離心式壓氣機(jī)發(fā)展歷程

1、離心式壓縮機(jī)的發(fā)展歷程離心式壓縮機(jī)的發(fā)展歷程(一)0引言引言第一臺工業(yè)上使用的離心壓縮機(jī)是在人類邁入20世紀(jì)時與早期的燃?xì)廨啓C(jī)一同出現(xiàn)的。其中一些工作是由發(fā)明第一臺燃?xì)廨啓C(jī)的Elling在1903年完成的。在20世紀(jì)初期，這些壓縮機(jī)也被應(yīng)用在過程工業(yè)中。最早應(yīng)用的是鋼鐵廠中的高爐鼓風(fēng)機(jī)。例如，某設(shè)備制造商（OEM）將第一臺7系列的離心壓縮機(jī)在1912年銷售給了位于美國密蘇里州圣路易斯的Scullin鋼鐵公司。即使按照現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)衡量，這些

2、鼓風(fēng)機(jī)也是大型的設(shè)備。雖然在功能上相同，但是以前壓縮機(jī)中的基本部件如：軸承、密封、葉輪和擴(kuò)壓器等與現(xiàn)在壓縮機(jī)中復(fù)雜內(nèi)部部件相比，還是有很大的不同。提高制造方法是發(fā)展現(xiàn)代高性能離心壓縮機(jī)的一個重要因素。如果不能精確加工出為了提高性能所設(shè)計的復(fù)雜型線，那么應(yīng)用現(xiàn)代尖端分析和設(shè)計技術(shù)就顯得意義不大。能夠取得當(dāng)前的高效率水平，與現(xiàn)在的制造方法是密不可分的。不過，這種看法最初并不被認(rèn)同。在離心壓縮機(jī)發(fā)展的初期階段，設(shè)計水平在一定程度上受到了當(dāng)時制

3、造方法的限制。設(shè)備制造商在進(jìn)行設(shè)計時，不得不使用當(dāng)時較為有限的幾種方法，包括機(jī)械加工（即車削、三軸銑制）、聯(lián)接（即焊接、鉚接）和鑄造。機(jī)械加工技術(shù)當(dāng)時只有車削和三軸銑制。這兩種方法只能加工非常簡單的二維型線，并被應(yīng)用在大多數(shù)離心壓縮機(jī)上，但是無法滿足大流量和（或）高馬赫數(shù)的要求。設(shè)備制造商必須使用焊接或鑄造，來制造應(yīng)用在較高流量場合的更復(fù)雜的型線。事實(shí)上，直到20世紀(jì)50年代末、60年代初，焊接葉輪還沒有被大量的使用。因此，早期離心壓縮

4、機(jī)的葉輪主要是鑄造或者是鉚接的。一些最早期的鉚接葉輪可以追溯到20世紀(jì)20年代。同樣，定子部件也是焊接或鑄造的。由于當(dāng)部件相同時，重復(fù)鑄造可以降低成本；當(dāng)時提高性能不是考核的關(guān)鍵，大多數(shù)設(shè)備制造商傾向于使用鑄造方法。壓縮機(jī)機(jī)殼使用鑄件的方式，直到20世紀(jì)50年代還較為普遍。不過鑄造部件表面粗糙的特性，決定了在使用它的時候，必須犧牲一些空氣動力學(xué)性能，但是并不阻礙它可以大量被應(yīng)用在工藝壓縮機(jī)中。當(dāng)時甚至整個通流部分均可以由鑄件組成。之后，

5、通流部分部件開始較少使用鑄件，而是用焊接、螺栓連接、或鉚接的型式來制造。離心式壓縮機(jī)的發(fā)展歷程離心式壓縮機(jī)的發(fā)展歷程(二)1空氣動力學(xué)空氣動力學(xué)在離心壓縮機(jī)中的主要空氣動力學(xué)部件有進(jìn)口渦室、進(jìn)口導(dǎo)葉、葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器、出口渦室和旁流（或級間抽、加氣）部件等。所有這些部件均伴隨著制造和分析方法的提高而得到了優(yōu)化。下面按照它們對性能影響的重要性的順序，從高到低地對這些部件進(jìn)行詳細(xì)探討。1.11.1葉輪葉輪離心壓縮機(jī)獲得較高的性能需

6、要優(yōu)秀的空氣動力學(xué)設(shè)計，而離心式葉輪是其中最為重要的部件。由于被壓縮氣體所得到的全部能量均是由葉輪傳遞而來的，所以如果沒有很好設(shè)計的葉輪，離心壓縮機(jī)整機(jī)性能或每個壓縮級是無法取得較高效率的。在過去幾十年內(nèi)，效率的提高，大多通過制造和設(shè)計手段的改進(jìn)來不斷完善葉輪型線而取得的。早期的葉輪是通過焊接、釬焊，鉚接或鑄造所制造的。每種制造方法都會限制葉輪的幾何形狀，從而限制其性能的獲得。在20世紀(jì)五六十年代，設(shè)備制造商開始制造焊接式葉輪。焊接葉輪

7、主要有兩種類型：兩件焊和三件焊。在兩件焊的結(jié)構(gòu)中，葉輪的葉片是被三軸銑制在輪蓋（或軸盤）上，再以角焊縫型式與軸盤（或輪蓋）焊接為一體；由于是三軸銑制，葉片型線實(shí)際上是二維的，即由圓形、橢圓或其它二維幾何形狀組成。這樣的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重限制了空氣動力學(xué)的設(shè)計，但是這就是當(dāng)時三軸銑制所能夠取得的。此外，為了進(jìn)行角焊縫焊接，流道必須有足夠的寬度來使焊具進(jìn)入（通常15.25mm或更大）。因此，窄流道的小流量系數(shù)的葉輪是無法用焊接來制造，而只有通過貫穿葉