離心壓縮機(jī)1(8)講述

1、 定子：工作時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件定子：工作時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)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(pán)等。、隔板、密封和平衡盤(pán)等。轉(zhuǎn)子：工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件轉(zhuǎn)子：工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件主要包括：軸、葉輪、平衡盤(pán)、推力盤(pán)等。主要包括：軸、葉輪、平衡盤(pán)、推力盤(pán)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(duì)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(jí)葉輪入口。中間的隔板用處有

2、2個(gè)，一是形成擴(kuò)壓室，使氣體流出后具有的動(dòng)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(jí)葉輪入口。排氣隔板除了與末級(jí)葉輪前隔板形成末級(jí)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(jì)參數(shù)：葉輪的主要設(shè)計(jì)參數(shù)：要求：要求： 單級(jí)葉輪使氣體獲得較大理論能頭（壓力增值）；單級(jí)葉輪使氣體獲得較大理論能頭（壓力增值）； 級(jí)有較高效率，穩(wěn)定工況區(qū)寬；級(jí)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(jí)壓比葉輪強(qiáng)度高，有較大的圓周速度，及大的單級(jí)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(duì)寬度、葉輪相對(duì)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(jí)效率）級(jí)效率 反作用度反作用度 ArRctg222121 ，在，在rcu22,相同時(shí)相同時(shí) 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(zhǎng)后彎：葉

4、道長(zhǎng) 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(shí)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(jí)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(shí)用前彎。小小，穩(wěn)穩(wěn)定定工工況況范范圍圍寬寬A2 級(jí)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(kāi)式。葉輪常用型式：閉式、半開(kāi)式。閉閉 式：由輪盤(pán)、葉片和輪蓋三部分組成，輪蓋開(kāi)孔大、式：由輪盤(pán)、葉片和輪蓋三部分組成，輪蓋開(kāi)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(jí)效率，主的提高。具有較高的級(jí)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(kāi)式：通常采用徑向直葉片，強(qiáng)度好，允許圓周速度及半開(kāi)式：通常采用徑向直葉片，強(qiáng)度好，允許圓周速度及單級(jí)壓力比較高。但是葉輪側(cè)面泄露損失較大，級(jí)效率稍低。單級(jí)壓力比較高。但是葉輪側(cè)面泄露損失較大，級(jí)效率稍低。以提高單級(jí)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(jí)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(shí)收集及引出氣作用：將部分速度能轉(zhuǎn)化為靜壓能，同時(shí)收集及引出氣體。體。包括：無(wú)葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器和直壁擴(kuò)壓器包括：無(wú)葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器和直壁擴(kuò)壓器 無(wú)葉擴(kuò)壓器：平行板無(wú)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(jiǎn)單；工況優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(huì)形成激波。不會(huì)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(dòng)路程長(zhǎng)，方向角不變，流動(dòng)路程長(zhǎng)，摩擦損失大、設(shè)計(jì)工況下級(jí)摩擦損失大、設(shè)計(jì)工況

7、下級(jí)效率較低。效率較低。 無(wú)葉擴(kuò)壓器：無(wú)葉擴(kuò)壓器：動(dòng)量矩守恒定律動(dòng)量矩守恒定律2233DcDcuuDDccuu33 無(wú)葉擴(kuò)壓器：無(wú)葉擴(kuò)壓器：連續(xù)性定理連續(xù)性定理rrcDbcbDm3333rrcbbDDc3333rrcDDc33 無(wú)葉擴(kuò)壓器：無(wú)葉擴(kuò)壓器：33233233cDDcDDcDDcur22urccc無(wú)葉擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓（降速）能力主要是依靠直徑無(wú)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(lái)達(dá)到的，這就是擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓原理。來(lái)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(dòng)流按葉片方向運(yùn)動(dòng) 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(jì)工況時(shí)，有沖擊離設(shè)計(jì)工況時(shí)，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(jì)工況下不易優(yōu)點(diǎn)：速度、壓力分布均勻，設(shè)計(jì)工況下不易產(chǎn)生邊界層分離和二次渦流，流動(dòng)損失小產(chǎn)生邊界層分離和二次渦流，流動(dòng)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(wú)毒害氣又稱梳齒密封，用于空氣、氮?dú)舛趸嫉葻o(wú)毒害氣體的軸封，另外輪蓋、級(jí)間平衡盤(pán)上也常用。體的軸封，另外輪蓋、級(jí)間平衡盤(pán)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(tái)階形迷宮密封臺(tái)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(dòng)能消失渦流使動(dòng)能消失) )，TT；逐次重復(fù)氣流、逐次重復(fù)氣流、p p越來(lái)越低，比容越來(lái)越大，最后壓力趨越來(lái)越低，比容越來(lái)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(gè)密封片前后壓差；增加片數(shù)，減小每個(gè)密封片前后壓差； 增大局部阻力（曲折形），動(dòng)能增大局部阻力（曲折形），動(dòng)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(jì)算公式：有關(guān)漏氣量的計(jì)算公式：aababazpppppDsm12111zpDsmaacr齒縫中氣流為音速時(shí)齒縫間隙中氣速小于音速時(shí)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(dòng)密封動(dòng)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(dòng)動(dòng) 元元 件件：動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)）、靜環(huán)（緊固靜止）動(dòng)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?duì)垂直于旋轉(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(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。1-靜環(huán)，2-動(dòng)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(gè)可能泄漏點(diǎn)：四個(gè)可能泄漏點(diǎn)：A：動(dòng)密封點(diǎn)。：動(dòng)密封點(diǎn)。動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的接觸面上，動(dòng)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(dòng)環(huán)壓貼在靜環(huán)上防止泄漏。將動(dòng)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(guò)墊片、較容易通過(guò)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(dòng)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(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也存在造價(jià)高、制造安裝要求高等缺點(diǎn)。同時(shí)也存在造價(jià)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(chǎng)合?？梢宰龅搅愀邏?、高速、密封要求高場(chǎng)合。可以做到零泄露。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(dòng)性較差，在開(kāi)車時(shí)容易損壞。高壓側(cè)的浮環(huán)，因流過(guò)的液量少

14、，環(huán)易發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使浮環(huán)與軸套相互摩擦而燒壞。故有的在浮環(huán)上開(kāi)有許多軸向孔，同時(shí)使進(jìn)液口偏置在高壓側(cè)，使密封液通過(guò)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(kāi)若干條徑向槽來(lái)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(dòng)時(shí)，類似于滑動(dòng)軸承原理，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，類似于滑動(dòng)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(dòng)壓力，將浮環(huán)托油膜，產(chǎn)生流體動(dòng)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(jì)算閉式葉輪軸向推力的計(jì)算(2)(2)半開(kāi)式葉輪軸向推力的計(jì)算半開(kāi)式葉輪軸向推力的計(jì)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(duì)排葉輪對(duì)排(2)(2)葉輪背面加筋葉輪背面加筋(3)(3)采用平衡盤(pán)采用平衡盤(pán)( (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(dòng)動(dòng)反力；、液體流動(dòng)動(dòng)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(pán)側(cè)。（方向指向輪盤(pán)側(cè)。（A2）（1 1） 閉式葉輪軸向推力的計(jì)算閉式葉輪軸向推力的計(jì)算 后一頁(yè)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(kāi)式葉輪軸向推力的計(jì)算半開(kāi)式葉輪軸向推力的計(jì)算整個(gè)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(duì)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(duì)排葉輪對(duì)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(pán)背面加幾條徑向筋片，如圖所示，相當(dāng)于增加一個(gè)半開(kāi)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(wú)筋時(shí)的壓力分布，而eih為有筋時(shí)的壓力分布。可見(jiàn)靠?jī)?nèi)徑處的壓力顯著下降，故使葉輪軸向力減少，這種措施對(duì)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(jí)葉輪之后的軸上安裝一個(gè)平衡盤(pán)。并使平衡盤(pán)的另一側(cè)與吸氣管相通，靠近平衡盤(pán)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(pán)是最常用的平衡軸向推力的措施。（3 3） 采用平衡盤(pán)采用平衡盤(pán) （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(pán)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(pán)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(shí)，主要承受有時(shí)瞬時(shí)出現(xiàn)的反推力瞬時(shí)出現(xiàn)的反推力 C推力軸承兩個(gè)面之間形成油膜的三個(gè)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(rùn)滑油。3.兩表