楊加林

摘 要：介紹了化工石油工業(yè)或日常供熱、供水生產(chǎn)設(shè)備中 ，兩種常見(jiàn)的流體動(dòng)力機(jī)械進(jìn)出口接口設(shè)計(jì)中要注意的一些問(wèn)題：即進(jìn)出口接口管道或安裝閥、儀器等設(shè)備對(duì)流體機(jī)械額定輸出性能 、機(jī)械壽命 、工作穩(wěn)定性的影響；闡明了正確進(jìn)行流體機(jī)械進(jìn)出口接口設(shè)計(jì) 、提高流體機(jī)械運(yùn)行性能的原理與方法 。

關(guān)鍵詞：流體機(jī)械；接口設(shè)計(jì) ；紊流 ；脈動(dòng) ；壓力損失

1 離心式和軸流式等旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械進(jìn)口接口部位對(duì)介質(zhì)流動(dòng)的影響

為了能使離心式軸流式（壓縮機(jī) 、鼓風(fēng)機(jī)、泵等）旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械輸出額定性能， 其必要條件是進(jìn)口處的介質(zhì)流動(dòng)的狀態(tài)為額定狀態(tài)（定常流）、及旋轉(zhuǎn)葉輪進(jìn)口流為全周一樣的流動(dòng)。如果在介質(zhì)流動(dòng)方向、流速 、流量瞬時(shí)變化的不穩(wěn)定情況下，那么流體機(jī)械的輸出額定性能也將發(fā)生變動(dòng)，發(fā)生異常是難免的 。

例如 ，在流體機(jī)械進(jìn)口附近因?yàn)榘惭b閥裝置過(guò)近， 閥門(mén)開(kāi)啟不當(dāng)， 進(jìn)口管道前形成障礙物 ，或管道通流截面突變， 引起進(jìn)口處介質(zhì)流動(dòng)紊亂或偏流 ，流動(dòng)方向偏斜， 陡然改變方向等 ，則使旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)口圓周上的各個(gè)位置的流動(dòng)狀態(tài)混亂 ，流動(dòng)介質(zhì)分配不勻，使旋轉(zhuǎn)葉片不能正常工作 ，因而造成流體機(jī)械輸出性能異常 。

改變形成進(jìn)口流動(dòng)介質(zhì)的紊流或偏流 ，首先要考慮閥等擾亂因素， 可以考慮安裝的閥 、儀器要離進(jìn)口處遠(yuǎn)些 ，或者進(jìn)口管道截面避免突變 ， 或者避免進(jìn)口管道管流方向隨意變更 ，采用導(dǎo)向裝置或?qū)Я餮b置等。

2 對(duì)于往復(fù)式流體機(jī)械進(jìn)口接口部位對(duì)介質(zhì)流動(dòng)的影響

對(duì)于往復(fù)式流體機(jī)械（壓縮機(jī)和泵等），由于活塞或柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行間歇的吸入， 其進(jìn)口介質(zhì)流動(dòng)本身的流速不是均勻 、而是脈動(dòng)的。如果其瞬時(shí)速度及速度變化量大 ，則會(huì)引起流體機(jī)械吸入障礙，不能吸進(jìn)額定的介質(zhì)容量。如果介質(zhì)是氣體，進(jìn)口吸入管氣柱的固有振動(dòng)頻率如與間歇吸入周期一致，則可能發(fā)生“吸入共振” ，吸入介質(zhì)容量將發(fā)生大幅度變化 。這些都會(huì)造成流體機(jī)械性能異常。這些不良情況的發(fā)生，一般地是與流體機(jī)械進(jìn)口接口部位的結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般解決方法如圖1 和圖2 所示。圖 1 為在流體機(jī)械進(jìn)口處較近的位置上設(shè)置了緩沖器，以緩和其吸入介質(zhì)流速的過(guò)大變化；圖2 為避免固有頻率與脈動(dòng)周期重合，采用改變吸入口管子的長(zhǎng)度或管子口徑的方式，避免諧振。

圖 1 設(shè)置緩沖器 圖 2 改變吸入口管子的長(zhǎng)度或管子的口徑

對(duì)于并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的流體機(jī)械，多數(shù)情況是，從共同的進(jìn)口主管道并列吸入， 要注意使吸入口附近的條件一致，并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械吸入的介質(zhì)基本相同，這樣，流體機(jī)械的輸出性能才基本相同。否則 ，即使是相同的機(jī)械 ，吸入的介質(zhì)容量也不一定相同，引起輸出標(biāo)定性能的不同。錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)如圖 3所示。改正方式如圖4 所示，該設(shè)計(jì)使流體進(jìn)口條件趨向一致 。

圖 3 進(jìn)口條件不一致 圖 4進(jìn)口條件趨向一致

3 離心式和軸流式等旋轉(zhuǎn)機(jī)械（壓縮機(jī) 、鼓風(fēng)機(jī) 、泵等）出口后的流動(dòng)

前面我們敘述了通順入口前介質(zhì)流動(dòng)的重要性，對(duì)于介質(zhì)經(jīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械出口后的流動(dòng)， 也要十分重視 。

介質(zhì)流體由旋轉(zhuǎn)機(jī)械出口后， 假如遇到像進(jìn)口前同樣的障礙 ，如閥裝置 、儀器等 ，或閥、儀器安裝不當(dāng)形成偏流， 或出口管截面積急變， 或管道急彎使流動(dòng)方向突然改變 ， 或流動(dòng)方向發(fā)生偏斜等等 ，那么， 介質(zhì)流出造成后果雖然不象進(jìn)口那樣 ， 直接影響旋轉(zhuǎn)葉輪本身的性能 ，但會(huì)增大流體機(jī)械阻力損失范圍 。對(duì)于壓力比較小的低壓流體機(jī)械來(lái)說(shuō) ，其影響程度不小 ，要充分注意 。其改正方法如圖 5和圖 6所示。其方法是管截面積逐步增大， 采用過(guò)渡式管流截面等。

圖5管截面積逐步增大 圖6過(guò)渡式管流截面

4 往復(fù)運(yùn)動(dòng)式流體機(jī)械（壓縮機(jī)和泵）出口后的流動(dòng)

前面敘述了往復(fù)運(yùn)動(dòng)式流體機(jī)械入口前介質(zhì)流動(dòng)通順的重要性 ， 對(duì)于介質(zhì)出口后的流動(dòng) ， 其重要性也是相同的。流動(dòng)介質(zhì)由往復(fù)式流體機(jī)械出口后， 遇到像進(jìn)口前同樣的障礙， 雖然出口后的這些障礙不像進(jìn)口那樣直接影響流體機(jī)械的性能，但是會(huì)引起液壓缸壓力上升 ，引起瞬時(shí)強(qiáng)度上的超載和動(dòng)力損失范圍的增大 ；同時(shí) ，如果出口流動(dòng)介質(zhì)作為脈動(dòng)流流入連接下面機(jī)械裝置的管道系統(tǒng)，可能會(huì)因脈動(dòng)而引起故障。為了解決上述問(wèn)題 ，要考慮在出口附近盡量緩和這種脈動(dòng)， 方法是可在出口處安裝緩沖器

小結(jié)：

經(jīng)多年實(shí)踐 ，我們?cè)趯?duì)石化工業(yè)、生活供熱和供氣設(shè)備中的流體機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)出接口時(shí)，分別按照旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械和往復(fù)式流體機(jī)械兩種類(lèi)型，遵循上述進(jìn)出接口注意的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝后 ，不但流體機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常 ， 輸出性能達(dá)到標(biāo)定值 ， 閥門(mén)管道儀表等附加設(shè)備運(yùn)行正常 ，而且能延長(zhǎng)流體機(jī)械 、接口管道、附加設(shè)備等工作使用壽命 ，避免了不必要的損壞與貽誤生產(chǎn)。