01 轴流压缩机的主要性能参数

轴流压缩机的主要性能参数有流量、压比、转速、功率与效率。

压缩机的流量可用容积流量Q（m3/s）或质量流量G（kg/s）表示，在标准状态或给定的进气状态下二者可以相互换算。

压缩机的压比ε=pd/ps，这里pd和ps分别表示压缩机出口与进口的气体压力。通常，在压缩机的进气侧还装有空气过滤器等设备，因而压缩机的进气压力ps总会比外界大气压力pa略低一些。

多级轴流压缩机的总压比等于各级压比的乘积，即ε=ε1•ε2•ε3…•εn。

压缩机的转速n一般用r/min表示。

压缩机的功率是指驱动压缩机所需要的轴功率P，其单位为kW。

压缩机的效率有绝热效率ηab、多变效率ηpol、机械效率ηm等。

轴流压缩机的每一台产品都用铭牌标明其主要性能参数以及所压缩的工质和进气条件。

02 轴流压缩机的特性曲线与工况调节

1）特性曲线

轴流压缩机与离心压缩机一样，其主要特性参数为压缩机压比ε、效率η与功率P。它们可由压缩机的进口温度T1、进口压力ps、转速n、质量流量G或容积流量Q等独立参数来确定。

通常把轴流压缩机的主要性能参数ε、η与决定工作状况的独立参数之间的关系称为压缩机的特性，常用特性曲线表示，即在一定的进口温度T1和进口压力ps下，绘出不同转速n时的压缩机压比ε、效率η与流量的关系曲线，即为压缩机的特性曲线或性能曲线。特性曲线反映了压缩机的气动参数、热力参数、结构参数与结构形式等因素的综合关系。利用特性曲线可以方便地了解轴流压缩机的基础性能，判断稳定工况范围及不稳定工况位置，确保设计工况条件，选择满足要求的压缩机。

实际应用中，为了方便，常将ε=f1（n，Q）曲线与η=f2（n，Q）曲线画在同一张图上，绘制方法如图1所示。这种给定进口条件下的特性曲线称为正常特性曲线，如果进口条件改变，则正常特性曲线也随之改变。

图1 轴流压缩机的特性曲线区

与离心压缩机一样，当环境条件变化时，会影响压缩机的特性曲线，为了使轴流压缩机特性曲线不受进气条件变化的影响，在各种不同的进气条件下，都能够直接应用轴流压缩机的同一特性曲线，可以应用相似原理，利用相似参数来绘制轴流压缩机的特性曲线，这就是轴流压缩机的通用特性曲线，如图2所示。

图2 轴流压缩机的通用特性曲线

2）性能特点

由通用特性曲线图可以看出，轴流压缩机具有如下性能特点：

a）在一定的转速下，随着流量增大，压比下降；流量减小，压比增大。

b）随着转速的增大，压比显著提高，特性曲线也变得更陡峭，稳定工作区变窄，并向大流量区移动。

c）当转速一定，在某一进口流量下，压缩机效率有最大值，其效率曲线有最高位置。

d）压缩机级数越多，压比越高，变工况时性能变化就更为敏感，则特性曲线就越陡，稳定工作区也越窄。

e）存在喘振与阻塞等不稳定工况。

轴流压缩机的特性曲线与离心压缩机有许多相似的特点，但由于轴流压缩机与离心压缩机的结构形式有很大的区别，它们在特性曲线上也存在着一些差异，并有各自的特点。图3为两台进口流量变化范围大致相同的轴流压缩机和离心压缩机的特性曲线图。

图3 轴流压缩机与离心压缩机变转速时的性能曲线比较

从图3中可看出两种压缩机特性曲线的差异：

a）轴流压缩机效率比较高。这是由于在轴流压缩机中气体直接从一级进入下一级，流道短。

b）轴流压缩机级压比低。因为轴流压缩机利用叶栅流道扩压原理来提高气体压力，而离心压缩机则主要依靠离心力的作用来提高气体压力，故轴流压缩机的级压比低于离心压缩机。

c）轴流压缩机稳定工况范围较窄。这是因为轴流压缩机叶栅对气流冲角的变化比较敏感，故其特性曲线与离心压缩机相比较陡，稳定工作区较窄。

d）轴流压缩机的输入功率一般随流量增加而减小。