大支撐跨距是指壓縮機驅動端支撐軸承和非驅動端支撐軸承之間的距離與葉輪最大內孔直徑的比值簡稱 L / D 。這是衡量一臺壓縮機是否穩定的一個重要指標,是離心壓縮機轉子動力學分析的一個重要的內容。隨著離心壓縮機大型化、多級化的發展,這個指標越來越受到人們的重視。它主要是由于壓縮機的級數過多而導致壓縮機轉子過長而產生的。
1.1 氣體分子量與壓縮機級的關系
氣體的分子量越小越難壓縮,比如在氫氣壓縮機中,一級葉輪的壓比大概只有 1.0 ~ 1.12 ,例如,云南云維集團 20 萬噸甲醇壓縮機 , 氫氣的含量為 68% ,平均分子量為 11.55, 氣體在壓縮機中的總壓比為 2.6 ,該壓縮機用了 9 級壓縮 , 有兩個級間冷卻器、 1 個防喘振冷卻器,機型為 3BCL529 。而在分子量較大的壓縮機中氣體比較容易壓縮,但由于要控制馬赫數不能大于 1 ,所以葉輪的周速不能過高。
1.2 葉輪的轉速和做功
同一型號的葉輪做功能力的大小與驅動機能提供的功率和轉速有關,足夠大功率的作用是為了使主軸能夠傳遞足夠的扭矩確保壓縮機的正常運行;葉輪的轉速越高,葉輪對氣體做功越多,即氣體的壓升越大,但是由于受到驅動機、葉輪周速、材料強度、馬赫數等方面的限制。壓縮機靠提高轉速來提供做功的能力是有限的。
1.3 離心壓縮機中常用的葉輪
葉輪對氣體的做功能力與葉輪的工作效率有關,葉輪的效率主要取決于葉輪的氣動型線即葉輪的葉片型線。目前常用的葉輪有大三元葉輪、高效二元輪、二元輪。大三元葉輪采用三元葉片,葉輪的出口角角度大,是效率最高的葉輪,其效率在 83% ~ 90% 之間,但是大三元葉輪流量的工作范圍較小。二元葉輪的葉片是二元葉片,葉輪的出口角較小,流量的工作范圍較大。高效二元輪介于大三元葉輪和二元輪之間。這 3 種葉輪常常搭配使用。為了提高設計工作效率葉輪基本級已經標準化,平均效率已達到 80% 以上,提高的空間很有限。
通過增加壓縮機的級數來提高葉輪的工作轉速已成為提高壓縮機整機工作壓比最有效最直接的方法。于是出現了云南云維的 20 萬噸甲醇項目的 3BCL529 、 2MCL609 、 BCL6010 等超長的機組。
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