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化肥产业稳健快速的发展是人民生活质量逐步提高、工业化进程进一步推进的先决条件,而作为大化肥装置的核心机组—CO2压缩机组是制约其向高端化、智能化发展的瓶颈设备。CO：气体分子量大、压缩比高,跨临界过程中物性变化复杂,高效运行工况范围窄,在设计和运行阶段问题突出。本文针对目前CO2压缩机运行过程中,级性能难以预测和转子易发生失稳的现状展开研究,其主要成果和贡献如下：1.本文首先通过数值分析的方法对实际气体作用下的CO2超临界级进行CFD分析,找出了理想气体与实际气体对机组各部件性能影响的差异,结合机组实际运行情况,指出采用传统以理想气体为基础的设计方法设计CO2压缩机组时,其工况范围较实际气体为基础的设计方法窄,尤其是对于近临界区的压缩机级；在压缩机额定运行工况下,以实际气体为压缩介质的扩压器入口绝对气流角小于理想气体工况,更容易引起失稳。2.以某化工厂在役尿素装置CO2压缩机级为研究对象,分析了其在额定运行工况下叶轮叶片可能出现的失效形式,并对这种失效形式产生的主要原因进行深入研究,提出如何在设计、安装等环节通过调整优化结构来避免事故的发生。3.在压缩机阻尼密封方面,本文针对某压缩机转子口环密封部位建立6种不同的阻尼密封结构模型,通过求解密封动力学参数,并将其带入转子系统中,分析其对转子稳定性影响,提出可用于压缩机组密封改造中的最优密封结构。4.开发了离心压缩机模型级设计方法及模型级选型设计软件,通过模型级设计选用可大大缩短压缩机设计周期,且性能可靠。本文中离心压缩机模型级设计是基于目前比较先进的离心压缩机设计软件NREC及CFD分析软件NUMECA来完成,而模型级选型软件是基于Matlab平台GUI功能采用模块化设计开发完成。通过对尿素装置CO2压缩机组诸多关键问题的机理研究,提高机组工作效率、拓宽机组工作范围,为无故障或者少故障机组的设计提供理论依据。同时提出压缩机模型级设计新方法及开发出模型级设计选型软件,大大缩短了压缩机设计周期,提高了产品的质量的可靠性及生产效率,为离心压缩机组向高端化、智能化方向发展提供了一定的技术支撑。