離心壓縮機(jī)1(8)講述

壓縮機(jī)1.8離心壓縮機(jī)的主要零部件

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(氣缸)、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(chēng)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。

氣缸水平剖分型水平剖分型:水平剖分型汽缸有一個(gè)中分面，將汽缸分為上、下兩半，分別稱(chēng)為上、下汽缸，在中分面處用螺栓把上、下兩半機(jī)殼連接在一起。機(jī)殼法蘭結(jié)合面具有良好的密封性能，并在安裝時(shí)將上、下兩半機(jī)殼法蘭結(jié)合面淦上密封膠，保證不漏氣。一般進(jìn)、排氣接管或其他氣體接管都裝在下汽缸，以便起吊上汽缸方便。當(dāng)上、下兩半汽缸拆分開(kāi)后，可對(duì)下汽缸內(nèi)的零件如轉(zhuǎn)子、隔板、密封等進(jìn)行檢查和拆裝。筒型

垂直剖分型〔筒型):垂直剖分型汽缸適用于中、高壓壓縮機(jī)。

優(yōu)點(diǎn):第一，筒型缸體強(qiáng)度高;第二，筒型缸體泄漏面小，氣密性好;第三，筒型缸休的剛性比水平剖分型好，在相同條件下變形小。筒型缸體的最大缺點(diǎn)是拆裝困難，檢修不便。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1.8.1葉輪

葉輪的主要設(shè)計(jì)參數(shù)：要求：①單級(jí)葉輪使氣體獲得較大理論能頭（壓力增值）；②級(jí)有較高效率，穩(wěn)定工況區(qū)寬；③葉輪強(qiáng)度高，有較大的圓周速度，及大的單級(jí)壓比。

1.8.1葉輪葉輪

1.8.1葉輪擴(kuò)壓度及分離損失：前彎：葉道短當(dāng)量擴(kuò)張角大易生分離損失效率低后彎：葉道長(zhǎng)當(dāng)量擴(kuò)張角小不易分離損失效率高

1.8.1葉輪速度分布不均勻程度：前彎不均勻程度大效率低；后彎不均勻程度小效率高。葉片入口安裝角β1A的確定是要盡量避免氣體進(jìn)入葉道時(shí)的沖擊損失。

1.8.1葉輪⑶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。⑷級(jí)穩(wěn)定工況范圍2.葉輪結(jié)構(gòu)葉輪常用型式：閉式、半開(kāi)式。閉式：由輪盤(pán)、葉片和輪蓋三部分組成，輪蓋開(kāi)孔大、強(qiáng)度低，限制了圓周速度u2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)。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。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)。1.8.2擴(kuò)壓器作用：將部分速度能轉(zhuǎn)化為靜壓能，同時(shí)收集及引出氣體。包括：無(wú)葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器和直壁擴(kuò)壓器⑴無(wú)葉擴(kuò)壓器：平行板環(huán)形通道

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，不會(huì)形成激波。缺點(diǎn)：擴(kuò)壓度低、氣流方向角不變，流動(dòng)路程長(zhǎng)，摩擦損失大、設(shè)計(jì)工況下級(jí)效率較低。1.8.2擴(kuò)壓器⑴無(wú)葉擴(kuò)壓器：動(dòng)量矩守恒定律1.8.2擴(kuò)壓器⑴無(wú)葉擴(kuò)壓器：連續(xù)性定理1.8.2擴(kuò)壓器⑴無(wú)葉擴(kuò)壓器：無(wú)葉擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓（降速）能力主要是依靠直徑D的增大來(lái)達(dá)到的，這就是擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓原理。為常數(shù)。1.8.2擴(kuò)壓器⑵葉片擴(kuò)壓器：葉片引導(dǎo)氣流，強(qiáng)制氣流按葉片方向運(yùn)動(dòng)

優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)壓度大、流道短，摩擦損失小缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，有沖擊損失，性能曲線(xiàn)陡、穩(wěn)定工況區(qū)窄。1.8.2擴(kuò)壓器⑵葉片擴(kuò)壓器：1.8.2擴(kuò)壓器⑶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、易產(chǎn)生沖擊損失，性能曲線(xiàn)陡、穩(wěn)定工況區(qū)窄。1.8.3密封裝置主要型式：機(jī)械密封、迷宮密封、浮環(huán)密封、干氣密封等。1.迷宮密封

又稱(chēng)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。型式：

平滑形曲折形階梯形

1.迷宮密封平滑行迷宮密封曲折形迷宮密封臺(tái)階形迷宮密封徑向排列的迷宮密封

蜂窩形迷宮密封1.迷宮密封原理：①氣流在齒縫中絕熱膨脹，v↑、P↓、T↓；

②氣流在密封片之間，等壓膨脹(渦流使動(dòng)能消失)，T↑；逐次重復(fù)氣流、p越來(lái)越低，比容越來(lái)越大，最后壓力趨于背壓pd，溫度保持不變，達(dá)到密封目的。1.迷宮密封1.迷宮密封特點(diǎn)：

有一定漏氣量，靠漏氣造成的壓降平衡密封前后壓差。密封效果應(yīng)從3方面著手：①減小齒縫面積；

②增加片數(shù)，減小每個(gè)密封片前后壓差；

③增大局部阻力（曲折形），動(dòng)能→熱量齒數(shù)

6<Z<35,齒數(shù)太多，軸向尺寸大，效果并不明顯。＠CUPC2023/1/31371、迷宮密封：有關(guān)漏氣量的計(jì)算公式：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：(1)機(jī)械密封的組成及工作原理端面密封動(dòng)密封組成⑴主要密封件：⑵輔助密封件：⑶壓緊元件：⑷傳動(dòng)元件：動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)）、靜環(huán)（緊固靜止）密封圈（O形、V形等彈簧、推環(huán)等彈簧座、鍵、固定螺釘?shù)?.機(jī)械密封由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)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。2.機(jī)械密封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(xiāo)四個(gè)可能泄漏點(diǎn)：A：動(dòng)密封點(diǎn)。動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的接觸面上，主要依靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力將動(dòng)環(huán)壓貼在靜環(huán)上防止泄漏。B、C、D：靜密封點(diǎn)。較容易通過(guò)墊片、O形圈等實(shí)現(xiàn)密封效果。機(jī)械密封的特點(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。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)。2.機(jī)械密封2.機(jī)械密封機(jī)械密封的核心部件是摩擦副——靜環(huán)和動(dòng)環(huán)。材料選配時(shí)，通常是動(dòng)、靜二環(huán)采用一硬一軟配對(duì)，只有在特殊情況下(如介質(zhì)含固體顆粒)才以硬對(duì)硬材料配對(duì)使用。國(guó)內(nèi)常用摩擦副材料有石墨、硬質(zhì)合金、陶瓷及青銅等。石墨多用作靜環(huán)。3.浮環(huán)密封適用：高壓、高速、密封要求高場(chǎng)合。可以做到零泄露。3.浮環(huán)密封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(chē)時(shí)容易損壞。高壓側(cè)的浮環(huán)，因流過(guò)的液量少，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。3.浮環(huán)密封原理

浮環(huán)與軸套之間充滿(mǎn)液體，軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，類(lèi)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，阻止了高壓側(cè)氣體泄露。稱(chēng)油膜密封。4抽氣密封它是在兩段迷宮密封之間，增加一段環(huán)形空間，利用抽氣器在環(huán)形空間造成低壓，同時(shí)把泄漏氣體抽出，被抽出氣體可以送至安全處排放。若抽氣器工作介質(zhì)與被壓縮氣體相同，混合氣體，可以再返回介質(zhì)系統(tǒng)，降污節(jié)約介質(zhì)。5干氣密封干氣密封是二十世紀(jì)六十年代末期從氣體動(dòng)壓軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型非接觸式密封。該密封利用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)在密封端面上開(kāi)設(shè)動(dòng)壓槽而實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行。經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，英國(guó)的約翰克蘭公司于七十年代末期率先將干氣密封應(yīng)用到海洋平臺(tái)的氣體輸送設(shè)備上，并獲得成功。干氣密封干氣密封最初是為解決高速離心壓縮機(jī)軸封問(wèn)題而出現(xiàn)的，由于密封非接觸運(yùn)行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，特別適合作為高速、高壓設(shè)備的軸封。隨著干氣密封技術(shù)的日益成熟，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越寬廣，目前，干氣密封正逐漸在離心泵及攪拌器上得到應(yīng)用?？傊彩褂脵C(jī)械密封的場(chǎng)合均可采用干氣密封。干氣密封干氣密封與機(jī)械密封相比，干氣密封具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.密封使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠；

2.密封功率消耗小，為接觸式機(jī)械密封5%左右；

3.與其他非接觸式密封相比，干氣密封泄漏量?。?/p>

4.可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的零逸出，是一種環(huán)保型密封；

5.密封輔助系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠，使用中不需要維護(hù)。1.8.4軸向推力的平衡1轉(zhuǎn)子承受的軸向力(1)閉式葉輪軸向推力的計(jì)算(2)半開(kāi)式葉輪軸向推力的計(jì)算2軸向推力的平衡措施(1)葉輪對(duì)排(2)葉輪背面加筋(3)采用平衡盤(pán)(亦稱(chēng)平衡活塞)＠CUPC2023/1/3157一、軸向力的產(chǎn)生b、液體流動(dòng)動(dòng)反力；a、葉輪兩邊壓力分布不均勻；方向指向葉輪入口。（A1）方向指向輪盤(pán)側(cè)。（A2）（1）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。向右的軸向力由F0和F1組成，其中向左的軸向力為F2，故葉輪總的向左的軸向推力為(2)半開(kāi)式葉輪軸向推力的計(jì)算整個(gè)葉輪軸向推力為假定在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)葉輪對(duì)排abc3.9.3.2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(xiàn)為無(wú)筋時(shí)的壓力分布，而eih為有筋時(shí)的壓力分布?？梢?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。（2）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）采用平衡盤(pán)（亦稱(chēng)平衡活塞）推力盤(pán)(推力軸承)＠CUPC2023/1/3164＠CUPC2023/1/3165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。靠發(fā)電機(jī)側(cè)的我們一般稱(chēng)之為工作瓦，主要承受正向軸向推力。另一側(cè)的我們稱(chēng)為非工作瓦，主要承受有時(shí)瞬時(shí)出現(xiàn)的反推力

推力盤(pán)(推力軸承)＠CUPC2023/1/3166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。3.兩表面之間應(yīng)有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。推力盤(pán)(推力軸承)＠CUPC2023/1/31671.兩表面之間應(yīng)構(gòu)成楔形間隙。推力瓦塊在瓦架上的支承有兩種方式。一種是固定式，這種推力瓦快上就直接將瓦面刮成一個(gè)楔形間隙；推力盤(pán)(推力軸承)＠CUPC2023/1/31681.兩表面之間應(yīng)構(gòu)成楔形間隙。一種稱(chēng)為擺動(dòng)式，是通過(guò)一個(gè)偏心肋條支承在瓦架上。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，潤(rùn)滑油跟著推力盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入推力盤(pán)與瓦塊之間的間隙，當(dāng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向推力時(shí)，間隙中的油層受到壓力，并