壓縮機知識講座.ppt

1、壓縮機、內(nèi)容、壓縮機分類各種壓縮機的特點和應(yīng)用工作原理結(jié)構(gòu)的重要概念壓縮機和渦輪機中常見的密封型、壓縮機、壓縮機是什么？ 壓縮氣體增加氣體壓力的機器叫壓縮機。 有時也將壓縮機稱為“壓縮機”和“空氣泵”。 提升壓力不足0.2MPa時，稱為鼓風(fēng)機。 升程壓力小于0.02MPa的情況稱為通風(fēng)機。 在壓縮機的分類中，按工作原理分類的單容積式壓縮機直接壓縮可變?nèi)莘e中的氣體，縮小該部分的氣體容積，提高壓力。 壓縮機的特征是具有容積周期性變化的工作室。 雙動力式壓縮機首先提高氣體的流動速度，即增加氣體分子的動能，然后有規(guī)律地降低氣流速度，將動能轉(zhuǎn)換為壓力能，同時氣體容積也相應(yīng)地減少。 壓縮機的特征是具有使氣

2、體運動得到流動速度的葉輪。 動力式壓縮機也被稱為速度式壓縮機。 按排氣壓力分類、按壓縮級數(shù)分類的單級壓縮機氣體，僅由一次工作室或葉輪壓縮的二級壓縮機氣體依次由二次工作室或葉輪壓縮的多級壓縮機氣體依次由多次工作室或葉輪壓縮，與此相應(yīng)，多級壓縮機容積流量分類名稱為容積流量(m3min 微壓縮機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)和工作特性分類，是活塞式、轉(zhuǎn)子式、滑動式、渦旋式、單渦旋式、幾種特殊的壓縮機，根據(jù)secco烯烴袋的具體狀況壓裂氣體壓縮機高壓級11-C-2000/HP形式：7H-7B、工作原理、離心壓縮機根據(jù)動能的變化提高氣體的壓力。 帶葉片的轉(zhuǎn)子(即工作

3、輪)旋轉(zhuǎn)時，葉片使氣體旋轉(zhuǎn)，將工作傳遞給氣體，使氣體得到動能。 進(jìn)入定子部分后，由于定子的擴亞作用速度能量壓子轉(zhuǎn)換為所需的壓力，速度下降，壓力上升的同時，在定子部分的導(dǎo)向作用下進(jìn)入下一級葉輪繼續(xù)升壓，最后從渦旋殼排出。 在各壓縮機中，為了達(dá)到設(shè)定修正所需的壓力，在各壓縮機中設(shè)有不同數(shù)量的級數(shù)和級數(shù)，還有幾個缸體。 從物理學(xué)可知，如果旋轉(zhuǎn)體的動量矩的變化等于外力矩，則在T=m(C2UR2-C1UR1)的兩側(cè)乘以角速度，T=m(C2UR2-C1UR1)即向主軸施加的電力n為n=，特征和應(yīng)用、優(yōu)點為連續(xù)旋轉(zhuǎn)式因此，離心壓縮機的第一個特征是功率大。 工藝質(zhì)量提高，必然導(dǎo)致葉片轉(zhuǎn)速的提高，因此第二個特點

4、是高速性。無往復(fù)運動部件，動平衡特性好，振動小，基礎(chǔ)要求簡單，易耗部件少，故障少，工作可靠，壽命長，單元單位工作重量、體積及安裝面積小，單元運行自動化程度高，調(diào)節(jié)范圍廣， 在能夠連續(xù)地?zé)o級調(diào)節(jié)多級壓縮機中，容易實現(xiàn)一臺多種蒸發(fā)溫度，潤滑油與介質(zhì)幾乎不接觸，對于提高了冷凝器及蒸發(fā)器的傳熱性能的大型壓縮機，蒸汽動力機或氣體動力機能夠直接推進(jìn)，能量使用經(jīng)濟合理，缺點單機容量否則，氣流通路過于狹窄，會因影響流動效率的速度能量而轉(zhuǎn)換為壓力能量，速度受材料強度等因素的限制，壓縮機的每級壓力比不大，壓力比較高時，需要采用多級壓縮，特別是， 由于機械發(fā)生浪涌可能無法正常工作的以上特點，離心式壓縮機與其他型號壓

5、縮機相比有著顯著的優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用：大流量長周期穩(wěn)定運行壓力比不高是我們石化行業(yè)，離心式壓縮機群雄承擔(dān)著裝置或系統(tǒng)的動力循環(huán)任務(wù)結(jié)構(gòu)、離心壓縮機主要由以下部分構(gòu)成轉(zhuǎn)子主要由軸、葉輪、墊片、平衡鼓(盤)、半聯(lián)軸器構(gòu)成。 定子包括機殼、端蓋、導(dǎo)板、支承軸承和級間密封(梳齒密封)軸封推力軸承油路和保護(hù)裝置，級是壓縮機工作的最基本的單元，級中葉片轉(zhuǎn)動氣體將工作傳遞給介質(zhì)，使介質(zhì)獲得動能。 通過由隔板構(gòu)成的擴散流路和擴散槽，介質(zhì)的動能的一部分變換為壓力勢能，導(dǎo)入下一段繼續(xù)壓縮。 中段有葉輪、隔板、段間密封件等，最后段由葉輪、隔板和渦旋殼體構(gòu)成，吸入室將介質(zhì)均勻地導(dǎo)入葉輪的入口，起到減少氣流紊亂和分

6、離損失的作用。 其結(jié)構(gòu)比較簡單，有軸向進(jìn)氣和徑向進(jìn)氣兩種。 徑向進(jìn)氣結(jié)構(gòu)多用于多級雙支承壓縮機。 葉輪(工作車)葉輪是最重要的部件，通過葉輪將能量傳遞給氣體，提高氣體的速度和壓力。 影響葉輪性能的主要因素是葉片的彎曲形狀。 根據(jù)葉片出口端的彎曲方向，可分為后彎曲、前彎曲、徑向葉輪3種。 后彎葉片因段效率高而被廣泛采用。 葉輪是高速旋轉(zhuǎn)的零件，材料要求有足夠的強度。 為了減少振動，葉輪和軸必須經(jīng)過動平衡試驗，以達(dá)到規(guī)定的動平衡要求。 分隔板與臺階間被密封，分隔板將壓縮機的各臺階分隔，由鄰接面構(gòu)成葉輪出口的擴散器、曲線及回流室。 來自葉輪的氣體在擴散通路內(nèi)將一部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能，通過曲線和回流室

7、到達(dá)下一級葉輪入口，氣體在曲線和回流器中流動，壓力和速度不變，僅改變氣體的流動方向。 分隔板分為上下一半，沿水平中心面分開。 在隔板外周圓周方向上安裝帶齒密封環(huán)，與安裝在葉輪頸上的耐磨環(huán)構(gòu)成梳齒密封，防止氣體在臺階間結(jié)合。 起到收集并排出從擴散器流出的氣體的作用。 由于外徑和流通截面逐漸擴大，氣流也起到減速、擴壓的作用。蝸殼、支承軸承(也稱為徑向軸承)、徑向軸承為多油楔、壓力潤滑可傾轉(zhuǎn)的瓦塊式軸承。 壓力油進(jìn)入徑向，通過節(jié)流孔潤滑瓦塊和支承塊，向側(cè)方排出。 軸承由在軸徑圓周上等距離分布的幾個瓦塊構(gòu)成。 瓦塊為鋼制，內(nèi)面襯有巴氏合金，里面有凹陷的支撐臺，與此相應(yīng)瓦臺上有支撐塊。 瓦面、軸徑和瓦座

8、均為同心圓，瓦塊支承座的圓弧曲率大于瓦座支承塊的圓弧曲率，瓦背和瓦座在軸向上線接觸，有利于瓦塊的擺動，與旋轉(zhuǎn)軸之間形成油楔，但瓦塊不能在軸向上擺動。該軸承具有進(jìn)一步改善軸瓦中流體動力學(xué)性能的優(yōu)點。 由于力均勻地作用在軸徑圓周上，運轉(zhuǎn)變得順暢，最大限度地吸收轉(zhuǎn)子的徑向振動。 軸承耐油膜振動。 推力軸承、離心壓縮機正常動作時，由于出入口存在的壓差，形成朝向低壓側(cè)(入口側(cè))的推力。 壓縮機的平衡裝置可以平衡大多數(shù)軸向力，剩馀的軸向力由推力軸承承擔(dān)，其推力塊稱為主推力塊。 另外，起動時由于氣流的沖擊作用，產(chǎn)生反方向的軸向推力，轉(zhuǎn)子往往在高壓側(cè)晃動，因此在主推塊的對面增設(shè)副推塊。 這種類型的推力軸承稱為

9、兩端面推力軸承。 推力軸承一般安裝沖壓機吸入側(cè)。 最常用的樣式是“KINGSBURY”。 11-CST-2101、外殼、壓縮機外殼是將介質(zhì)與大氣隔絕，在介質(zhì)之間完成能量轉(zhuǎn)換的重要部件。 另外，還具有支撐隔板和密封件等其他靜止部件的功能。 外殼重量大，形狀復(fù)雜，其外部連接有吸氣、排氣、潤滑油、密封介質(zhì)等配管，兩側(cè)的端蓋上有軸承箱和軸向密封室。 在高壓壓縮機中，外殼采用筒型結(jié)構(gòu)，低壓壓縮機采用水平分段結(jié)構(gòu)，烯烴廠機組均采用水平分段。 平衡板(滾筒)由于葉輪兩側(cè)的壓力不相等，轉(zhuǎn)子受到指向葉輪入口方向的軸向椎力。 為了減少推力軸承的負(fù)荷，多在最終段之后設(shè)置平衡板。 由于平衡板左側(cè)為高壓，右側(cè)與進(jìn)氣壓相

10、通，形成相反的推力，承擔(dān)了大部分推力，減輕了推力軸承的負(fù)荷。 平衡板的工作原理、平衡室P3、從平衡管到入口、平衡室P4、軸力PA、平衡力PB、出口壓力P2、入口壓力P1、軸力的形成：葉片前后的壓力差從出口朝向入口的PA=P2-P1平衡力的形成：壓縮機出口介質(zhì)通過套筒間隙然后通過平衡板的間隙來到平衡室，形成平衡室壓力P3，通過平衡管進(jìn)入入口。 由于平衡盤的間隙和入口壓力的雙重影響，P3P4兩者的壓力差在平衡盤上產(chǎn)生與軸向力反向的平衡力。 PB=P4-P3注： P1 P3 P4 P2，同時也可以看到作用于葉輪的壓力差和作用于平衡板的壓力差的關(guān)系： PA PB，由于平衡板的面積比葉輪的標(biāo)稱面積小，所

11、以由于平衡力軸力，壓縮機的平衡裝置僅平衡一部分的軸力其馀的由推力軸承承擔(dān)的軸力變化時，平衡力也隨之變化，但該自調(diào)整主要是壓力的自調(diào)整軸力變化的起源是葉輪的前后壓力(P1、P2)變化，由于平衡板的前后壓力(P3、P4)來自P1和P2， 結(jié)構(gòu)上的自動調(diào)整軸力的變化導(dǎo)致轉(zhuǎn)子晃動，該晃動還使平衡盤的間隙變化，引起平衡室壓力(P4)的變化，最終使平衡盤的平衡力變化。 該自動調(diào)整也同樣是正方向，比壓力的自動調(diào)整效率更高，幅度也更大。 平衡滾筒的大型離心式壓縮機和離心泵的軸力相當(dāng)大，與此相應(yīng)必要的平衡力也大。 在這種情況下，由于平衡板自身的強度及其與軸的結(jié)合難以滿足要求，所以大型離心式壓縮機和離心泵通常使用

12、具有充分的軸向厚度的平衡鼓結(jié)構(gòu)。 氫化壓縮機11-C-3501采用平衡鼓結(jié)構(gòu)。 平衡鼓與平衡盤的平衡原理一致，結(jié)構(gòu)相似，但在結(jié)構(gòu)上，平衡鼓不能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的自動調(diào)整。 在實際的設(shè)計中，也有用“鼓”的方式結(jié)合兩者的優(yōu)點。11-C-5501，特別需要說明的是裂解氣體壓縮機(11-C-2000 )屬于特殊情況。 由于壓縮機的三個壓縮級都屬于中間抽氣再壓縮，所以在設(shè)定上巧妙地采用用葉輪“背對背”各級的兩個壓縮塊的方式，使兩個壓縮塊的軸向力抵消。 因此，在裂解氣壓縮機的各壓縮段中未設(shè)置平衡裝置。 對于MP級、HP級、葉輪、和離心壓縮機的一些概念，喘振是當(dāng)離心壓縮機的入口流量低于一定值時壓縮機的能頭無法克服

13、背壓而在氣道內(nèi)形成的周期性往復(fù)振動現(xiàn)象。 在、壓縮機運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化時的特性曲線、右下圖中表示離心壓縮機的特性曲線。 如果壓縮機在設(shè)定修正案例a點工作，則氣流方向和葉片流路方向一致，不會發(fā)生邊界層脫離現(xiàn)象，效率達(dá)到最高值。 流量減少時(工作點移動到A1時)，氣流速度和方向發(fā)生變化，在非工作面出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，流量減少到臨界值(A1)點時，脫離現(xiàn)象擴展到整個流路，損失大幅增加，壓縮機產(chǎn)生的能量頭無法克服背壓(排出壓力)，氣流逆流，逆流這種氣流前后逆流沖擊的現(xiàn)象被稱為“沖擊(surging )”，使壓縮機產(chǎn)生強烈的振動和噪音，嚴(yán)重的情況下會損傷葉片和整個機組。 壓縮機的運轉(zhuǎn)狀況變化時的特性曲線，為了防止壓

14、縮機的運轉(zhuǎn)狀況變化時發(fā)生喘鳴現(xiàn)象，在機組中需要采取喘鳴對策。 即，旁通部分的氣流從壓縮機出口直接進(jìn)入壓縮機的吸入口，通過增大其吸入量，避免喘振現(xiàn)象的發(fā)生。 目前，離心壓縮機采用獨立的防喘振系統(tǒng)。 系統(tǒng)根據(jù)出入口壓力、溫度計算出當(dāng)前情況下的入口流量，與系統(tǒng)當(dāng)前情況下的沖擊流量進(jìn)行比較，控制沖擊對策控制閥的開度。 烯烴廠的離心壓縮機均采用美國GE公司的PLC系統(tǒng)。 另外，美國TRICON公司的TS-3000計算機控制系統(tǒng)也被廣泛使用。 另一方面，浪涌防止控制器具有浪涌防止控制閥為快開慢關(guān)型的特征。 控制系統(tǒng)使設(shè)定修正激波線(圖中黑線，制造工廠運用多點回歸法修正計算)前進(jìn)10%作為實際控制線(圖中紅

15、線)，再前進(jìn)10%作為控制閥動作線(圖中藍(lán)線)。 也就是說，入口、借口流量點進(jìn)入藍(lán)線的左側(cè)時，浪涌對策控制閥開始打開，根據(jù)距紅線的橫坐標(biāo)距離決定開度，到達(dá)紅線時，控制閥全開。 每次發(fā)生浪涌時，浪涌對策控制閥的動作線前進(jìn)10%至修正動作線(圖中綠線)。 只有在復(fù)位后才回到原來的位置。 所謂堵塞，是指堵塞是指流量達(dá)到最大值，如圖中的A2點所示，此時，壓縮機流路的某個最小截面的氣流速度達(dá)到音速，流量不能再增加。 從堵塞點(最大流量點)到?jīng)_擊點(最小流量點)的范圍稱為離心壓縮機的穩(wěn)定工作空間。 其大小也是壓縮機性能好壞的指標(biāo)之一。 從右圖可以看出，壓縮機的真正安全運行區(qū)域由四部分組成。 泄漏的轉(zhuǎn)速密封

16、動作最低轉(zhuǎn)速喘振動作狀態(tài)閉塞動作狀態(tài)、喘振動作狀態(tài)、閉塞動作狀態(tài)、跳閘轉(zhuǎn)速、密封動作轉(zhuǎn)速、臨界轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到某個值時，軸受到的外力的頻率與軸的自激振蕩頻率一致而共振，軸的運轉(zhuǎn)變得不穩(wěn)定，發(fā)生顯著的重復(fù)變形在重大情況下，軸、軸承、部件以及機械設(shè)備整體被破壞，軸共振時的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，多用nc表示。 軸的臨界轉(zhuǎn)速nc與軸材料的彈性特性、軸的形狀、尺寸、支承形式以及軸上的盤驅(qū)動器質(zhì)量有著密切的關(guān)系。 軸在共振時的臨界轉(zhuǎn)速理論上是無限的，可以分為1次、2次、3次。動作轉(zhuǎn)速比一次臨界轉(zhuǎn)速(nc1)高的軸稱為撓性軸，比一次臨界轉(zhuǎn)速低的軸稱為剛性軸。 烯烴廠所有的泵都是剛性軸，不需要考慮臨界轉(zhuǎn)速的

17、影響。 壓縮機都是撓性軸，比一檔高的其他初級臨界轉(zhuǎn)速都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工作轉(zhuǎn)速，因此在實際運行中只考慮初級臨界轉(zhuǎn)速，我們常說的臨界轉(zhuǎn)速也只指初級臨界轉(zhuǎn)速。 壓縮機不允許在臨界轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，在壓縮機的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，臨界轉(zhuǎn)速的5%的區(qū)域不允許滯留。 離心式壓縮機的軸端密封、離心式壓縮機的軸端密封是指將壓縮機內(nèi)部介質(zhì)隔離外部環(huán)境，防止機內(nèi)介質(zhì)向機體外泄漏的裝置。 在離心式壓縮機的軸端密封件上，軸向密封件：浮環(huán)密封件，閉塞密封件徑向密封件：單端面螺旋槽式機械密封件，干式密封件，軸向密封件，軸向密封件，防止介質(zhì)在軸向泄漏到機體外。 浮動環(huán)密封：常用于中高壓離心壓縮機。 這是因為，以往的機械密封件在圓周速度超過40m/s、溫度超過200時難以應(yīng)對。 浮動環(huán)密封機構(gòu)的浮動環(huán)密封件是流阻力型非接觸式動密封