的喘振還有很多原因。
第一、吸氣不足。當離心壓縮機運轉時，如果冷卻器漏水或塵土堆積，就會阻塞壓縮機的流道或葉輪進口，導致吸入量減少，進而引起離心壓縮機喘振。
第二、壓縮機壓力過高。離心壓縮機在運轉過程中，由于突然停機，會出現介質回流，造成內部壓力過大，出現喘振現象。
第三、作業流程不規范。一般而言，對于汽輪機、變頻電機、液力耦合器等可變轉速驅動機驅動的離心式壓縮機升壓時，應先保證逐漸提升轉速，再緩慢關閥升壓；降低轉速時，應先降低壓力，使氣體排出或回流。但是在實際操作中，操作人員不按規定操作，容易造成離心壓縮機的喘振。
第四、離心壓縮機部件損壞。離心壓縮機的內部部件較多，一旦發生異常現象，會引起振動。
展開 螺桿、離心、往復活塞式三種壓縮機比較
在三種常見的制冷壓縮機（往復式、螺桿式、離心式）中，往復運動產生的慣性立是往復式制冷壓縮機的主要缺點。因為經常受到往復運動產生的慣性，所以往復式制冷壓縮機中的氣閥和曲柄連桿機構最容易受到破化。
在三種常見的制冷壓縮機（往復式、螺桿式、離心式）中，運轉時產生的巨大噪聲是螺桿式制冷壓縮機的主要缺點。因為經常受到制冷劑氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口，以及通過縫隙的泄漏等原因帶來的影響，所以在螺桿式制冷壓縮機中必須選擇合理的螺桿運轉速度。
在三種常見的制冷壓縮機（往復式、螺桿式、離心式）中，喘振是離心式制冷壓縮機的主要缺點。
造成離心式制冷壓縮機的喘振原因是因為，當冷凝器的冷卻水進水量減小到一定程度時，離心式制冷壓縮機的流量減小到很小，它的通道中出現嚴重的氣體 脫流，它的出口壓力突然下降。雖然離心式制冷壓縮機和冷凝器是聯合地工作，但是冷凝器中的氣體的壓力并不是同時地減低，于是冷凝器中的氣體的壓力反大于離 心式制冷壓縮機的出口壓力，造成冷凝器中的氣體倒流至離心式制冷壓縮機中，直至冷凝器中的氣體壓力下降到等于離心式制冷壓縮機的出口壓力為止。
這是，離心 式制冷壓縮機又開始向冷凝器送氣，流量增加，離心式制冷壓縮機恢復正常工作。但是，當冷凝器中的氣體壓力也恢復到原來的氣體壓力時，離心式制冷壓縮機的流 量又減小，離心式制冷壓縮機的出口壓力有開始下降，氣體又產生倒流。如此周而復始，產生周期性的氣流的振蕩現象。所以在離心式制冷壓縮機中，冷凝器的冷卻 水量是不宜過小的，否則會使在離心式制冷壓縮機在運轉時，發生強烈的振動，嚴重時甚至會造成對離心式制冷壓縮機的破化。
轉載來自： CHL工作室
展開 離心式壓縮機轉子的防振設計上
離心式壓縮機轉子的防振設計上
離心式壓縮機轉子的防振設計上.rar
離心式壓縮機轉子的防振設計下.rar
離心式壓縮機常見振動故障分析及其檢測方法，干貨滿滿
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關鍵詞 | 離心式壓縮機 振動故障 檢測
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導 讀
振動是壓縮機的常見故障，振動過大會影響壓縮機的可靠運行，給生產造成很大的損失。因此，保證壓縮機的安全可靠運行，對提高生產效率及經濟效益有重要的意義。離心式壓縮機振動現象主要是由喘振、轉子不平衡、對中不良、聯軸器故障、軸承缺陷等造成的。
工作原理
離心壓縮機工作的基本原理是利用高速旋轉的葉輪帶動氣體一起旋轉而產生離心力，從而將能量傳遞給氣體，使氣體壓力升高，速度增大，氣體獲得了壓力能和動能。在葉輪后部設置有通流截面逐漸擴大的擴壓元件(擴壓器)，從葉輪流出的高速氣體在擴壓器內進行降速增壓，使氣體的部分動能轉變為壓力能。
一、離心壓縮機的振動故障
1. 振動之轉子不平衡
離心式壓縮機由轉子和定子兩大部分組成。
轉子：轉軸、固定在軸上的葉輪、軸套、聯軸節、平衡盤等零部件。
定子：氣缸、氣缸上的隔板、軸承等零件。
(1) 轉子不平衡產生的原因
轉子不平衡是由于轉子部件質量偏心、制造誤差、裝配誤差以及材質不均勻或轉子部件出現缺損造成的故障。
(2) 轉子不平衡的組成
原始不平衡
漸發性不平衡
突發性不平衡
原始不平衡是由于制造誤差配誤差以及材質不均勻等原因造成的，在投用之初就會有較大的振動。
展開 
離心壓縮機防喘振條件及措施
當進口氣體流量瞬時降低，低過了所允許的最低工況點時，壓縮機內的氣流流動方向與葉片進口安裝角出現很大的偏差，造成葉道內的氣流出現嚴重的“旋轉脫離”，使氣體在葉道中滯流，致使壓縮機壓力突然降低，然而出口系統的壓力并沒有瞬時下降，這就使排氣管內壓力高的氣體流回壓縮機，使葉道內的流量又得以補充，并恢復正常工作，當壓縮機內的流量再次減小時，系統氣體又會出現倒流，如此反復，系統中的氣流便產生了周期性的振蕩，并伴隨著強烈的噪聲，這就形成了壓縮機的喘振。
2. 喘振發生的外因
通過對離心式壓縮機性能曲線的分析，當喘振發生時，其工作點一定進入了喘振工況區。因此，壓縮機的喘振與管網特性有著密切關系。所謂“管網”就是離心式壓縮機實現氣體介質輸送任務的管道系統，位于壓縮機入口之前的稱吸入管道，位于壓縮機出口之后的稱為排出管道。管網一般均由管線、管件、閥門和設備等四大要素組成。實踐表明，離心壓縮機管網容量愈大，喘振的振幅愈大，振頻愈低；管網容量愈小，喘振的振幅就越小，振頻愈高。
展開 離心壓縮機防喘振條件及措施
當進口氣體流量瞬時降低，低過了所允許的最低工況點時，壓縮機內的氣流流動方向與葉片進口安裝角出現很大的偏差，造成葉道內的氣流出現嚴重的“旋轉脫離”，使氣體在葉道中滯流，致使壓縮機壓力突然降低，然而出口系統的壓力并沒有瞬時下降，這就使排氣管內壓力高的氣體流回壓縮機，使葉道內的流量又得以補充，并恢復正常工作，當壓縮機內的流量再次減小時，系統氣體又會出現倒流，如此反復，系統中的氣流便產生了周期性的振蕩，并伴隨著強烈的噪聲，這就形成了壓縮機的喘振。
2. 喘振發生的外因
通過對離心式壓縮機性能曲線的分析，當喘振發生時，其工作點一定進入了喘振工況區。因此，壓縮機的喘振與管網特性有著密切關系。所謂“管網”就是離心式壓縮機實現氣體介質輸送任務的管道系統，位于壓縮機入口之前的稱吸入管道，位于壓縮機出口之后的稱為排出管道。管網一般均由管線、管件、閥門和設備等四大要素組成。實踐表明，離心壓縮機管網容量愈大，喘振的振幅愈大，振頻愈低；管網容量愈小，喘振的振幅就越小，振頻愈高。
展開 離心式壓縮機故障診斷
離心式壓縮機故障診斷
摘 要：介紹了離心式壓縮機振動過大故障的診斷過程，用實例說明了借助振動頻譜分析進行壓縮機的故障診斷是非常有效的，對機組的維護和維修都具有指導意義。
關鍵詞：轉子 振動 監測 頻譜 故障診斷
天津石化公司化工廠芳烴車間離心式壓縮機C501是生產中的關鍵設備之一，系日本日立公司產品，4級離心式回轉式驅動電機功率610kW，主機轉子轉速15300r/min，工作介質是氫氣，氣流量38066m3（標準）/h，出口壓力11.32×105Pa，氣體溫度200℃。該機配有美國本特利內華達公司7200系列振動監測系統，測點有7個，分布如圖1。測點A、B、C、D為壓縮機主軸瓦徑向位移傳感器。測點E、F分別為齒輪增速箱高速軸和低速軸軸瓦的徑向位移傳感器，測點G為壓縮機主軸軸向位移傳感器。7200系列儀表可隨時示出振動位移峰峰值，超過報警限時報警。
該機沒有備份，全年連續運轉，僅在大修期間可以停機檢修，生產過程中，一旦停機將影響全線生產。該機功率大，轉速高，介質是氫氣，振動異常有可能造成極為嚴重的惡性事故，是公司重點監測的設備之一。
圖1 C501壓縮機測點
1．故障現象
化工廠于2000年5月中旬開始停車大檢修，6月初經檢測各項靜態指標均達到規定標準。6月10日下午啟動，投入催化劑再生工作，為全線開車做準備。再生工作要連續運行一星期左右，再生過程中，工作介質是氮氣，這使得壓縮機負荷大一些。壓縮機啟動后，各項動態參數如油量、壓力、溫度、油溫、電流等都在規定范圍內，機器正常工作，運行到6月12日上午，出現振動報警，測點D振動值越過報警限，在60-80 μm之間波動，測點C振動值也偏大，在50-60μm之間波動。其他測點振動正常。
展開 ANSYS CFX 離心式壓縮機建模及網格劃分
一、ANSYS Blade Modeler
Vista 1D Design Tools
Vista AFD -Axial Fans Design，軸流風機設計
Vista CCD -Centrifugal Compressor Design，離心壓縮機設計
Vista CPD - Centrifugal Pump Design，離心泵設計
Vista RTD - Axial turbines Design，軸流渦輪設計
BladeGen
DesignModele-BladeEditor，DM插件
Need ANSYS BladeModeler+ANSYS DesignModeler licenses
二、TurboGrid 網格工具
三、Vistal TF 二維仿真工具
四、ANSYS CFX三維仿真工具
五、離心壓縮機建模及網格劃分實例
1、
在ANSYS Workbench2019R3平臺下，啟動離心式壓縮機1D設計軟件Vista CCD，輸入壓縮機相關參數，點擊Calculate，完成離心式壓縮機設計
；
2、計算得到壓縮機功率為9.76KW；
3、右鍵A2單元，創建一個新的 BladeGen模塊，拖拽TurboGrid進行鏈接，啟動TurboGriD網加載幾何模型；
4、雙擊Mesh Date，設置單元網格節點30萬，取消Target Max Expansion Rate,
展開 離心式壓縮機仿真案例
一、多參坐標系描述
旋轉機械問題設計到旋轉的流體域（rotating flow domain），所有的旋轉部件（moving parts，fan blades，hub，shaft surfaces...）是以一定的角速度進行旋轉的，靜止壁面（stationary walls，shrouds-蓋板，duct walls-風道壁面）是關于旋轉軸的轉轉曲面（surfaces of revolution），所涉及到的整體域被作為一個單一旋轉參考坐標系（a single rotating frame of reference）；然而當其中一部分是關于不同旋轉軸進行轉轉，或關于相同的軸按照不同的速度旋轉或靜止壁面不屬于“surfaces of revolution”（如在離心式壓縮機輪子周圍的蝸殼），單一的旋轉坐標系統（single rotating coordinate system）已不能夠滿足使計算域固定（immobilize），為了預測穩態的流場，因此必須以“多參考坐標系”（multiple reference frames）的方式進行仿真；
離心式鼓風機（Centrifugal blower）2D模型：
使用MRF模型能夠分析與一個或多個旋轉部件相關的流動特性，在一個單一計算域內多旋轉參考坐標系能夠被使用，流場結果代表旋轉部件移動到某一位置時的瞬態結果（snapshot-抓拍of the transient flow field）；然而在很多案例中交界面能夠以這種方式進行選擇-在該位置的流場是獨立于移動部件的方向的，這就意味著如果交界面能夠被繪制（drawn）以具有很小或者沒有角度依賴性（little or no angular dependence），MRF模型能夠成為可靠的工具用于時均流場的求解（time-averaged flow fields
展開 論文分享 | 壓縮機設計:軸流式、混流式還是離心式？
圖片來源：《選擇一臺壓縮機的子午向拓撲形式：軸流式、混流式、離心式》，Smyth, Miller, GT2021-59121.
令人驚訝的是，這張圖表表明，混流式設計是最終的設計選擇?；旌狭髟O計并非不為人知，但在葉輪機械環境中是罕見的。我常常想，在世界上混合流設計還有更大的空間，它們之所以如此罕見，無非是因為很少有人知道怎么做。實際上，我從未停止過考慮混流式設計也許恰恰是首選設計方法?，F在就拋棄我們現有的所有離心式和軸向式的壓縮機設計可能還為時過早，但這項工作肯定會讓我在未來考慮混流式的設計方案。
文章來源ConceptsNREC
展開 離心機壓縮型式結構
離心機壓縮型式結構
一、離心式冷水機組前視圖、后視圖
1）前視圖
2）后視圖
3）三級離心結構圖
二、離心式壓縮機
2.1.三種不同型式壓縮示意圖
a.單級壓縮
b.兩級壓縮
c.三級壓縮
2.2.不同型式離心壓縮機及其構成
a.半封閉離心壓縮機
b.開啟式離心壓縮機結構
c.三級離心壓縮機結構
2.3.關于壓縮機型式的描述：
1）葉輪方面：
a)閉式葉輪的穩定工況范圍比半開式葉輪的穩定工況范圍要窄；
b)小流量區間內，即：部分負荷情況下，半開式葉輪的性能優于閉式葉輪的性能；
c)兩種形式葉輪內部都存在回流區域，半開式葉輪內部的回流區域較少。
2）電機方面：
a)閉式電機散熱于系統中，增加制冷系統能耗3%,閉式電機在冷媒中旋轉，阻力大，增加動力系統能耗3%。
b)封閉式結構設計，電機處于腔體內，具有良好的運轉環境；避免開放式電機因殼體散熱裝置直接暴露在空氣中臟堵而影響其穩定性；封閉式電機均有內置式熱保護系統，可保證電機的運行安全（而開放式電機采用僅依靠電流過載來保護電機，可靠性較低）；封閉式結構設計，電機采用制冷劑噴液冷卻，工作溫度低，使用壽命長；（而開放式電機處于機房內，電機的工作環境溫度較高）。
展開 
基于CFX計算的離心壓縮機整級全流道流場分析
目的是盡可能真實地模擬出實際壓縮機的運行狀態。通過不斷的嘗試和改進，本模型的計算結果跟實際情況非常接近，由此證明用此方法在離心壓縮機的設計和研究中具有相當高的適用性。結果表明應用CFD技術對離心壓縮機整級全流道進行模擬給設計和研究人員提供了以下幾點優勢：①直觀的觀察整個三維流場；②找到二次流的影響；③有利于了解離心式壓縮機內流體的特性；④不用試驗就能評估改變設計的影響；⑤更準確地計算軸向力。本論文給高端離心式壓縮機關鍵性能的研究提供了一種非常實用的方法。
離心壓縮機的監測及故障診斷
例如2＃14000制氧機共有四臺大型離心壓縮機，分別由三個國內、外知名廠家提供。其中為空分提供原料的空壓機采用了沈陽鼓風機廠生產的DH90型透平壓縮機，系單進氣、雙軸、齒輪式、四級等溫壓縮，設計壓力0.52MPa，流量75500m3/h，由一臺電壓10000伏，功率7400KW的上海電機廠生產的同步電機驅動。壓縮產品氧氣的氧壓機采用了杭氧生產的3TYS90+2TYS60型透平壓縮機，系雙缸、十級、水平剖分型式，設計壓力2.9MPa，流量16000Nm3/h，配置了一臺功率3400KW的上海電機廠生產的異步感應電動機。壓縮產品氮氣的兩臺透平壓縮機均為美國英格索蘭公司生產，其中4C90M×4N2型氮壓機系單進氣、四軸、離心式壓縮機，設計壓力1.0MPa, 設計流量14921m3/h；2CII35M×3N2型氮壓機系單進氣、三軸、離心式壓縮機，設計壓力2.2MPa,設計流量5042m3/h，驅動電機均為德國西門公司的異步電機。這些設備的共同特點是結構精度高、運行周期長，但每臺機組的結構形式又各不相同。由此可見，加強理論知識的學習、掌握機組的內部結構和強化各相關專業知識是非常重要的。
二、研究設備特點、掌握運行規律
在離心壓縮機整個服役期內，設備故障發生的次數和使用的時間是有著其內在的宏觀規律的。雖然對于一臺離心壓縮機而言，發生故障的時間、次數以及運行壽命各不一樣，但都有以下一些共同特點：
1、離心壓縮機剛投運的第一年，事故發生的頻率較高。其原因在于：設備在設計、制造、安裝過程中所存在的問題在運行初期得以暴露以及操作人員對設備性能、運行規律也需要一個學習和掌握的過程。
展開 使用 Cadence CFD 和 Concepts NREC 對離心式壓縮機進行多學科優化
離心式壓縮機，也稱為離心式風扇或鼓風機，主要用于壓縮目的。附在旋轉葉輪上的徑向葉片將空氣吸入裝置的中心。它們非常適合高壓應用，其高效設計可以節省能源。等熵效率和葉片載荷是這些壓縮機設計中的關鍵因素。包括空氣動力學和結構目標在內的多物理場方法將確保獲得最佳結果。簡化設計流程并最大限度地減少迭代次數可以實現實用、資源高效的設計。這縮短了上市時間并提高了設計過程的整體效率。在這個簡短的案例研究中，考慮空氣動力級性能和葉輪結構完整性的帶罩徑流式壓縮機的優化，i。等熵效率和降低von Mises 壓力，是使用 Cadence Fidelity Turbomachinery 套件和Concepts NREC執行的。
描述
對于本研究，已選擇具有帶護罩葉輪、無葉片擴壓器且無集流器的單級壓縮機，如下圖所示。這里，目標是獲得以下設計條件。
盡量減少離心力引起的 von Mises 應力或葉片負載。
提高總等熵效率。
3D 舞臺幾何形狀（左）和舞臺幾何形狀的子午線視圖（右）。
優化方法論
優化工作流程
在這項研究中，采用了基于代理的優化方法，工作流通過創建參數化幾何模型啟動，即幾何由一組參數定義。隨后，定義了自由參數的子集。作為此工作流程的下一步，進行實驗設計 (DOE) 以探索設計空間，并對這些實驗的結果進行評估并在數據庫中匯總。此外，使用該數據庫創建了一個替代模型，該模型可以根據輸入參數預測效率和總壓比。
優化工作流程
通過優化此代理模型生成單個或多個候選對象。這些候選人進一步接受計算流體動力學 (CFD)和計算結構機制 (CSM)分析。這些分析的結果被輸入數據庫。這個循環一直持續到滿足目標或收斂標準并生成新的優化設計。
展開 三種壓縮機性能特點、優缺點比較，快收藏！
在螺桿式制冷壓縮機中，提高螺桿的圓周速度，就可以使螺桿式制冷壓縮機中的外型尺寸和質量等到減小，氣體通過螺桿式制冷壓縮機中的間隙的相對泄漏 量就會減少，有利于提高螺桿式制冷壓縮機的容積效率和熱效率。從表面上看，螺桿的圓周速度越快，對于螺桿式制冷壓縮機的性能越好。但是，如果螺桿的圓周速 度過快，就會相應地增加氣體在吸排氣孔口及齒間圓周速度內的流動損失。
在三種常見的制冷壓縮機（往復式、螺桿式、離心式）中，往復運動產生的慣性立是往復式制冷壓縮機的主要缺點。因為經常受到往復運動產生的慣性，所以往復式制冷壓縮機中的氣閥和曲柄連桿機構最容易受到破化。
在三種常見的制冷壓縮機（往復式、螺桿式、離心式）中，運轉時產生的巨大噪聲是螺桿式制冷壓縮機的主要缺點。因為經常受到制冷劑氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口，以及通過縫隙的泄漏等原因帶來的影響，所以在螺桿式制冷壓縮機中必須選擇合理的螺桿運轉速度。
在三種常見的制冷壓縮機（往復式、螺桿式、離心式）中，喘振是離心式制冷壓縮機的主要缺點。
造成離心式制冷壓縮機的喘振原因是因為，當冷凝器的冷卻水進水量減小到一定程度時，離心式制冷壓縮機的流量減小到很小，它的通道中出現嚴重的氣體 脫流，它的出口壓力突然下降。雖然離心式制冷壓縮機和冷凝器是聯合地工作，但是冷凝器中的氣體的壓力并不是同時地減低，于是冷凝器中的氣體的壓力反大于離 心式制冷壓縮機的出口壓力，造成冷凝器中的氣體倒流至離心式制冷壓縮機中，直至冷凝器中的氣體壓力下降到等于離心式制冷壓縮機的出口壓力為止。
這是，離心 式制冷壓縮機又開始向冷凝器送氣，流量增加，離心式制冷壓縮機恢復正常工作。但是，當冷凝器中的氣體壓力也恢復到原來的氣體壓力時，離心式制冷壓縮機的流 量又減小，離心式制冷壓縮機的出口壓力有開始下降，氣體又產生倒流。
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