8 離心壓縮機

1、第八章 離心壓縮機 離心壓縮機概述離心壓縮機是產(chǎn)生壓力的機械，是透平壓縮機的一種。透平是英譯音“TURBINE”，即旋轉(zhuǎn)的葉輪。在全低壓空分裝置中，離心壓縮機得到廣泛應(yīng)用，逐漸出現(xiàn)了離心壓縮機取代活塞壓縮機的趨勢。 離心壓縮機指氣體在壓縮機中的運動是沿垂直于壓縮機軸的徑向進行的。 工作原理是工作輪在旋轉(zhuǎn)的過程中，由于旋轉(zhuǎn)離心力的作用及工作輪中的擴壓流動，使氣體的壓力得到提高，速度也得到提高。隨后在擴壓器中進一步把速度能轉(zhuǎn)化為壓力能。通過它可以把氣體的壓力提高。1多級離心式空氣壓縮機23離心壓縮機是一種速度式壓縮機，與其它壓縮機相比較： 優(yōu)點：排氣量大，排氣均勻，氣流無脈沖。 轉(zhuǎn)速高。 機內(nèi)不需

2、要潤滑。 密封效果好，泄露現(xiàn)象少。 有平坦的性能曲線，操作范圍較廣。 易于實現(xiàn)自動化和大型化。 易損件少、維修量少、運轉(zhuǎn)周期長。 缺點：操作的適應(yīng)性差，氣體的性質(zhì)對操作性能有較大影響。在機組開車、停車、運行中，負荷變化大。 氣流速度大，流道內(nèi)的零部件有較大的摩擦損失。 有喘振現(xiàn)象，對機器的危害極大。離心壓縮機結(jié)構(gòu)4分類： 按軸的型式分：單軸多級式，一根軸上串聯(lián)幾個葉輪。 雙軸四級式，四個葉輪分別懸臂地裝在兩個小齒輪的兩 端，旋轉(zhuǎn)靠電機通過大齒輪驅(qū)動小齒輪。 按氣缸的型式分：水平剖分式和垂直剖分式。 按級間冷卻形式分類： 級外冷卻，每段壓縮后氣體輸出機外進入冷卻器。 機內(nèi)冷卻，冷卻器和機殼鑄為一

3、體。 按壓縮介質(zhì)分類：空氣壓縮機、氮氣壓縮機、氧氣壓縮機等。適用范圍： 大中流量、中低壓力的場合。 5常用名詞解釋 級：每一級葉輪和與之相應(yīng)配合的固定元件（如擴壓器等）構(gòu)成一個基本的單元，叫一個級。如：杭氧2TYS100+2TYS76氧氣透平壓縮機高低壓氣缸共有八個葉輪，就叫八級。 段：以中間冷卻器隔開級的單元，叫段。這樣以冷卻器的多少可以將壓縮機分成很多段。一段可以包括很多級。也可僅有一個級。 標(biāo)態(tài)：0，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 進氣狀態(tài)：一般指進口處氣體當(dāng)時的溫度、壓力。 重量流量：一秒時間內(nèi)流過氣體的重量。 容積流量：一秒時間內(nèi)流過氣體的體積。 表壓（G）：以當(dāng)?shù)卮髿鉃榛鶞?zhǔn)所計量的壓強。 絕壓（A

4、）：以完全真空為基準(zhǔn)所計量的壓強。 真空度：與當(dāng)?shù)卮髿庳摬钪怠?壓比：出口壓力與進口壓力的比值。6壓縮機級中的氣體流動 葉輪被驅(qū)動機拖動而旋轉(zhuǎn)，氣體進入葉輪后，對氣體作功。那么氣體既隨葉輪轉(zhuǎn)動，又在葉輪槽中流動。反映出氣體的壓力，溫度、比容。 葉輪轉(zhuǎn)動（理解“轉(zhuǎn)動”）的速度即氣體的圓周速度，在不同的半徑上有不同的數(shù)值，葉輪出口處的圓周速度最大。 氣體在葉輪槽道內(nèi)相對葉輪的流動（理解“流動”）速度為相對速度。因葉片槽道截面積從進口到出口逐漸增大，因此相對速度逐漸減少。 氣體的實際速度是圓周速度與相對速度的合成，又稱之為絕對速度。 7離心壓縮機系統(tǒng)組成眾所周知，整套離心壓縮機組是由電氣、機械、潤滑

5、、冷卻、控制等部分組成的一個系統(tǒng)。雖然由于輸送的介質(zhì)、壓力和輸氣量的不同，而有許多種規(guī)格、型式和結(jié)構(gòu)，但組成的基本元件大致是相同的，主要由轉(zhuǎn)子、定子、和輔助設(shè)備等部件組成。8離心壓縮機的轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是離心壓縮機的關(guān)鍵部件，它高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子是由葉輪、主軸、平衡盤、推力盤等部件組成。 葉輪也叫工作輪，是離心式壓縮機的一個重要部件，氣體在工作路輪中流動，其壓力、流速都增加，同時氣體的溫度也升高。葉輪是離心式壓縮機對氣體作功的唯一元件。1.在結(jié)構(gòu)上,葉輪典型的有三種型式：閉式葉輪：由輪盤、輪蓋、葉片三部分組成。半開式式葉輪：無輪蓋、只有輪盤、葉片。雙面進氣式葉輪：兩套輪蓋、兩套葉片，共用一個輪盤。葉輪的

6、結(jié)構(gòu)以葉片的彎曲形式來分：前彎葉片式葉輪：葉片彎曲方向與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同。葉片出口角90。后彎葉片式葉輪：葉片彎曲方向與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，葉片出口角90。徑向葉片式葉輪：葉片出口方向與葉輪的半徑方向一致，葉片出口角90。9主軸主軸的作用就是支撐安裝其上的旋轉(zhuǎn)零部件（葉輪、平衡盤等）及傳遞扭矩。在設(shè)計軸確定尺寸時，不僅考慮軸的強度問題，而且要仔細計算軸的臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界轉(zhuǎn)速就是軸的轉(zhuǎn)速等于軸的固有頻率時的轉(zhuǎn)速。平衡盤 在多級離心壓縮機中，由于每級葉輪兩側(cè)的氣體作用力不一致，就會使轉(zhuǎn)子受到一個指向低壓端的合力，這個合力，我們稱為軸向力。軸向力對于壓縮機的正常運轉(zhuǎn) 是不利的，它使轉(zhuǎn)子向一端竄動

7、，甚至使轉(zhuǎn)子與機殼相碰，發(fā)生事故。因此應(yīng)設(shè)法平衡它，平衡盤就是利用它的兩側(cè)氣體的壓力差來平衡軸向力的零件。熱套在主軸上，通常平衡盤只平衡一部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承來承受。推力盤推力盤是固定在主軸上的止推軸承中的一部分，它的作用就是將轉(zhuǎn)子剩余的軸向力通過油膜作用在止推軸承上，同時還確定了轉(zhuǎn)子與固定元件的位置。10離心壓縮機的定子 定子是壓縮機的固定元件，由擴壓器、彎道、回流器、蝸殼及機殼組成。 擴壓器 擴壓器的功能主要是使從葉輪出來的具有較大動能的氣流減速，把氣體的動能有效地轉(zhuǎn)化為壓力能。 擴壓器一般分為：無葉擴壓器 、葉片擴壓器、 直壁式擴壓器。 彎道 其作用使氣流轉(zhuǎn)彎進入回流器，氣

8、流在轉(zhuǎn)彎時略有加速。 回流器 其作用使氣流按所須方向均勻的進入下一級。 蝸殼 其主要作用是把擴壓器后面或葉輪后面的氣體匯集起來，并把它們引出壓縮機，流向輸送管道或氣體冷卻器，此外，在會聚氣體過程中，大多數(shù)情況下，由于蝸殼外徑逐漸增大和流通面積的逐漸增大，也起到了一定的降速擴壓作用。 軸承 支撐軸承：用于支撐轉(zhuǎn)子使其高速旋轉(zhuǎn)。 止推軸承：作用是承受剩余的軸向力。11離心壓縮機輔助設(shè)備離心壓縮機傳動系統(tǒng) 空分裝置中采用的離心壓縮機由于轉(zhuǎn)速高，一般采用電動機通過齒輪增速箱來拖動。 對于齒輪的材質(zhì)要求相當(dāng)高，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并經(jīng)滲碳處理，以提高硬度，同時要求提高加工精度。在出廠前，并經(jīng)嚴(yán)格的靜、動

9、平衡實驗。 平衡：包括靜平衡、動平衡兩種。 靜平衡是檢查轉(zhuǎn)子重心是否通過旋轉(zhuǎn)軸中心。如果二者重合，它能在任意位置保持平衡；不重合，它會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，只有在某一位置時才能靜止不動。通過靜平衡實驗，找出不平衡質(zhì)量，可以在其對稱部位刮掉相應(yīng)的質(zhì)量，以保持靜平衡。 動平衡：經(jīng)過靜平衡試驗的轉(zhuǎn)子，在旋轉(zhuǎn)時仍可能產(chǎn)生不平衡。因為每個零件的不平衡質(zhì)量不是在一個平面內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，他們會產(chǎn)生一個力矩，使軸線發(fā)生撓曲，從而產(chǎn)生振動，因此，轉(zhuǎn)子還需要做動平衡試驗。動平衡試驗就是在動平衡機上使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，檢查其不平衡情況，并設(shè)法消除其不平衡力矩的影響。12離心壓縮機的冷卻系統(tǒng)一、冷卻的方式 主要有風(fēng)冷、水冷。二、冷

10、卻的主要方面 主電機、壓縮后的氣體、潤滑油。 1、冷卻主電機 主要為了防止電機過度溫升、燒損。通常采用的冷卻方式有風(fēng)冷、水冷。有的大型電機兼而有之。 2、冷卻壓縮后的氣體 主要為了降低各級壓縮后氣體的溫度，減少功率消耗。 通常設(shè)置水冷卻器。在一臺機組上設(shè)有多個冷卻器，有的一級一個。有的兩級一個，這樣根據(jù)冷卻器的多少，又可以把壓縮機分成幾個段。 冷卻器內(nèi)介質(zhì)流動情況： 冷卻器管程走氣，殼程走水；如：英格索氮壓機、杭氧氧透就是這樣，同時可以減少噪音。 冷卻器管程走水，殼程走氣。 3、冷卻潤滑油： 壓縮機的油站設(shè)有油冷卻器。降低油溫和在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)油溫。 13離心壓縮機潤滑油系統(tǒng) 為了保證壓縮機組

11、的安全運行，離心壓縮機組需要配備完善的潤滑油系統(tǒng)。用以向壓縮機組的軸承、齒輪、增速機、電機軸承供油，使機組動件與靜件在相對運行過程中實現(xiàn)液體（油膜）與固體的摩擦，并帶走產(chǎn)生的熱量以及微小的金屬粒子。另外還有部分機組使用的軸位移計，是依靠壓力油工作。因此，維護和調(diào)試好壓縮機組的潤滑油系統(tǒng)就顯得非常重要。離心式壓縮機組潤滑油系統(tǒng)組成： 整個潤滑油系統(tǒng)由以下主要機件組成：油箱、泵前過濾器、油泵、油冷卻器、油過濾器、油氣分離器、排煙風(fēng)機、高位油箱、閥門及連接管路。一般組裝在油箱的上面及周圍，構(gòu)成一集中式的供油系統(tǒng)。由操作員通過儀、電控制系統(tǒng)完成作業(yè)。 主路線：油箱油泵前過濾器油泵加壓油冷卻器油過濾器調(diào)壓閥各潤滑點油箱 輔助路線：油過濾器高位油箱窺鏡油箱 高位油箱各潤滑點油箱14安全保護系統(tǒng) 為了保證壓縮機的安全穩(wěn)定運行，必須設(shè)置一個完整的安全保護系統(tǒng)。 溫度保護系統(tǒng)觀察、控制壓縮機各缸、各段間的氣體溫度、冷卻系統(tǒng)溫度、潤滑系統(tǒng)油溫、主電