CN101614222B - 离心压缩机机匣 - Google Patents

Abstract

一种压缩机领域的离心压缩机机匣，所述的压缩机机匣上设有环形集气槽和若干通孔，其中：通孔位于压缩机机匣与离心压缩机叶轮的相接面并垂直于压缩机机匣的进口环状平面，环形集气槽位于压缩机机匣的内部离心压缩机叶轮前并与通孔的轴心相垂直。本发明在不降低原机组效率的情况下，自适应地调节回流量来扩大离心压缩机稳定工作区，以避免流动失稳导致的喘振现象的发生。

Description

离心压缩机机匣 

技术领域

本发明涉及的是一种压缩机技术领域的装置，具体涉及一种离心压缩机机匣。 

背景技术

离心压缩机广泛应用于能源动力行业，其稳定运行性能决定了整个系统的性能。离心压缩机的主要用途是将系统中气体工质的压力提高。一般情况下，离心压缩机有一定的流量工作范围，当流量降低到一定程度时，压缩机出口压力增大，会引起倒流现象。该现象的发生将导致离心压缩机喘振，从而影响压缩系统的安全和可靠性。这是离心压缩系统中要极力避免发生的现象。 

经过对现有技术的检索发现，美国发明申请号US4212585记载了一种“离心式压缩机”，该技术在压缩机机匣内壁的适当位置开窄槽。目的在于希望当压缩机节流时，在叶轮的前部形成回流旋涡。由于机匣中的稳定槽的作用，使回流旋涡消失或减弱，从而抑制或推迟喘振的发生，由于槽很窄，故稳定槽的后端基本上位于叶轮进口平直部分。 

又经检索发现，中国发明号94102693.0授权公告号CN1034606C记载了一种“具有能使流动稳定的机匣的离心压缩机”，该压缩机包括：一个叶轮(2)和一个压缩机机匣(4)以及一族长形的稳定槽(5)，这些槽(5)在流道的进口区内沿流动方向延伸，且槽(5)从机匣内壁(4a)处穿入机匣(4)，槽(5)分布在机匣(4)的内周缘上。为了把稳定工作范围延伸到较小流量范围，该稳定槽(5)相对于叶轮旋叶(3)安排成，稳定槽(5)的面向轴向进口(10)的前端位于旋叶前缘(6)下游的某一预定距离处。该技术中所述的斜槽的角度与转速有一个最佳匹配的问题，故在转速变化较大的情况下，某一斜槽角度难以适应转速大变化的情况。稳定槽的后端位于叶轮从轴向入口流动到径向出口流动之间转折的开始区。 

上述现有技术中，压缩机机匣内壁的槽道形成了叶轮叶片顶部流动空间。在任何工况下，由于叶轮后部的压力比进口处压力高，所以在机匣的槽中总是有气 体流动。流动方向是由叶轮出口流向叶轮入口。这样，通过机匣内壁开槽的回流，可以使压缩机在更小的流量下工作，拓宽工作范围。这些发明的不足之处在于，开槽改变了叶轮与机匣间密封间隙，会带来整个运行范围中的能量损失，导致离心压缩机组效率下降。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种离心压缩机机匣，在不降低原机组效率的情况下，可以自适应地调节回流量来扩大离心压缩机稳定工作区，以避免流动失稳导致的喘振现象的发生。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

本发明所述压缩机机匣为环状结构，在压缩机机匣上设有环形集气槽和若干通孔，其中：通孔位于压缩机机匣与离心压缩机叶轮的相接面并垂直于压缩机机匣的进口环状平面，环形集气槽位于压缩机机匣的内部离心压缩机叶轮前并与通孔的轴心相垂直。 

所述的通孔沿压缩机机匣的圆周方向平均分布。 

所述的通孔的轴心与压缩机的转轴之间的角度为-5°～+5°；该通孔的个数与离心叶轮的叶轮数互为质数，通孔的直径d＝3～6mm，该通孔的圆心与压缩机轴心圆心的距离D_S与压缩机机匣进口处直径D₀的关系满足：D_S＝1.1 D₀～1.2D₀； 

所述的环形集气槽的深度H＝(Ds+d-D₀)/2，环形集气槽的宽度h＝d+1～2mm。 

本发明的工作原理为： 

在转轴的带动下，离心叶轮高速旋转。在离心叶轮内部沿半径增大的方向，气体工质压力逐渐增大。在大部分流量工况内，通孔处气体压力低于某个临界值时，则气体工质在惯性下继续沿半径方向流动；在小流量工况时，如果通孔处气体压力高于该临界值，则气体工质在通孔两端压力差作用下会沿从压缩机机匣内壁通孔处流向叶轮进口，在环形集气槽内掺混均匀后从叶片前缘再次流入叶轮流道，补充叶轮内部流量，类似工业压缩系统中防喘振阀门的作用，以保障压缩机运转的安全性；在大流量接近阻塞工况时，通孔处气体压力远低于该临界值，则气体工质同样会在通孔两端压力差作用下，直接从压缩机机匣内壁环形槽经过通 孔流进叶轮，避免在叶轮进口处的流动阻塞。试验证明该结构有效，可以扩大流量运行范围，并能提高效率。本发明可以利用不同工况下离心叶轮内部压力与离心叶轮入口压力的偏差，使得离心叶轮内部的少量气体工质通过压缩机机匣内壁的开孔形成流动，调节离心叶轮进口气体工质流量，从而扩大离心压缩机稳定工作范围，另外还可通过局部抽吸作用提高离心压缩机的效率。 

与直接在压缩机机匣内壁开斜槽的结构相比，本发明的优点：通过小孔联通离心压缩机叶轮内部和进口处，只有当离心叶轮内部气体工质压力达到一定程度时，才能形成旁路。即在离心压缩机运行的大部分工况下，旁路通道两端的压力差不足以形成气体工质流动，保证了离心压缩机效率不降低，而且可以通过局部抽吸作用来提高离心压缩机的效率。 

附图说明

图1为本发明子午截面剖面示意图； 

图2为本发明侧视图； 

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 

如图1和图2所示，本实施例所述压缩机机匣1为环状结构，包括：环形集气槽2和通孔3，其中：通孔3位于压缩机机匣1与离心压缩机叶轮的相接面并垂直于压缩机机匣1的进口环状平面，环形集气槽2位于压缩机机匣1的内部离心压缩机叶轮前并与通孔3的轴心相垂直。 

如图1所示，所述的通孔3的轴心与压缩机机匣1的转轴间的角度为0°，即通孔3平行于压缩机机匣1的转轴； 

本实施例中离心叶轮的叶片数为13，则对应通孔的个数为14个。 

所述的通孔3的直径为d，d＝3mm，该通孔的圆心到压缩机机匣圆心的距离D_S与压缩机机匣进口处直径D₀的关系满足：D_S＝1.15D₀； 

所述的环形集气槽2的宽度h＝5mm，环形集气槽2的槽深H＝(Ds+d-D₀)/2。 

在设计工况范围内，压缩机机匣1的内壁通孔3处气体压力未达到某个临界 值，则气体工质在惯性下继续沿半径方向流动；同时由于通孔3、环形集气腔2和离心叶轮前缘通道两端气体工质的压力差不足以克服通道内部流动阻力，不能形成通路，也就不会影响原设计压缩机性能。在小流量工况时，通孔3处气体压力会高于该临界值，则气体工质在通孔3和环形集气槽2间压力差作用下会沿压缩机机匣1内壁上的通孔3处经过环形集气槽2流向离心压缩机叶轮进口，形成回流，补充叶轮内部流量，从而可以使压缩机在小流量工况稳定运行。在大流量工况时，通孔3处气体压力较低，则气体工质会由叶轮进口处经过环形集气槽2、再经过通孔3流向叶轮内部，形成旁路，从而可以延迟叶轮进口阻塞工况的发生。这样，本发明可以利用不同工况下离心叶轮内部压力与离心叶轮入口压力的偏差，使得流动通道中少量气体工质通过压缩机机匣内壁的开孔形成流动，自适应调节离心叶轮进口气体工质流量，从而可以扩大离心压缩机稳定工作范围，并保证离心压缩机效率不降低。 

Claims (6)

1.一种离心压缩机机匣，其特征在于，所述的压缩机机匣上设有环形集气槽和若干通孔，其中：通孔位于压缩机机匣与离心压缩机叶轮的相接面并垂直于压缩机机匣的进口环状平面，环形集气槽位于压缩机机匣的内部离心压缩机叶轮前并与通孔的轴心相垂直；

所述的环形集气槽的深度H＝(Ds+d-D₀)/2，环形集气槽的宽度h＝d+1～2mm，其中：D_S为通孔的圆心与压缩机轴心圆心的距离，D₀为压缩机机匣进口处直径，d为通孔的直径。

2.根据权利要求1所述的离心压缩机机匣，其特征是，所述的通孔沿压缩机机匣的圆周方向平均分布。

3.根据权利要求1或2所述的离心压缩机机匣，其特征是，所述的通孔的轴心与压缩机的转轴之间的角度为-5°～+5°。

4.根据权利要求1或2所述的离心压缩机机匣，其特征是，所述的通孔的个数与离心叶轮的叶片数互为质数。

5.根据权利要求1或2所述的离心压缩机机匣，其特征是，所述的通孔的直径d＝3～6mm。

6.根据权利要求1或2所述的离心压缩机机匣，其特征是，所述的通孔的圆心与压缩机轴心圆心的距离D_S与压缩机机匣进口处直径D₀的关系满足：D_S＝1.1D₀～1.2D₀。 

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