压气机的原理和特性.ppt

燃气轮机各部件的工作原理（压气机原理与特性）1主要内容p压气机的类型及特点压气机的类型及特点p压气机级的工作原理压气机级的工作原理p压气机的特性压气机的特性p压气机的不稳定工况压气机的不稳定工况p压气机的结构压气机的结构2（一）压气机的类型及特点u 1.压气机的作用 ——向燃气轮机的燃烧室连续不断地供应高压向燃气轮机的燃烧室连续不断地供应高压空气u 2.压气机的类型 轴流式：轴流式：Axial-flow Type Air Compressor 离心式离心式: : Centrifugal-flow Type Air Compressor3Ø 按机内气体总体流向机内气体总体流向分类4ü 轴流式轴流式5ü 离心式通风机（＜通风机（＜110 kPa) 110 kPa) 鼓风机（鼓风机（110110～～400 kPa) 400 kPa) 压气机（压气机（>400 kPa)>400 kPa)6Ø 按工作原理和构造分类按工作原理和构造分类活塞式压气机活塞式压气机 叶轮式压气机叶轮式压气机特殊引射式压缩器特殊引射式压缩器Ø 按压缩气体压力范围分类 轴流式压气机和离心式压气机性能比较比较项比较项比较项比较项轴流式压气机轴流式压气机轴流式压气机轴流式压气机离心式压气机离心式压气机离心式压气机离心式压气机气流总体流向气流总体流向气流总体流向气流总体流向轴向轴向轴向轴向径向径向径向径向优优优优 点点点点流量大、效率高流量大、效率高流量大、效率高流量大、效率高（（（（80%80%－－－－92%92%））））级的增压能力高级的增压能力高级的增压能力高级的增压能力高（单级压缩比高达（单级压缩比高达（单级压缩比高达（单级压缩比高达4 4－－－－ 4.54.5））））缺缺缺缺 点点点点级的增压能力低级的增压能力低级的增压能力低级的增压能力低（单级压缩比（单级压缩比（单级压缩比（单级压缩比1.151.15－－－－1.351.35））））流量小、效率低流量小、效率低流量小、效率低流量小、效率低（（（（75%75%－－－－85%85%））））应用场合应用场合应用场合应用场合大中型燃气轮机大中型燃气轮机大中型燃气轮机大中型燃气轮机小功率燃气轮机小功率燃气轮机小功率燃气轮机小功率燃气轮机7u 3.轴流式压气机结构Ø转子转子 动叶片动叶片 叶轮或转鼓叶轮或转鼓 主轴主轴Ø静子静子 静叶片（导流叶片、静叶）静叶片（导流叶片、静叶） 气缸气缸 ( (机匣机匣) ) 轴承轴承89轴流式压气机的结构轴流式压气机的结构压气机的级压气机的级 —— 由一列动叶片由一列动叶片和紧跟其后的一列静叶片构成的和紧跟其后的一列静叶片构成的压气机的基本工作单元。

压气机的基本工作单元第一级第一级世界各大燃气轮机公司采用的压气机制造厂制造厂制造厂制造厂GEGE发电发电发电发电ABB-ABB-AlstoAlstommSiemeSiemensns三菱重工三菱重工三菱重工三菱重工燃机型燃机型燃机型燃机型号（系号（系号（系号（系列号）列号）列号）列号）MS900MS9001FA1FAMS900MS9001G/H1G/HGT26GT26V94.3V94.3A AM701FM701FM701M701GG压气机压气机压气机压气机型式、型式、型式、型式、级数级数级数级数轴流轴流轴流轴流 1818级级级级轴流轴流轴流轴流 1818级级级级轴流轴流轴流轴流 2222级级级级轴流轴流轴流轴流 1515级级级级轴流轴流轴流轴流 1717级级级级轴流轴流轴流轴流 1414级级级级压比压比压比压比15.415.423.223.2303017171717212110压气机的发展趋势Ø提高压比：单台已达提高压比：单台已达3030以上以上Ø提高通流量提高通流量 ——大功率大功率Ø提高效率提高效率 ——提高经济性提高经济性11（二）压气机级的工作原理u 1. 1.轴流式压气机的基元级轴流式压气机的基元级 ——用假想的同轴圆柱面切割级的叶片排所到的高度无用假想的同轴圆柱面切割级的叶片排所到的高度无穷小的级。

穷小的级12三个特征截面：级前1、级间2和级后3u 2.叶型与叶栅的几何和气动参数Ø叶型的几何参数叶型的几何参数 叶型叶型 型线型线 中弧线中弧线 弦长弦长b 前后缘方向角前后缘方向角 叶型的弯曲角叶型的弯曲角13叶型：叶片横截面形状叶型：叶片横截面形状型线：叶型轮廓线，包括背弧型线、内型线：叶型轮廓线，包括背弧型线、内弧型线及二者的连接圆弧线弧型线及二者的连接圆弧线中弧线：叶型型线所有内切圆圆心的连线中弧线：叶型型线所有内切圆圆心的连线弦长：型线在弦线方向的投影长度弦长：型线在弦线方向的投影长度外弦长外弦长——b内弦长内弦长——中弧线两端点的连线中弧线两端点的连线前后缘方向角：叶型前、后缘点处中弧线的切前后缘方向角：叶型前、后缘点处中弧线的切线与外弦线间的夹角线与外弦线间的夹角叶型的弯曲角叶型的弯曲角θ：表征叶型弯曲程度的角度表征叶型弯曲程度的角度 θ = χ1+ χ2 Ø叶栅的几何参数 叶栅前后额线叶栅前后额线 叶型安装角叶型安装角γp 栅距栅距t t 入口安装角入口安装角β1j 出口安装角出口安装角β2j14叶栅前后额线：叶型前、后缘点的连线。

叶栅前后额线：叶型前、后缘点的连线叶型安装角γ γp p ：外弦线与圆周方向的夹角栅距栅距t t ：两个相邻叶型上同位点在圆周方向上的距离入口安装角和出口安装角入口安装角和出口安装角 ：叶型中弧线在前缘点和后缘点的切线与叶栅前、后额线的夹角Ø主要气动参数主要气动参数 进出气角进出气角β1和和β2 进口冲角进口冲角 i =β1j-β1 出口落后角出口落后角 δ=β1j-β1 气流转折角气流转折角 Δβ=β2-β115进出气角：气流进、出口相对流速与叶栅前、进出气角：气流进、出口相对流速与叶栅前、后额线的夹角后额线的夹角进口冲角：叶栅的入口安装角与气流进气角进口冲角：叶栅的入口安装角与气流进气角之差出口落后角：叶栅的出口安装角与气流出气角之差出口落后角：叶栅的出口安装角与气流出气角之差气流转折角：气流出气角与进气角之差气流转折角：气流出气角与进气角之差u 3.压气机基元级的速度三角形16气流的绝对速度、气流的绝对速度、相对速度和圆周速相对速度和圆周速度的矢量关系：度的矢量关系：17扭速：相对速度的圆周分量变化量。

扭速：相对速度的圆周分量变化量 (反映外界对气体做功量的大小反映外界对气体做功量的大小) )u 4.压气机级中的能量转换关系Ø级中能量转换计算级中能量转换计算ü动叶栅加功量动叶栅加功量(对单位质量气体对单位质量气体)18ü静叶栅（能量守恒）静叶栅（能量守恒）19Ø级中增压过程级中增压过程ü外界通过工作叶轮上的动叶栅将压缩外界通过工作叶轮上的动叶栅将压缩轴功传递给流过动叶栅的空气，一方轴功传递给流过动叶栅的空气，一方面使气流的绝对速度升高，另一方面面使气流的绝对速度升高，另一方面使气流的相对速度降低；使气流的相对速度降低；ü气流在流过动叶栅时的相对速度降低气流在流过动叶栅时的相对速度降低所释放的动能，除一部分转换为摩擦所释放的动能，除一部分转换为摩擦热并为气体吸收外，其余都转换成气热并为气体吸收外，其余都转换成气体的压力势能，使气体的压力升高；体的压力势能，使气体的压力升高；ü气流在流过静叶栅时相对速度降低所气流在流过静叶栅时相对速度降低所释放的动能，除一部分转换为摩擦热释放的动能，除一部分转换为摩擦热并为气体吸收外，其余都转换成气体并为气体吸收外，其余都转换成气体的压力势能，使气体的压力升高的压力势能，使气体的压力升高。

20Ø影响压气机级的增压能力的因素（限制条件）影响压气机级的增压能力的因素（限制条件）Ø叶片材料许用应力（强度）的限制叶片材料许用应力（强度）的限制 圆周速度圆周速度u不能过大不能过大Ø叶栅气动性能的限制叶栅气动性能的限制 气流转折角气流转折角Δβ不宜过大不宜过大21u 5.轴流式压气机的效率和能量损失22理理想想压压缩缩功功输输入入的的机机械械功功能量损失能量损失压气机效率：压气机效率：23Ø内部损失内部损失 ①① 型阻损失型阻损失（影响因素：叶型）（影响因素：叶型） a、叶栅表面附面层中产生的、叶栅表面附面层中产生的摩擦和脱离摩擦和脱离现象引起；现象引起； b、叶片表出口尾迹中的、叶片表出口尾迹中的涡流涡流以及与主流的以及与主流的掺混掺混；； c、在超音速气流中发生的、在超音速气流中发生的激波激波现象等引起的能量损失现象等引起的能量损失 ②② 端部损失端部损失（影响因素：叶片高度）（影响因素：叶片高度）端部摩擦端部摩擦二次流损失二次流损失 ③③ 径向间隙的漏气损失径向间隙的漏气损失（影响因素：动静间隙大小、前后压差和（影响因素：动静间隙大小、前后压差和直径大小等）直径大小等）Ø外部损失外部损失 ①①支持轴承和止推轴承上的机械摩擦损失；支持轴承和止推轴承上的机械摩擦损失； （相应的减损措施：采用高效轴承、适当润滑等措施）（相应的减损措施：采用高效轴承、适当润滑等措施） ②②经过经过高压转子轴端与机匣之间的间隙泄漏到外界去的漏气损失。

高压转子轴端与机匣之间的间隙泄漏到外界去的漏气损失相应的减损措施：增设气封装置）（相应的减损措施：增设气封装置）压气机的能量损失（三）压气机的特性u 1.1.压气机的特性与特性线压气机的特性与特性线Ø流量特性：流量特性： 在转速、进气压力和进气温度一定时，压比和等熵效率在转速、进气压力和进气温度一定时，压比和等熵效率随流量变化的关系，称为压气机的流量特性随流量变化的关系，称为压气机的流量特性 Ø压气机的流量特性线：压气机的流量特性线： 通过实验测定并作出的压气机流量特性曲线通过实验测定并作出的压气机流量特性曲线 Ø压气机的特性线组：压气机的特性线组： 不同转速下的压气机特性线绘在一起，所得到的曲线组，不同转速下的压气机特性线绘在一起，所得到的曲线组，称为压气机的特性线组称为压气机的特性线组24u 2. 2.单级轴流式压气机的特性线单级轴流式压气机的特性线25ØØ特点特点 ①①每一转速下的压比均有一最大值每一转速下的压比均有一最大值（最大压比点：左、右两支）；（最大压比点：左、右两支）； ②②压气机的喘振压气机的喘振 ——转速不变，流量降低到一定值后，压气机内的气流轴向脉动引起的整台机器的剧烈振动。

喘振边界点：压比不稳定无法喘振边界点：压比不稳定无法绘出时对应的流量点绘出时对应的流量点 喘振边界线：各转速下喘振工喘振边界线：各转速下喘振工况点的连线况点的连线26ØØ特点特点 ③③压气机的阻塞压气机的阻塞 ——转速不变，流量增大到一定值后，压比急剧下降，流量无法继续增大的现象 ④④不同转速下的压比特性线形状稍不同转速下的压比特性线形状稍有不同，转速越高，特性线越陡有不同，转速越高，特性线越陡注注: :效率随流量变化的曲线组与效率随流量变化的曲线组与压比随流量变化的曲线组特点压比随流量变化的曲线组特点大致相同大致相同27Ø 压比随流量的变化情况（转速不变）压比随流量的变化情况（转速不变）无损失时：级的压比随流无损失时：级的压比随流量的增大而减小量的增大而减小考虑摩擦损失时：单位质考虑摩擦损失时：单位质量气体的损失随流量的增量气体的损失随流量的增大而增大大而增大考虑考虑漩涡损失时：存考虑考虑漩涡损失时：存在使压比最大的最佳流量在使压比最大的最佳流量28uu 3.多级压气机的特性线Ø特点 ①①压比随流量变化一般不存在左支，喘振点出现在右支上； ②压比和效率随流量变化的特性线较单级陡峭，高转速下几乎成垂线，导致其工作范围变窄。

u 4.压气机的通用特性线Ø流量特性线的缺陷：流量特性线的缺陷： 流量为自变量、转速为参变流量为自变量、转速为参变量绘制的压气机流量特性线只量绘制的压气机流量特性线只适用于一定几何尺寸和进气条适用于一定几何尺寸和进气条件的压气机，若压气机尺寸或件的压气机，若压气机尺寸或进气条件改变，需通过重新实进气条件改变，需通过重新实验获得特性线，应用不便验获得特性线，应用不便Ø通用特性线：通用特性线： 用压气机对应的用压气机对应的定性准则数定性准则数为自变量绘制出压气机的为自变量绘制出压气机的通用通用的的压比特性线和效率特性线压比特性线和效率特性线29“通用的通用的”内涵：内涵： 无论压气机的尺寸无论压气机的尺寸（几何相似）、进气量（几何相似）、进气量和进气条件如何变化，和进气条件如何变化，该特性线都适用该特性线都适用通用的通用的”根据：根据： 根据根据相似原理相似原理，若，若对应的对应的定性准则数定性准则数彼此彼此相等，则对应的所有无相等，则对应的所有无因次参数都彼此相等因次参数都彼此相等30Ø压气机的定性准则数压气机的定性准则数 第一级动叶栅的第一级动叶栅的进口速进口速度马赫数度马赫数和和圆周速度马赫数圆周速度马赫数是压气机的两个基本定性准是压气机的两个基本定性准则数，其他任何与之成比例则数，其他任何与之成比例且相互独立的无因次参数都且相互独立的无因次参数都可代替成为定性准则数。

可代替成为定性准则数某压气机通用特性线某压气机通用特性线代替代替进口速度马赫数进口速度马赫数的的定性准则数定性准则数代替代替圆周圆周速度马赫速度马赫数数的定性的定性准则数准则数（四）压气机的不稳定工况31典型的典型的不稳定工况不稳定工况失速失速喘振喘振阻塞阻塞u 1. 1.压气机的失速压气机的失速 32 (a) (a)流量大于设计值流量大于设计值 (b)(b)流量小于设计值流量小于设计值叶背的边叶背的边界层分离界层分离区易扩大区易扩大Ø叶栅的失速叶栅的失速 ——叶栅中体积流量减小时，叶栅背面边界层发生严重叶栅中体积流量减小时，叶栅背面边界层发生严重脱离，以致脱离区占据大部分流道并引起流动损失急剧脱离，以致脱离区占据大部分流道并引起流动损失急剧增大的现象，称为增大的现象，称为叶栅的失速叶栅的失速 当压气机的某一级或某列叶栅失速时，压气机就进当压气机的某一级或某列叶栅失速时，压气机就进入入失速状态失速状态Ø叶栅失速的特征叶栅失速的特征 ①①一般先发生在叶栅的若干局部区域；一般先发生在叶栅的若干局部区域； ②②局部失速区不是静止不动的，而是围绕压气机叶轮的局部失速区不是静止不动的，而是围绕压气机叶轮的轴线，以低于叶轮的速度与叶轮轴线，以低于叶轮的速度与叶轮同向旋转同向旋转；； ③③失速区的圆周速度一般为叶轮圆周速度的失速区的圆周速度一般为叶轮圆周速度的20%～～80%，对多级轴流式压气机为，对多级轴流式压气机为40%~60%。

④④在相对坐标系中，失速区以相对速度在相对坐标系中，失速区以相对速度u’朝叶栅运动的朝叶栅运动的相反方向传播相反方向传播3334ØØ叶栅失速区旋转的机理叶栅失速区旋转的机理 右侧：右侧：冲角减小，冲角减小，流动改善，流动改善，失速消除失速消除左侧：左侧：冲角增大，冲角增大，气流分离，气流分离，失速区逆叶失速区逆叶栅运动方向栅运动方向传播当流量减小时，若叶片当流量减小时，若叶片2的背部先出现气流分离，叶片的背部先出现气流分离，叶片2与与3之间的流道将被部分堵塞，于是该流道前方将形成低速气之间的流道将被部分堵塞，于是该流道前方将形成低速气流区（停滞区），导致该停滞区附近的气流改变流向流区（停滞区），导致该停滞区附近的气流改变流向35ØØ旋转失速的危害旋转失速的危害 旋转失速出现后，叶片将受到周期性气流激振旋转失速出现后，叶片将受到周期性气流激振力作用当激振力频率等于叶片自振频率时，叶片力作用当激振力频率等于叶片自振频率时，叶片发生共振，严重时会使叶片表面出现裂纹甚至断裂发生共振，严重时会使叶片表面出现裂纹甚至断裂ØØ叶栅失速的种类叶栅失速的种类 ①①渐进型失速渐进型失速 a、、随流量减小，失速先在一随流量减小，失速先在一个或几个叶片的叶尖处产生，个或几个叶片的叶尖处产生，然后沿径向和周向扩展；然后沿径向和周向扩展；b、、压比、效率随流量的减小而连续变化；压比、效率随流量的减小而连续变化；c、、叶圈中可有一个或多个对称的失速区，多个失速区相叶圈中可有一个或多个对称的失速区，多个失速区相互干扰，不稳定性增加，常发生于叶片较长的级中。

互干扰，不稳定性增加，常发生于叶片较长的级中36②②突变型失速突变型失速 a a、当流量减小到一定值时，沿着叶片的整个高度几乎同时、当流量减小到一定值时，沿着叶片的整个高度几乎同时出现失速，而后迅速向周向扩展；出现失速，而后迅速向周向扩展； b b 、压气机特性线上表现为：压比随流量发生突跃性变化；、压气机特性线上表现为：压比随流量发生突跃性变化； c c 、叶圈中只有、叶圈中只有1 1～～2 2个失速区，常发生于叶片较短的级中；个失速区，常发生于叶片较短的级中； d d 、突变型失速的出现和消失具有一定的滞后性；受到的激、突变型失速的出现和消失具有一定的滞后性；受到的激振力比渐进型失速时大得多，振力比渐进型失速时大得多，也更危险也更危险37ØØ压气机喘振的特征压气机喘振的特征 压气机的流量时增时减；压气机的流量时增时减； 压力忽高忽低；压力忽高忽低； 整个机组剧烈振动并伴随特有轰鸣声整个机组剧烈振动并伴随特有轰鸣声ØØ压气机喘振的原因压气机喘振的原因 内因（根本原因和必要条件）内因（根本原因和必要条件）———— 压气机失速；压气机失速； 外因外因———— 压气机下游存在容积较大的管网部件。

压气机下游存在容积较大的管网部件uu 2.压气机的喘振 38ØØ喘振与失速的区别喘振与失速的区别 比较项比较项比较项比较项失速失速失速失速喘振喘振喘振喘振稳定性问题稳定性问题稳定性问题稳定性问题压气机本身压气机本身压气机本身压气机本身的气动稳定的气动稳定的气动稳定的气动稳定性问题性问题性问题性问题压气机与其管网组成的压气机与其管网组成的压气机与其管网组成的压气机与其管网组成的整个系统整个系统整个系统整个系统的稳定性问题的稳定性问题的稳定性问题的稳定性问题压气机总流量压气机总流量压气机总流量压气机总流量 不变不变不变不变时增时减时增时减时增时减时增时减气流脉动作用气流脉动作用气流脉动作用气流脉动作用 有一个或几个低速区围有一个或几个低速区围有一个或几个低速区围有一个或几个低速区围绕压气机轴线旋转，叶绕压气机轴线旋转，叶绕压气机轴线旋转，叶绕压气机轴线旋转，叶栅周向各处叶片轮流受栅周向各处叶片轮流受栅周向各处叶片轮流受栅周向各处叶片轮流受到气流到气流到气流到气流周向周向周向周向脉动作用脉动作用脉动作用脉动作用叶栅周向各处叶片同时叶栅周向各处叶片同时叶栅周向各处叶片同时叶栅周向各处叶片同时受到气流受到气流受到气流受到气流轴向轴向轴向轴向脉动作用脉动作用脉动作用脉动作用气流脉动的影气流脉动的影气流脉动的影气流脉动的影响因素响因素响因素响因素气流气流气流气流周向周向周向周向脉动的频率和脉动的频率和脉动的频率和脉动的频率和振幅与叶栅本身几何参振幅与叶栅本身几何参振幅与叶栅本身几何参振幅与叶栅本身几何参数和转速相关数和转速相关数和转速相关数和转速相关气流气流气流气流轴向轴向轴向轴向脉动的频率和脉动的频率和脉动的频率和脉动的频率和振幅与管网容量大小相振幅与管网容量大小相振幅与管网容量大小相振幅与管网容量大小相关关关关u 3.压气机的阻塞39ØØ阻塞的特征阻塞的特征 压气机流量无法进一步增加；压气机流量无法进一步增加； 压比及效率大幅度降低。

压比及效率大幅度降低ØØ阻塞的产生原因阻塞的产生原因单级单级压气压气机阻机阻塞的塞的原因原因高转速下的声速阻塞高转速下的声速阻塞 —— 即气流流速达到声即气流流速达到声速，流量达到最大临界值，形成气流阻塞速，流量达到最大临界值，形成气流阻塞低转速下的边界层脱离阻塞低转速下的边界层脱离阻塞 —— 即由于气流即由于气流负冲角较大，动叶栅腹面上出现严重的气流负冲角较大，动叶栅腹面上出现严重的气流分离，使出口通流面积减小而发生阻塞分离，使出口通流面积减小而发生阻塞40多级多级压气压气机阻机阻塞的塞的原因原因高转速下的声速阻塞高转速下的声速阻塞 （阻塞机理同单级压气机的阻塞机理）（阻塞机理同单级压气机的阻塞机理） 低转速下的声速阻塞低转速下的声速阻塞 —— 末几级由于受流末几级由于受流量增大和前几级压比降低、气流密度减小的量增大和前几级压比降低、气流密度减小的双重影响，气流速度仍然增加较大并可能达双重影响，气流速度仍然增加较大并可能达到声速，从而导致到声速，从而导致声速阻塞声速阻塞常用的防喘措施：常用的防喘措施： (1)(1)中间放气中间放气 (2)(2)旋转导叶旋转导叶 (3)(3)分轴压气机分轴压气机41uu 4.压气机的防喘出发点：出发点：减小非设计工况下的冲角。

减小非设计工况下的冲角42多级压气机的中间放气机构多级压气机的中间放气机构Ø 中间放气中间放气——在多级压气机通流部分的一个或几个截面处将一在多级压气机通流部分的一个或几个截面处将一部分气体放到大气中或者重新引回压气机进口，以防部分气体放到大气中或者重新引回压气机进口，以防止压气机在低速运行时发生喘振的一种方法止压气机在低速运行时发生喘振的一种方法43ü 中间放气的防喘机理中间放气的防喘机理 从压气机中间放掉部分气体，放气口前流量相对增从压气机中间放掉部分气体，放气口前流量相对增大，放气口后流量相对减小，使首、末级的气流冲角均大，放气口后流量相对减小，使首、末级的气流冲角均可以调整到接近设计值，从而消除喘振可以调整到接近设计值，从而消除喘振ü中间放气措施的优缺点中间放气措施的优缺点 优点：优点：简单易行，压比低于简单易行，压比低于1010以下时效果较理想以下时效果较理想 缺点：缺点：经济性差，因放掉经济性差，因放掉1010％～％～1515％经过压缩的空气％经过压缩的空气ü放气口位置对放气效果的影响放气口位置对放气效果的影响 (1)(1)过分靠近压气机进口，放气效果不太明显；过分靠近压气机进口，放气效果不太明显； (2)(2)过分靠近压气机出口，经济性太差；过分靠近压气机出口，经济性太差； (3)(3)大功率燃气轮机根据转速高低分别采用不同的放大功率燃气轮机根据转速高低分别采用不同的放气口或不同数量的放气口放气，以此改善放气效果和气口或不同数量的放气口放气，以此改善放气效果和经济性。

经济性44Ø 旋转导叶旋转导叶 ——将多级压气机某些级的导叶做成可以绕自身轴线旋将多级压气机某些级的导叶做成可以绕自身轴线旋转的结构，使导叶安装角可根据需要进行调整转的结构，使导叶安装角可根据需要进行调整4546üü旋转导叶的防喘机理旋转导叶的防喘机理 压气机在低转速下靠近喘振边界运行时，若导叶压气机在低转速下靠近喘振边界运行时，若导叶不动，前几级将出现大的正冲角；转动导叶，改变安不动，前几级将出现大的正冲角；转动导叶，改变安装角，可消除气流冲角，避免喘振装角，可消除气流冲角，避免喘振导叶固定和旋转时气流速度三角形的变化导叶固定和旋转时气流速度三角形的变化47üü旋转导叶防喘的不足旋转导叶防喘的不足 旋转导叶不能在叶片的全部高度上同时消除正冲旋转导叶不能在叶片的全部高度上同时消除正冲角，若保证平均高度上的冲角接近设计值，则叶顶和角，若保证平均高度上的冲角接近设计值，则叶顶和叶根处的冲角将仍然偏离设计值叶根处的冲角将仍然偏离设计值üü旋转导叶防喘措施的优缺点旋转导叶防喘措施的优缺点 优点：优点：经济性好；经济性好； 缺点：缺点：操纵机构及系统复杂，重量增加。

操纵机构及系统复杂，重量增加48ØØ 分轴压气机分轴压气机 ————将多级压气机分成将多级压气机分成2 2个甚至个甚至3 3个转子，分别由相应个转子，分别由相应的燃气透平拖动高压比燃气轮机常采用分轴的方法防的燃气透平拖动高压比燃气轮机常采用分轴的方法防止压气机喘振止压气机喘振1 1——低压转子低压转子 2 2——高压转子高压转子双转子（分轴）燃气轮机的结构双转子（分轴）燃气轮机的结构ü分轴压气机的防喘原理分轴压气机的防喘原理 —— 双转子压气机利用高压透平拖动高压压气机，双转子压气机利用高压透平拖动高压压气机，低压透平拖动低压压气机，于是当转速降低时能够使低压透平拖动低压压气机，于是当转速降低时能够使高、低压压气机的首级和末级的圆周速度与气流轴向高、低压压气机的首级和末级的圆周速度与气流轴向速度都协调变化，结果使低压压气机的正冲角和高压速度都协调变化，结果使低压压气机的正冲角和高压压气机的负冲角消失，从而消除压气机的喘振压气机的负冲角消失，从而消除压气机的喘振ü分轴压气机防喘措施的优缺点分轴压气机防喘措施的优缺点 优点：优点：可实现压气机转速与流量的协调，高压比可实现压气机转速与流量的协调，高压比下可保证防喘的要求。

下可保证防喘的要求 缺点：缺点：需采用复杂的同心套轴结构需采用复杂的同心套轴结构 49设计压比设计压比设计压比设计压比防喘措施防喘措施防喘措施防喘措施4 4－－－－4.54.5可不采用可不采用可不采用可不采用>6>6中间放气；中间放气＋旋转导叶中间放气；中间放气＋旋转导叶中间放气；中间放气＋旋转导叶中间放气；中间放气＋旋转导叶>(10>(10－－－－12)12)多个截面放气＋旋转若干级导叶多个截面放气＋旋转若干级导叶多个截面放气＋旋转若干级导叶多个截面放气＋旋转若干级导叶总压比总压比总压比总压比9 9－－－－1616双转子（分轴）压气机（高、低压压气双转子（分轴）压气机（高、低压压气双转子（分轴）压气机（高、低压压气双转子（分轴）压气机（高、低压压气机压比保持在机压比保持在机压比保持在机压比保持在3 3～～～～4 4之间）之间）之间）之间）更高设计压比更高设计压比更高设计压比更高设计压比 双转子（分轴）压气机＋中间放气和旋双转子（分轴）压气机＋中间放气和旋双转子（分轴）压气机＋中间放气和旋双转子（分轴）压气机＋中间放气和旋转导叶；三转子（分轴）压气机转导叶；三转子（分轴）压气机转导叶；三转子（分轴）压气机转导叶；三转子（分轴）压气机50ØØ防喘措施小结防喘措施小结 （五）压气机的结构燃气轮机的压气机轴侧图燃气轮机的压气机轴侧图5152uu压气机通流部分型式平均直径逐级增大、级数少、气缸平平均直径逐级增大、级数少、气缸平直易加工。

直易加工末级平均直径小而叶片高，效率高末级平均直径小而叶片高，效率高级数和效率介于上述二者之间级数和效率介于上述二者之间大流量高压比的压气机中采用前三者大流量高压比的压气机中采用前三者混合u压气机的静子压气机的静子Ø气缸气缸ü作用：作用： （（1 1）固定其它静子件；）固定其它静子件； （（2 2）是整台机组的承力骨架（机组重量、压缩空）是整台机组的承力骨架（机组重量、压缩空气的内压力以及其它作用力）气的内压力以及其它作用力）ü技术要求（铸造件）：技术要求（铸造件）： （（1 1）高的刚性；）高的刚性； （（2 2）良好的气动特性（气流流动损失应小）良好的气动特性（气流流动损失应小） （（3 3）出口采用扩压型式的流道出口采用扩压型式的流道53Ø静叶静叶ü作用：作用： 把气流在动叶中获得的动能转变为压力能，同时把气流在动叶中获得的动能转变为压力能，同时使气流转弯以适应下级动叶的气流进口方向使气流转弯以适应下级动叶的气流进口方向ü受力：受力：气流作用力（考虑共振）气流作用力（考虑共振）ü型式：型式：直叶片直叶片ü固定方式：固定方式：•直接装配：直接装配： T T型和单钩型型和单钩型•静叶环：静叶环： 焊接静叶环和装配式静叶环焊接静叶环和装配式静叶环•可调静叶可调静叶5455压气机静叶片压气机静叶片56可调可调静叶静叶静叶环静叶环直接装配直接装配的静叶的静叶静叶静叶气缸气缸T T形形叶叶根根槽槽u压气机的转子压气机的转子Ø作用：作用： ——转子把从透平传来的扭矩传给动叶以压缩转子把从透平传来的扭矩传给动叶以压缩空气。

空气Ø组成部件：组成部件： ——高速旋转部件（轮盘、轴、动叶片）以及高速旋转部件（轮盘、轴、动叶片）以及装在一起的其他零件装在一起的其他零件Ø工作要求：工作要求： ——高的强度高的强度57Ø转子的结构形式转子的结构形式58鼓筒式转子鼓筒式转子鼓筒式转子鼓筒式转子盘式转子盘式转子盘式转子盘式转子盘鼓混合式盘鼓混合式盘鼓混合式盘鼓混合式组成组成组成组成鼓筒和半轴鼓筒和半轴鼓筒和半轴鼓筒和半轴轮盘、轴轮盘、轴轮盘、轴轮盘、轴( (红套红套红套红套) )轮盘、鼓环（焊接、径向销钉、轮盘、鼓环（焊接、径向销钉、轮盘、鼓环（焊接、径向销钉、轮盘、鼓环（焊接、径向销钉、拉杆式）拉杆式）拉杆式）拉杆式）优点优点优点优点结构简单，结构简单，结构简单，结构简单，转子刚性好转子刚性好转子刚性好转子刚性好轮盘强度好轮盘强度好轮盘强度好轮盘强度好转子刚性好，转子刚性好，转子刚性好，转子刚性好，转子强度高转子强度高转子强度高转子强度高缺点缺点缺点缺点靠鼓筒来承靠鼓筒来承靠鼓筒来承靠鼓筒来承受离心力载受离心力载受离心力载受离心力载荷，强度差荷，强度差荷，强度差荷，强度差主轴细长、主轴细长、主轴细长、主轴细长、刚性差、临刚性差、临刚性差、临刚性差、临界转速低界转速低界转速低界转速低（柔性轴）（柔性轴）（柔性轴）（柔性轴）焊接式：不可拆卸焊接式：不可拆卸焊接式：不可拆卸焊接式：不可拆卸径向销钉式：不可拆卸、销钉孔径向销钉式：不可拆卸、销钉孔径向销钉式：不可拆卸、销钉孔径向销钉式：不可拆卸、销钉孔周围应力集中严重周围应力集中严重周围应力集中严重周围应力集中严重拉杆式：装配复杂、需对中心拉杆式：装配复杂、需对中心拉杆式：装配复杂、需对中心拉杆式：装配复杂、需对中心适用适用适用适用场合场合场合场合级压比低、级压比低、级压比低、级压比低、通流部分是通流部分是通流部分是通流部分是等内径或接等内径或接等内径或接等内径或接近等内径的近等内径的近等内径的近等内径的压气机压气机压气机压气机圆周速度较圆周速度较圆周速度较圆周速度较高的转子高的转子高的转子高的转子焊接式：焊接式：焊接式：焊接式：ABBABB公司公司公司公司中心拉杆式：中小机组以及中心拉杆式：中小机组以及中心拉杆式：中小机组以及中心拉杆式：中小机组以及Siemens KWUSiemens KWU公司的大机组公司的大机组公司的大机组公司的大机组外围拉杆式：压气机直径较大的外围拉杆式：压气机直径较大的外围拉杆式：压气机直径较大的外围拉杆式：压气机直径较大的大功率机组，如大功率机组，如大功率机组，如大功率机组，如GEGE公司公司公司公司59Ø动叶动叶ü作用：作用： ——将透平的机械功传给空气，是压缩空气的关将透平的机械功传给空气，是压缩空气的关键部件。

键部件ü设计要求：设计要求： （（1 1）良好的气动性能）良好的气动性能 —高的压缩效率和压比；高的压缩效率和压比； （（2 2）足够的机械强度）足够的机械强度 —承受巨大的离心力及气承受巨大的离心力及气动力；动力； （（3 3）振动性能好）振动性能好 —避开共振且具有良好的振动避开共振且具有良好的振动阻尼；阻尼； （（4 4）加工容易，便于拆装等加工容易，便于拆装等6061轴流式压气机轴流式压气机轴流式压气机轴流式压气机配套配套ü叶根叶根•叶根的型式：叶根的型式：T T型叶根或燕尾型叶根型叶根或燕尾型叶根•叶根的装配型式叶根的装配型式62Ø气封气封ü气封的用途：气封的用途：•进气端防止轴承座油雾吸入进气管道污染叶片；进气端防止轴承座油雾吸入进气管道污染叶片；•出口端减少高压空气漏出，控制流到透平去的冷却空气量出口端减少高压空气漏出，控制流到透平去的冷却空气量ü气封的结构气封的结构63。