離心壓縮機講義

1、 一 透平壓縮機的結(jié)構(gòu)、性能及工作原理二 透平壓縮機振動類型案例三 透平壓縮機的開停車步驟四 透平壓縮機的運行注意事項離心壓縮機一 離心式壓縮是如何提高壓力的？離心式壓縮機氣體的提高，是靠葉輪帶動氣體旋轉(zhuǎn)，使氣體受到離心力的作用產(chǎn)生動力獲得動能，然后進入擴壓器中，氣體流速逐漸減慢，將動能轉(zhuǎn)變成壓力能，而使氣體壓力得到提高，它與活塞式或回轉(zhuǎn)式壓縮機靠改變氣體的容積來提高壓力是不同的。二 離心式壓縮機主要優(yōu)缺點 離心式壓縮機主要優(yōu)缺點是：單機輸出量大而連續(xù)，無脈沖，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機組外型尺寸小，重量輕，占地面積少，投資省，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，運轉(zhuǎn)周期長，維修工作量小，調(diào)節(jié)性能好，實現(xiàn)自動控制比較容

2、易，運轉(zhuǎn)可靠，單系列運行，不需要備用機組，介質(zhì)不與潤滑油接觸，有利于化學(xué)反映，可用氣輪機直接拖動，能充分利用化肥廠工藝熱能，經(jīng)濟效益好。 缺點是：由于氣體的流動損失，漏氣損失和輪阻損失比較大，因而效率較低，一般比往復(fù)式壓縮機低510%，容易“喘振”。三 離心式壓縮機的基本結(jié)構(gòu)離心式壓縮機的每一段，是由幾個壓縮級組成，每一級是由一個葉輪以及與其配合的固定元件所構(gòu)成。其基本結(jié)構(gòu)可分為中間級和末級兩種。中間級是由葉輪、擴壓器、彎道和回流器等組成。氣體通過彎道和回流器后即到下一級繼續(xù)壓縮。在離心式壓縮機里，除每一段的一級外，都屬于這種中間級。末級是由葉輪、擴壓器、蝸輪等組成。氣體經(jīng)過壓縮后排出，到冷卻

3、器進行冷卻并分離后送用戶。四 離心式壓縮機的主要零部件及作用1 吸氣室：吸氣室是把所需壓縮的氣體均勻地引入葉輪去壓縮。因此，壓縮機每一段第一級進口都設(shè)置了吸氣室。2 葉輪：葉輪安裝在轉(zhuǎn)軸上，由輪盤、輪蓋和葉片組成，是壓縮機中最重要的部件。氣體由于受旋轉(zhuǎn)離心力的作用，以及在葉輪里的擴壓流動，使氣體通過葉輪后的壓力得到了提高，氣體的功能也同樣在葉輪里得到了提高。因此，葉輪是將機械能傳給氣體，以提高氣體的壓力和速度的作功部件。3 擴壓器：氣體從葉輪流出時，除壓力升高外，還具有較高的流動速度。為了充分利用這部分動能，在葉輪的后面設(shè)置了流通面積逐漸擴大的擴壓器，用以把速度能轉(zhuǎn)化為壓力能，以進一步提高氣體

4、的壓力。4 彎道與回流器：為了把擴壓器后的氣體引導(dǎo)到下一級葉輪去繼續(xù)壓縮，在擴壓器后面設(shè)有引導(dǎo)氣體的彎道，把氣體均勻地引入下一級葉輪進口的回流器。5 蝸殼：蝸殼的主要作用是把擴壓器后面的氣體匯集起來并引出壓縮機。此外，在蝸殼出口處，氣流速度還有一定數(shù)值，故設(shè)置一個錐行排氣管，也象擴壓器一樣，是氣流起到一定的降速擴壓作用。6 密封裝置：為了阻止壓縮機由軸端向外漏氣，在壓縮機的機殼兩端設(shè)置了密封，密封類型主要有，梳齒密封、機械密封、浮環(huán)密封、干氣密封等。宜興廠的兩臺冰機、合成氣壓縮機均采用干氣密封。干氣密封較其它類型密封相比具有經(jīng)濟、干凈、容易操作、安全和檢修量少等特點。7 徑向軸承、止推軸承及平

5、衡盤為了承受轉(zhuǎn)子的重量和葉輪的徑向力設(shè)置了徑向軸承，另外，由于運行時葉輪出口的壓力高于進口，在安裝葉輪時，可用反方向安裝的方法來平衡掉大部分的軸向推力，剩余的推力由止推軸承承受。但是絕大部分的壓縮機，特別壓縮比大的壓縮機，其殘余的軸向推力仍然非常大，為了減少作用在止推軸承上的軸向推力，常在轉(zhuǎn)子上還設(shè)置了平衡盤。8 梳齒密封：當(dāng)氣流通過梳齒形密封片間隙時，氣體近似經(jīng)歷絕熱膨脹過程，氣流的壓力和溫度都下降，而速度增加，當(dāng)氣流從間隙進入密封片之間的空腔時，由于截面積突然擴大，氣流形成很強的旋渦，從而使速度幾乎完全消失，壓力即等于間隙中的壓力，溫度恢復(fù)到密封片前的數(shù)值，而比容增加了，氣流經(jīng)過后面的每一

6、密封片間隙和空腔，重復(fù)上述的變化過程，由于氣體壓力的不斷降低，氣流體積不斷增加，通過最后一個密封片時的速度為最大，壓降比也最大。 通過密封間隙的漏氣量，是與間隙的截面積和間隙前后的壓力差成正比例的，對于使用中的密封裝置，為了得到良好的密封效果，一方面盡量保證最小的間隙截面積，另一方面要保持梳齒的光角和空腔的潔凈。使氣體能產(chǎn)生強烈的旋渦，而壓力不再回升。五 離心式壓縮機的能量損失原動機通過葉輪將機械能傳給氣體時，存在著各種損失，這些損失使離心式壓縮機無用功的增加和效率的下降，主要存在下列損失： 流道損失，該損失為氣體在吸氣室、葉輪、擴壓器、彎道、回流器、蝸殼等元件中流動時產(chǎn)生的損失。它包括流動摩

7、擦損失、邊界層分離損失、沖擊損失、波阻損失等。 輪阻損失：葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，輪盤、輪蓋的外側(cè)及輪緣與氣體發(fā)生摩擦而造成的損失叫輪阻損失。 漏氣損失：由于葉輪出口的氣體壓力比進口壓力高，所以葉輪出口的氣體有一部分要從密封間隙流回葉輪的進口。另外，氣體還會通過級間密封從高壓級流向低壓級，還有一部分氣體會經(jīng)過軸端密封流出機外，這種由于內(nèi)部或外部漏氣而造成的損失叫漏氣損失。 機械損失：離心壓縮機在軸承、聯(lián)軸節(jié)及增速箱等傳動結(jié)構(gòu)中所造成的算是叫機械損失。六 喘振工況和滯止工況從壓縮機性能曲線可以看出，當(dāng)流量減少時，由于氣流沖擊葉片嚴(yán)重，在葉道中引起氣流邊界層的分離，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象。此時葉輪前后的壓力

8、就產(chǎn)生強烈的脈動，并引起周期性的力作用在葉輪上，使葉輪產(chǎn)生振動。 當(dāng)流量進一步下降，氣流分離層擴及整個通道，以致使葉道中氣流通不過去，這時，級的壓力突然下降，然后流道中較高壓力的氣體就倒流到級里來，瞬間，倒流的氣體充滿了葉道，彌補了氣體流量的不足，從而使葉輪工作恢復(fù)正常，又把倒流的氣體壓回去，這樣使級中流量又減少，于是壓力又突然下降，級后的壓力氣體又倒回級中，重復(fù)出現(xiàn)上述現(xiàn)象。 在這過程中，壓縮機級和其后管道、系統(tǒng)之間產(chǎn)生了一種低頻高振幅的壓力脈動，以致引起葉輪應(yīng)力增加，整個機組發(fā)生強振動，發(fā)生嚴(yán)重的噪音，調(diào)節(jié)系統(tǒng)也大幅度波動，從而無法繼續(xù)運行，嚴(yán)重的甚至?xí)p壞機器，這種現(xiàn)象就是喘振。在壓縮比

9、大，出口流量大，壓力高，氣體比重大的情況下，如發(fā)生喘振，則其后果更加嚴(yán)重。 七 喘振曲線和防喘振曲線 由于離心壓縮機在每一個轉(zhuǎn)速下的特性曲線均有一峰值，而這一點即為喘振點。將喘振曲線上所有喘振點連接起來，即可得一曲線，可叫離心壓縮機的喘振曲線。當(dāng)壓縮機在某一給定速度曲線最高值的左邊運轉(zhuǎn)時，將發(fā)生喘振。因此，千萬要防止壓縮機在圖示的喘振區(qū)域內(nèi)運行，為了實現(xiàn)這一目的我們設(shè)置了防喘振系統(tǒng)。 在某一轉(zhuǎn)速下，壓縮機的實際流量與該轉(zhuǎn)速的喘振流量之比叫做防喘振裕度，裕度太大，則功率消耗增加，經(jīng)濟性差，而太小則離喘振點太近，安全性差。根據(jù)經(jīng)驗，一般防喘振裕度控制在110125%左右。在決定裕度大小時，還應(yīng)把調(diào)

10、節(jié)儀表的誤差和滯后等因素考慮進去。例棲霞山化肥廠一臺空氣壓縮機的喘振曲線是28.8%，而我們設(shè)置的保護曲線是35%，在此曲線內(nèi)，機器從未發(fā)生過喘振。 喘振曲線通常呈拋物線，而考慮了防喘振裕度后，就可以在其右邊畫出一條與喘振曲線相似的一條拋物線，這就是保護曲線，或叫防喘振曲線。保護曲線沒有必要與喘振曲線完全相似，或由喘振曲線平移來獲得。這要保證壓縮機在正常運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)有合適的裕度即可。這樣就使防喘振控制系統(tǒng)儀表的配置和選用變得極為簡單，并且更有靈活性。八 防喘振系統(tǒng)的工作方法 從離心壓縮機的特性可以知道，提升轉(zhuǎn)速或加大缸體流量可以避免喘振。一般采取放空或打回流的方法來增加缸體流量，以保證壓縮機的運

11、行點不致落入喘振區(qū)。 簡圖即四回一防喘振控制系統(tǒng)。壓縮機的出口壓力調(diào)節(jié)器PRC和流量調(diào)節(jié)器FRC，將各自測得的壓力與流量值與事先給定的允許值作比較，如果流量低于給定或壓力高于給定，兩個調(diào)節(jié)器將分別發(fā)出控制信號，經(jīng)選擇調(diào)節(jié)器選擇后，將產(chǎn)生動作使防喘振閥門自動打開，從而達到了增加流量，防止喘振的目的。在低壓缸出口設(shè)有一放空閥，低壓缸出口壓力若異常升高，可通過此閥將壓力卸去。九 防喘振操作應(yīng)注意事項 開車時，必須根據(jù)壓縮機的性能曲線，并按照先升速，后升壓的原則。在防喘閥全開的情況下啟動汽輪機，并升速到某一轉(zhuǎn)速（一般是機組的下限轉(zhuǎn)速）再關(guān)小一點防喘閥或放空閥，使壓力升高到比在該轉(zhuǎn)速下壓縮機特性允許的壓

12、力低一些的數(shù)值。然后，再按照上述方法，升一點轉(zhuǎn)速，關(guān)一點防喘振閥，提高壓力，升速、升速交替進行。直至壓縮機達到正常工作點為止。停車則相反，應(yīng)先降壓，后降速。降壓、降速交替進行，直至停機。 具有分缸防喘振系統(tǒng)的機組，在操作防喘振閥時，必須交替進行，例如，開啟高壓缸防喘振閥，必須要等到低壓缸出口壓力上升，而流量下降。這時就必須將低壓缸防喘振閥也開啟一點，防止低壓缸也產(chǎn)生喘振。同樣，開大低壓缸出口防喘振閥也會引起高壓缸入口流量下降。因此，低高壓缸應(yīng)互相照應(yīng)，不可顧此失彼。十 汽輪機本體1 靜止部分：由汽缸、隔板、噴嘴、汽封和軸承等組成。2 轉(zhuǎn)動部分：由主軸、葉片、葉輪以及聯(lián)軸節(jié)、盤車等裝置組成。3

13、控制部分：包括調(diào)節(jié)裝置、保護裝置及油系統(tǒng)等。其工作過程大致如下：進入汽輪機的具有一定壓力和溫度的蒸汽，流過噴嘴時發(fā)生膨脹，熱能轉(zhuǎn)變成動能，使蒸汽獲得很高的速度，從而沖動轉(zhuǎn)子上的葉片使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。這樣蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，并由聯(lián)軸節(jié)輸出，帶動壓縮作功。 十一 汽輪機各部件的作用1 汽缸：汽缸是汽輪機的外殼，它的作用是把蒸汽的流通部分與外界隔開。在下汽缸設(shè)有抽汽口、排汽口、汽缸內(nèi)部裝有各級隔板。2 隔板：隔板的作用是使汽缸內(nèi)的蒸汽不致沿軸漏出，或使外界的空氣不致大量沿軸漏入汽缸內(nèi)部。另外，為了減少級與級之間的漏汽，在隔板上也裝有汽封。3 軸承：汽輪的軸承分徑向支持軸承和軸向推力軸承。支持軸承是支

14、持汽輪機轉(zhuǎn)子的重量，承受部分進汽時引起的作用力，并固定轉(zhuǎn)子的徑向位置，保證汽輪機動、靜部分同心。止推軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子的剩余軸向推力。轉(zhuǎn)子在汽缸的軸向位置也靠它來固定，以保證動、靜部分不置碰撞。4 葉片：葉片裝在葉輪上，而葉輪及聯(lián)軸節(jié)裝在主軸上。其作用是把蒸汽的動能轉(zhuǎn)變成為旋轉(zhuǎn)的機械能，以輸出給壓縮機，相鄰兩葉片的工作部分組成了轉(zhuǎn)子上的蒸汽通道。5 盤車機：盤車機不僅可以減少沖轉(zhuǎn)時的起動力矩，更主要的是為了在汽輪機在停車后和啟動前盤動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子得以均勻冷卻或升溫，否則轉(zhuǎn)子因上下冷卻不勻或者局部受熱會產(chǎn)生彎曲。十二 汽輪的保護裝置1 危急保安器：其作用是當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)速超過極限時泄去安全油，使機

15、組脫扣停車，防止發(fā)生超速飛車事故。2 低油壓保護裝置：其作用是在動力油或潤滑油壓力降到一定值時，自啟動備用油泵。油壓低至危險值時，使汽輪機脫扣停車，油壓極低時使盤車機跳閘。3 抽汽止回閥聯(lián)動裝置：當(dāng)汽輪機脫扣時，迅速切斷抽汽以防止蒸汽倒入汽輪機造成事故。4 停車電磁閥：其動作因素很多。如軸向位移過高，振動過高，潤滑油壓低，油穩(wěn)過低，排汽溫度過高，以及工藝聯(lián)鎖等任一項指標(biāo)超過規(guī)定值，電磁閥即動作，引起安全油失壓，使汽輪機脫扣。5 手檔停車裝置：其作用是當(dāng)確認(rèn)汽輪機應(yīng)停車時，可手動使其脫扣停車。6 大氣釋放裝置：當(dāng)排汽壓力急劇上升時，為保持汽輪機的低壓部分，該裝置及時動作，將蒸汽排入大氣。7 調(diào)節(jié)

16、閥聯(lián)動裝置：汽輪機停車時能迅速關(guān)閉，并要保證必須在把調(diào)節(jié)閥手輪退回起點后才能重新起動。以防止因突然復(fù)位致使大量蒸汽突然涌入汽輪機而引起事故。8 自動主汽閥，必須停車時能迅速關(guān)閉該閥，以及時切斷主汽。十三 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其作用是：1 在穩(wěn)定工況下，保證汽輪機的轉(zhuǎn)速不變，以穩(wěn)定負(fù)荷。2 當(dāng)工藝系統(tǒng)負(fù)荷變化時，要能及時準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以滿足工藝系統(tǒng)負(fù)荷變化的要求。調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由感應(yīng)機構(gòu)，傳動放大機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)組成。十四 汽輪機滑銷系統(tǒng)及作用 汽輪機從冷態(tài)啟動到運行正常，是一個加熱過程，而停車又是一個冷卻過程。在次過程中，有的零部件的溫度變化極大。為了確保汽輪機在整個啟停過程中，既能自由地膨脹和收縮

17、，以避免產(chǎn)生過高的熱應(yīng)力，又必須保證汽缸的中心線不移動。因而設(shè)置了滑銷系統(tǒng)。 滑銷主要有縱銷、橫銷和立銷。在汽缸的高壓端與排汽端各設(shè)置一立銷。以保證在垂直方向上缸體熱膨脹能處在正確位置上，并確保不致發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。在低壓缸有兩個橫銷，缸體可沿這兩個圓柱型銷子作橫向滑動，同時他們與縱銷的交叉點就是整個缸體的膨脹死點。獨立座落在底座上的前軸承箱，支承著缸體兩只外伸的貓爪，貓爪通過橫銷與前軸承箱連接受熱膨脹時，貓爪可沿著滑銷作橫向滑動。前軸承箱與底座之間設(shè)有縱銷，當(dāng)缸體軸向膨脹時，通過貓爪下的橫銷，推動前軸承箱向前滑動。十五 汽輪機的輔助設(shè)備及作用1 凝汽器：利用循環(huán)水冷卻，使汽輪機的乏汽冷凝成水，以形成真空。2 凝泵：一般有兩臺互為備用，用以從凝汽器的熱片中抽出冷凝液送鍋爐系統(tǒng)。3 主抽汽器：共設(shè)兩臺互為備用。在運行時抽出從蒸汽中帶入或通過汽輪機真空系統(tǒng)漏入并聚集在凝汽器里的不凝結(jié)氣體，以維持凝汽器里的真空。4 輔助抽汽器：在汽輪機開車前，用以較快地抽出空氣，產(chǎn)生必要的真空，以縮短啟動時間，一般功率較大。十六 臨界轉(zhuǎn)速： 盡管汽輪機轉(zhuǎn)子上的各個部件都制造得很精密，在裝配時也做了平衡。但是轉(zhuǎn)子的重心還是不可能完全和軸的中心相重合，存在著偏差，因此在軸旋轉(zhuǎn)時就產(chǎn)生了離心力，這就是造成汽輪機振動的主要原因。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，重心隨著軸中心線而轉(zhuǎn)動，因