一篇少見(jiàn)的離心壓縮機技術(shù)文章，把離心機的要點(diǎn)都講明白了
離心式壓縮機的原理是通過(guò)葉片向空氣施加動(dòng)能，不像容積式使用油或水，工廠(chǎng)內用氣的壓縮級數為2~4級。
是向空氣施加動(dòng)能的部分，過(guò)去是以精密鑄造的方式生產(chǎn)，但在開(kāi)發(fā)出高速5軸加工機后，更多采用切削加工的方式。這種方式的實(shí)際生產(chǎn)工時(shí)數少，成本低廉。其材質(zhì)一般使用了不會(huì )腐蝕的鈦合金或不銹鋼。
從原理上看，壓縮級數越多越接近于等溫壓縮，其效率越高。如考慮中間冷卻器的壓力損失及軸封裝置產(chǎn)生的泄露，2級壓縮與3級壓縮的效率之差大約為3.5%，3級壓縮與4級壓縮的效率之差約為1%。
由于流體數值分析的進(jìn)步，其處理軟件已經(jīng)不存在購買(mǎi)門(mén)檻，因此老牌制造商在技術(shù)與數據積累方面的優(yōu)勢已經(jīng)消失。葉輪單體的效率也達到95%，已沒(méi)有多大的改善余地。
由于干螺桿壓縮機的螺桿與螺桿的接觸會(huì )燒焦并受損，因此對精度的管理非常重要，但離心式壓縮機的葉輪即使與蝸殼發(fā)生稍許接觸也不致于燒焦并發(fā)生事故。運轉中的葉輪由于離心力引起的形變或蝸殼的形變，致使實(shí)際運轉時(shí)葉輪的出口并不存在縫隙。如在運轉結束后進(jìn)行拆分查看，則大多數情況下能夠確認輕微接觸的痕跡。也就是說(shuō)其結構非常安全。
對葉輪加速的空氣進(jìn)行減速，并轉變?yōu)閴毫Φ难b置被稱(chēng)為擴壓器。
如不帶葉片（無(wú)葉片式）則空氣多沿圓周方向流動(dòng)，到達下游渦室（蝸殼）的距離變長(cháng)。一般地，通過(guò)安裝固定式葉片將氣流角度改變?yōu)檠匕霃椒较騺?lái)縮短通過(guò)的距離，減少通路的摩擦損失。該通路存在隧道式、葉片式、無(wú)葉片式等。
1983年九州大學(xué)的妹尾泰利教授在A(yíng)SME公布了其開(kāi)發(fā)的小展弘比葉片擴壓器（低密度型），在效率與流量范圍內非常實(shí)用，得到了全世界的廣泛采用。妹尾泰利教授在當時(shí)并未申請專(zhuān)利權，因此該項技術(shù)在世界范圍內使用都不受限制。
流體力學(xué)當中，對空氣的減速要比加速困難。因此擴壓器的改良開(kāi)發(fā)難度要高于旋轉葉輪的開(kāi)發(fā)，目前在實(shí)際使用上的損失約在10%左右，還存在進(jìn)步的空間，有待進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)改良。
離心式壓縮機具有容積式所不具備的喘振特點(diǎn)。
當流量減少到某個(gè)界限時(shí)，擴壓器及葉輪會(huì )出現失速（stall）,下游的空氣開(kāi)始逆流向上游。在該流量界限下，排氣側空氣發(fā)生一次全量逆流，下游被壓縮的空氣在上游急劇膨脹，會(huì )產(chǎn)生爆炸音。該逆流使排氣側的壓力急劇下降，后又上升并再次發(fā)生逆流，這種振蕩現象被稱(chēng)為渦輪的喘振。
由于引起該現象的原因是擴壓器或葉輪的失速，因此要考慮防止該失速的方法。在葉輪施加的動(dòng)能被不斷地轉變?yōu)閴毫Φ那闆r下，失速的原因是過(guò)大的減速。一旦發(fā)生減量，擴壓器這種一般減速器會(huì )最先開(kāi)始失速，有的設計也有可能出現葉輪先失速的情況。
葉輪是一種空氣加速機，一般不認為其會(huì )出現失速，但如果從葉輪與空氣的相對速度來(lái)考慮的話(huà)，則在葉輪也可能出現減速。如要盡可能避免失速，可以減小擴壓器或葉輪的減速比，但這樣會(huì )增加半徑方向上的長(cháng)度，通路內的摩擦損失會(huì )隨著(zhù)該長(cháng)度的增加而成比例增加。如何縮小進(jìn)氣殼（蝸殼）來(lái)有效地減速，是提高離心機性能技術(shù)的關(guān)鍵。不帶葉片的無(wú)葉片式擴壓器通路距離也比較長(cháng)，損失會(huì )增加，但另一方面其減速比要比帶葉片式小，因此不容易發(fā)生失速。
在相同條件下，即運轉時(shí)不改變轉數并降低流量，提高壓力比，則干螺桿壓縮機的排氣溫度會(huì )上升，螺桿會(huì )燒焦損傷，因此其帶有排氣溫度上升即觸發(fā)停機的安全裝置。離心式壓縮機也帶有避免喘振的控制裝置，但即使控制失效出現了喘振，一般也不會(huì )引起損傷，它會(huì )因為振動(dòng)過(guò)大或逆流空氣溫度即進(jìn)氣溫度上升而停機。
離心式壓縮機的特點(diǎn)是，通過(guò)縮小進(jìn)氣閥，不僅能夠減少進(jìn)氣量，還能夠移動(dòng)作用點(diǎn)，降低進(jìn)氣壓力以減少壓比的增高。而把握調節范圍的關(guān)鍵，在于如何避免前述的喘振。
要追求最高效率，可以加大葉輪與擴壓器的減速能力，減小通路損失，但因流量的減少很快便會(huì )出現失速。原則上，同時(shí)追求最高效率與最大流量調節范圍是矛盾。市場(chǎng)中的產(chǎn)品被迫做出了一定的妥協(xié)。
制冷劑或汽車(chē)引擎渦輪增壓器中的擴大流量調節范圍技術(shù)已十分成熟，防止擴壓器失速的擴壓器旁通技術(shù)、擴壓器節流技術(shù)以及防止葉輪進(jìn)口部分失速的技術(shù)已有相關(guān)產(chǎn)品。
這些技術(shù)可擴大離心式壓縮機的流量調節范圍，使離心式壓縮機作為一種容量調節設備有效地與變頻式螺桿壓縮機進(jìn)行對抗。
②與螺桿式壓縮機相比，縫隙產(chǎn)生的泄露少，因此單級的效率高；
③與干式螺桿壓縮機相比，零件數量及加工工時(shí)數少，加工精度要求不高，生產(chǎn)成本低。
壓縮機停止與運轉時(shí)在熱膨脹或應力下會(huì )發(fā)生形變，縫隙會(huì )發(fā)生變化。
干螺桿壓縮機的兩根螺桿以面相對，因此它的特點(diǎn)是稍稍接觸便會(huì )形成面接觸，引起發(fā)熱膨脹，燒焦并卡死，而另一方面，離心式壓縮機最大的特點(diǎn)，是葉輪葉片與蝸殼是以線(xiàn)相對，因此即使發(fā)生若干接觸也是線(xiàn)接觸，葉片如刀片般劃過(guò)，不會(huì )燒焦。因此，它最大的優(yōu)點(diǎn)是事故比干式螺桿壓縮機要少得多。
①空氣通路部分（葉輪及擴壓器）表面的污染會(huì )導致性能降低
性能會(huì )降低約10%左右。但消耗功率也會(huì )減少。由于空氣的速度為每秒數百米，因此接觸面表面的粗糙程度對性能有巨大影響，特別是流速最快的擴壓器部分的污染影響最大。當然，除污染之外，腐蝕同樣會(huì )使表面粗糙并降低性能。
要解決該問(wèn)題，可以提高空氣過(guò)濾器的過(guò)濾精度，以及定期實(shí)施內部（葉輪及擴壓器）的清掃。此外，離心式壓縮機空氣過(guò)濾器的性能一般要高于其他類(lèi)型，并且為了延長(cháng)濾芯的壽命而占有非常大的面積，有的用戶(hù)使用比燃氣輪機（燃氣輪機也是一種渦輪機械，因此具有相同的缺點(diǎn)）性能更高的過(guò)濾器來(lái)防止性能降低，其濾芯可自動(dòng)纏繞也便于維護。船舶渦輪增壓器很早就將定期噴水清洗葉輪與擴壓器的方法投入了實(shí)用，但該方法似乎并未被用于陸地型透平機械中，用戶(hù)對此也并不關(guān)注。
螺桿式與活塞式壓縮機制造商的商業(yè)模式是依靠維護費來(lái)回收利潤，因此可給出較低的售價(jià)。但是離心式壓縮機并沒(méi)有太多的維護項目，因此即使生產(chǎn)成本低廉，也不得不提出高昂的價(jià)格。
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