Рабочее колесо — сердце центробежного компрессора

Наиболее важными компонентами любого центробежного компрессора, независимо от его типа, являются рабочие колеса (импеллеры). От эффективности рабочих колес зависит общая эффективность центробежного компрессора.

Рабочие колеса являются единственными вращающимися аэродинамическими компонентами в центробежном компрессоре. Они обеспечивают 100% кинетической энергии, которая преобразуется в потенциальную энергию газа. Они также являются наиболее эффективным компонентом ступени. Хорошо спроектированные рабочие колеса могут достичь КПД, который превышает 96%, то есть теряется только 4% потребляемой энергии. Потери энергии в других трущихся элементах, например, в подшипниках, снижают общую эффективность рабочих колес. Поэтому, если производительность рабочих колес плохая, общая производительность компрессора становится еще хуже.

Рабочие колеса центробежного компрессора можно классифицировать на открытые и закрытые (рис. 5), а их лопатки бывают как двухмерные, так и трехмерные (рис. 6). Выбор типа рабочего колеса зависит от многих составляющих, таких как требуемая рабочая скорость, желаемый перепад давления, желаемая эффективность и стоимость оборудования.

Рис. 1. Закрытое колесо центробежного компрессора	Рис. 3. Лопатки рабочего колеса 2d-профиля
Рис. 2. Открытое колесо центробежного компрессора	Рис. 4. Лопатки рабочего колеса 3d-профиля

Отсутствие крышки позволяет колесам работать на более высоких конечных скоростях. Соотношение давлений, создаваемое рабочим колесом, пропорционально квадрату рабочей скорости. Поэтому открытые рабочие колеса способны создавать гораздо более высокие перепады давления, чем закрытые рабочие колеса.

Большинство закрытых рабочих колес генерируют отношения давления 3:1 или менее, в то время как открытые рабочие колеса могут достигать отношений давления 10:1 или даже выше. Однако открытые рабочие колеса, как правило, менее эффективны из-за высоких потерь, связанных с утечками, которые не возникают в закрытом рабочем колесе.

Выбор типа лопаток колеса зависит от многих факторов; с аэродинамической точки зрения, наиболее важным является коэффициент расхода на выходе рабочего колеса. Коэффициент расхода φ связывает объемную пропускную способность рабочего колеса Q, рабочую скорость N и выходной диаметр D2.

Рабочие колеса с низким коэффициентом расхода характеризуются длинными узкими каналами, в то время как колеса с высоким коэффициентом расхода имеют гораздо более широкие каналы для обеспечения более высоких скоростей потока. Ротор компрессора, показанный на рисунке 7, содержит рабочие колеса с широким диапазоном коэффициентов расхода. Рабочее колесо с самым высоким коэффициентом расхода расположено на правом конце ротора. Остальные рабочие колеса постепенно становятся более узкими, с увеличением давления среды и уменьшением объемного расхода. Рабочее колесо с самым низким коэффициентом расхода (слева, ближе всего к центру машины) значительно уже, чем рабочее колесо с высоким расходом, справа.

Рис. 3. Многоступенчатый центробежный компрессор в разрезе

Рабочие колеса с низким коэффициентом расхода обычно имеют лопатки более простого строения, такие как 2D-лопасти в верхней части рисунка 6, которые представляют собой сечение дуги. Рабочие колеса с более высоким коэффициентом расхода обычно имеют сложные трехмерные лопатки (рис. 6, внизу), которые не могут быть описаны какой-либо простой геометрической формой. Более сложные формы лопастей определяются сложными компьютерными программами, которые определяют контуры лопаток, необходимые для обеспечения оптимальной аэродинамики. Благодаря своим узким каналам и более прочным лезвиям рабочие колеса с низким коэффициентом расхода обеспечивают меньшую эффективность, чем высокопроизводительные импеллеры.

Наша компания предлагает приобрести современные центробежные компрессоры SAMSUNG TECHWIN, а также другое высокоэффективное компрессорное оборудование на выгодных условиях!