К динамическим компрессорным машинам или турбокомпрессорам относятся все виды центробежных, осевых, диагональных и вихревых машин. Наибольшее распространение в практике сжатия и транспортировки газов получили первые две из перечисленных конструкций машин. Ступень центробежного компрессора показана на рис. 6. На вал 1 насажены рабочие колеса, имеющие рабочие лопатки 4, закрепленные между дисками 2 и 3. При вращении рабочего колеса воздух всасывается через входное отверстие и центробежной силой отжимается к периферии. При этом повышается давление и возрастает скорость воздуха. В диффузоре 5 избыточная кинетическая энергия воздуха превращается в дополнительное давление.

Если напор одной ступени недостаточен, воздух последовательно направляется через несколько рабочих колес; при этом воздух из диффузора поступает в обратный направляющий аппарат 6. Чем больше таких колес, последовательно на-саженных на вал, том большее давление создает турбокомпрессор при повышенной окружной скорости, которая может достигать 350 м/с. Для получения сжатого воздуха давлением 0,8 МПа требуется 8-10 лопастных колес, вращающихся со скоростью 4500-10000 об/мин.

Лопатки 2 рабочего колеса компрессора представляют собой профили, изготовленные таким образом, что воздух, входящий при вращении этих лопаток с большой относительной скоростью, у выхода теряет часть этой скорости, вследствие чего происходит приращение напора. В направляющих аппаратах 1, 3 и 4 воздух или газ только меняет свое направление для входа на лопатки следующего ряда, или одновременно теряет значительную часть абсолютной (по отношению к неподвижным направляющим аппаратам) скорости и получает дополнительное давление.

Приводом турбокомпрессора обычно является синхронный электродвигатель или паровая быстроходная турбина. Воздух, сжатый турбокомпрессором, не содержит масляных паров, так как в рабочей полости турбокомпрессора нет трущихся и смазываемых поверхностей. Турбокомпрессоры — малогабаритные, быстроходные и высокопроизводительные машины для сжатия воздуха; они выпускаются производительностью 1-55 м/с (4000-200000 м /час) и конечным давлением воздуха 0,7-1,1 МПа. В отличие от поршневых компрессоров турбокомпрессоры обладают свойством работать при различных режимах их эксплуатации. Каждый турбокомпрессор имеет индивидуальную характеристику, зависящую от конструкции машины.

Режим работы турбокомпрессора характеризуется производительностью (подачей) Q, конечным давлением Р, а также числом оборотов я, потребляемой мощностью N и коэффициентом полезного действия ц. Зависимость между перечисленными параметрами при постоянном числе оборотов изображена кривыми на рис. 8. Характеристика «подача — давление» является нормальной характеристикой турбокомпрессора.

Точка К на кривой нормальной характеристики показывает, что при производительности турбокомпрессора QK достигается наибольшее давление Pк. Эти производительность и давление называются критическими, а точка К — критической точкой. Влево от точки К турбокомпрессор работает неустойчиво, а вправо от точки К имеется некоторое равновесие, т. е. при возрастании потребления сжатого воздуха давление в сети трубопроводов снижается, и турбокомпрессор подает в сеть больший объем воздуха, а при уменьшении расхода воздуха давление в трубопроводе увеличивается, вследствие чего подача турбокомпрессора уменьшится.

В случае продолжающегося уменьшения расхода воздуха в сети и возрастания давления в трубопроводе влево от точки К турбокомпрессор перестает поддерживать наибольшую величину давления Рк и прекращает подачу воздуха. В это время воздух из сети устремляется в турбокомпрессор, вызывая резкое сотрясение трубопровода и машины. Как только давление в напорном трубопроводе снижается до Р0, действие турбокомпрессора восстанавливается; он начинает подавать в сеть сжатый воздух в количестве, большем, чем требуется потребителям.

Давление в сети опять повышается до Рк, подача турбокомпрессора опять снижается до нулевого значения. Это явление ритмически повторяется и носит название «помпаж». При этом турбокомпрессор работает ненормально, шумно, толчками и действует обратный клапан. Для устранения явления помпажа применяются автоматические регуляторы - антипомпажные устройства, которые поддерживают постоянное давление в сети. Турбокомпрессор имеет следующие преимущества перед поршневым и ротационным компрессорами:

- повышенное число оборотов;

- сжимает большие объемы воздуха;

- имеет меньшие габаритные размеры;

- обладает меньшим весом и большей компактностью;

- требует меньшего фундамента из-за малых габаритов машины и хорошо сбалансированного ротора;

- не имеет клапанов;

- имеет более равномерную подачу воздуха;

- прост и удобен в обслуживании;

- надежен в эксплуатации;

- обладает саморегулируемостью;

- сжатый воздух не загрязнен парами масла;

-температура воздуха на выходе из компрессора не превышает 80 С.