離心壓縮機基礎(chǔ)詳解

1、壓壓 縮縮 機機壓縮機壓縮機什么是壓縮機？ 用來壓縮氣體借以提高氣體壓力的機械稱為壓縮機。也有把壓縮機稱為“壓氣機”和“氣泵”的。提升的壓力小于0.2MPa時，稱為鼓風機。提升壓力小于0.02MPa時稱為通風機。壓縮機的分類壓縮機的分類按工作原理分類按工作原理分類1容積式壓縮機 直接對一可變?nèi)莘e中的氣體進行壓縮，使該部分氣體容積縮小、壓力提高。其特點是壓縮機具有容積可周期變化的工作腔。2動力式壓縮機 它首先使氣體流動速度提高，即增加氣體分子的動能；然后使氣流速度有序降低，使動能轉(zhuǎn)化為壓力能，與此同時氣體容積也相應減小。其特點是壓縮機具有驅(qū)使氣體獲得流動速度的葉輪。動力式壓縮機也稱為速度式壓縮機

2、。按排氣壓力分類分分 類類名名 稱稱排氣壓力排氣壓力( (表壓表壓) )風風 機機通風機通風機15kPa100Mpa100Mpa按壓縮級數(shù)分類按壓縮級數(shù)分類 單級壓縮機單級壓縮機 氣體僅通過一次工作腔 或葉輪壓縮 兩級壓縮機兩級壓縮機 氣體順次通過兩次工作 腔或葉輪壓縮 多級壓縮機多級壓縮機 氣體順次通過多次工作 腔或葉輪壓縮，相應通 過幾次便是幾級壓縮機容積流量分類容積流量分類 名 稱 容積流量(m3min) 微型壓縮機 1 小型壓縮機 110 中型壓縮機 10100 大型壓縮機 100壓縮機按結(jié)構(gòu)或工作特征的分類 按工作按工作原理原理容積式容積式動力式動力式按運動按運動件工作件工作特性特性

3、往復式往復式 回回 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 式式離離心心式式軸軸流流式式旋旋渦渦式式噴噴射射式式按運動按運動件結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)特征特征活活塞塞式式隔隔膜膜式式柱柱塞塞式式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子式式滑滑片片式式液液環(huán)環(huán)式式三角三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子渦渦旋旋式式羅羅茨茨雙雙螺螺桿桿單單螺螺桿桿 葉輪葉輪( (透平透平) )式式噴噴射射泵泵活塞式轉(zhuǎn)子式 滑片式渦旋式單螺桿幾種特殊的壓縮機 離心式壓縮機離心式壓縮機離心壓縮機的概述離心壓縮機的概述離心壓縮機是產(chǎn)生壓力的機械，是透平壓縮機的一種。透平是英譯音“TURBINE”，即旋轉(zhuǎn)的葉輪。定義：離心壓縮機：指氣體在壓縮機中的運動是沿垂直于壓縮機軸的徑向進行的。所以也稱徑流壓縮機。工作原理工作原理具有

4、葉片的工作輪在壓縮機的軸上旋轉(zhuǎn)，進入工具有葉片的工作輪在壓縮機的軸上旋轉(zhuǎn)，進入工作輪的氣體被帶著旋轉(zhuǎn)，增加了動能（速度）和作輪的氣體被帶著旋轉(zhuǎn)，增加了動能（速度）和靜壓頭（壓力），然后出工作輪進入擴壓器內(nèi)，靜壓頭（壓力），然后出工作輪進入擴壓器內(nèi)，在擴壓器內(nèi)氣體的速度轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?，進一步提高在擴壓器內(nèi)氣體的速度轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ΓM一步提高壓力，經(jīng)過壓縮的氣體再經(jīng)彎道和回流器進入下壓力，經(jīng)過壓縮的氣體再經(jīng)彎道和回流器進入下一級葉輪進一步壓縮至所需的壓力。一級葉輪進一步壓縮至所需的壓力。氣體在葉輪中提高壓力的原因有兩個：一是氣體氣體在葉輪中提高壓力的原因有兩個：一是氣體在葉輪葉片作用下，跟著葉輪做高速的旋

5、轉(zhuǎn)，而在葉輪葉片作用下，跟著葉輪做高速的旋轉(zhuǎn)，而氣體由于受旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用使氣體的氣體由于受旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用使氣體的壓力升高；二是葉輪是從里到外逐漸擴大的，氣壓力升高；二是葉輪是從里到外逐漸擴大的，氣體在葉輪里擴壓流動，使氣體通過葉輪后壓力提體在葉輪里擴壓流動，使氣體通過葉輪后壓力提高。高。分類分類（1）按軸的型式分：單軸多級式，一根軸上串聯(lián)幾個葉輪；雙軸四級式，四個葉輪分別懸臂地裝在兩個小齒輪的兩端，旋轉(zhuǎn)靠電機通過大齒輪驅(qū)動小齒輪。 （2）按氣缸的型式分：水平剖分式和垂直剖分式。（3）按級間冷卻形式分類：級外冷卻，每段壓縮后氣體輸出機外進入冷卻器；機內(nèi)冷卻，冷卻器和機殼鑄為一

6、體。（4）按壓縮介質(zhì)分類：空氣壓縮機、氮氣壓縮機、氧氣壓縮機等。特點與應用特點與應用優(yōu)點優(yōu)點1.由于是連續(xù)旋轉(zhuǎn)式機械，可以大大地提高進入其中的工質(zhì)量，提高功率。所以，離心式壓縮機的第一個特點是：功率大。2.由于工質(zhì)量可以提高，必然導致葉片轉(zhuǎn)速的提高，所以第二個特點是高速性。3.無往復運動部件，動平衡特性好，振動小，基礎(chǔ)要求簡單；4.易損部件少，故障少、工作可靠、壽命長；5.機組單位功的重量、體積及安裝面積小；6.機組的運行自動化程度高，調(diào)節(jié)范圍廣，且可連續(xù)無級調(diào)節(jié)；7.在多級壓縮機中容易實現(xiàn)一機多種蒸發(fā)溫度；8.潤滑油與介質(zhì)基本上不接觸，從而提高了冷凝器及蒸發(fā)器的傳熱性能；9.對大型壓縮機，可

7、由蒸氣動力機或燃氣動力機直接帶動，能源使用經(jīng)濟合理；缺點缺點1.單機容量不能太小，否則會使氣流流道太窄，影響流動效率；2.因依靠速度能轉(zhuǎn)化成壓力能，速度又受到材料強度等因素的限制，故壓縮機每級的壓力比不大，在壓力比較高時，需采用多級壓縮；3.特別情況下，機器會發(fā)生喘振而不能正常工作；離心離心壓縮機壓縮機的工作原理分析的工作原理分析常用名詞解釋常用名詞解釋（1）級：每一級葉輪和與之相應配合的固定元件（如擴壓器等）構(gòu)成一個基本的單元，叫一個級。（2）段：以中間冷卻器隔開級的單元，叫段。這樣以冷卻器的多少可以將壓縮機分成很多段。一段可以包括很多級。也可僅有一個級。（3）標態(tài)：0，1標準大氣壓。（4）

8、進氣狀態(tài)：一般指進口處氣體當時的溫度、壓力。（5）重量流量：一秒時間內(nèi)流過氣體的重量。（6）容積流量：一秒時間內(nèi)流過氣體的體積。（7）表壓（G）：以當?shù)卮髿鉃榛鶞仕嬃康膲簭姟＃?）絕壓（A）：以完全真空為基準所計量的壓強。（9）真空度：與當?shù)卮髿庳摬钪?。?0）壓比：出口壓力與進口壓力的比值。（11）比容：單位質(zhì)量的物質(zhì)所占有的容積，符號V表示，數(shù)值為密度的倒數(shù)。性能參數(shù)性能參數(shù)離心壓縮機的主要性能參數(shù)是流量、排氣壓力、有效功率、效率、軸功率、轉(zhuǎn)速、壓縮比和溫度。（1）流量：單位時間內(nèi)流經(jīng)壓縮機流道任一截面的氣體量，通常以體積流量和質(zhì)量流量兩種方法來表示。 體積流量是指單位時間內(nèi)流經(jīng)壓縮機流

9、道任一截面的氣體體積，其單位為m/s。因氣體的體積隨溫度和壓力的變化而變化，當流量以體積流量表示時，須注明溫度和壓力。 質(zhì)量流量是指單位時間內(nèi)流經(jīng)壓縮機流道任一截面的氣體質(zhì)量，其單位為kg/s。（2）排氣壓力:即指壓縮機出口壓力。（3）有效功率：有效功率是指在氣體的壓縮過程中，葉輪對氣體所作的功，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量，另有一部分能量損失，該損失基本上包括流動損失、輪阻損失和漏氣損失三部分，我們將被壓縮氣體的能量與葉輪對氣體所作功的比值稱為有效功率。（4）軸功率：離心式壓縮機的轉(zhuǎn)子在為氣體升壓提供有用功率，以及在氣體升壓過程中產(chǎn)生的流動損失功率、輪阻損失功率和漏氣損失功率外，其本身也產(chǎn)生機械

10、損失，即軸承的摩擦損失，這部分功率消耗約占總功率的2%3%。如果有齒輪傳動，則傳動功率消耗同樣存在，約占總功率的2%3%。以上六個方面的功率消耗，都是在轉(zhuǎn)子對氣體作功的過程中產(chǎn)生的，它們的總和即為離心式壓縮機的軸功率。軸功率是選擇驅(qū)動機功率的依據(jù)。（5）效率：效率主要用來說明傳遞給氣體的機械能的利用程度。由于氣體的壓縮有等溫壓縮、絕熱壓縮和多變壓縮等三種過程，所以，壓縮機的效率也有等溫效率、絕熱效率和多變效率之分。 1、等溫效率 是指氣體在壓縮過程中，等溫壓縮功和葉輪對氣體所作功的比值。 2、絕熱效率 是指氣體在壓縮過程中，絕熱壓縮功和葉輪對氣體所作功的比值。 3、多變效率 是指氣體在壓縮過程

11、中，多變壓縮功和葉輪對氣體所作功的比值。（6）轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速是指壓縮機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度。其單位是r/min。（7）壓縮比：出口壓力與進口壓力的比值。（8）溫度：一般用t表示，工程上也用絕對溫度TK來表示，兩者換算關(guān)系為TK=t+273。壓縮機壓縮機級中的氣體流動級中的氣體流動葉輪被驅(qū)動機拖動而旋轉(zhuǎn)，氣體進入葉輪后，對氣體作功。那么氣體既隨葉輪轉(zhuǎn)動，又在葉輪槽中流動。反映出氣體的壓力升高、溫度升高，比容降低。葉輪轉(zhuǎn)動的速度即氣體的圓周速度，在不同的半徑上有不同的數(shù)值，葉輪出口處的圓周速度最大。氣體在葉輪槽道內(nèi)相對葉輪的流動速度為相對速度。因葉片槽道截面積從進口到出口逐漸增大，因此相對速度逐漸減少。 氣

12、體的實際速度是圓周速度與相對速度的合成，又稱之為絕對速度。 級是壓縮機作功的級是壓縮機作功的最基本的單元，在級中最基本的單元，在級中葉片帶動氣體轉(zhuǎn)動，把葉片帶動氣體轉(zhuǎn)動，把功傳遞給介質(zhì)，使介質(zhì)功傳遞給介質(zhì)，使介質(zhì)獲得動能獲得動能。通過由隔板。通過由隔板構(gòu)成的擴壓流道和擴壓構(gòu)成的擴壓流道和擴壓槽槽, ,介質(zhì)的一部分動能介質(zhì)的一部分動能轉(zhuǎn)化為壓力勢能，并被轉(zhuǎn)化為壓力勢能，并被導入下一級繼續(xù)壓縮。導入下一級繼續(xù)壓縮。中間級有葉輪、隔板、中間級有葉輪、隔板、級間密封等，末級是由級間密封等，末級是由葉輪、隔板和蝸殼組成葉輪、隔板和蝸殼組成 級內(nèi)氣體流動的能量損失分析級內(nèi)氣體流動的能量損失分析一、能的定義

13、一、能的定義 度量物質(zhì)運動的一種物質(zhì)量，一般解釋為物質(zhì)作功的能力。能的基本類型有勢能、動能、熱能、電能、磁能、光能、化學能、原子能等。一種能可以轉(zhuǎn)化為另一種能。能的單位和功的單位相同。能也叫能量。二、級內(nèi)氣體流動的能量損失分析二、級內(nèi)氣體流動的能量損失分析 壓縮機組實際運行中，通過葉輪向氣體傳遞能量，即葉輪通過葉片對氣體作功消耗的功和功率外，還存在著葉輪的輪盤、輪蓋的外側(cè)面及輪緣與周圍氣體的摩擦產(chǎn)生的輪阻損失，還存在著工作輪出口氣體通過輪蓋氣封漏回到工作輪進口低壓低壓端的漏氣損失。都要消耗功。這些損失在級內(nèi)都是不可避免的，只有在設(shè)計中精心選擇參數(shù)，再制造中按要求加工，在操作中精心操作使其盡量達

14、到設(shè)計工況，來減少這些損失。 另外，還存在流動損失以及動能損失以及在級內(nèi)在非工況時產(chǎn)生沖擊損失。沖擊損失增大將引起壓縮機效率很快降低。還有高壓軸端，如果密封不好，向外界漏氣，引起壓出的有用流量減少。 故此，我們有必要研究這些損失的原因，以便在設(shè)計、安裝、操作中盡量減少損失，維持壓縮機在高效率區(qū)域運行，節(jié)省能耗。1、流動損失：定義：就是氣流在葉輪內(nèi)和級的固定元件中流動時的能量損失。產(chǎn)生的原因：主要由于氣體有粘性，在流動中引起摩擦損失，這些損失又變成熱量使氣體溫度升高，在流動中產(chǎn)生旋渦，加劇摩擦損耗和流動能量損失，因旋渦的產(chǎn)生就要消耗能量；在工作輪中還有軸向渦流等第二次流動產(chǎn)生，引起流量損失。在葉

15、輪出口由于出口葉片厚度影響產(chǎn)生尾跡損失。彎道和回流器的摩擦阻力和局部阻力損失等。2、沖擊損失： 定義：是一種在非設(shè)計工況下產(chǎn)生的流動損失。葉輪進口葉片安裝角1A（實際）一般是按照設(shè)計氣流的進口角1（設(shè)計）來決定的。一般是1=1A，此時進氣為無沖擊進氣。但是當工況發(fā)生偏離設(shè)計工況時，氣流進口角1大于或小于1A將發(fā)生氣流沖擊葉片的現(xiàn)象。 習慣把葉輪進口葉片安裝角1A（實際）與設(shè)計氣流的進口角1（設(shè)計）之差叫做沖擊角，簡稱沖角。用i表示。 1A1 ， i0，叫負沖角。 1A1 ， i0，叫正沖角。 在正負沖角的情況下，都將出現(xiàn)氣流與葉片表面的脫離，形成旋渦區(qū)，使能量損失。沖擊損失的增加與流量偏離設(shè)計

16、流量的絕對值的平方成正比。3、輪阻損失 葉輪的不工作面與機殼之間的空間，是充滿氣體的，葉輪旋轉(zhuǎn)時，由于氣體有粘性，也會產(chǎn)生摩擦損失。又由于旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生離心力，靠輪的一邊氣體向上流，靠殼的一邊氣體向下流，形成渦流，引起損失。4、漏氣損失：漏氣損失包括內(nèi)漏和外漏。 內(nèi)漏氣是指泄露的氣體又漏回到壓縮氣體中。包括兩種情況：一種是從葉輪出口的氣體從葉輪與機殼的空間漏回到進口。另一種是單軸的離心壓縮機，由于軸與機殼之間也有間隙，氣體從高壓的一邊經(jīng)過間隙流入低壓一邊。 外漏是指壓縮氣體通過軸與機殼密封處間隙或機體的間隙直接漏到大氣中。 漏氣損失是一個不可忽視的問題，有些空壓機出現(xiàn)氣量打不到設(shè)計值就是內(nèi)漏和

17、外漏引起的。葉輪葉輪止推軸承止推軸承支撐軸承支撐軸承干氣密封干氣密封平衡鼓平衡鼓干氣密封干氣密封支撐軸承支撐軸承蝸殼蝸殼彎道彎道回流器回流器吸入室吸入室 擴壓槽擴壓槽機殼機殼壓縮機機殼是將介質(zhì)與大氣隔絕，使介質(zhì)在其壓縮機機殼是將介質(zhì)與大氣隔絕，使介質(zhì)在其間完成能量轉(zhuǎn)換的重要部件。它還具有支承其間完成能量轉(zhuǎn)換的重要部件。它還具有支承其他靜止部件，如隔板、密封等的功能。機殼重他靜止部件，如隔板、密封等的功能。機殼重量大，形狀復雜，在其外部連接有進氣、排氣量大，形狀復雜，在其外部連接有進氣、排氣、潤滑油、密封介質(zhì)等管道，兩側(cè)的端蓋上帶、潤滑油、密封介質(zhì)等管道，兩側(cè)的端蓋上帶有軸承箱和軸向密封室。對于

18、高壓壓縮機，機有軸承箱和軸向密封室。對于高壓壓縮機，機殼一般采用筒型結(jié)殼一般采用筒型結(jié)構(gòu)，低壓壓縮機則構(gòu)，低壓壓縮機則采取水平剖分結(jié)構(gòu)，采取水平剖分結(jié)構(gòu)，烯烴工廠的機組均烯烴工廠的機組均采用水平剖分。采用水平剖分。吸入室吸入室 作用是將介質(zhì)均勻地引導至葉輪的進口，以減少氣流的擾動和分離損失。它的結(jié)構(gòu)比較簡單，有軸向進氣和徑向進氣兩種。徑向進氣結(jié)構(gòu)多采用于多級雙支承壓縮機中。 圖4-6 吸入室的結(jié)構(gòu)示意圖 (a)軸向進氣 (b)徑向進氣 離心壓縮機基本結(jié)構(gòu)離心壓縮機基本結(jié)構(gòu) 整套離心壓縮機組是由電氣、機械、潤滑、冷卻、控制等部分組成的一個系統(tǒng)。雖然由于輸送的介質(zhì)、壓力和輸氣量的不同，而有許多種規(guī)

19、格、型式和結(jié)構(gòu)，但組成的基本元件大致是相同的，主要由轉(zhuǎn)子、定子、和輔助設(shè)備等部件組成。離心壓縮機的轉(zhuǎn)子離心壓縮機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是離心壓縮機的關(guān)鍵部件，它高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子是由葉輪、主軸、平衡盤、推力盤等部件組成。一、葉輪：葉輪也叫工作輪，是離心式壓縮機的一個重要部件，氣體在工作路輪中流動，其壓力、流速都增加，同時氣體的溫度也升高。葉輪是離心式壓縮機對氣體作功的唯一元件。1、在結(jié)構(gòu)上葉輪典型的有三種型式：（1）閉式葉輪：由輪盤、輪蓋、葉片三部分組成。（2）半開式式葉輪：無輪蓋、只有輪盤、葉片。（3）雙面進氣式葉輪：兩套輪蓋、兩套葉片，共用一個輪盤。2、葉輪的結(jié)構(gòu)以葉片的彎曲形式來分（1）前彎葉片式葉輪：

20、葉片彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相同。葉片出口角90（2）后彎葉片式葉輪：葉片彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，葉片出口角90（3）徑向葉片式葉輪：葉片出口方向與葉輪半徑方向一致，葉片出口角90 葉輪葉輪( (工作輪工作輪) )葉輪是一個最重要的部件，通過葉輪將葉輪是一個最重要的部件，通過葉輪將能量傳遞給氣體，使氣體的速度及壓力都得到提高。能量傳遞給氣體，使氣體的速度及壓力都得到提高。 圖 4-8 半開式和閉式葉輪 (a)開式 (b)閉式 1、輪盤 2、葉片 3、輪蓋 影響葉輪性能的主要影響葉輪性能的主要因素是葉片的彎曲形狀。因素是葉片的彎曲形狀。按葉片出口端彎曲方向的按葉片出口端彎曲方向的不同，可分為后

21、彎、前彎不同，可分為后彎、前彎及徑向葉輪三種類型。由及徑向葉輪三種類型。由于后彎式葉片的級效率較于后彎式葉片的級效率較高，因此被廣泛采用。葉高，因此被廣泛采用。葉輪是高速旋轉(zhuǎn)的部件，要輪是高速旋轉(zhuǎn)的部件，要求材料具有足夠的強度。求材料具有足夠的強度。為了減少振動，葉輪和軸為了減少振動，葉輪和軸必須經(jīng)過動平衡試驗，以必須經(jīng)過動平衡試驗，以達到規(guī)定的動平衡要求。達到規(guī)定的動平衡要求。 圖 4-9 后彎、前彎和徑向葉輪 (a)后彎式 (b)前彎式 (c)徑向式 二、主軸主軸的作用就是支撐安裝其上的旋轉(zhuǎn)零部件（葉輪、平衡盤等）及傳遞扭矩。設(shè)計軸確定尺寸時，不僅考慮軸的強度問題，而且要仔細計算軸的臨界轉(zhuǎn)

22、速。所謂臨界轉(zhuǎn)速就是軸的轉(zhuǎn)速等于軸的固有頻率時的轉(zhuǎn)速。三、平衡盤，推力盤在多級離心壓縮機中，由于每級葉輪兩側(cè)的氣體作用力不一致，就會使轉(zhuǎn)子受到一個指向低壓端的合力，這個合力，我們稱為軸向力。軸向力對于壓縮機的正常運轉(zhuǎn) 是不利的，它使轉(zhuǎn)子向一端竄動，甚至使轉(zhuǎn)子與機殼相碰，發(fā)生事故。因此應設(shè)法平衡它，平衡盤就是利用它的兩側(cè)氣體的壓力差來平衡軸向力的零件。熱套在主軸上，通常平衡盤只平衡一部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承來承受。 推力盤是固定在主軸上的止推軸承中的一部分，它的作用就是將轉(zhuǎn)子剩余的軸向力通過油膜作用在止推軸承上，同時還確定了轉(zhuǎn)子與固定元件的位置。平衡平衡盤盤由于葉輪兩側(cè)的壓力不相等，在

23、轉(zhuǎn)子上受到一個指向葉輪進口方向的軸向椎力。為了減少止推軸承的載荷，往往在末級之后設(shè)置一個平衡盤。因平衡盤左側(cè)為高壓，右側(cè)與進氣壓力相通，因而形成一個相反的軸向推力，承擔了大部分的軸向推力，減輕了止推軸承的負荷。 圖 4-13 平衡盤 平衡鼓 大型離心式壓縮機和離心泵的軸向力是相當大的，相應需要的平衡力也很大。在這種情況下，平衡盤自身的強度以及它跟軸的結(jié)合難以滿足要求，因此在大型離心式壓縮機和離心泵上通常使用有足夠軸向厚度的平衡鼓結(jié)構(gòu)。 平衡鼓和平衡盤平衡原理一致，結(jié)構(gòu)相似，只是由于結(jié)構(gòu)的原因，平衡鼓不能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上自動調(diào)節(jié)。 在實際設(shè)計中也有采用“鼓+盤”的方式將兩者的優(yōu)勢結(jié)合起來。 離心離心壓

24、縮機壓縮機的定子的定子定子是壓縮機的固定元件，由擴壓器、彎道、回流器、蝸殼及機殼組成。1、擴壓器：擴壓器的功能主要是使從葉輪出來的具有較大動能的氣流減速，把氣體動能有效地轉(zhuǎn)化為壓力能。 擴壓器一般分為：無葉擴壓器 、葉片擴壓器、 直壁式擴壓器。2、彎道：其作用使氣流轉(zhuǎn)彎進入回流器，氣流在轉(zhuǎn)彎時略有加速。3、回流器：其作用使氣流按所須方向均勻的進入下一級。4、蝸殼：其主要作用是把擴壓器后面或葉輪后面的氣體匯集起來，并把他們引出壓機機，流向輸送管道或氣體冷卻器，此外，在會聚氣體過程中，大多數(shù)情況下，由于蝸殼外徑逐漸增大和流通面積的逐漸增大，也起到了一定的降速擴壓作用。作用是把擴壓器流出的氣體匯集起

25、來排出去。由于外徑和流通截面逐漸擴大，也起到使氣流減速和擴壓的作用。 圖4 - 1 1 蝸殼的橫斷面的形狀 ( a ) 蝸殼外形 ( b ) 梯形 ( c ) 正置圓形 ( d ) 偏置圓形 圖4 - 1 2 迷宮式密封的結(jié)構(gòu)形式 ( a ) 整體式 ( b ) 鑲嵌式 ( c ) 組合鑲嵌式 ( d 、e ) 光軸式 蝸殼5、軸承：支撐軸承：用于支撐轉(zhuǎn)子使其高速旋轉(zhuǎn)。止推軸承：作用是承受剩余的軸向力。支撐軸承（又稱徑向軸承）支撐軸承（又稱徑向軸承）徑向軸承為多油楔、壓力潤滑的可傾瓦塊式軸承。壓力油徑向進入，通過小孔潤滑瓦塊和支撐塊，然后向側(cè)向排出。軸承由等距離分布在軸徑圓周上的幾個瓦塊組成。

26、瓦塊是鋼制的，內(nèi)表面襯有巴氏合金，背面有凹進去的支撐座，相應地在瓦座上有支撐塊。瓦面與軸徑及瓦座均為同心圓，而瓦塊支撐座的圓弧曲率大于瓦座支撐塊的圓弧曲率這樣瓦背與瓦座在軸向上為線接觸，以利于瓦塊搖擺靈活更好地與轉(zhuǎn)軸間形成油楔，但瓦塊在軸向上并不能擺動。這種軸承有如下優(yōu)點：1.進一步改善軸瓦中流體的動力學性能。2.軸徑圓周上受力均勻，因而運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，以最大限度的吸收轉(zhuǎn)子的徑向振動。3.軸承抗油膜振蕩性能好。止推軸承止推軸承 離心壓縮機在正常工作時，由于出入口存在的壓差形成一指向低壓側(cè)（入口側(cè)）的軸向推力。壓縮機的平衡裝置能平衡大部分的軸向力，殘余軸向力則由止推軸承承擔，其止推塊稱為主止推塊。另外

27、在啟動時由于氣流的沖擊作用，往往產(chǎn)生一個反方向的軸向推力，使轉(zhuǎn)子向高壓側(cè)竄動；為此在主推塊的對面增設(shè)副止推塊。這種型式的止推承稱作雙端面止推軸承。止推軸承一般安裝壓機吸入側(cè)。11-CST-2101隔板與級間密封隔板與級間密封隔板將壓縮機的各級分隔開，并由相鄰的面構(gòu)成葉輪出口的擴壓器、彎道和回流室。來自葉輪的氣體在擴壓器通道內(nèi)將一部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能并通過彎道和回流室到達下一級葉輪入口，氣體在彎道和回流器的流動，可以認為壓力和速度不變，僅改變氣體的流動方向。隔板分為上、下兩半，沿水平中心面分開。在隔板外圓圓周方向裝有齒形密封圈，與安裝在葉輪輪頸上的耐磨環(huán)構(gòu)成梳齒密封，從而防止氣體在級間串通。 離

28、心壓縮機的輔助設(shè)備離心壓縮機的輔助設(shè)備一、離心壓縮機的傳動系統(tǒng)一、離心壓縮機的傳動系統(tǒng)離心壓縮機由于轉(zhuǎn)速高，一種采用汽輪機帶動；一種采用電動機通過齒輪增速箱來拖動。 當采用電動機通過齒輪增速箱來拖動時，對于齒輪的材質(zhì)要求相當高，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并經(jīng)滲碳處理，以提高硬度，同時要求提高加工精度。在出廠前，并經(jīng)嚴格的靜、動平衡實驗。 靜平衡是檢查轉(zhuǎn)子重心是否通過旋轉(zhuǎn)軸中心。如果二者重合，它能在任意位置保持平衡；不重合，它會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，只有在某一位置時才能靜止不動。通過靜平衡實驗，找出不平衡質(zhì)量，可以在其對稱部位刮掉相應的質(zhì)量，以保持靜平衡。 動平衡：經(jīng)過靜平衡試驗的轉(zhuǎn)子，在旋轉(zhuǎn)時仍可能產(chǎn)生不平衡。

29、因為每個零件的不平衡質(zhì)量不是在一個平面內(nèi)。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，他們會產(chǎn)生一個力矩，使軸線發(fā)生撓曲，從而產(chǎn)生振動，因此，轉(zhuǎn)子還需要做動平衡試驗。動平衡試驗就是在動平衡機上使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，檢查其不平衡情況，并設(shè)法消除其不平衡力矩的影響。二、離心壓縮機的冷卻系統(tǒng)二、離心壓縮機的冷卻系統(tǒng)（1）冷卻的方式：主要有風冷、水冷。（2）冷卻的主要方面：主電機、壓縮后的氣體、潤滑油。1、冷卻主電機 主要為了防止電機過度溫升、燒損。通常采用的冷卻方式有風冷、水冷。有的大型電機兼而有之。2、冷卻壓縮后的氣體 主要為了降低各級壓縮后氣體的溫度，減少功率消耗。通常設(shè)置水冷卻器。在一臺機組上設(shè)有多個冷卻器，有的一級一個有的兩級

30、一個，這樣根據(jù)冷卻器的多少，又可以把壓縮機分成幾個段。3、冷卻潤滑油：壓縮機的油站設(shè)有油冷卻器。降低油溫和在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)油溫。離心壓縮機潤滑油系統(tǒng)離心壓縮機潤滑油系統(tǒng)一、潤滑油介紹潤滑根據(jù)其存在狀態(tài)可分為：固體潤滑劑、氣體潤滑劑、液體潤滑劑、和半固體潤滑劑等。（一）（一）潤滑油 1、定義：潤滑油是用在各種類型機械上以減少摩擦，保護機械及加工件的液體潤滑劑。2、潤滑油的作用（1）潤滑減摩：防止機件干摩擦，減少摩擦阻力，在零件表面形成油膜。（2）冷卻降溫：通過潤滑油的循環(huán)帶走熱量防止燒結(jié)。（3）清潔：通過潤滑油的流動沖洗 零件工作表面摩擦產(chǎn)生的金屬和其它臟物。（4）密封：減少外界的污染物進入。（

31、5）銹防蝕：能吸咐在零件表面防止水、空氣、酸性物質(zhì)及害氣體與零件的接觸。（6）減震緩沖：壓縮機運行負荷很大，這個負荷經(jīng)過軸承的傳遞潤滑，使承受的沖擊負荷起到緩沖的作用。 3、潤滑油的性能指標（1）粘度：表示油品流動性大小的指標。粘度越小，流動性就越好；粘度越大，流動性就越差。粘度的常見單位是厘斯（cSt）。（2）運動粘度：表示液體在重力作用下流動時內(nèi)摩擦力的量度，其值為相同溫度下液體的動力粘度與其密度之比，在國際單位制中以mm2/s表示。（3）粘度指數(shù)：表示油品的粘度隨溫度變化的特性。粘度指數(shù)越大，油品的粘度隨溫度的變化越小。通過加大粘度指數(shù)可以提高油品在不同溫度下使用性能。一般以VI表示。（

32、4）密度：表示在規(guī)定溫度下的單位體積內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量。一般以KG/L或kg/m3表示。（5）傾點：用溫度表示油品在儲運和使用時的低溫流動性的指標。傾點越低，油品的低溫性就越好。在某種程度上也表示了油品脫蠟精制的深度。以表示。（6）閃點：用溫度表示油品在高溫下蒸發(fā)性及著火危險性的指標。一般來說，閃點越高，油品的使用溫度也越高，油品中混入汽油或柴油時，閃點會明顯降低。以表示。（7）抗氧化安定性：表示油品在使用和儲存過程中，在高溫和金屬催化下，油品抗氧化作用的能力?？寡趸捕ㄐ栽胶?，油品的使用壽命就越長。（8）總堿值：表示在規(guī)定條件下，中和存在于1g油品中全部堿性組分所需的酸量，以相當?shù)臍溲趸浐量?/p>

33、數(shù)表示。是測定油品中有效添加劑成分的指標，表示內(nèi)燃機油的清凈性與中和能力。（二）潤滑脂1、定義：是將稠化劑分散于液體潤滑劑中所形成的一種穩(wěn)定的半固體。2、作用：潤滑脂涂于機械摩擦部位，在機械表面形成一定強度的油膜，以減小摩擦磨損，還可以防止金屬氧化，填充機件空隙，防止漏氣、漏油、漏水，保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。3、潤滑脂的選用要根據(jù)機械的工作溫度、運轉(zhuǎn)速度、負荷大小、工作環(huán)境和供脂方式的不同，綜合考慮，一般應考慮以下四個方面的因素：（1）溫度 溫度對潤滑脂的影響很大，環(huán)境溫度高和機械運轉(zhuǎn)溫度高的，應選用耐高溫的潤滑脂，一般潤滑脂的是溫度都應低于其滴點2030攝氏度。（2）轉(zhuǎn)速 高速運轉(zhuǎn)的機件溫升高，溫

34、升快，易使?jié)櫥兿《魇?，使用時應選用稠度較大的潤滑脂。（3）負荷 根據(jù)負荷選用潤滑脂是保證潤滑的關(guān)鍵之一。潤滑脂錐入度的大小關(guān)系到使用時所能承受的負荷。負荷大應選用錐入度?。ǔ矶容^大）的潤滑脂。如果既承受重負荷又承受沖擊負荷，應選用含有極壓添加劑的潤滑脂，如含有二硫化鉬的潤滑脂。（4）特殊部位的要求 機械工作環(huán)境的不同，應選用不同的潤滑脂，在潮濕環(huán)境下應選用具有抗水性能的潤滑脂；在塵土較多的環(huán)境下，可選用濃稠的含有石墨的潤滑脂；在含酸的環(huán)境下可選用經(jīng)基脂；如對密封有特殊要求，應選用鋇基脂。離心壓縮機安全保護系統(tǒng)離心壓縮機安全保護系統(tǒng) 為了保證離心壓縮機的安全穩(wěn)定運行，必須設(shè)置一個完整的安全

35、保護系統(tǒng)。一、溫度保護系統(tǒng)溫度保護系統(tǒng) 觀察、控制壓縮機各缸、各段間的氣體溫度、冷卻系統(tǒng)溫度、潤滑系統(tǒng)油溫、主電機定子溫度以及各軸承溫度，當達到一定的規(guī)定值就發(fā)出聲光訊號報警和聯(lián)鎖停機。二、壓力保護系統(tǒng)壓力保護系統(tǒng) 觀察、控制壓縮機各缸、各段間的氣體壓力、冷卻系統(tǒng)壓力、潤滑系統(tǒng)油壓、當達到一定的規(guī)定值就發(fā)出聲光訊號報警和聯(lián)鎖停機。三、流量保護系統(tǒng)流量保護系統(tǒng) 觀察、控制壓縮機冷卻系統(tǒng)水流量，當達到一定的規(guī)定值就發(fā)出聲光訊號報警。四、機械保護系統(tǒng)機械保護系統(tǒng)1、軸向位移保護離心式壓縮機產(chǎn)生軸向位移，首先是由于有軸向力的存在。而軸向力的產(chǎn)生過程如下：在氣體通過工作輪后，提高了壓力，使工作輪前后承受

36、著不同的氣體壓力。如果所有葉輪同向安裝，則總軸向力相當可觀。從機組設(shè)計、制造、安裝方面為了平衡壓縮機的軸向力，通常采取了：（1）設(shè)置平衡盤 （2）設(shè)置止推軸承（3）采用雙進氣葉輪（4）葉輪背靠背安裝。但是在運行中由于平衡盤等密封件的磨損、間隙的增大、軸向力的增加、推力軸承的負荷加大，或潤滑油量的不足，油溫的變化等原因，使推力瓦塊很快磨損，轉(zhuǎn)子發(fā)生竄動，靜動件發(fā)生摩擦、碰撞、損壞機器。為此壓縮機必須設(shè)置軸向位移保護系統(tǒng)，監(jiān)視轉(zhuǎn)子的軸向位置的變化，當轉(zhuǎn)子的軸向位移達到一定規(guī)定值時就能發(fā)出聲光訊號報警和聯(lián)鎖停機。常見的軸向位移保護器的類型（1）電磁式（2）電觸式（3）電渦流式（4）液壓式2、機械振動

37、保護離心壓縮機是高速運轉(zhuǎn)的設(shè)備，運行中產(chǎn)生振動是不可避免的。但是振動值超出規(guī)定范圍時的危害很大。對設(shè)備來說，引起機組靜動件之間摩擦、磨損、疲勞斷裂和緊固件的松脫，間接和直接發(fā)生事故。對操作人員來說，振動噪音和事故都會危害健康。故此，壓縮機必須設(shè)置機械振動保護系統(tǒng)，當振動達到一定規(guī)定值時，就能發(fā)出聲光訊號報警和聯(lián)鎖停機。 目前，大型機組普遍應用了在線的微機處理技術(shù)，可以通過測量的數(shù)據(jù)進行采集、存儲、處理、繪圖、分析和診斷。為壓縮機的運行維護、科學檢修、專業(yè)管理提供可靠依據(jù)。 另外，我們還針對旋轉(zhuǎn)設(shè)備應用手持式測振儀實行動態(tài)檢測。3、防喘振保護系統(tǒng)離心壓縮機是一種高速旋轉(zhuǎn)的 葉片式機械，它的特性是

38、在一定的轉(zhuǎn)速下運行，隨著輸氣量的改變，排氣壓力、功率消耗和效率也會相應發(fā)生變化，當壓縮機在某個轉(zhuǎn)速下運行。壓縮機的流量減少到一定程度時，會出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，對于離心式壓縮機有著很嚴重的危害。造成：（1）壓縮機性能惡化，工藝參數(shù)大幅波動。（2）對軸承產(chǎn)生沖擊。（3）機組靜動件碰撞，機器破壞。（4）密封破壞，尤其是氧氣壓縮機，嚴重時大量氣體外逸，引起爆炸惡性事故。 為此，設(shè)置防喘振保護系統(tǒng)。目前大型壓縮機組都設(shè)有手動和自動控制系統(tǒng)。即可自動和手動打開回流閥或放空閥，確保壓縮機不發(fā)生喘振現(xiàn)象。關(guān)于離心式壓縮機的幾個概念關(guān)于離心式壓縮機的幾個概念喘振喘振 所謂喘振是指當離心式壓縮機的入口流量低于一特定值時

39、壓縮機的能量頭不足以克服背壓而在氣道內(nèi)形成的一種周期性往復振蕩現(xiàn)象。 壓縮機工況變化時的特性曲線 圖 4-9 后彎、前彎和徑向葉輪 (a)后彎式 (b)前彎式 (c)徑向式 右下圖所示為離心式壓縮機的特右下圖所示為離心式壓縮機的特性曲線。若壓縮機在設(shè)計工況性曲線。若壓縮機在設(shè)計工況A A點下點下工作時，氣流方向和葉片流道方向一工作時，氣流方向和葉片流道方向一致，不出現(xiàn)邊界層脫離現(xiàn)象，效率達致，不出現(xiàn)邊界層脫離現(xiàn)象，效率達最高值。當流量減小時最高值。當流量減小時( (工作點向工作點向A1A1移動移動) )，氣流速度和方向均發(fā)生變化，氣流速度和方向均發(fā)生變化，使非工作面上出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，當流，使非工

40、作面上出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，當流量減少到臨界值量減少到臨界值(A1)(A1)點時，脫離現(xiàn)象點時，脫離現(xiàn)象擴展到整個流道，使損失大大增加，擴展到整個流道，使損失大大增加，壓縮機產(chǎn)生的能量頭不足以克服背壓壓縮機產(chǎn)生的能量頭不足以克服背壓（排氣壓力），致使氣流倒流，倒流（排氣壓力），致使氣流倒流，倒流的氣體與吸進來的氣體混合，流量增的氣體與吸進來的氣體混合，流量增大，葉輪又可壓送氣體。但由于吸入大，葉輪又可壓送氣體。但由于吸入氣體量沒有變化，流量仍然很小，故氣體量沒有變化，流量仍然很小，故又將產(chǎn)生脫離，再次出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，又將產(chǎn)生脫離，再次出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，如此周而復始。這種氣流來回倒流撞如此周而復始。這種氣流來

41、回倒流撞擊的現(xiàn)象稱為擊的現(xiàn)象稱為“喘振喘振”，它將使壓縮，它將使壓縮機產(chǎn)生強烈的振動和噪聲，嚴重時會機產(chǎn)生強烈的振動和噪聲，嚴重時會損壞葉片甚至整個機組。損壞葉片甚至整個機組。 壓縮機工況變化時的特性曲線 為了防止當壓縮機工況發(fā)生變化時發(fā)生喘振現(xiàn)象，機組中須采取反喘振措施。即從壓縮機出口旁通部分氣流直接進入壓縮機的吸入口，加大它的吸入量，從而避免喘振現(xiàn)象的發(fā)生。 目前，在離心式壓縮機上均采用獨立的反喘振系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)出入口壓力、溫度計算出當前工況下的入口流量并與系統(tǒng)中的當前工況喘振流量進行比較，從而控制反喘振控制閥的開度。 一般來說，反喘振控制器具有以下特點：1.反喘振控制閥為快開慢關(guān)型。2.

42、控制系統(tǒng)將設(shè)計喘振線（圖中黑線，制造工廠運用多點回歸法計算）提前10%為實際控制線（圖中紅線），再提前10%為控制閥動作線（圖中藍線）。也就是說，入 口實際流量點一旦進入藍線左側(cè)，反喘振控制閥就開始打開，并根據(jù)離紅線的橫坐標距離確定開度，到達紅線時控制閥全開。3.每發(fā)生一次喘振，反喘振控制閥動作線就提前10%至校正動作線（圖中綠線）。只有復位后才回歸原位。堵塞堵塞 所謂堵塞即流量已達最大值，如圖中的A2點，此時，壓縮機流道中某個最小截面處的氣流速度達到了音速，流量不可能繼續(xù)增加。 從堵塞點(最大流量點)到喘振點(最小流量點)這一范圍，稱為離心式壓縮機的穩(wěn)定工作區(qū)。它的大小也是壓縮機性能好壞的標

43、志之一。 由右圖可看出，壓縮機真正安全的運行區(qū)域是由四部分構(gòu)成的。1.脫口轉(zhuǎn)速2.密封工作最低轉(zhuǎn)速3.喘振工況4.堵塞工況喘喘振振工工況況堵堵塞塞工工況況脫扣轉(zhuǎn)速脫扣轉(zhuǎn)速密封工作轉(zhuǎn)速密封工作轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速達到某一數(shù)值時，軸所受的外力頻率與軸的自振頻率一致，將發(fā)生共振，此時軸的運轉(zhuǎn)便不穩(wěn)定而發(fā)生顯著的反復變形。嚴重時將使軸、軸承、零件甚至于整個機械設(shè)備遭到破壞，軸共振時的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，常用nc表示。 轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速nc與轉(zhuǎn)軸材料的彈性特性，軸的形狀、尺寸、支承形式以及軸上圓盤動件質(zhì)量有密切的關(guān)系。 軸在共振時的臨界轉(zhuǎn)速在理論上有無窮多個，可分為一階、二階、三階。工作轉(zhuǎn)速高于

44、一階臨界轉(zhuǎn)速(nc1)的軸稱為撓性軸，低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為剛性軸。 烯烴工廠所有的泵均為剛性軸，不需要考慮臨界轉(zhuǎn)速的影響。壓縮機則全是撓性軸，由于高于一階的其他階次臨界轉(zhuǎn)速都遠高于工作轉(zhuǎn)速，所以實際運行中只考慮一階臨界轉(zhuǎn)速，我們常說的臨界轉(zhuǎn)速也只指一階臨界轉(zhuǎn)速。 壓縮機決不允許在臨界轉(zhuǎn)速上運行，在壓縮機的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，臨界轉(zhuǎn)速的5%區(qū)域均不允許停留。離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封l離心式壓縮機的軸端密封是指將壓縮機內(nèi)部介質(zhì)與外部環(huán)境相隔離，防止機內(nèi)介質(zhì)向機體外泄漏的一種裝置。l離心式壓縮機的軸端密封主要有以下幾種型式：1.軸向密封：浮環(huán)密封、阻塞密封2.徑向密封：單端面螺旋

45、槽式機械密封、 干氣密封軸向密封軸向密封l軸向密封是防止介質(zhì)沿軸向軸向泄漏到機體外。1.浮環(huán)密封：常用于中、高壓離心壓縮機中。這是因為傳統(tǒng)的機械密封在周速大于40m/s、溫度高于200以后很難適應。 浮環(huán)密封機理 浮環(huán)密封屬于流阻型非接觸式動密封，是依靠密封間隙內(nèi)的流體阻力效應而達到阻漏目的。由于存在間隙，避免了固體摩擦，適用于高速情況，即可封堵液體，也可封堵氣體。清潔油出口清潔油出口清潔油進口清潔油進口污油出口污油出口內(nèi)浮環(huán)內(nèi)浮環(huán)外浮環(huán)外浮環(huán)浮環(huán)密封有下列優(yōu)點：1）密封結(jié)構(gòu)簡單，比機械密封零件少。2）對機器的運行狀態(tài)并不敏感，有穩(wěn)定密封性能。3）密封件不產(chǎn)生磨損，密封可靠，維護簡單、檢修方便。4）因密封件