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(tái)工業(yè)上使用的離心壓縮機(jī)是在人類(lèi)邁入20世紀(jì)時(shí)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(tái)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(guò)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(tái)7系列的離心壓縮機(jī)在1912年銷(xiāo)售給了位于美國(guó)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(gè)重要因素。如果不能精確加工出為了提高性能所設(shè)計(jì)的復(fù)雜型線，那么應(yīng)用現(xiàn)代尖端分析和設(shè)計(jì)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(guò)，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(jì)水平在一定程度上受到了當(dāng)時(shí)制

3、造方法的限制。設(shè)備制造商在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不得不使用當(dāng)時(shí)較為有限的幾種方法，包括機(jī)械加工（即車(chē)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(shí)只有車(chē)削和三軸銑制。這兩種方法只能加工非常簡(jiǎn)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(wú)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(lái)制造應(yīng)用在較高流量場(chǎng)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(méi)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(shí)，重復(fù)鑄造可以降低成本；當(dāng)時(shí)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(guò)鑄造部件表面粗糙的特性，決定了在使用它的時(shí)候，必須犧牲一些空氣動(dòng)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(shí)甚至整個(gè)通流部分均可以由鑄件組成。之后，

5、通流部分部件開(kāi)始較少使用鑄件，而是用焊接、螺栓連接、或鉚接的型式來(lái)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(dòng)力學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)在離心壓縮機(jī)中的主要空氣動(dòng)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(jí)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(duì)性能影響的重要性的順序，從高到低地對(duì)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(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，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(lái)的，所以如果沒(méi)有很好設(shè)計(jì)的葉輪，離心壓縮機(jī)整機(jī)性能或每個(gè)壓縮級(jí)是無(wú)法取得較高效率的。在過(guò)去幾十年內(nèi)，效率的提高，大多通過(guò)制造和設(shè)計(jì)手段的改進(jìn)來(lái)不斷完善葉輪型線而取得的。早期的葉輪是通過(guò)焊接、釬焊，鉚接或鑄造所制造的。每種制造方法都會(huì)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(kāi)始制造焊接式葉輪。焊接葉輪

7、主要有兩種類(lèi)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(pán)）上，再以角焊縫型式與軸盤(pán)（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(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)，但是這就是當(dāng)時(shí)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(lái)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(wú)法用焊接來(lái)制造，而只有通過(guò)貫穿葉