1、离心式和往复式压缩机的工作效率特性 Rainer Kurz , Bernhard Winkelmann , and Saeid Mokhatab 往复式压缩机和离心式压缩机具有不同的工作特性，而且关于效率的定义也不同。本文提供了一个公平的比较准则，得到了对于两种类型机器普遍适用的效率定义。这个比较基于用户最感兴趣的要求提出的。此外，对于管道的工作环境影响和在不同负载水平的影响给出了评估。 乍一看，计算任何类型的压缩效率看似是很简单的：比较理想压缩过程和实际压缩过程的工作效率。难点在于正确定义适当的系统边界，包括与之相关的压缩过程的损失。除非这些边界是恰好定义的，否则离心式和往复式压缩机的比较就
2、变得有缺陷了。 我们也需要承认，效率的定义，甚至是在评估公平的情况下，仍不能完全回应操作员的主要关心问题：压缩过程所需的驱动力量是什么？要做到这一点，就需要讨论在压缩过程中的机械损失。 随着时间的推移效率趋势也应被考虑，如非设计条件，它们是由专业的流水线规定，或者是受压缩机的工作时间和自身退化的影响。 管道使用的压缩设备涉及到往复式和离心式压缩机。离心式压缩机用燃气轮机或者是电动马达来驱动。所用的燃气轮机，总的来说，是两轴发动机，电动马达使用的是变速马达或者变速齿轮箱。往复压缩机是低速整体单位或者是可分的“高速”单位，其中低速整体单位是燃气发动机和压缩机在一个曲柄套管内。后者单位的运行在 75
3、0-1,200rpm 范围内（ 1,800rpm 是更小的单位）并且通常都是由电动马达或者四冲程燃气发动机来驱动。 效率 要确定任何压缩过程的等熵效率，就要基于测量的压缩机吸入和排出的总焓(h)，总压力 (p)，温度 (T)和熵 (s)，于是等熵效率 s 变为：),(),( ),(),( su c tsu c td isc hd isc h su c tsu c tsu c td isc hs TphTph Tphsph (Eq.1) 并且加上测量的稳态质量流 m，吸收轴功率为： ),(),(.s u c ts u c td is c hd is c hmTphTphmp (Eq.2) 考虑机
4、械效率 m 。 理论（熵）功耗（这是绝热系统可能出现的最低功耗）如下： ),(),(. s u c ts u c ts u c td is c hth e o r TphsphmP (Eq.3) 流入和流出离心式 压缩机的流量可以视为“稳态”。环境的热交换通常可以忽略。系统边界的效率计算通常是用吸入和排出的喷嘴。需要确定的是，系统边界要包含所有内部泄露途径，尤其是从平衡活塞式或分裂墙渗漏的循环路径。机械效率m ，在描述轴承和密封件的摩擦损失以及风阻损失时可以达到 98%和 99%。 对于往复式压缩机，理论的气体马力也是由 Eq.3 给出的，鉴于吸力缓冲器上游和排力缓冲器下游的吸气和排气压力脉动
5、。往复压缩机就其性质而言，从临近单位需要多方面的系统来控制脉动和提供隔离（包括往复式和离心式），以及可以自然存在的来自管线的管流量和面积管道。对于任何一个低速或高速单位的歧管系统设计，使用了卷相结合，管道长度和压力降元素来创造脉动（声波）滤波器。这些歧管系统（过滤器）引起压力下降，因此必须在效率计算时考虑到。潜在的，从吸气压力扣除的额外压力不得不包含进残余脉动的影响。就像离心压缩机一样，传热就经常被忽视。 对于积分的机器，机械效率一般取为 95%。 对于可分机机械效率一般使用97%。这些数字似乎有些乐观，一系列数字显示，往复式发动机机械损失在 8-15%之间，往复压缩机的在 6-12%（参考
6、1 往复压缩机招致号码：库尔兹， R.， K.，光布伦， 2007）。 工作环境 在这样的情况下，当压缩机在一个系统中运行时，管道长度 Lu 上游和 Ld下游，以及管道 pu 上游的初始压力和管道 pe 下游的终止压力均被视为常量，在管道系统中我们有一个压缩机运行的简单模型（图 1）。 图 1：管道段的概念模型（文献 2：库尔兹 .R， M.由罗穆斯基， 2006 年）。 对于给定的，标准管线定量流动能力将在吸入阶段强加压力 sp ，在压缩机放电区强加压力 dp 。对于给定的管线，压缩机站头部（ sH ）流（ Q）关系可以近似表述为11112243skkdsppQCCTCH（ Eq.4） 其中
7、 3C 和 4C 是常数（对于一个给定的管道几何）分别描述了管道两边的压力和摩擦损失（文献 2：库尔兹 .R， M.由罗穆斯基， 2006 年）。 除去其他问题，这意味着对于带管道系统的压缩机站，头部所需流量扬程是由管道系统规定的（图 2）。特别地，这一特点对于压缩机需要的能力允许头部减量，按照规定的方式反之亦然。管道因此将不需要改变头部的流量恒定（或压力比）。 图 2：建立在 4 式上的机头流量关系。 在短暂的情况下（如包装其间），最初的操作条件遵循恒功率分布，如头部流量关系如下： constHPss m （ Eq.5） QconstH ss 1 并将渐进地达到稳定的关系（文献 3：奥海宁 S.， R.库尔兹， 2002 年）
