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全面概述为特定应用选择合适的不锈钢压力表所考虑的因素

返回列表发布日期:2019-07-22 09:26:31    |    


      不锈钢压力表通常用于具有高流速和相对低压差(压头)要求的应用中。与隔膜压力表相反,不锈钢压力表不会改变气体的方向。它仍然是轴向的。气体通常在平行于旋转轴线的轴向方向上进入和离开压力表。首先,气体被加速,然后它被扩散,因此它的压力增加。
      不锈钢压力表具有相对较高的峰值效率。它们在相对较窄的转速范围内效率很高,但不锈钢压力表在理想条件下可以实现更高的效率。其复杂和脆弱的结构以及高启动功率要求是它的一些缺点。
      不锈钢压力表的直径和尺寸更小,前部面积更小,设计更紧凑。在没有这些特性的情况下,不锈钢压力表在机械上不那么坚固并且在空气动力学上对吸入条件和排出压力变化(例如由快速节流运动引起的变化)更敏感。所有这些问题都可能导致叶片停转并产生浪涌,从而导致灾难性的叶片故障。在任何不锈钢压力表中,每级(每排叶片)的压力增加与每个离心级(叶轮)相比较低,要求在离心式中将至少两到四个轴向级(具有中间定子叶片的排)与每个叶轮进行比较压力表。
      对于某些应用,隔膜压力表将更简单,更可靠。其坚固性使得对工厂遇到的变化的操作条件和节流阀变化具有更大的容差。不锈钢压力表应该用于大流量应用,它们可以提供诸如成本效益和高效率等许多优点。作为一个粗略的指示,这种大流量服务可以被认为是每小时350,000立方米(m3/ h)左右。
失速和飙升
      当流速降低,压力比增加或有时当空气动力负荷增加时,不锈钢压力表转动不稳定。旋转失速和喘振会大大降低性能,因此在不锈钢压力表设计和操作中应适当考虑这些不稳定性。失速是一种流动变形,是影响不锈钢压力表性能和可靠性的重要现象。简单来说,它是由不锈钢压力表的翼型叶片处的气流分离引起的。根据叶片轮廓,这种现象会导致压缩减少和效率下降。
      正向失速流动分离通常发生在叶片的吸入侧,而在叶片的压力侧发生负失速流动分离。与正失速相比,负失速可以忽略不计,因为在叶片的压力侧最不可能发生流动分离。在多级不锈钢压力表中,在高压级的轴向速度相对较小。失速通常在毂和尖端区域附近开始,其中尺寸随着流量减小而增加。它们在极低的流速下会变大,并影响整个叶片高度。输送压力随着大的停转而显着下降,这可能导致流动反转。阶段效率随着损失的增加而下降。
      转子叶片中的气流的不均匀性可能干扰不锈钢压力表中的局部气流而不会严重扰乱它。压力表可以继续工作但压缩能力降低。这被称为“旋转失速”,会降低不锈钢压力表的效率; 它可以转移到其他更严重的不稳定性,如激增。旋转失速可以降低不锈钢压力表的效率,并且由于通过失速隔间而可能导致叶片受到强制振动。这些强制振动可能与叶片的固有频率相匹配,导致共振和叶片故障。
      由稳定流动的完全击穿引起的不锈钢压力表中的不稳定流动是浪涌。这种现象会影响压力表的性能,这是不可取的。它可能导致刀片严重损坏。在压力表性能曲线(压力与流量)中,压力流(头部容量)图左侧的不稳定区域和稳定区域之间的线分离图称为喘振线。该生产线是通过在不同压力表速度下连接压力表性能曲线的喘振点而形成的。浪涌可能导致整个机器的振动,并可能导致机械故障,如刀片故障。这就是为什么来自喘振点的曲线的左侧部分被称为不稳定区域,这就是为什么它可能对不锈钢压力表造成严重损坏的原因。
      基于理论研究和彻底的实验,对于任何不锈钢压力表系统研究,存在一个重要的无量纲参数,动态响应依赖于该参数。该参数是高于还是低于临界值确定在喘振/失速线处将遇到压力表不稳定性,旋转失速或喘振的哪种模式。对于高于临界值的值,系统将表现出喘振的大振幅振荡特性,而对于低于临界值的值,它将以降低的流速和压力比移动到旋转失速的操作。理论结果和参数也可以与载荷和流量系数,切向马赫数和基本转子几何形状相关联。换句话说,通过不锈钢压力表中的流速的降低,可能发生旋转失速。
先进的流动系统和复杂的空气动力学
      不锈钢压力表设计的当前趋势是增加每级的空气动力负荷并减少叶片和级的数量。应该增加每级的压力升高和效率,但是增加的叶片负载倾向于减小失速裕度,因此可以导致压力表的稳定操作范围的减小。许多无源或有源控制装置用于提高不锈钢压力表的效率和稳定的操作范围,而不会对其他性能参数造成任何损失。
      不锈钢压力表的空气动力学稳定性通常受到当工作点接近失速或喘振极限时尖端泄漏流或轮毂失速的行为的限制。换句话说,使用无源或有源控制装置可以获得性能改进,所述无源或有源控制装置作用于尖端泄漏流或端壁角落失速的行为,尤其是当操作点接近失速或喘振极限时。
      简单来说,套管处理是在压力表壳体上提供复杂的凹槽(槽或类似)图案,旨在改善该区域和周围区域中压缩气体的空气动力学性能,以及改善整体压力表性能和操作。这种措施的一个方面是使用套管处理,延迟失速或喘振形成来扩展操作范围。
      带有槽(可能是轴对称和非轴对称),凹槽,注入或气体再循环的套管处理对不锈钢压力表很重要。这些有效的方法延长了稳定的操作范围,特别是通过增加不锈钢压力表系统的失速裕度,同时效率损失应尽可能小。轮毂失速可由吸气系统和涡流发生器控制。套管处理可在不同的操作范围内引起额外的损失,包括峰值效率条件。作为一个粗略的指示,使用这样的规定,与平滑的套管配置相比,失速裕度可以增加4%到10%,并且效率的变化可能变化约±0.5%。
      套管处理效率取决于槽/槽位置和细节。例如,靠近后缘的凹槽可能无效。不同的专家研究了凹槽位置,图案和细节的影响。例如,所提出的配置包括五个圆周凹槽。在该示例中,据报道,对于这种配置,仅第一凹槽在接近失速操作条件下具有有益效果并且其增加了失速裕度,而第二凹槽改善了压力比和效率。控制转子叶片尖端附近的流动的另一种方法是基于高动量气体的喷射或低动量气体的喷射。注入和排出的组合导致循环气流。
      压力表的静压上升引起高压流从转子的后部到前部的再循环。这可以通过单个桥来实现,该桥通过两个独立的装置产生自然流动 - 一个用于抽吸,另一个用于吹制。在许多情况下,已经证实,如果正确完成,尖端注射可以增加稳定性。一些调查报告称,采用先进的喷射,排气和再循环系统,压力表运行范围可扩展至30%。
      轮毂或套管角落档位也是重要损失的来源,可能是失速或喘振的原因。注入和排出技术可用于控制这种流动。已经报道了不同不锈钢压力表的端壁和叶片壁处的边界层吸力的有益效果。另一种方法是基于涡流发生器。它们引起的涡流混合了壁附近的高动量和低动量流,允许边界层克服强烈的逆压梯度。已经应用这种涡流发生器来控制二次流动,尤其是轮毂或套管角落失速,以延迟这种失速。相关产品推荐:雷达液位计电磁流量计金属管浮子流量计孔板流量计磁翻板液位计差压变送器磁翻板液位计厂家 电接点压力表 北京布莱迪

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