離心壓縮機(jī)1(8)講述

1、 定子：工作時不轉(zhuǎn)動的零部件定子：工作時不轉(zhuǎn)動的零部件主要包括：吸入室、機(jī)殼主要包括：吸入室、機(jī)殼( (氣缸氣缸) )、隔板、密封和平衡盤等。、隔板、密封和平衡盤等。轉(zhuǎn)子：工作時轉(zhuǎn)動的零部件轉(zhuǎn)子：工作時轉(zhuǎn)動的零部件主要包括：軸、葉輪、平衡盤、推力盤等。主要包括：軸、葉輪、平衡盤、推力盤等。氣缸是壓縮機(jī)的殼體，又稱為機(jī)殼。由殼體和進(jìn)排氣室組成，內(nèi)裝有隔板、密封體、軸承等零部件。對它的主要要求是：有足夠的強(qiáng)度以承受氣體的壓力，法蘭結(jié)合面應(yīng)嚴(yán)密，主要由鑄鋼組成。 氣缸氣缸水平剖分型水平剖分型筒型筒型 隔板是形成固定元件的氣體通道。進(jìn)氣隔板和氣缸形成進(jìn)氣室，將氣體導(dǎo)流到第一級葉輪入口。中間的隔板用處有

2、2個，一是形成擴(kuò)壓室，使氣體流出后具有的動能減少，轉(zhuǎn)變成壓強(qiáng)的增高：二是形成彎道流向中心，流到下級葉輪入口。排氣隔板除了與末級葉輪前隔板形成末級擴(kuò)壓式之外，還要形成排氣室。 隔板隔板 葉輪的主要設(shè)計參數(shù)：葉輪的主要設(shè)計參數(shù)：要求：要求： 單級葉輪使氣體獲得較大理論能頭（壓力增值）；單級葉輪使氣體獲得較大理論能頭（壓力增值）； 級有較高效率，穩(wěn)定工況區(qū)寬；級有較高效率，穩(wěn)定工況區(qū)寬； 葉輪強(qiáng)度高，有較大的圓周速度，及大的單級壓比葉輪強(qiáng)度高，有較大的圓周速度，及大的單級壓比。 等。等。、以及葉片數(shù)、以及葉片數(shù)輪徑比輪徑比、葉輪相對寬度、葉輪相對寬度、流量系數(shù)、流量系數(shù)、葉片安裝角葉片安裝角zDDD

3、brAA2122221 1 1、葉片彎曲形式：、葉片彎曲形式：60302A壓縮機(jī)型壓縮機(jī)型 30152A水泵型水泵型 （1 1） TH 分析分析 ：前彎：前彎TH大大 后彎后彎TH小小 徑向徑向TH中中 （2 2）級效率）級效率 反作用度反作用度 ArRctg222121 ，在，在rcu22,相同時相同時 后彎后彎R大，絕速小大，絕速小 損失損失小小 效率高效率高 前彎前彎R小，絕速大小，絕速大 損失損失大大 M M 較高較高 效率低效率低 p 擴(kuò)壓度及分離損失：擴(kuò)壓度及分離損失： 前彎：葉道短前彎：葉道短 當(dāng)量擴(kuò)張角大當(dāng)量擴(kuò)張角大 易生分離損失易生分離損失 效率低效率低 后彎：葉道長后彎：葉

4、道長 當(dāng)量擴(kuò)張角小當(dāng)量擴(kuò)張角小 不易分離損失不易分離損失 效率高效率高uwcuwwwucuFcnFcFnFFF p 速度分布不均勻程度：速度分布不均勻程度： 前彎不均勻程度大前彎不均勻程度大 效率低；效率低； 后彎不均勻程度小后彎不均勻程度小 效率高。效率高。34301A壓縮機(jī)型壓縮機(jī)型 30251A水泵型水泵型 葉片入口安裝角1A的確定是要盡量避免氣體進(jìn)入葉道時的沖擊損失。 靜壓能頭：前彎葉輪理論能頭大，但靜壓能頭小。反作用度表示靜壓能頭與理論能頭之比。從提高級壓力比的角度，在離心壓縮機(jī)中，一般用后彎和徑向葉輪，通風(fēng)機(jī)中有時用前彎。小小，穩(wěn)穩(wěn)定定工工況況范范圍圍寬寬A2 級穩(wěn)定工況范圍2.2

5、.葉輪結(jié)構(gòu)葉輪結(jié)構(gòu)葉輪常用型式：閉式、半開式。葉輪常用型式：閉式、半開式。閉閉 式：由輪盤、葉片和輪蓋三部分組成，輪蓋開孔大、式：由輪盤、葉片和輪蓋三部分組成，輪蓋開孔大、強(qiáng)強(qiáng) 度低，限制了圓周速度度低，限制了圓周速度u2u2的提高。具有較高的級效率，主的提高。具有較高的級效率，主要應(yīng)用于離心式壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)。要應(yīng)用于離心式壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)。半開式：通常采用徑向直葉片，強(qiáng)度好，允許圓周速度及半開式：通常采用徑向直葉片，強(qiáng)度好，允許圓周速度及單級壓力比較高。但是葉輪側(cè)面泄露損失較大，級效率稍低。單級壓力比較高。但是葉輪側(cè)面泄露損失較大，級效率稍低。以提高單級壓力比、減輕重量和結(jié)構(gòu)尺寸為目的，主要用

6、于以提高單級壓力比、減輕重量和結(jié)構(gòu)尺寸為目的，主要用于運(yùn)輸式離心壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)。運(yùn)輸式離心壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)。作用：將部分速度能轉(zhuǎn)化為靜壓能，同時收集及引出氣作用：將部分速度能轉(zhuǎn)化為靜壓能，同時收集及引出氣體。體。包括：無葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器和直壁擴(kuò)壓器包括：無葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器和直壁擴(kuò)壓器 無葉擴(kuò)壓器：平行板無葉擴(kuò)壓器：平行板環(huán)形通道環(huán)形通道 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；工況優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；工況適應(yīng)性好、穩(wěn)定工況區(qū)較寬，適應(yīng)性好、穩(wěn)定工況區(qū)較寬，不會形成激波。不會形成激波。 缺點(diǎn)：擴(kuò)壓度低、氣流缺點(diǎn)：擴(kuò)壓度低、氣流方向角不變，流動路程長，方向角不變，流動路程長，摩擦損失大、設(shè)計工況下級摩擦損失大、設(shè)計工況

7、下級效率較低。效率較低。 無葉擴(kuò)壓器：無葉擴(kuò)壓器：動量矩守恒定律動量矩守恒定律2233DcDcuuDDccuu33 無葉擴(kuò)壓器：無葉擴(kuò)壓器：連續(xù)性定理連續(xù)性定理rrcDbcbDm3333rrcbbDDc3333rrcDDc33 無葉擴(kuò)壓器：無葉擴(kuò)壓器：33233233cDDcDDcDDcur22urccc無葉擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓（降速）能力主要是依靠直徑無葉擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓（降速）能力主要是依靠直徑D的增大的增大來達(dá)到的，這就是擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓原理。來達(dá)到的，這就是擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓原理。為常數(shù)。 葉片擴(kuò)壓器：葉葉片擴(kuò)壓器：葉片引導(dǎo)氣流，強(qiáng)制氣片引導(dǎo)氣流，強(qiáng)制氣流按葉片方向運(yùn)動流按葉片方向運(yùn)動 優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)壓度大、流優(yōu)

8、點(diǎn)：擴(kuò)壓度大、流道短，摩擦損失小道短，摩擦損失小 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、偏缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、偏離設(shè)計工況時，有沖擊離設(shè)計工況時，有沖擊損失，性能曲線陡、穩(wěn)損失，性能曲線陡、穩(wěn)定工況區(qū)窄。定工況區(qū)窄。 葉片擴(kuò)壓器：葉片擴(kuò)壓器：sinsin3333DDcc 直壁擴(kuò)壓器：葉片引導(dǎo)、直壁擴(kuò)壓直壁擴(kuò)壓器：葉片引導(dǎo)、直壁擴(kuò)壓 優(yōu)點(diǎn)：速度、壓力分布均勻，設(shè)計工況下不易優(yōu)點(diǎn)：速度、壓力分布均勻，設(shè)計工況下不易產(chǎn)生邊界層分離和二次渦流，流動損失小產(chǎn)生邊界層分離和二次渦流，流動損失小 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易產(chǎn)生沖擊損失，易產(chǎn)生沖擊損失，性能曲線陡、穩(wěn)性能曲線陡、穩(wěn)定工況區(qū)窄。定工況區(qū)窄。主要型式：機(jī)械密封、迷

9、宮密封、浮環(huán)密封、干氣密封等。主要型式：機(jī)械密封、迷宮密封、浮環(huán)密封、干氣密封等。1. 1. 迷宮密封迷宮密封 又稱梳齒密封，用于空氣、氮?dú)舛趸嫉葻o毒害氣又稱梳齒密封，用于空氣、氮?dú)舛趸嫉葻o毒害氣體的軸封，另外輪蓋、級間平衡盤上也常用。體的軸封，另外輪蓋、級間平衡盤上也常用。 型式：型式： 平滑形平滑形 曲折形曲折形 階梯形階梯形 平滑行迷宮密封平滑行迷宮密封曲折形迷宮密封曲折形迷宮密封臺階形迷宮密封臺階形迷宮密封徑向排列的迷宮密封徑向排列的迷宮密封 蜂窩形迷宮密封蜂窩形迷宮密封 原理：原理： 氣流在齒縫中絕熱膨脹，氣流在齒縫中絕熱膨脹，vv、PP、TT； 氣流在密封片之間，等壓膨脹氣

10、流在密封片之間，等壓膨脹( (渦流使動能消失渦流使動能消失) )，TT；逐次重復(fù)氣流、逐次重復(fù)氣流、p p越來越低，比容越來越大，最后壓力趨越來越低，比容越來越大，最后壓力趨于背壓于背壓p pd d，溫度保持不變，達(dá)到密封目的。，溫度保持不變，達(dá)到密封目的。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 有一定漏氣量，靠漏氣造成的壓降平衡密封前后壓差。有一定漏氣量，靠漏氣造成的壓降平衡密封前后壓差。密封效果應(yīng)從密封效果應(yīng)從3 3方面著手：方面著手： 減小齒縫面積；減小齒縫面積； 增加片數(shù)，減小每個密封片前后壓差；增加片數(shù)，減小每個密封片前后壓差； 增大局部阻力（曲折形），動能增大局部阻力（曲折形），動能熱量熱量 齒數(shù)齒數(shù) 6

11、Z35,6Z35,齒數(shù)太多，軸向尺寸大，效果并不明顯。齒數(shù)太多，軸向尺寸大，效果并不明顯。C有關(guān)漏氣量的計算公式：有關(guān)漏氣量的計算公式：aababazpppppDsm12111zpDsmaacr齒縫中氣流為音速時齒縫間隙中氣速小于音速時機(jī)械密封：機(jī)械密封：(1) 機(jī)械密封的組成及工作原理機(jī)械密封的組成及工作原理端面密封端面密封動密封動密封組成組成 主要密封件主要密封件： 輔助密封件：輔助密封件： 壓壓 緊緊 元元 件：件： 傳傳 動動 元元 件件：動環(huán)（旋轉(zhuǎn)）、靜環(huán)（緊固靜止）動環(huán)（旋轉(zhuǎn)）、靜環(huán)（緊固靜止）密封圈（密封圈（O形、形、V形等形等彈簧、推環(huán)等彈簧、推環(huán)等彈簧座、鍵、固定螺釘?shù)葟椈勺?/p>

12、、鍵、固定螺釘?shù)扔芍辽僖粚Υ怪庇谛D(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。1-靜環(huán)，2-動環(huán)，3-壓蓋，4-彈簧，5-彈簧座，6-固定螺釘，78-密封圈，9-防轉(zhuǎn)銷四個可能泄漏點(diǎn)：四個可能泄漏點(diǎn)：A：動密封點(diǎn)。：動密封點(diǎn)。動環(huán)與靜環(huán)之間的接觸面上，動環(huán)與靜環(huán)之間的接觸面上，主要依靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力主要依靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上防止泄漏。將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上防止泄漏。B、C、D：靜密封點(diǎn)靜密封點(diǎn)。較容易通過墊片、較容易通過墊片、O O形圈等實(shí)現(xiàn)密形圈等實(shí)現(xiàn)密封效果。封效果。機(jī)械密封的特點(diǎn)：機(jī)械密封的

13、特點(diǎn)：將容易泄漏的軸封改為較難泄漏的靜密封和端面徑向接觸的動密封將容易泄漏的軸封改為較難泄漏的靜密封和端面徑向接觸的動密封。與填料密封相比，機(jī)械密封具有泄漏量小、能耗低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。與填料密封相比，機(jī)械密封具有泄漏量小、能耗低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。同時也存在造價高、制造安裝要求高等缺點(diǎn)。同時也存在造價高、制造安裝要求高等缺點(diǎn)。 適用：適用：高壓、高速、密封要求高場合?？梢宰龅搅愀邏?、高速、密封要求高場合?？梢宰龅搅阈孤?。泄露。為了防止密封液從浮環(huán)與固定環(huán)間短路，在浮環(huán)與固定環(huán)接觸的端面處裝有橡膠密封圈，這種浮環(huán)結(jié)構(gòu)因密封圈摩擦力大，使浮環(huán)的浮動性較差，在開車時容易損壞。高壓側(cè)的浮環(huán)，因流過的液量少

14、，環(huán)易發(fā)熱，嚴(yán)重時會使浮環(huán)與軸套相互摩擦而燒壞。故有的在浮環(huán)上開有許多軸向孔，同時使進(jìn)液口偏置在高壓側(cè)，使密封液通過浮環(huán)上的軸向孔以加強(qiáng)環(huán)的冷卻也有在高壓浮環(huán)上開若干條徑向槽來代替孔。 原理原理 浮環(huán)與軸套之間充滿液體，軸浮環(huán)與軸套之間充滿液體，軸轉(zhuǎn)動時，類似于滑動軸承原理，在轉(zhuǎn)動時，類似于滑動軸承原理，在環(huán)、套形成的偏心圓柱間隙內(nèi)形成環(huán)、套形成的偏心圓柱間隙內(nèi)形成油膜，產(chǎn)生流體動壓力，將浮環(huán)托油膜，產(chǎn)生流體動壓力，將浮環(huán)托起；油膜起到節(jié)流降壓作用，阻止起；油膜起到節(jié)流降壓作用，阻止了高壓側(cè)氣體泄露。稱油膜密封。了高壓側(cè)氣體泄露。稱油膜密封。2323112lpDcQ1 1 轉(zhuǎn)子承受的軸向力轉(zhuǎn)子

15、承受的軸向力(1)(1)閉式葉輪軸向推力的計算閉式葉輪軸向推力的計算(2)(2)半開式葉輪軸向推力的計算半開式葉輪軸向推力的計算2 2 軸向推力的平衡措施軸向推力的平衡措施(1)(1)葉輪對排葉輪對排(2)(2)葉輪背面加筋葉輪背面加筋(3)(3)采用平衡盤采用平衡盤( (亦稱平衡活塞亦稱平衡活塞) )C一、 軸向力的產(chǎn)生b、液體流動動反力；、液體流動動反力；a、葉輪兩邊壓力分布不均勻、葉輪兩邊壓力分布不均勻；方向指向葉輪入口。（方向指向葉輪入口。（A1）方向指向輪盤側(cè)。（方向指向輪盤側(cè)。（A2）（1 1） 閉式葉輪軸向推力的計算閉式葉輪軸向推力的計算 后一頁圖為閉式葉輪側(cè)面的受力情況。向右的

16、軸向力由F0和F1組成，其中220111()4jmZFpDdq C向左的軸向力為F2，故葉輪總的向左的軸向推力為210FFFF2222442221211111221()()()()43224mmmjmZuDdpDdDdDdpq CD(2) (2) 半開式葉輪軸向推力的計算半開式葉輪軸向推力的計算整個葉輪軸向推力為22222222222222222212()()()4322mDdrmmmuFpdrDdpDdDdD1112121()rrrpppprr214432222212121212222122128 ()2()4()641962432DDrppDDD DD DFpdrDDpDD210FFFF假

17、定在D1到D2之間Pr1的分布為 葉輪的各種排列方式如下圖所示，圖(a)是葉輪順排，轉(zhuǎn)子上各葉輪軸向力相加；圖(b)和帶有中間冷卻器酌圖(c)是葉輪對排，可使轉(zhuǎn)子上的軸向力相互抵消，總軸向力大大降低。(1) (1) 葉輪對排葉輪對排a b ca b c 軸向推力的平衡措施軸向推力的平衡措施 在輪盤背面加幾條徑向筋片，如圖所示，相當(dāng)于增加一個半開式葉輪。使間隙中的流體旋轉(zhuǎn)角速度增加一倍，從而使離心力增加壓力減小圖中eij線為無筋時的壓力分布，而eih為有筋時的壓力分布?？梢娍績?nèi)徑處的壓力顯著下降，故使葉輪軸向力減少，這種措施對流體密度大的高壓壓縮機(jī)減小葉輪軸向力有效

18、。（2 2） 葉輪背面加筋葉輪背面加筋 如左圖所示，在末級葉輪之后的軸上安裝一個平衡盤。并使平衡盤的另一側(cè)與吸氣管相通，靠近平衡盤端面安裝梳齒密封，可使轉(zhuǎn)子上的軸向力大部分被平衡掉。平衡盤是最常用的平衡軸向推力的措施。（3 3） 采用平衡盤采用平衡盤 （亦稱平衡活塞）（亦稱平衡活塞）CC推力軸承的結(jié)構(gòu)就是在推力盤的正反面各安裝了若干塊推力瓦片。推力軸承的結(jié)構(gòu)就是在推力盤的正反面各安裝了若干塊推力瓦片?？堪l(fā)電機(jī)側(cè)的我們一般稱之為靠發(fā)電機(jī)側(cè)的我們一般稱之為工作瓦工作瓦，主要，主要承受正向軸向推力。承受正向軸向推力。另一側(cè)的我們稱為另一側(cè)的我們稱為非工作瓦非工作瓦，主要承受有時，主要承受有時瞬時出現(xiàn)的反推力瞬時出現(xiàn)的反推力 C推力軸承兩個面之間形成油膜的三個條件：1.兩表面之間應(yīng)構(gòu)成楔形間隙。2.兩表面之間必須有足夠量的粘度合適的潤滑油。3.兩表