本文從工作原理出發(fā)，介離心壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和分類，分析其重要部件的特點(diǎn)及輔助系統(tǒng)的組成。在應(yīng)用方面，歸納離心壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)，并就常見的運(yùn)行問題及解決方法進(jìn)行探討。
1、離心壓縮機(jī)的工作原理   離心壓縮機(jī)的工作過程可分為三個(gè)階段：吸入、壓縮、排出。
(1)吸入：氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的葉輪，獲得與葉輪線速度相當(dāng)?shù)乃俣饶堋?br /> (2)壓縮：高速氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器，通過流道截面積的增大，氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，壓力升高。如果壓比要求高，可串聯(lián)多級(jí)葉輪和擴(kuò)壓器。
(3)排出：高壓氣體經(jīng)集氣室匯集后，從排氣口排出。
2、離心壓縮機(jī)的分類   根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)，離心壓縮機(jī)可有多種分類方式。
(1)按級(jí)數(shù)分：?jiǎn)渭?jí)式、多級(jí)式。單級(jí)壓比一般不超過4，而多級(jí)機(jī)可實(shí)現(xiàn)更高的壓比。
(2)按排氣方向分：?jiǎn)芜M(jìn)單出、雙進(jìn)雙出。
(3)按級(jí)間連接方式分：內(nèi)連式、外連式。內(nèi)連轉(zhuǎn)子采用背靠背布置，軸向力平衡；外連轉(zhuǎn)子rigidity高，適合高溫差工況。
(4)按進(jìn)氣方式分：軸向進(jìn)氣、徑向進(jìn)氣。
(5)按傳動(dòng)方式分：電機(jī)直聯(lián)驅(qū)動(dòng)、汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)等。
3、離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)   離心壓縮機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、靜子兩大部分組成，附屬有潤(rùn)滑、密封、汽機(jī)啟動(dòng)等輔助系統(tǒng)。3.1轉(zhuǎn)子部件
(1)葉輪：高速旋轉(zhuǎn)的核心部件，由輪盤、葉片和輪轂組成。氣體在葉片流道中獲得能量。
(2)軸：傳遞轉(zhuǎn)矩，承受徑向和軸向載荷。多級(jí)轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器連接。
(3)推力軸承：平衡轉(zhuǎn)子軸向力，采用可傾瓦推力軸承，壓油潤(rùn)滑。
(4)徑向軸承：限制轉(zhuǎn)子徑向位移，常用滑動(dòng)軸承。3.2靜子部件
(1)進(jìn)氣室：引導(dǎo)氣流均勻進(jìn)入葉輪。
(2)擴(kuò)壓器：將氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。多級(jí)機(jī)中級(jí)間采用回流型擴(kuò)壓器。
(3)集氣室：匯集壓縮后的氣體，引導(dǎo)至排氣口。
(4)隔板：將轉(zhuǎn)、靜子空間分隔開，并限制氣體倒流。
3.3密封系統(tǒng)
轉(zhuǎn)子與靜子之間需設(shè)置密封防止內(nèi)漏。葉輪eye處和軸端采用迷宮密封，既能限制漏氣又不產(chǎn)生接觸。對(duì)于有害、高溫氣體，軸封采用機(jī)械密封[6]。3.4輔助系統(tǒng)
(1)潤(rùn)滑系統(tǒng)：由油泵、油箱、冷卻器等組成，為軸承等提供潤(rùn)滑和冷卻。
(2)汽輪機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)：高功率壓縮機(jī)采用汽輪機(jī)啟動(dòng)，以克服啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
(3)防喘振系統(tǒng)：通過變動(dòng)進(jìn)口導(dǎo)葉角度、小流量旁通等，防止壓縮機(jī)喘振。
4、離心壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)   (1)流量：壓縮機(jī)的實(shí)際工作流量，取決于工藝需求。
(2)壓比：出口壓力與進(jìn)口壓力之比，由氣體物性、葉輪轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。多級(jí)壓縮機(jī)的總壓比為各級(jí)壓比之積[7]。
(3)效率：氣體做功與軸功率之比。由葉輪效率、擴(kuò)壓器效率、容積效率等綜合決定。
(4)功率：壓縮機(jī)軸功率，與流量、壓比、效率等有關(guān)。
5、離心壓縮機(jī)的常見問題及對(duì)策   5.1轉(zhuǎn)子失穩(wěn)問題表現(xiàn)：轉(zhuǎn)子振動(dòng)大、軸心軌跡混亂。
原因分析：轉(zhuǎn)子不平衡、軸承游隙過大、臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)取?br /> 解決對(duì)策：現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校正轉(zhuǎn)子；檢查軸承游隙，必要時(shí)更換；優(yōu)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，避開工況轉(zhuǎn)速[8]。5.2喘振
問題表現(xiàn)：壓縮機(jī)流量、壓力波動(dòng)大，有劇烈噪聲。
原因分析：流量偏離設(shè)計(jì)工況，氣體在葉輪內(nèi)分離、倒流。
解決對(duì)策：調(diào)整進(jìn)口導(dǎo)葉，使工況點(diǎn)遠(yuǎn)離喘振線；適當(dāng)開啟防喘旁通閥門[9]。5.3氣體污染
問題表現(xiàn)：壓縮效率下降，排氣溫度升高。
原因分析：輸送介質(zhì)夾帶顆粒、液滴，污染葉片流道。
解決對(duì)策：進(jìn)口安裝過濾器、汽液分離器；定期清洗流道[10]。
6、制冷空調(diào)用離心壓縮機(jī)   離心壓縮機(jī)在制冷和空調(diào)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，特別是在大型中央空調(diào)系統(tǒng)中，以其輸送量大、效率高的優(yōu)勢(shì)成為主流選擇[11]。6.1 制冷劑選擇
制冷空調(diào)用離心壓縮機(jī)的工質(zhì)通常選用安全環(huán)保、熱力性能優(yōu)良的制冷劑，如R134a、R123、R245fa等。這些制冷劑的飽和蒸氣壓曲線與離心壓縮機(jī)的工作特性相匹配，能在較寬的工況范圍內(nèi)高效運(yùn)行[12]。6.2 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
制冷離心壓縮機(jī)為了適應(yīng)制冷劑的物性，在結(jié)構(gòu)上有所優(yōu)化：
(1)采用全封閉或半封閉結(jié)構(gòu)，壓縮腔與電機(jī)腔隔開，杜絕制冷劑泄漏。
(2)葉輪采用2D或3D高效型線，進(jìn)出口角經(jīng)優(yōu)化校核，以提高壓縮效率。
(3)多級(jí)壓縮時(shí)，級(jí)間采用回流型或滾珠軸承型靜葉導(dǎo)葉。6.3 容量調(diào)節(jié)方式
為適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化，離心式制冷壓縮機(jī)需要在轉(zhuǎn)速恒定的情況下實(shí)現(xiàn)容量調(diào)節(jié)。常見的調(diào)節(jié)方式有：
(1)進(jìn)口導(dǎo)葉：通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉角度，改變進(jìn)氣流量，實(shí)現(xiàn)平順的容量調(diào)節(jié)。
(2)熱氣旁通：將排氣的一部分引入吸氣管，減少有效循環(huán)流量。
(3)轉(zhuǎn)子速度調(diào)節(jié)：采用變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)平穩(wěn)、高效運(yùn)行[13]。6.4 喘振防范
制冷壓縮機(jī)一旦發(fā)生喘振，會(huì)造成制冷量驟減、排氣溫度急劇升高的后果，因此喘振的防范至關(guān)重要。常用的措施有：
(1)合理設(shè)計(jì)葉輪，使其在低流量下仍能保持良好的氣動(dòng)性能。
(2)降低回流損失，優(yōu)化級(jí)間回流通道。
(3)必要時(shí)采取小流量旁通等保護(hù)措施[14]。6.5 機(jī)組控制
現(xiàn)代離心式制冷機(jī)組大多配備了完善的控制系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化機(jī)組性能，主要功能包括[15]：
(1)能量調(diào)節(jié)：根據(jù)負(fù)荷需求，自動(dòng)優(yōu)化壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器的運(yùn)行參數(shù)。
(2)安全保護(hù)：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常工況時(shí)，控制系統(tǒng)及時(shí)采取卸載、停機(jī)等保護(hù)措施。
(3)聯(lián)機(jī)運(yùn)行：多臺(tái)機(jī)組可根據(jù)負(fù)荷情況自動(dòng)投切，實(shí)現(xiàn)能耗最小化。隨著節(jié)能環(huán)保要求的日益提高，高效、環(huán)保的離心式制冷壓縮機(jī)將在制冷空調(diào)領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色。相關(guān)設(shè)計(jì)、制造、控制技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，也必將推動(dòng)行業(yè)的綠色升級(jí)。