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　　5.3性能曲线的影响因素

　　氯气离心式nianxiangyuan 组运行的正常与否，是依据一系列状态参数、依据变动工况下的性能曲线，去作出准确的判断，以便确定nianxiangyuan 的运行工况是否处于最佳状态。当然，对于输送介质是有毒的重气体氯气，更要掌握性能曲线中工作点的随机变化，以便随时进行运行参数的调整。掌握影响机组性能曲线的参数变化因素，就是要了解这些参数与运行介质有关的分子量、绝热系数、多变系数；与运行条件有关的进气压力、进气温度、主机转速等。

　　下面着重分析进气温度、进气压力、分子量、绝热系数等参数对性能曲线的影响。在作具体分析时，首先确定转速和容积流量为定值（constant），这样的话叶轮对气体作功也为定值。此外忽略效率的变化，这样叶轮产生的多变能量头也就不会改变。分析参数对性能c曲线的影响，就是要分析这些参数对重量流量、压力升高比、排气压力和功率的影响。

　　a、离心式nianxiangyuan 进气温度的影响

　　①在容积流量不变的情况下，nianxiangyuan 进气温度的变化将影响主机的重量流量。一般说来，在主机进气压力不变时，进气温度降低，那么气体的“重度”就会增加，在相同的容积流量流通情况下，气流的重量流量就要增加。同样道理，如果进气温度升高，就会使气流的重量流量减少。由此可见，进气温度的变化会使气体的“重度”也发生变化，使得输送气量发生相应的变化。气流的重量流量与温度成反比，用数学式表示为：

　　G′/G=T_J/T_J′or GT_J=G′T_J′

　　式中的G、G′分别为变化前后的气体重量流量；T_J、T_J′分别为变化前后的进气温度。在实际运行中，进气温度升高，会使机组的回流量减少，机组的输送气量有所降低。尤其在夏季，进气温度较高的话，在同样的电解直流载荷情况下，机组运行中的回流量远少于冬季。如果机组的运转盈余量少的话，一旦进气温度升高，也会出现透平nianxiangyuan 组“抽拉不动”电解槽产出的氯气，被迫降低电解槽直流电载荷的情况发生。但是在冬季，这种情况就极少发生。由此可见，严格地控制进气温度是十分重要的。需要强化中间冷却，以确保各级的进气温度正常。有的氯碱企业采取中间冷却器使用冷冻水进行冷却，那么机组的生产能力将会得到进一步的强化。

　　②进气温度影响主机的排出压力。一般说来，要是机组的进气温度降低的话，nianxiangyuan 对气体作功所需要的多变能头就将减少。这一点可以从多变能头的计算式中看出来。

　　h_pol=m/(m-1)·RTJ(ε^(m1)/m-1)

　　上面计算式中，“多变压缩能头”与“进气温度”成正比关系。在nianxiangyuan 叶轮转速和容积流量不变的情况下，对气体所作的功是相同的；这样的话，压缩气体的压力比就会增加。在进气压力相同的情况下，排气压力也会增加。同样道理，如果进气温度升高，会使排气压力降低。

　　实际运行中，由于氯气的进气温度较高，造成排出压力降低；但是电解槽氯气的“抽拉”却相当困难，夏季出现这种情况屡见不鲜。

　　③进气温度影响主机轴功率。一般说来，进气温度升高会使主机输送气量（重量流量）降低，而nianxiangyuan 的轴功率为：

　　N_pol=G·h_pol/102·η_pol

　　由计算式可知，在转速不变的情况下，nianxiangyuan 轴功率是与重量流量成正比，因此进气温度升高可以使主机的轴功率下降，同时使叶轮对气体所作的功也将减少。同样主机的轴功率与进气温度成反比，用数学表达式：

　　N_pol·T_J=N_pol′·T_J′

　　式中的N_pol、N_pol′分别为变化前后的nianxiangyuan 轴功率；T_J、T_J′分别为变化前后的进气温度。当然随着进气温度的上升，机组的排出压力也随着下降。

　　b、离心式nianxiangyuan 进气压力的影响

　　nianxiangyuan 的进气压力是影响机组性能曲线的重要参数。在进气温度不变的情况下，将会影响到进气的重度。一般来说，进气压力增加，那么气相重度增加，这是依据气体方程式得到的：

　　PV=nRT or P=GRT/VM=γRT/M

　　式中：

　　P——气体压力，

　　V——气体的容积，

　　G——气体的重量，

　　R——气体常数，

　　T——气体温度，

　　M——气体分子量，

　　γ——气体重度。

　　在容积流量不变的情况下，nianxiangyuan 进气压力与重量流量成正比。

　　G′/G=P_J′/P_J

　　此外，由于进气压力并不影响压缩气体所需要的能量头以及叶轮对气体所作功需要的能量头，因此气体的压力升高比不会改变。可见机组的排气压力与进气压力也成正比。

　　P_J′/P_J=P_c′/P_c

　　nianxiangyuan 的轴功率因为重量流量与进气压力成正比，也与进气压力成正比。

　　N_pol′/N_pol=P_J′/P_J

　　在实际的运行过程中，nianxiangyuan 的进气压力对机组运行的影响很大。一般的进气压力是负压，而负压不能太高。要是进气负压太高的话，nianxiangyuan 的输送气量将会下降（重量流量）；此外，机组的排出压力也不会太高，叶轮作功也不多。如果nianxiangyuan 的进口“负压”太高，首先要想到从电解槽出口的阳极氯气总管至离心式nianxiangyuan 的进口段的阻力太大（或有堵塞的可能，要么钛冷却器氯水结冰，要么硫酸除雾器滤网堵塞等）。在排除故障之后，仍然显得“负压”过高，只能在“负压段”增设钛制的鼓风机来增加压力，促使离心式nianxiangyuan 的压力上升，来实现提高输送能力、增加主机出口压力的目的。

　　c、输送介质性质变化的影响

　　对于输送介质性质的变化，仅两个主要参数有关。即气体分子量与比热比（绝热系数）。对氯气离心式nianxiangyuan 来说，在运行过程中，输送介质就会出现空气、淡氯气、浓氯气等介质的变化，因此也要予以重视。

　　①分子量的影响

　　首先，在容积流量一定的情况下，气体的分子量（介质）越大，气体的重度也越大（称为重气体），因此重量流量越大。重量流量与分子量成正比。

　　G′/G=M′/M

　　式中的G′、G分别表示变化前后的重量流量，M′、M分别表示变化前后的分子量。

　　这就让我们联想到氯气离心式nianxiangyuan 组与电解槽同步开车时，机内主要输送介质是空气。随着电解通电开车，机内的输送介质成为较淡的氯气和较浓的氯气。与空气相比，氯气要比空气重2.5倍。

　　其次，随着气体分子量的增加，介质就越容易受到压缩，压缩气体所需要的能量可以少一些。在nianxiangyuan 转速不变和气体容积流量不变的前提下，叶轮作功所产生的能量头显然也是不变的，因此分子量大一些的气体，重度也大。要想使气体的压力升高比增加，必须使机组的排出压力在进气压力一定的前提下也大幅度增加。还是用空气与氯气来比较，在同样的容积流量的情况下，前者排出压力为0.1MPa，而后者的排出压力就为0.35MPa。

　　最后，气体分子量越大，它的重量流量也越大。轴功率与重量流量成正比，

　　N_pol′/N_pol=G′/G=M′/M

　　在实际的运行中我们会发现，机组在空气状态下运转时，主机的电流指示比较低，所消耗的功率也较少；在氯气状态下运转时，主机的电流指示就高，所消耗的功率也相应增大，缘由就在于此。

　　②比热比的影响

　　比热比K是等压比热Cp与等容比热CV之比，又称为绝热指数（adiabatic index）。它对重量流量并没有太多的影响，但是它对压缩比有些影响。

　　h_pol=K/(K-1)·RTJ(ε^(K-1)/Kηpol-1)

　　从多变压缩能头的计算式可以看到，在压缩能头、进气温度不变的情况下，压缩比ε与绝热指数K有一定的影响关系。但是总体上绝热指数的变化不太大，对压缩比的影响也不是很大，那么对功率的影响也就很小了。

　　综上所述，分析了几个主要参数在转速、容积流量相同的情况下，离心式nianxiangyuan 的重量流量与进气压力、输送介质的分子量成正比；与进气温度成反比。nianxiangyuan 的排出压力与进气压力成正比；排出压力随着进气温度的降低、气体分子量的增加而增加。nianxiangyuan 的功率与进气温度成反比，随着进气压力、气体分子量增加而增加（成正比关系）。以上这些参数间的变化关系在日常操作运行中必须了解掌握。

　　由于nianxiangyuan 特性曲线的任何变化，在一定运行工况条件下还可能出现“喘振”。所以希望nianxiangyuan 运行过程中尽可能保持压力不变，气体的容积流量可以改变。如果进气温度升高比较多，或者输送介质分子量减少很多（nianxiangyuan 内抽入空气），就有可能使nianxiangyuan 处于“喘振”工况条件之下运行（从性能曲线上看，nianxiangyuan 处于喘振区域之内）。从分子量变化对性能曲线的影响图中可以看出，气体分子量M=71（氯气）时，工作点处于性能曲线较为平坦的区域。但是分子量减少到M=29（空气）时，要是主机保持出口压力不变的话，工作点就处于性能曲线较为陡峭的喘振区域了。气体的温度升高也会带来使nianxiangyuan 处于喘振工况的条件。一般对输送介质的分子量波动范围作出规定，不能超过6～10%。

　　d、“进气状态”变化和气体性质变化时性能曲线的换算

　　上面已经简单分析了氯气离心式nianxiangyuan 的进气条件、气体性质变化对性能曲线的影响。那么如何根据这些条件变化对主机性能曲线的影响来估算性能曲线呢？在第一台氯气离心式nianxiangyuan 组投入运行，取代了液环式nianxiangyuan （纳氏泵）之初，现场校核nianxiangyuan 性能。由于现场的工况条件（进气状态、气体性质等）与机组在出厂试验时有所不同，就是说，在相同的nianxiangyuan 转速和容积流量条件下，nianxiangyuan 的排出压力不同，因此必须适当地变更nianxiangyuan 的转速和容积流量。如何来改变呢？一个先决条件是要求nianxiangyuan 保持工作条件相似，希望气体在主机流道流动与各类损失也相似，实际上是气体流动速度三角形相似（影响各种流动等损失的主要参数马赫数一样）。

　　如图所示，ΔOAB是相应于进气温度T1的叶轮进口速度三角形，此时nianxiangyuan 的转速是常数；如果进气温度改变（如降低）为T1′，要保持容积流量也为常数，当然要保持着相似的速度三角形。这样就满足了第一个条件（主机流道流动状态相似）。但是未必能保持nianxiangyuan 的损失情况相同，无法满足第二个条件（各类损失相似）。究竟是什么原因呢？因为气体的马赫数M不同。马赫数是表征输送介质可压缩性能的一个准数。它是气流速度C与该速度所在点气体温度下的音速a之比（M=C/a）。音速只与气体的温度有关，与气体的压力没有关系的参数。温度提高时会使音速变大，对于不同气体来说，绝热指数K和气体常数R是不同的，因此音速也不同。而气体常数R=848/μ，分子量大的气体（如氯气）音速也小，因为R=（KgRT）^0.5。由此可见，气体性质参数K、R的任何变化以及进气温度的任何变化，都会使音速发生变化。即使气流速度不变，气流的马赫数也会发生变化。音速大，气流的马赫数减小；音速小，气流的马赫数增大。一般来说，气流的马赫数大于1，气流就是超音速气流；马赫数小于1，气流就是亚音速气流。气流马赫数的变化使得气体在流动过程中损失情况发生变化。为了同时满足上面所述的两个条件，只有依据工况条件的变化而使容积流量和圆周速度同时发生变化。这样做既能满足马赫数不变，又能满足速度三角形的相似。

　　例如：进气温度降低至T1′，音速就会减少，成为a′=（KgRT′）^0.5为了保持气流的马赫数不变，相应的气流速度也必须减少，应按照音速减少的倍数相应减少。

　　a/a′=(T/T′)^0.5；

　　u₁′/u₁=c1′/c1=(T′/T)^0.5

　　or：h_pol′/h_pol=Q′/Q=(T′/T)^0.5

　　综上所述，可以得出：

　　h_pol′=h_pol·(T′/T)0.5，or Q′=Q(T′/T)^0.5

　　其他，如气体性质的变化也和温度变化一样，要使转速和容积流量也作出相应的变动。这就意味着可以将原有特性的参数乘以相应的比例系数就可以换成适应新的情况。具体的换算方式是：

　　①对应于原性能曲线上的数值（在P1、T1、R的情况下），容积流量为Q、主机转速为n的话，换算到所求的性能曲线数值为（R′T′/RT）^0.5；

　　②对应于原性能曲线上的数值（在P1、T1、R的情况下），重量流量为G的话，换算到所求的性能曲线数值为P′/P（RT/R′T′）^0.5；

　　③对应于原性能曲线上的数值（在P1、T1、R的情况下），排出压力为PC的话，换算到所求的性能曲线数值为P′/P；

　　④对应于原性能曲线上的数值（在P1、T1、R的情况下），nianxiangyuan 轴功率为NK的话，换算到所求的性能曲线数值为P′/P(R′T′/RT）^0.5；

　　⑤对应于原性能曲线上的数值（在P1、T1、R的情况下），压缩比与多变效率之积为εηpol的话，换算到所求的性能曲线数值为1.0。

　　以上的换算方法中没有反映出气体比热比（绝热指数K），因为在运行过程中虽然会有一些变化，但是绝热指数的变化并不大，因此可以不予考虑。如果输送介质完全不同，原则上破坏了相似条件；要做近似估算，也可以和进气温度、气体常数等一般处理。

　　至于不同转速情况下的性能曲线换算在实际操作运行中意义不是很大，因为目前国内的氯气离心式nianxiangyuan 不管是进口机组还是国产机组，原动机的功率与转速基本在运行过程中没有什么变化。

　　e、氯气离心式nianxiangyuan 调节方式

　　[1]氯气离心式nianxiangyuan 和管路的联合运行

　　氯气离心式nianxiangyuan 组的工作点是与nianxiangyuan 所在管路系统的特性曲线密切相关的。所谓管路特性曲线就是当管路工况条件固定时（如：氯气用户都能正常运行，使管路中的氯气压力、流量等处于均衡状态），气体流过管路所需要的能量头（h_tub）与管路流量（Q_J）之间的关系曲线。在分析管路特性曲线时，假设所有管路都处于nianxiangyuan 出口（不计nianxiangyuan 段间的管道，主机出口与整个氯气管网相通连）。这样nianxiangyuan 的进气条件（进气温度与进气压力）将不随工况条件的变化而变化，管路所需的能头（h_tub）可以用管端压力（P_e）的大小来反映，因此管路特性曲线可以用P_e-Q_J来表示。

　　1）nianxiangyuan 正常工作时的工作点和气体流量

　　①管路特性曲线（pipeline characteristic curve）

　　一般氯气离心式nianxiangyuan 组是与出口的氯气管网相串联的，在正常工作状态时，流过nianxiangyuan 的气体容积流量必然等于流过管网的气体容积流量。即：nianxiangyuan 输送气量GC=管网气体流量Gtub；同样，nianxiangyuan 的排出压力也应该与管网的“端压”相等。也就是：nianxiangyuan 排出氯气压力PC=管网“端压”PE。我们知道，管路特性曲线实质上是一条二次曲线。在管网氯气压力十分稳定的情况下，氯气管网处于相对稳定状态。管网中的阻力系数、管网中某一处的截面积、某一处的压力都是定值。“管端”的氯气温度也可以看作定值，与主机的排出温度相同。对于局部管路的特性曲线来讲是一条约45°向右上方舒展延伸的曲线。如果管网中的工作状态出现变化，管路的局部阻力系数就会发生变化，从而导致管路的特性曲线的斜率也发生变化。在用户的使用氯气量放大（用户的氯气进口阀门开大）时，管路中的局部阻力系数减小，管路特性曲线的斜率也相应减小，使得特性曲线伸展的角度（与横坐标流量相交的角度）变小，因此曲线显得平缓舒展。相反，用户的使用氯气量减小（用户的氯气进口阀门关小或关闭）时，使得管网中的氯气流量失去了平衡；管路中的阻力系数增大，管网中氯气“端压”增高，管路特性曲线的斜率相应增大，使得特性曲线伸展的角度增大，曲线显得陡峭。由此可见，管路特性曲线是反映管网阻力损失为主的特性方程曲线。曲线所处的位置变动很直观的反映出管网中氯气“端压”的高低、管路阻力损失的大小。

　　注：本文未完待续，更多精彩见下期！