離心式壓縮機

離心式壓縮機2021/5/91離心式壓縮機§1離心式壓縮機的主要構件及基本原理§2氣體在級中的流動及基本方程§3級中能量損失§4離心式壓縮機的特性曲線§5離心式壓縮機的性能調節(jié)§6相似原理在離心式壓縮機中的應用§7離心式壓縮機的主要零部件§8離心式壓縮機密封裝置§9離心式壓縮機潤滑系統(tǒng)2021/5/92§1離心式壓縮機的主要構件及基本原理

離心壓縮機是利用旋轉葉輪實現(xiàn)能量轉換，使氣體主要沿離心方向流動從而提高氣體壓力的機器。2021/5/931.1離心式壓縮機的主要構件（1）離心式壓縮機的典型結構

結構型式：中低壓水平剖分型垂直剖分（高壓圓筒）型多軸式例：沈陽鼓風機廠MCL系列中低壓水平剖分式多級離心壓縮機、BCL系列高壓筒形壓縮機。2021/5/94水平剖分型：氣缸剖分為上下兩部分，螺栓連接。上下機殼為組合件，由缸體和隔板組成。適于中低壓壓縮機（一般低于5MPa）。2021/5/95垂直剖分型：氣缸為筒形。隔板上下剖分（螺栓連接成為整體，氣缸兩側端蓋用螺栓緊固。隔板轉子組裝后送入筒形缸體?？箖葔耗芰姡芊夂?，剛性好，溫度、壓力引起的變形均勻，適于壓力高、易泄漏的氣體。2021/5/962021/5/97多軸式：齒輪箱中一個大齒輪驅動幾個小齒輪，每個軸的一端或兩端安裝有葉輪。葉輪軸向進氣，徑向排氣，以管道連接各級。從動軸轉速不同，各級均在最佳狀況下運行。適于中低壓空氣、蒸汽或惰性氣體。2021/5/982021/5/99結構組成：機殼，轉子，定子，以及輔助系統(tǒng)。2021/5/910定子部分1、氣缸：是壓縮機的殼體，又稱為機殼。由殼體和進排氣室組成，內裝有隔板、密封體、軸承等零部件。對它的主要要求是：有足夠的強度以承受氣體的壓力，法蘭結合面應嚴密，主要由鑄鋼組成。2021/5/9112、隔板：隔板是形成固定元件的氣體通道

根據(jù)隔板在壓縮機所處的位置，隔板可分為4種類型：進口隔板、中間隔板、段間隔板、排氣隔板。2021/5/9122021/5/913轉子部分－主軸壓縮機的關鍵部件，他是主要起到裝配葉輪、平衡盤、推力盤的作用，是轉子部分的中心部位。2021/5/914壓縮機裝置系統(tǒng)圖2021/5/9152021/5/916轉子：葉輪與軸的組件。（1）葉輪——離心式壓縮機中唯一的作功部件。它隨軸高速旋轉，氣體在葉輪中受旋轉離心力和擴壓流動作用，因此氣體流出葉輪時的壓力和速度都得到明顯提高。觀看離心式壓縮機裝配動畫2021/5/917（1）擴壓器——離心式壓縮機中的轉能部件。氣體從葉輪流出時速度很高，為此在葉輪出口后設置流通截面逐漸擴大的擴壓器，以將這部分速度能有效地轉變?yōu)閴毫δ堋＃?）彎道——設置于擴壓器后的氣流通道。其作用是將擴壓器后的氣體由離心方向改為向心方向，以便引入下一級葉輪去繼續(xù)進行壓縮。定子：擴壓器、彎道、回流器、吸氣室和蝸殼等固定元件。2021/5/918（3）回流器——使氣流以一定方向均勻進入下一級葉輪入口?；亓髌髦幸话愣佳b有導向葉片。（4）吸氣室——將氣體從進氣管（或中間冷卻器出口）均勻地引入葉輪進行壓縮。（5）蝸殼——把從擴壓器或直接從葉輪出來的氣體收集起來，并引出機外。在蝸殼收集氣體的過程中，由于蝸殼外徑及通流截面的逐漸擴大，因此它也起著一定的降速擴壓作用。2021/5/9191.2離心式壓縮機的基本工作原理

氣體由吸氣室吸入，通過葉輪對氣體作功后，使氣體的壓力、速度、溫度都得到提高，然后再進入擴壓器，將氣體的速度能轉變?yōu)閴毫δ?。當通過一級葉輪對氣體作功、擴壓后不能滿足輸送要求時，就必須把氣體再引入下一級繼續(xù)進行壓縮。為此，在擴壓器后設置了彎道、回流器，使氣體由離心方向變?yōu)橄蛐姆较颍鶆虻剡M入下一級葉輪進口。各級經蝸殼及排出管被引出至中間冷卻器。冷卻后的氣體再經吸氣室進入以后各級繼續(xù)壓縮，最后由排出管輸出。氣體在離心式壓縮機中是沿著與壓縮機軸線垂直的半徑方向流動的。2021/5/920級是離心壓縮機使氣體增壓的基本單元，有三種型式，即：首級、中間級、末級。2021/5/9212021/5/9221.3離心式壓縮機的主要優(yōu)缺點2021/5/923

優(yōu)點：（1）單級流量大。目前合成氨裝置中合成氣體壓縮機的排氣量達6000m3/min以上。在產量大于600噸/日的合成氨廠中主要的工藝用壓縮機幾乎都采用了離心式壓縮機。（2）重量輕、體積小。無論機組占地面積還是質量都比同一氣量的活塞式壓縮機小得多。（3）運轉可靠性。機組連續(xù)運轉時間在一年以上，運轉平穩(wěn)，操作可靠，因此它的運轉率高，而且易損件少，維修方便。目前大型石油化工過程用離心式壓縮機多為單機運行。（4）氣體不與機器潤滑系統(tǒng)的油接觸。在壓縮氣體過程中，可以做到絕對不帶油，有利于氣體進行化學反應。（5）轉速較高。適宜用工業(yè)汽輪機或燃氣輪機直接驅動，可以合理而充分的利用工藝過程本身的熱能，節(jié)約能源。2021/5/924

缺點：（1）還不適用于氣量太小及壓力比過高的場合。（2）離心式壓縮機的效率一般低于活塞式壓縮機。（3）離心式壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)較窄。2021/5/925§2氣體在級中的流動及基本方程2021/5/926氣體在壓縮機葉輪中的流動與液體在泵葉輪中流動非常類似，都是沿半徑方向流動的，其圓周速度為u，相對速度為，絕對速度為c。圓周速度與相對速度的合成。相對速度（w）：與葉片的切線方向一致。牽連速度（u）：絕對速度（c）：2021/5/927三者之間的關系可以用速度三角形表示2021/5/928但氣體與液體性質不同，又使其流動過程有所區(qū)別：氣體與液體的密度相差很大，因此當它們通過葉輪獲得同樣的能頭時，兩者的壓力升Δp相差很大；氣體是可壓縮的，在氣體壓力提高的同時，其他狀態(tài)參數(shù)如比容、溫度等都在變化。尤其在高速下，氣體的流動更復雜。氣體在壓縮機內的流動情況分析：歐拉方程；伯努利方程；用熱力學基本方程來分析氣體在壓縮過程中狀態(tài)參數(shù)的變化及其對流動影響。2021/5/929在離心式壓縮機中氣體的流動實際上是屬于三元非穩(wěn)態(tài)流動。在工程上，為了便于分析研究，常假設級中氣體作一元定常流動。一元定常流動——垂直于流動方向的各截面上的流動參數(shù)（壓力、溫度、密度和速度等）都均勻一致且不隨時間變化。這樣，氣體參數(shù)的變化僅與流道長度這一坐標有關。2021/5/9302.1連續(xù)方程連續(xù)方程的基本表達式

氣體作定常一元流動，流經機器任意截面的質量流量相等，其連續(xù)方程表示為：方程說明：隨著氣體在壓縮過程中壓力不斷提高，其密度不斷增大，容積流量沿機器不斷減小。式中：G

為質量流量kg/s,Q為容積流量m3/s,ρ為氣流密度,f為截面面積,c2r為垂直該截面的法向流速。2021/5/9312.2歐拉方程歐拉方程是用來計算原動機通過軸和葉輪將機械能轉換給流體的能量，稱為葉輪機械的基本方程。由流體力學的動量矩定理導出，其表達式：也可表示為：式中LT

為葉輪輸出的歐拉功，HT為每千克流體所接受的能量稱為理論能量頭，單位是J/kg。2021/5/932歐拉方程的物理意義：歐拉方程指出的是葉輪與流體之間的能量轉換關系，它遵循能量轉換與守恒定律；只要知道葉輪進出口的流體速度，即可計算出一千克流體與葉輪之間機械能轉換的大小、而不管葉輪內部的流動情況；該方程適用于任何氣體或液體，既適用于葉輪式的壓縮機，也適用于葉輪式的泵；推而廣之只需將等式右邊各項的進出口符號調換一下，亦適用于葉輪式的原動機如汽輪機、燃氣輪機等。原動機的歐拉方程為2021/5/933葉片數(shù)有限的理論能頭：無預旋：一般情況下氣體是從徑向流入葉道入口，簡稱徑向進入葉輪或氣流無預旋進入葉輪。此時理論能頭系數(shù)或周速系數(shù)2021/5/934葉片數(shù)有限的理論能頭：軸向旋渦

液體由于存在慣性力，產生軸向渦流，方向與葉輪轉動方向相反。結果

使得相對速度和絕對速度產生滑移。無預旋：一般情況下氣體是從徑向流入葉道入口，簡稱徑向進入葉輪或氣流無預旋進入葉輪。此時有限多葉片相對速度的分布工作面一側相對速度小，非工作面一側相對速度大。2021/5/935為此，斯陀道拉提出了計算周向分速的半理論半經驗公式：滑移速度與葉輪結構、葉道中流動情況及流體性質有關。斯陀道拉認為，軸向漩渦的轉速與葉輪轉速相等，但方向相反；并假設軸向漩渦的直徑近似等于葉輪葉道的有效寬度。軸向漩渦導致葉輪出口處氣流產生平均附加圓周分速度，其數(shù)值為Δwu2。2021/5/936實際葉輪理論揚程：μ——滑移系數(shù)（又稱環(huán)流系數(shù)、周速糾正系數(shù)），用以考慮葉片數(shù)有限對理論揚程的影響μ與葉片數(shù)z、葉片離角βA2、葉輪形狀尺寸等參數(shù)有關2021/5/937有限多葉片的理論能頭的計算公式：

此方程為離心壓縮機計算能量與功率的基本方程式。說明：主要與葉輪圓周速度、流量系數(shù)、葉片出口角和葉片數(shù)有關。式中：——流量系數(shù)。

2021/5/938又可表達為：∴周速系數(shù)∵2021/5/939【例】離心式壓縮機DA350—61第一級葉輪的外徑D2=600mm，葉片出口角βA2=45°，葉片數(shù)z=18，流量系數(shù)φr2=0.248，轉速n=8600r/min。求葉輪使每千克氣體所獲得的理論能頭。

解：2021/5/9402.4總耗功和功率葉輪對每千克有效氣體作的總功為：WT——葉輪通過葉片對葉道內的氣體作功，成為葉片功，它就是氣體獲得的理論能頭；Wdf——輪阻損失功。葉輪的輪盤和輪蓋的外表面及輪緣等與周圍氣體有相對運動，產生摩擦而消耗功。輪阻損失功轉變成熱量而被氣體吸收。Wl——內漏氣損失功。由于葉輪輪蓋處存在泄漏，有流量為Gl（kg/s）的氣體從葉輪出口返回到葉輪入口，并且反復循環(huán)，把能量消耗在輪蓋密封處，它也轉變成熱量而被氣體吸收。2021/5/941每千克有效氣體從葉輪中得到相應的總能頭為

：輪阻損失能頭內漏氣損失能頭理論能頭2021/5/942【思考】

離心式壓縮機的總能頭Htot

包括哪幾部分？為什么泄漏損失能頭Hl

和輪盤阻力損失能頭Hdf

都要計入總能頭？

2021/5/9432.4能量方程

能量方程用來計算氣流溫度（或焓）的增加和速度的變化。

根據(jù)熱力學的能量轉換與守恒定律，當氣體在級中作穩(wěn)定流動時，取級中任意兩截面a、b間的系統(tǒng)作為考察對象，則對單位質量氣體有：焓外界做功外界加熱流速位置2021/5/944能量方程的物理意義：能量方程是既含有機械能又含有熱能的能量轉化與守恒方程，它表示由葉輪所作的機械功，轉換為級內氣體溫度（或焓）的升高和動能的增加；該方程適用任一級，也適用于多級整機或其中任一通流部件，這由所取的進出口截面而定。

2021/5/945

離心壓縮機不從外界吸收熱量，而由機殼向外散出的熱量與氣體與氣體的熱焓升高相比較是很小的，故可認為氣體在機器內作絕熱流動，其

q=0；忽略a、b截面高度差；且近似絕熱過程，對理想氣體有：定壓比熱容氣體常數(shù)2021/5/946

當a、b截面分別為級的進、出口截面時，一個級的能量方程式可寫為：2021/5/9472.5伯努利方程

應用伯努利方程將流體獲得的能量區(qū)分為有用能量和能量損失，并引入壓力參數(shù)，表示出壓力的增加，將機械功與級內流體壓力升高的靜壓能聯(lián)系起來，其表達式為：

在穩(wěn)定流動中外界對氣體所作的功，表現(xiàn)為氣體靜壓頭的提高、速度頭的提高、并克服各種能量損失。它是計算壓縮機中氣體壓力變化的一個重要方程式。2021/5/948hlos——級進出口全部能量損失hdf——輪阻損失hl——內漏氣損失hhyd——各種流動損失2021/5/949伯努利方程的物理意義:伯努利方程也是能量轉化與守恒的一種表達式,它表示葉輪所做機械功轉換為級中流體的有用能量(靜壓能和動能增加)的同時,由于流體具有粘性,還需付出一部分能量克服流動損失或級中所有的損失；它建立了機械能與氣體壓力p、流速c和能量損失之間的相互關系；該方程適用一級，亦適用于多級整機或其中任一通流部件，這由所取的時出口截面而定；對于不可壓流體，其密度ρ為常數(shù)，則可直接解出，因而對輸送水或其他液體的泵來說應用伯努利方程計算壓力的升高是十分方便的。而對于可壓縮流體，還需知道p=f（ρ）的函數(shù)關系及熱力學基礎知識才可解決。2021/5/9502.6級效率；熱力過程方程和壓縮功的表達式關聯(lián)

是外功中可以用來使氣體壓力升高并克服損失的能頭，稱為可用能頭。伯努利方程：2021/5/951等溫壓縮過程中溫度始終保持常數(shù)：等溫壓縮功：絕熱壓縮為等熵過程：絕熱壓縮功：或2021/5/952多變壓縮過程存在能量損失和氣體同外界的熱交換：多變壓縮功：2021/5/953【例題】某離心式空氣壓縮機的一個級，空氣進、出口參數(shù)ts=20℃，ps=101.3×103Pa，pd=155×103Pa。試計算壓縮一千克空氣需要的、和各為多少？解：空氣的氣體常數(shù)R=287.64J/kg·K

Ts=273+20=293K2021/5/9542021/5/955在進氣溫度和壓力比相同的條件下，等溫壓縮功最小，排氣溫度最低。多變壓縮功最大，排氣溫度最高。所以多級壓縮時常作成多段，增加段間冷卻以降低氣體溫度，使壓縮過程向等溫過程靠近，達到節(jié)省壓縮功的目的。壓縮功大小與氣體性質有關，在同樣壓力比下壓縮輕的氣體（氣體常數(shù)R較大）比壓縮重氣體需要的壓縮功大。例如壓縮氫氣需要的壓縮功比壓縮空氣需要的壓縮功大14.4倍。由于同一壓縮機的級壓縮同一質量流量的不同氣體所提供的理論能頭HT是相同的，所以，當壓力比相同時，壓縮輕氣體需要的級數(shù)比重氣體的多。2021/5/956降低氣體的溫度，節(jié)省功率，采用分段中間冷卻器。如果段數(shù)為N，則中間冷卻器的個數(shù)為N-1個。經過各段間冷卻器存在壓力損失；中間冷卻器和管道的阻力降，加大功率消耗。因此，要合理選擇壓縮機的段數(shù)。2021/5/957多變效率：多變指數(shù)系數(shù)：2021/5/958§3級中能量損失流動損失摩阻損失沖擊損失分離損失二次渦流損失尾跡損失波阻損失內漏氣損失輪阻損失2021/5/9593.1

級內的流動損失

（1）摩阻損失產生原因：流體的粘性是根本原因。從葉輪進口到出口有流體與壁面接觸，就有邊界層存在，就將產生摩阻損失。

摩阻損失Hf與摩阻系數(shù)相關，摩阻系數(shù)是Re與壁面粗糙度的函數(shù)。減小措施：減少葉輪外表面粗糙度。2021/5/960（2）沖擊損失產生原因：流量偏離設計工況點，使得葉輪和葉片擴壓器的進氣沖角i≠0，在葉片進口附近產生較大的擴張角，導致氣流對葉片的沖擊，造成分離損失。大?。翰捎脹_擊速度來表示，正沖角損失是負沖角損失的10～15倍。減少措施：控制在設計工況點附近運行；在葉輪前安裝可轉動導向葉片。流量小于設計流量大于設計2021/5/961（3）分離損失產生原因：通道截面突然變化，速度降低，近壁邊界層增厚，引起分離損失。大?。捍笥谘爻棠ψ钃p失。受流道形狀、壁面粗糙度、氣流雷諾數(shù)、氣體湍流程度影響。減少措施：控制通道的當量擴張角；控制進出口的相對速度比2021/5/962（4）二次渦流損失產生原因：葉道同一截面上氣流速度與壓力分布不均勻，存在壓差，產生流動，干擾主氣流的流動，產生能量損失。在葉輪和彎道處急劇轉彎部位出現(xiàn)。減少措施：增加葉片數(shù)，避免急劇轉彎。大?。喝~道的彎曲，氣流速度方向的變化急劇與否。2021/5/963（5）尾跡損失產生原因：葉片尾部有一定厚度，氣體從葉道中流出時，通流面積突然擴大，氣流速度下降，邊界層發(fā)生突然分離，在葉片尾部外緣形成氣流旋渦區(qū)，尾跡區(qū)。尾跡區(qū)氣流速度與主氣流速度、壓力相差較大，相互混合，產生的能量損失。減少措施：采用翼型葉片代替等厚葉片；將等厚葉片出口非工作面削薄。大小：與葉道出口速度，葉片厚度及葉道邊界層有關。2021/5/964（6）波阻損失馬赫數(shù)（M）——流場中任一點處的氣流速度c與該點氣溫下的音速a之比。馬赫數(shù)是表征氣流可壓縮性的一個準數(shù)。當M≤0.3時，一般可以不考慮密度的變化，即認為此時氣流是不可壓縮的，它所引起的誤差也不超過9%。當M>0.3時，就必須考慮密度的變化，即必須考慮氣流的可壓縮性了，否則會造成很大的誤差。氣體的可壓縮性只有在高速時才明顯地顯示出來。2021/5/965（6）波阻損失產生原因：當超音速氣流繞物體流動時，強擾動的波峰表面上將會有很大的壓力及密度的突然變化，即在流場中往往出現(xiàn)突躍的壓縮波。氣流通過這種壓縮波時，壓力、溫度、密度都突躍地升高，速度突躍地下降，氣流受到突然的壓縮。這種突躍壓縮波叫激波。超音速氣流被壓縮時，一般都會產生激波。所以激波是超音速氣流中的重要現(xiàn)象。氣流通過激波時，有壓力、密度、溫度及速度的突躍，因此從熱力學觀點分析，這是一個不可逆過程，有很大的能量損失，由激波引起的這些能量損失的總和稱為波阻損失。大小：當氣速增大時，級中的能量損失將急劇增加。2021/5/966產生原因：葉輪旋轉，輪蓋、輪盤的外緣和輪緣與周圍的氣體發(fā)生摩擦，產生的損失大?。号c輪盤的粗糙度，相對側隙及雷諾數(shù)有關。對于離心葉輪，需試驗得到輪阻損失功率3.2

輪阻損失

2021/5/967（1）產生漏氣損失的原因存在間隙；存在壓力差。出口壓力大于進口壓力，級出口壓力大于葉輪出口壓力，在葉輪兩側與固定件之間的間隙、軸端的間隙，產生漏氣，存在能量損失。密封型式：梳齒密封、蜂窩密封等3.3

漏氣損失

2021/5/9682021/5/969級中能量損失流動損失摩阻損失沖擊損失分離損失二次渦流損失尾跡損失波阻損失內漏氣損失輪阻損失減少葉輪外表面粗糙度。正沖角損失(小流量)與負沖角損失(大流量)控制通道的當量擴張角增加葉片數(shù)，避免急彎采用翼型葉片馬赫數(shù)表征氣流可壓縮性與輪盤的粗糙度，相對側隙及雷諾數(shù)有關密封2021/5/970§4離心式壓縮機的特性曲線4.1級的特性曲線

離心壓縮機工作性能最主要的參數(shù)是壓力比、效率和流量。為將其工作性能形象表示出來，一般以曲線的形式表示，就得到了壓縮機的性能曲線。

級的性能曲線是指在氣體狀態(tài)（進口流量Qs，進氣壓力Ps，進氣溫度Ts）一定，轉速不變的條件下，級的壓力比ε、多變效率ηpol

以及功率Ntot

隨該級進氣量Qs

而變化的關系曲線。性能曲線由實驗確定。2021/5/971（1）級的特性曲線的形成當級一定、轉速一定，則無限多葉片理論能頭與葉輪入口容積流量成直線關系。對于有限多葉片理論能頭與葉輪入口容積流量仍成直線關系。2021/5/972（1）級的特性曲線的形成2021/5/973性能曲線Hpol—Qs只在壓縮機設計中使用；而工程應用中采用更為直觀的ε—Qs曲線。經換算得：換算得到的ε—Qs曲線和Hpol—Qs曲線形狀相似。2021/5/974性能曲線的一般特點：隨流量的減小，壓縮機提供的壓力比將增大。在最小流量時，達到最大。流量和壓力比的關系是一一對應的，流量與其他參數(shù)的關系也是一一對應的。2021/5/975性能曲線的一般特點：流量有最大和最小兩個極限流量；排出壓力也有最大值和最小值。效率曲線有最高效率點，離開該點的工況效率下降很快。2021/5/976（2）壓縮機的喘振——壓縮機喘振的機理——旋轉脫離流量減小邊界層分離旋轉脫離壓縮機喘振流量進一步減小脫離團阻塞葉道出口壓力顯著下降倒流整個壓縮機系統(tǒng)發(fā)生周期性的低頻大振幅的氣流振蕩現(xiàn)象，就稱為喘振。現(xiàn)象：級進出口參數(shù)產生強烈脈動，葉片振動，機器噪音增大。2021/5/977喘振的內因：流量過小，小于壓縮機的最小流量，導致機內出現(xiàn)嚴重的氣體旋轉脫離；喘振的外因：管網(wǎng)有一定容積，且壓力高于壓縮機的排壓，造成氣流倒流，產生大幅度的氣流脈動。脈動的頻率和振幅與管網(wǎng)容量有關?！竦奈：Α獕嚎s機性能惡化，壓力、效率降低；出現(xiàn)異常噪聲、吼叫和爆音；機組出現(xiàn)強烈振動，使得壓縮機的軸承、密封損壞，轉子和固定部件發(fā)生碰撞，造成機器嚴重破壞。——喘振原因——2021/5/978操作者和運行人員的要求：應具備標注喘振線的壓縮機性能曲線，隨時了解壓縮機工況點處在性能曲線圖上的位置；熟悉各種監(jiān)測系統(tǒng)和調節(jié)控制系統(tǒng)的操作，盡量使機器不致進入喘振狀態(tài)?！来竦拇胧?021/5/979在首級或各級設置導葉轉動機構以調節(jié)導葉角度，使流量減少時的進氣沖角不致太大，從而避免發(fā)生喘振。在壓縮機出口設置旁通管道，讓壓縮機通過足夠的流量，以防進入喘振狀態(tài)。在壓縮機進口設置溫度、流量監(jiān)視儀表，出口設置壓力監(jiān)視儀表，一旦出現(xiàn)異常或喘振及時報警；設有與防喘振控制操作聯(lián)動或與緊急停車聯(lián)動。系統(tǒng)要求：2021/5/980當轉速可調時，降低運行轉速，可使流量減少而不致進入喘振狀態(tài)，但出口壓力隨之降低。開大入口閥，提高壓縮機入口流量，讓壓縮機的工作點離開喘振區(qū)。降低后部系統(tǒng)的壓力。壓力降低，工作點下移，喘振區(qū)范圍變窄，工作范圍變寬。后部系統(tǒng)壓力無法降低而生產需求流量又很小的情況下，可開大壓縮機防喘振閥（放空系統(tǒng)或將出口部分回流到入口）來提高入口流量，讓壓縮機的工作點離開喘振區(qū)。操作要求：2021/5/981產生原因：流量增大，氣流的沖角達到較大的負沖角，在葉片工作面上發(fā)生邊界層分離，葉片做功全部轉變?yōu)槟芰繐p失，壓力不再升高，僅用于維持在該流量下流動；在流道最小截面處出現(xiàn)了聲速，邊界層分離區(qū)急劇擴大，壓縮機達到了阻塞工況，此時壓力得不到提高，流量不再增大。（3）壓縮機的堵塞工況（最大流量工況）2021/5/982在性能曲線上，處于喘振工況和阻塞工況之間的區(qū)域，稱為穩(wěn)定工作范圍。衡量壓縮機性能好壞，除要求有較高的壓力比和較高的效率外，還有較寬的穩(wěn)定工作范圍。（4）壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)2021/5/9834.2壓縮機的性能曲線（1）級數(shù)對壓縮機性能的影響2021/5/984級與多級壓縮機的性能曲線形狀基本一致。由于受逐級氣流密度的變化與影響，級數(shù)愈多，密度變化越大，壓縮機的性能曲線愈陡，喘振流量愈大，堵塞流量愈小，穩(wěn)定工況區(qū)也就越窄。多級離心式壓縮機穩(wěn)定工況區(qū)的寬窄，主要取決于最后幾級的特性。2021/5/985（2）轉速對壓縮機性能的影響轉速增大時，壓縮機的壓力比將顯著增加。轉速增大時，氣流馬赫數(shù)增大，這時流量若偏離設計工況，就會使損失大大增加，性能曲線變陡，使穩(wěn)定工況范圍變窄。壓縮機只能在喘振界限右邊正常工作。2021/5/986一定轉速下，增大流量，壓縮機的壓力比將下降；反之則上升。一定轉速下，如流量為設計流量時，壓縮機效率達最高值。當流量大于或小于設計流量時，壓縮機效率都下降。2021/5/987壓縮機的性能曲線左端受到喘振工況的限制，右端受到堵塞工況的限制，在這兩者之間的區(qū)域為壓縮機穩(wěn)定工況區(qū)。穩(wěn)定工況區(qū)的寬窄，是衡量壓縮機性能的重要指標之一。壓縮機級數(shù)越多，則氣體密度越大，性能曲線越陡，穩(wěn)定工況區(qū)越窄。轉速越高，壓力比越大，但性能曲線越陡、穩(wěn)定工況區(qū)越窄。隨著轉速的增高，壓縮機的性能曲線向大流量、高壓力方向轉移。2021/5/988（3）氣體和進氣溫度對壓縮機性能的影響如進氣溫度Ts不變，在相同容積流量Qs下(此時Hpol也基本對應相等)，壓縮重的氣體(R小的氣體)所得到的壓力比較大；反之，壓縮輕的氣體，所得的較小。假設壓縮的是同一種氣體介質，進氣溫度較高的氣體，其ε—Qs曲線在下方，進氣溫度較低的性能曲線在上方。2021/5/989§5離心式壓縮機的性能調節(jié)2021/5/990管網(wǎng)性能曲線:

指通過管網(wǎng)的氣體流量與保證這個流量通過管網(wǎng)所需要的壓力之間的關系曲線，即p=f（Q）曲線。每一種管網(wǎng)都有自己的特性曲線，其決定于管網(wǎng)本身的結構和用戶要求。有三種形式：管網(wǎng)阻力與流量無關；二次曲線；上面兩種形式的混合。5.1管網(wǎng)性能曲線2021/5/991管網(wǎng)阻力與流量無關；可用表示的二次曲線；上面兩種形式的混合：QsQsAQs2QsAQs22021/5/9925.2離心式壓縮機的工作點壓縮機和管網(wǎng)的性能協(xié)調，處于穩(wěn)定操作的工作點具有兩個條件；壓縮機的排氣量等于管網(wǎng)的進氣量；壓縮機提供的背壓等于管網(wǎng)所需的端壓。所以這個穩(wěn)定工作點一定是壓縮機性能曲線與管網(wǎng)性能曲線之交點。2021/5/993調節(jié)的目的：使壓縮機適應變工況下操作，保持生產系統(tǒng)的穩(wěn)定。調節(jié)的方法：等壓調節(jié)（保持排氣壓力不變，只改變氣體流量的調節(jié)）和等流量調節(jié)（保持氣體流量不變，只改變排氣壓力的調節(jié)）。調節(jié)原理：設法改變壓縮機的性能曲線和改變管網(wǎng)性能曲線，其實質是改變壓縮機的工況點。5.3離心式壓縮機工況的調節(jié)2021/5/994（1）壓縮機出口節(jié)流調節(jié)

方法：調節(jié)壓縮機出口管道中節(jié)流閥門的開度。特點：改變管網(wǎng)阻力特性曲線；減小閥門開度，減小流量，反之亦然；閥門關小，管網(wǎng)阻力損失增大，系統(tǒng)效率降低；方法簡單，操作方便。僅在風機和小型壓縮機上采用。2021/5/995（2）壓縮機進口節(jié)流調節(jié)方法：調節(jié)進口管道中閥門開度。特點：比出口節(jié)流調節(jié)節(jié)省功率；

改變壓縮機性能曲線的位置，達到調節(jié)輸送氣體的流量和壓力的目的；壓縮機性能曲線向小流量方向移動，使其在更小流量下穩(wěn)定運行。帶來一定壓力損失使排氣壓力降低。簡便常用的方法。

2021/5/996（3）改變壓縮機轉速的調節(jié)方法：利用原動機改變轉速。特點：改變壓縮機性能曲線位置；流量和壓力的變化較大，擴大了穩(wěn)定工況范圍；經濟簡便的方法，不增加附加能量損失，不需改變壓縮機的結構，但驅動機必須是可調速的。2021/5/997（4）采用可轉動的進口導葉調節(jié)（又稱進氣預旋調節(jié)）

方法：在葉輪之前設置進口導葉，并用專門機構，使各個葉片繞自身的軸轉動，從而改變導向葉片的角度，使葉輪進口氣流產生預旋。分為正預旋和負預旋。特點：改變壓縮機性能曲線；經濟性好于進出口節(jié)流調節(jié)；機構復雜，實際應用不多，一般只在風機上使用。正預旋角越大，曲線越陡2021/5/9982021/5/999（5）采用可轉動的擴壓器葉片調節(jié)方法：改變擴壓器葉片的進口角，來適應流角。特點：改變壓縮機性能曲線；擴大了穩(wěn)定工作范圍喘振流量減小，對于等壓下調節(jié)流量有利；壓力、效率變化小，很少單獨使用；調節(jié)機構復雜。應用不多。2021/5/9100（6）三種調節(jié)方法的經濟性比較及聯(lián)合采用兩種調節(jié)

（1）進口節(jié)流、進氣預旋和改變轉速比較，改變轉速最為經濟。（2）兩種方法聯(lián)合使用例如：改變轉速和改變擴壓器葉片角度，穩(wěn)定工作范圍擴大。2021/5/9101改變轉速的調節(jié)方法，經濟性最好，調節(jié)范圍廣，適用于蒸汽輪機、燃氣輪機驅動的壓縮機。壓縮機進口節(jié)流調節(jié)方法，方法簡單，經濟性較好，且具有一定的調節(jié)范圍，在轉速固定的壓縮機、鼓風機等采用。轉動進口導葉調節(jié)方法，調節(jié)范圍較廣，經濟性也好，但結構較復雜。轉動擴壓器葉片調節(jié)方法，使壓縮機性能曲線平移，對減小喘振流量，擴大穩(wěn)定工作范圍很有效，經濟性也好，但結構復雜，目前該法很少單獨采用，有時同轉速調節(jié)法聯(lián)合使用。出口節(jié)流調節(jié)方法最簡單，但經濟性最差，目前只在通風機和小功率的壓縮機、鼓風機上使用。同時采用兩種調節(jié)方法，可取長補短，最有效地擴大壓縮機的穩(wěn)定工作范圍。（7）對上述調節(jié)方法做一綜合比較：2021/5/91025.4壓縮機的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)：增大氣流的排出壓力；并聯(lián)：增大氣流的輸送流量。不適于管網(wǎng)阻力較大的系統(tǒng)。要求：需保證壓縮機的特性與管網(wǎng)特性相互匹配，防止使用不當出現(xiàn)問題。串聯(lián)和并聯(lián)操作適用于流量或壓力需長時間增加的操作，在風機或離心泵中使用普遍，在壓縮機不常應用。2021/5/9103當壓縮機串聯(lián)工作時：兩臺壓縮機的質量流量G應相等，對應的進口體積流量應滿足的關系。兩臺壓縮機串聯(lián)后，總的性能曲線要比單機陡。為了保證合適的穩(wěn)定工作范圍，一般要求第二臺壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)最好比第一臺寬。由于壓縮機的串聯(lián)增加了整個系統(tǒng)的復雜性，因此很少采用。一般在設計時，應使一臺壓縮機就能滿足壓力要求。壓縮機的并聯(lián)常用于以下情況：(1)必須增加輸氣量，而又不需要對現(xiàn)有的壓縮機作重新改造；(2)氣體用量很大，用一臺壓縮機可能尺寸過大或制造上有困難，這時應考慮兩臺小的壓縮機并聯(lián)供氣；(3)用戶的用氣量經常變動，這時用兩臺機器并聯(lián)，一臺作為主要工作機，另一臺作輔機。2021/5/91046.1相似理論的應用價值按照性能良好的模型級或機器，快速設計出性能良好的新機器；將模型化試驗的結果，換算成設計條件或使用條件下的機器性能；相似的機器可用通用性能曲線表示其性能；使產品系列化、通用化、標準化，利于產品設計制造，也利于產品的選型使用。利用相似理論中的一些規(guī)律，與試驗結合，有效解決一些復雜過程的研究和設計問題：大致有以下四方面用途：相似理論的主要任務在于揭示滿足相似所需的足夠條件，包括找出決定流動相似的相似準數(shù)。在離心式壓縮機中的應用有重要意義?！?相似原理在離心式壓縮機中的應用2021/5/9105對于離心壓縮機的相似原理，主要是研究氣體在機內接受葉輪外功，進行能量交換過程中的流動相似問題。為簡化討論，僅研究理想氣體在一元穩(wěn)定流動中的流動相似。6.2離心壓縮機流動相似應具備的條件流動相似：流體流經幾何相似的通道或機器時，其任意對應點上同名物理量比值相等，就可認為機器的流動性能相似。相似條件：幾何相似、運動相似、動力相似、熱力相似。為了保證兩機流動相似必須具備的相似條件：2021/5/9106對于離心壓縮機要保持兩機流動相似必須具備的條件：（1）幾何相似：兩機通流部件對應的線性尺寸之比為常數(shù)，對應角度相等。即：幾何相似是物理現(xiàn)象相似的先決條件。2021/5/91072021/5/9108（2）運動相似：流動過程中兩機對應點的同名速度大小成比例，且為一常數(shù)，速度方向角相同。即實際上一般只要求葉輪進口速度三角形對應相似就滿足運動相似的要求。2021/5/9109（3）動力相似：指兩機對應點上作用的同名力大小成比例，且為一常數(shù)，力的方向對應相同。判別動力相似的判據(jù)是動力相似準數(shù)：表示粘性影響的決定性準數(shù)是雷諾數(shù)；表示可壓縮性影響的決定性準數(shù)是馬赫數(shù)。離心式壓縮機的雷諾數(shù)往往大于臨界值（5×106～107），摩阻系數(shù)近似常數(shù)，可不考慮。2021/5/9110

在氣體壓縮過程中，氣體參數(shù)的變化受氣體可壓縮性的影響，隨馬赫數(shù)的增大，其影響愈加顯著。所以，要保持兩機流動相似，各對應點的馬赫數(shù)應相等。為了簡化以不隨工況改變的機器特征馬赫數(shù)代替第一級進口馬赫數(shù)，即動力相似的條件是兩機的特征馬赫數(shù)相等。2021/5/9111（4）熱力相似：指氣體在兩機內的流動過程中，氣體的熱力過程相似，即兩機的氣體等熵指數(shù)應相等。等熵指數(shù)相等是兩機相似的必需條件。若k相等，還可證明兩機多變指數(shù)m相等，多變效率ηpol相等。多變指數(shù)系數(shù)多變效率2021/5/9112所以，要保持兩臺離心壓縮機流動完全相似，必須具備以下相似條件：幾何相似；葉輪進口速度三角形相似；特征馬赫數(shù)相等；氣體等熵絕熱指數(shù)相等。2021/5/91136.3離心式壓縮機的性能換算（1）符合相似條件的性能換算（完全相似）兩臺機器符合相似條件時，只要知道一臺機器的性能參數(shù)，就可應用相似換算得到另一臺機器的性能參數(shù)。解決的問題：將模型機試驗條件下的性能參數(shù)，換算成實物機設計條件時的性能參數(shù)；新設計制造的機器在產品試驗條件下的性能參數(shù)，換算成產品設計時的性能參數(shù)。2021/5/9114壓力比關系多變效率關系能量頭關系功率關系轉速關系流量關系2021/5/9115(2)?；O計?；O計：把一臺已有性能良好的壓縮機作為樣機（模型機），設計一臺完全相似的新機器（實物機）的過程。設計過程：選擇合適的?；瘶訖C和?；c；確定幾何尺寸的縮放比；確定新機器的轉速；確定功率；根據(jù)模型機的性能曲線，利用上述符合相似條件的性能參數(shù)換算有關公式，得到新機器的性能曲線。2021/5/9116§7離心式壓縮機中的主要零部件7.1

葉輪葉輪是主要的做功元件，它將外界（原動機）的能量傳遞給氣體，使氣體增壓。（1）葉輪組成及種類：按葉輪結構型式閉式葉輪：性能好、效率高；由于輪蓋的影響，葉輪圓周速度受到限制。半開式葉輪：效率較低，強度較高。雙面進氣葉輪：適用于大流量，且軸向力平衡好。2021/5/9117閉式葉輪半開式葉輪雙面進氣葉輪2021/5/9118按葉輪葉片型式后彎型葉輪：βA2＜90°，級效率高，穩(wěn)定工作范圍寬。徑向型葉輪：

βA2

＝90°，性能介于后彎型和前彎型之間。前彎型葉輪：

βA2＞90°，級效率較低，穩(wěn)定工作范圍窄。2021/5/9119葉片離角βA2對理論揚程的影響βA2增加時，Ht∞也增加。后彎葉片前彎葉片徑向葉片2021/5/9120βA2＝90°時：Hd∞＝1/2Ht∞

徑向葉片；βA2＜90°時：ρ∞＞1/2后彎葉片；βA2＞90°時：ρ∞＜1/2前彎葉片反作用度：反映靜揚程在理論揚程中所占的比例2021/5/91212021/5/9122（2）葉片安裝角

葉片入口安裝角βA1的確定是從避免氣體進入葉道時產生沖擊損失考慮的，即在設計工況下，基本上應等于入口氣流相對速度方向角β1。

βA1不能過小(≮15°)，否則葉道將過長，會增流動損失。一般取30°～34°。在多級壓縮機中，為了便于設計及加工，常對同一段葉輪取同一個βA1值。葉片出口安裝角βA2一般＝16°～40°，最常用的是20°～30°。2021/5/9123（3）流量系數(shù)流量系數(shù)是一個隨壓縮機氣量變化而變化的氣動參數(shù)，要選擇的是設計工況下的流量系數(shù)。的取值合理與否對級的能頭及效率影響很大。從歐拉方程式當取較小時，HT較大。為了保證級的能頭不至于太小，應該選取較小的值。但因為葉道中的氣流受軸向渦流和曲線形通道造成的離心慣性力影響，氣流分布是不均勻的，為了不使低速處的氣流速度小到零，甚至為負值(倒流)，就必須保證葉道中具有足夠大的平均速度，因此太小也不利。葉道中氣流的不均勻程度隨βA2增大而增大，因此流量系數(shù)的適宜值也就隨βA2的增大而增大。2021/5/9124不同型式葉輪的流量系數(shù)推薦值2021/5/9125（4）葉輪相對寬度b2/D2葉輪寬度b2與進氣量、葉輪直徑以及所選擇的流量系數(shù)均有關系。在葉輪直徑一定的情況下，大流量要求b2大，小流量則b2小。如b2／D2過大，葉道中氣速分布嚴重不均勻，容易出現(xiàn)邊界層分離，導致葉輪及擴壓器效率下降。若b2／D2過小，則葉道水力半徑減小，Re數(shù)減小而使摩擦系數(shù)增大。若b2／D2過小，輪阻損失及泄漏損失增大，級效率下降。試驗表明0.025<b2／D2<0.065較合適。對徑向葉片型葉輪宜取較小值，對后彎葉片型葉輪取偏大值。2021/5/9126（5）葉輪直徑比D1/D2葉輪入口直徑與出口直徑之比D1／D2過大或過小都會降低氣流在葉輪中的流動效率。若D1／D2過大，則會增加葉道的擴張角，容易造成邊界層分離，同時還會使()減小，不能充分利用葉輪給氣體的旋轉慣性力來提高氣體靜壓，降低了級效率。若D1／D2過小，則使葉道過長，摩擦阻力損失增加，也影響效率。根據(jù)試驗結果，一般認為D1／D2=0.45～0.65較合適。2021/5/9127（6）葉輪葉片型線葉片一般有圓弧型、直線型、機翼型及扭曲型等。一般多采用圓弧型，因為它加工方便，且性能較好。2021/5/9128（7）葉片數(shù)z葉輪中的葉片起著對氣體作功、并引導氣體作有效流動的作用。葉片太少，有效導流作用弱，軸向渦流的強度增加，使能量頭HT減小。葉片過少，還會增大擴張角，使級效率降低。若葉片數(shù)太多，將使葉片阻塞系數(shù)τ1及τ2減小，增加摩擦損失，對HT及η都不利。對于βA2大的葉輪，葉片數(shù)z應多取些，以限制其擴張角；而對于βA2小的葉輪，葉片數(shù)z應取少些，以減少摩擦損失。一般取14～32片。2021/5/9129（8）三元葉輪的應用為滿足離心壓縮機對增大流量、提高效率、提高單級壓力比，并具有較寬的變工況范圍的要求，研制開發(fā)了三元葉輪。三元葉輪特點：葉片既彎又扭，氣流參數(shù)變化均勻；液流流動更加符合實際情況；多變效率達80%～86%；變工況的工作范圍寬。2021/5/9130葉輪出口的氣流絕對速度較大，為了提高級的增壓比和效率，設置了擴壓器使氣流降速增壓。無葉擴壓器：結構簡單，級變工況較好，穩(wěn)定工作范圍寬。隔板直徑大。葉片擴壓器：結構復雜，效率高，隔板直徑小。變工況性能差，穩(wěn)定工作范圍窄。7.2

擴壓器2021/5/9131（1）無葉擴壓器

結構和工作原理：無葉擴壓器通常是由兩個平行壁面構成的環(huán)形通道所組成。從葉輪中流出的氣體，經過擴壓器通道時，由于通道截面面積逐漸增大，速度逐漸降低，而壓力逐漸升高。2021/5/9132對擴壓器進口截面3—3和擴壓器出口截面4—4間的伯努利方程：動能減小壓力能增加流動損失2021/5/9133幾何參數(shù)：無葉擴壓器直徑比是按氣流在擴壓器中的減速需要來確定的。氣流速度比c4/c2大致與直徑比D4/D2成反比，即:要擴壓器充分擴壓，勢必加大擴壓器外徑。為了減小分離損失，擴壓程度不能太大。由于無葉擴壓器是依靠直徑增大來擴壓的，所以一般限制D4/D2≤1.50~1.70。無葉擴壓器的D3一般稍大于D2，通常D3＝(1.03～1.12)D2，當D2大時，系數(shù)可取小值。2021/5/9134無葉擴壓器的特點：

結構簡單、穩(wěn)定工況范圍大。通用性好，只要擴壓器的D3及b3合適，可用于不同的的葉輪。當進入擴壓器的氣流速度c3超音速時，在擴壓器內也不會形成激波。2021/5/9135無葉擴壓器的缺點：要增加擴壓效果，必然要盡量加大直徑，這就加大了機器的徑向尺寸。因為氣流方向角基本不變，因此流動軌跡較長，摩擦損失較大，故設計工況下效率低于葉片擴壓器，α角愈小則效率愈低。因此，一般要求氣流角α2不小于18°。2021/5/9136（2）葉片擴壓器

結構和工作原理：在無葉擴壓器的環(huán)形通道中，均勻安裝葉片，就成為葉片擴壓器。在葉片擴壓器內葉道中的氣流受到葉片的引導，迫使氣流沿著葉片方向運動。氣體在葉道中的運動軌跡α＝αA。由于擴壓器葉片安置角是由進口向出口逐漸增加的，即αA3＜αA＜αA4。因此氣流在葉片擴壓器中流動時，氣流方向角也是不斷增加的，即α3＜αA＜α42021/5/9137葉片擴壓器的特點：擴壓程度大而尺寸小。葉片擴壓器中的氣流由于受到葉片的引導，使得流道短，流動損失小。在設計工況下，葉片擴壓器的效率一般要比無葉擴壓器高3～5％。葉片擴壓器的缺點：在工況偏離設計工況時，由于α3與αA3不一致，產生沖擊損失，使級效率下降較多。當沖角增大到一定值后，會因發(fā)生強烈的分離現(xiàn)象而導致壓縮機喘振。因此，安有葉片擴壓器的級或壓縮機的性能曲線較陡，穩(wěn)定工況區(qū)較窄。2021/5/91387.3

彎道和回流器為了把擴壓器后的氣體引導到下一級去進一步增壓，在擴壓器后設置了彎道和回流器。截面4－4至截面5－5為彎道；截面5－5至6－6為回流器2021/5/9139

彎道一般不安裝葉片，氣體如同在無葉擴壓器中流動一樣，在彎道中流動也遵循質量守恒和動量矩不變的原理。氣體從擴壓器出來后經彎道拐180°彎進入回流器。由于氣體進入回流器仍具有繞葉輪軸線的旋繞運動，為了保證下一級葉輪入口軸向進氣，回流器必須裝葉片，葉片數(shù)一般有12～18片。2021/5/91407.4

排氣室排氣室是把從擴壓器或者葉輪(無擴壓器時)出來的氣體匯集起來，引到機外輸氣管道或冷卻器中去，并把較高的氣流速度降低至排氣室出口的氣流速度，使氣體壓力進一步提高。2021/5/91417.5

軸向力及平衡裝置（1）轉子的軸向力由于葉輪的輪盤和輪蓋兩側所受的氣體作用力不同，相互抵消后，還會剩下一部分軸向力作用于轉子，所有葉輪軸向力之代數(shù)和就是整個轉子的氣體軸向推力。軸向力作用方向一般是從高壓端向低壓端。轉子的軸向推力經平衡后，剩下的軸向推力由推力軸承來承擔，如果推力過大，會影響軸承壽命，甚至損壞機器。2021/5/9142向左的軸向推力為F2，葉輪總的向左的軸向推力為：右圖為閉式葉輪側面的受力情況。向右的軸向力由F0和F1組成，其中：2021/5/9143

上式是由假定D1、D2兩側的壓力相等得到的，但實際上，輪蓋側與輪盤側間隙中的流體流動方向相反，流速不同，壓力分布也不同：對輪蓋側而言，流體由外徑側向內徑側流動，使間隙中的流體圓周速度增加而壓力下降，流動損失較大，又使壓力下降；輪盤側情況相反。這樣產生一個附加軸向力。2021/5/9144則總軸向力：2021/5/9145可以看出：葉輪的壓力比越高，即葉輪出口和進口的壓力差越大，軸向推力越大，反之就越??；減小輪蓋密封直徑Ds，可使軸向推力減少。如果氣體壓力不高，密度較小，可以忽略離心力的影響和附加軸向力影響，如取，則總軸向力可簡化為：2021/5/9146（2）軸向推力的平衡方法葉輪對置或分段對置它是多級離心式壓縮機最常用的軸向力平衡方法。缺點：管系布置復雜。2021/5/91472021/5/9148平衡盤裝置（平衡活塞）結構：平衡盤一般裝在高壓端，外緣與氣缸間設有迷宮式密封，使平衡盤兩側保持壓力差，一側是高壓氣體，另一側接轉子的第一級入口，使氣體壓力接近于進氣壓力。作用原理：平衡盤兩側的壓力差作用在平衡盤上，產生一個軸向力，方向正好和葉輪的軸向力相反。可以配置DsP和DaP使轉子軸向力的大部分得到平衡。特點：平衡盤結構簡單，不影響氣體管線的布置，應用極為普遍。2021/5/9149葉輪背面加筋作用原理：葉輪背面的筋使葉輪相當于半開式葉輪，在葉輪旋轉時，帶筋時葉輪背面靠近內徑處的壓力顯著下降。特點：合理選擇筋的長度，可將葉輪的部分軸向力平衡掉。這種方法在介質密度較大時，效果更為明顯。2021/5/91507.6

軸承軸承的分類：滾動軸承、滑動軸承滾動軸承結構：內圈、外圈、滾動體和保持架優(yōu)點：設計簡單，效率高，產品標準化，具有優(yōu)良的互換性和通用性，大多數(shù)類型的軸承能同時承受徑向和軸向載荷，軸向尺寸較小，易于潤滑、維護及保養(yǎng)。缺點：徑向尺寸較大，在高速、重載荷條件下工作時，壽命短，振動及噪音較大。2021/5/9151工作原理：利用軸頸在轉動時將潤滑油帶入軸頸與軸承瓦之間的間隙而產生油膜壓力，以支承軸頸所加的載荷。優(yōu)點：滑動軸承的承載能力大，回轉精度高，潤滑油膜具有抗沖擊作用，在大型旋轉機械上獲得廣泛應用。分類：按承受載荷的方向不同滑動軸承分為徑向軸承和推力軸承。（1）滑動軸承工作原理滑動軸承2021/5/9152轉速越高，油粘度越大，被帶進的油越多，油膜壓強越大，承受的載荷就越大。油的粘度過大，會使油分布不均勻，增加摩擦損失，不能保持良好的潤滑效果。軸承間隙過大，對油膜形成不利，并增大油耗。軸承間隙過小，油量不足，不能滿足軸承冷卻要求。軸承油膜的形成和油膜壓強的大小受軸的轉速、潤滑油粘度、軸承間隙、軸承負荷、軸承結構等因素的影響。2021/5/9153（2）半速渦動和油膜振蕩半速渦動當外界干擾使軸頸中心瞬時偏離平衡位置，由O’移至O”，油膜合力W’和載荷G不再大小相等、方向相反，而是形成一個合力ΔF，其分量ΔFx推動軸頸趨向返回O’，分量ΔFy推動軸頸繞平衡位置O’渦動2021/5/9154渦動的特點：渦動角速度約為轉子角速度的一半或稍低，故稱之為半速渦動；渦動與轉子的轉向相同；渦動一旦產生，就在相當廣的轉速范圍內持續(xù)下去，而且始終保持半速。2021/5/9155渦動可能的三種情況：收斂的，油膜阻尼力大于推動力。穩(wěn)定的，油膜推動力做功與阻尼力吸收的功相等，只要O”距O’在允許范圍內穩(wěn)定運轉，則無危害。發(fā)散的，油膜推動力大于阻尼力，危險。2021/5/9156油膜振蕩

臨界轉速若轉子旋轉的角速度與轉子彎曲振蕩的固有圓周頻率相重合，則轉子發(fā)生強烈的共振導致轉子破壞，轉子與此相應的轉速稱為轉子的臨界轉速。一旦轉速遠離臨界轉速，則轉子運轉平穩(wěn)不發(fā)生強烈振動。轉子彎曲振動的臨界轉速可有1、2……i階個。但實際轉子工作轉速不會太大，所以關注1、2階臨界轉速。2021/5/9157

臨界轉速對剛性轉子：對柔性轉子：為防止軸承油膜振蕩：2021/5/9158油膜振蕩輕轉子油膜振蕩的發(fā)展過程當轉子轉速升高到二倍于一階臨界轉速時，半速渦動的角速度恰好等于一階臨界轉速ωc1，則轉子－軸承等發(fā)生共振性振蕩，稱為油膜振蕩。輕載、中載、重載轉子發(fā)生半速渦動和油膜振蕩的起始轉速隨振幅的大小是不同的。有的重載轉子不出現(xiàn)半速渦動，而在轉速超過2ωc1的某更大轉速直接發(fā)生油膜振蕩。2021/5/9159油膜振蕩一旦產生，其振蕩頻率就趨近并保持一階臨界轉速的頻率不變，不再隨轉子轉速的升高而變化。油膜振蕩的振幅比半速渦動的振幅大得多，有毀壞機器的危險。為避免油膜振蕩，要求工作轉速小于二階臨界轉速。2021/5/9160防止油膜振蕩的方法：提高轉子剛度，即提高轉子的一階臨界轉速。但多級壓縮機多用高速輕載柔性轉子，提高剛度較困難。采用抑振性能良好的軸承，改變軸承的結構或參數(shù)。2021/5/9161（3）徑向支持軸承徑向軸承指承受徑向載荷的軸承。其結構分為軸瓦、軸承座、墊圈等。軸瓦的瓦塊一般用鋼材內澆一層1～3mm厚的巴氏合金制成，軸瓦的底部有進油孔，可使?jié)櫥瓦M入軸瓦，形成油膜，支持轉軸，同時帶走產生的熱量。（1）普通的圓柱軸承（2）橢圓軸承（3）多油葉軸承（4）多油楔軸承（5）可傾瓦軸承2021/5/9162巴氏合金巴氏合金是最廣為人知的軸承材料，由美國人巴比特發(fā)明而得名，因其呈白色，又稱白合金。具有減摩特性的錫基巴氏合金和鉛基巴氏合金是唯一適合相對于低硬度軸轉動的材料，與其它軸承材料相比，具有更好的適應性和壓入性，廣泛用于大型旋轉機械。2021/5/9163巴氏合金巴氏合金的主要成分是錫（Sn）、鉛（Pb）、銻（Sb）、銅（Cu）。銻和銅用以提高合金強度和硬度。在所有這些合金系中，銻和銅均作為重要的合金化元素和硬化元素，而且其結構是由硬的、彌散于軟基質中的金屬間化合物組成。2021/5/9164巴氏合金巴氏合金的組織特點：在軟相基體上均勻分布著硬相質點，軟相基體使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、順應性和抗咬合性，并在磨合后，軟基體內凹，硬質點外凸，使滑動面之間形成微小間隙，成為貯油空間和潤滑油通道，利于減摩；上凸的硬質點起支承作用，有利于承載。

2021/5/91652021/5/91662021/5/91672021/5/91682021/5/91692021/5/91702021/5/91712021/5/9172（4）軸向推力軸承（止推軸承）2021/5/9173當前，國內外活動多塊式止推軸承主要分為兩類，一類是米契爾軸承，一類是金斯伯雷軸承（Kingsbury）

。2021/5/9174止推瓦塊同基環(huán)直接接觸，是單層的。優(yōu)點：對變動載荷的適應能力較強，結構簡單，軸向尺寸小。缺點：當瓦塊厚度稍有差別或軸承基環(huán)同止推盤平行度有誤差時，每塊瓦塊間負荷不能調節(jié)，會造成部分瓦塊過載，使瓦塊磨損不均。2021/5/9175由止推瓦塊、上搖塊、下?lián)u塊和基環(huán)組成，它們之間以球面支點接觸，止推塊下墊有上水準塊、下水準塊、基環(huán)，相當于三層零件疊放在基環(huán)上，保證止推瓦塊和搖塊可自由擺動，使載荷分布均勻。優(yōu)點：瓦塊間載荷分布均勻，調節(jié)靈活，能自動補償轉子不對中、偏斜。缺點：結構復雜，需要軸向安裝尺寸較長。金斯伯雷止推軸承推力盤下?lián)u塊上搖塊扇形推力塊2021/5/9176金斯伯雷推力軸承工作原理：當各個止推塊載荷不同時，就會引起軸承的不平衡，因止推塊受力不均就要偏轉，此時可通過上、下搭接的水準塊，自動調節(jié)每個止推塊上的載荷，直到每個止推塊上的載荷相同，軸承重新建立平衡為止。即在轉軸有較大的撓度及支點轉角的情況下，各瓦塊位置能隨之平衡而產生均勻的油膜壓力。

2021/5/91777.7

離心式壓縮機密封裝置密封：密封是指兩個機械部件之間形成限制泄漏連接所采用的各種裝置。限制泄漏作用的一對配合表面稱為密封副。密封大體分為靜密封和動密封兩類。靜密封

指運動副相對靜止的結合面間的密封，如O型環(huán)密封等。動密封

指運動副相對運動的結合面間的密封，是旋轉軸的密封，又分為非接觸型（如迷宮密封、干氣密封、浮動環(huán)密封和固定環(huán)密封等）和面接觸型（如機械密封、填料密封等）兩種。2021/5/9178軸向密封徑向密封壓縮機的旋轉軸密封面接觸密封非接觸密封機械端面密封唇環(huán)密封填料密封剖環(huán)式密封間隙密封迷宮密封氣膜密封液膜密封2021/5/9179（1）迷宮密封迷宮密封是一種由一系列節(jié)流齒隙和膨脹空腔構成的非接觸密封形式，主要用于密封氣體介質。特點：適應高溫、高壓、高轉速場合。結構簡單，性能穩(wěn)定可靠。廣泛用作為蒸汽透平、燃氣透平、離心式壓縮機、鼓風機等熱力機械的軸端密封或級間密封。缺點是泄漏大。結構形式：在固定部件與輪蓋、隔板與軸套、軸的端部設置密封件，采用梳齒式（迷宮式）密封。2021/5/9180工作原理：利用節(jié)流原理。減小通流截面積，經多次節(jié)流減壓，使在壓差作用下的漏氣量盡量減小。即通過產生的壓力降來平衡密封裝置前后的壓力差。2021/5/9181設計中應注意：減小齒逢間隙；增加密封齒數(shù)；加大齒片間的空腔和流道的曲折程度。2021/5/9182（2）間隙密封——固定環(huán)間隙密封——結構形式：流體通過襯套與軸的微小間隙c流動時，由于流體的粘性摩擦作用而實現(xiàn)降壓密封的目的。特點：設計簡單，安裝容易，價格低廉。由于長度較大，必須具有較大的間隙以避免軸的偏轉、跳動等因素引起軸與襯套的固體接觸，從而具有較大的泄漏率。固定襯套密封常用作為低壓離心機軸端密封等。2021/5/9183——浮動環(huán)間隙密封——結構形式：考慮到軸和密封環(huán)的相對熱膨脹，間隙h一般為10~20μm。彈簧力和介質壓力的作用，使密封通過一O形密封圈與殼體上的一個垂直于軸表面的光滑表面保持接觸，密封環(huán)可以沿徑向自由移動，但受定位銷釘?shù)南拗撇荒苻D動?？紤]到密封環(huán)與軸可能出現(xiàn)的摩擦磨損，密封環(huán)一般由減摩或耐磨材料制造，如石墨、碳化硅等。2021/5/9184——浮動環(huán)間隙密封——對中機理：浮動環(huán)間隙密封在工作過程中具有自對中特性。密封環(huán)安裝之后，其內表面與軸之間存在一定間隙，且不可避免地存在一定程度的偏心。為減少磨損和泄漏率，偏心程度應盡可能地小。在流體動壓潤滑軸承中，偏心間隙產生的流體動壓力支撐起軸承載荷，使軸浮于油膜之上。由于浮動環(huán)與軸的偏心，軸旋轉時產生的流體動壓力將使得環(huán)浮起，并與軸趨于同心，形成非接觸狀態(tài)。2021/5/9185軸承氣缸外浮環(huán)內浮環(huán)密封油密封氣參考氣浮環(huán)密封結構示意圖2021/5/91862021/5/9187（3）氣膜密封（干氣密封）氣膜密封