離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)

壓縮機(jī)維護(hù)與檢修之離心式壓縮機(jī)遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械技術(shù)系隋博遠(yuǎn)任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理一、離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)情境三離心式壓縮機(jī)的維護(hù)與檢修【情境導(dǎo)入】隨著石油化工行業(yè)裝置向大型化，集約化方向發(fā)展，離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍越來越廣。工程技術(shù)人員應(yīng)了解離心式壓縮機(jī)的的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用和工作原理；勝任壓縮機(jī)的安裝、找正、檢修等工作；掌握離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)的操作規(guī)程和常見故障的排除。學(xué)習(xí)情境三離心式壓縮機(jī)的維護(hù)與檢修【知識目標(biāo)】1．認(rèn)識離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、主要零部件的功用，離心式壓縮機(jī)的工作特性。2．熟悉離心式壓縮機(jī)的拆卸與安裝的要求及準(zhǔn)備工作，了解機(jī)組的對中找正方法。3．掌握離心式壓縮機(jī)檢修內(nèi)容，主要零部件的檢修過程及質(zhì)量判斷依據(jù)。4．了解離心式壓縮機(jī)的試車的內(nèi)容、方法和步驟，了解離心壓縮機(jī)的運(yùn)行與調(diào)節(jié)過程。5．離心式壓縮機(jī)維護(hù)方法與步驟，了解離心式壓縮機(jī)常見故障及故障的處理方法。學(xué)習(xí)情境三離心式壓縮機(jī)的維護(hù)與檢修【能力目標(biāo)】1．能夠查閱相關(guān)的資料。2．能對壓縮機(jī)進(jìn)行拆卸、清洗、檢查與檢修，能對壓縮機(jī)進(jìn)行組裝和安裝。3．能進(jìn)行機(jī)組找正計(jì)算和操作。4．能夠熟練對壓縮機(jī)進(jìn)行試車，調(diào)節(jié)及日常維護(hù)。5．能對壓縮機(jī)進(jìn)行故障分析與判斷。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理【任務(wù)描述】假如你是一名檢修工，你應(yīng)了解離心式壓縮機(jī)的分類，組成，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，分析壓縮機(jī)的性能和工況?！救蝿?wù)分析】任務(wù)的完成：在對壓縮機(jī)進(jìn)行維檢修時(shí)，首先要了解壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，壓縮機(jī)的主要零部件的功用及相互位置關(guān)系，壓縮機(jī)的運(yùn)行工況等知識。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理【相關(guān)知識】離心式壓縮機(jī)是速度式透平壓縮機(jī)的一種，它是通過高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給氣體以離心力的作用，使被壓縮的氣體沿著垂直于壓縮機(jī)軸的徑向方向流動(dòng)。在早期，離心式壓縮機(jī)主要用來壓縮空氣，并且只適用于低、中壓力和氣量很大的場合。隨著各種生產(chǎn)工藝過程的需求和離心式壓縮機(jī)制造工藝及設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，離心式壓縮機(jī)已應(yīng)用到高壓領(lǐng)域。尤其近20年來，在離心式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、制造方面，不斷采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新工藝，如采用高壓浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)和干氣密封結(jié)構(gòu)，較好地解決了高壓下的軸端密封；采用多油楔徑向軸承及可傾瓦止推軸承，減少了油膜振蕩；圓筒形機(jī)殼的使用解決了高壓氣缸的強(qiáng)度和密封性；電蝕加工和釬焊解決了小流量下窄流道葉輪的加工。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理一、離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)（一）離心式壓縮機(jī)的分類離心式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式可分為水平剖分型、垂直剖分型(又稱筒型)和等溫型壓縮機(jī)等。按用途和輸送介質(zhì)的性質(zhì)可分為空氣壓縮機(jī)、二氧化碳壓縮機(jī)、合成氣壓縮機(jī)、裂解氣壓縮機(jī)、氨冷凍機(jī)、乙烯壓縮機(jī)及丙烯壓縮機(jī)等。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理1．水平剖分型水平剖分型壓縮機(jī)的氣缸被剖分為上、下兩部分，一般用于空壓機(jī)，排氣壓力限定在4～5MPa，不適于高壓和含氫多且分子量小的氣體壓縮。此種壓縮機(jī)拆卸方便，適用于中低壓的場合，如圖3-1所示。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理圖3-1水平剖分型離心式壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖1-吸氣室；2-止推軸承；3-軸端密封；4-后置密封；5-機(jī)殼；6-葉輪；7-軸蓋密封；8-隔板；9-擴(kuò)壓器；10-彎道；11-回流器；12-級間密封；13-前置密封；14-軸承測溫計(jì)；15-止推軸承；16-聯(lián)軸器；17-主軸；18-排出口任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理2．筒型筒型也就是垂直剖分型，筒型氣缸里裝入垂直剖分的隔板，兩側(cè)端蓋用螺栓緊固。由于氣缸是圓筒型的，抗內(nèi)壓能力強(qiáng)，對溫度和壓力所引起的變形也較均勻。此種壓縮機(jī)缸體強(qiáng)度高、密封性好、剛性好，但是拆裝困難、檢修不便，適用于高壓力或要求密封性好的場合，如圖3-2。

任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理3．等溫型這種壓縮機(jī)就為了能在較小的動(dòng)力下對氣體進(jìn)行高效的壓縮，把各級葉輪壓縮的氣體，通過級間冷卻器冷卻后再導(dǎo)入下一級的一種壓縮機(jī)。圖3-310級式齒輪結(jié)構(gòu)示意圖圖3-3為多軸型離心式壓縮機(jī)。多軸型壓縮機(jī)是為了能在較小的動(dòng)力下對氣體進(jìn)行高效的壓縮，在一個(gè)齒輪箱中由一個(gè)大齒輪驅(qū)動(dòng)幾個(gè)小齒輪軸，每個(gè)軸的一端或兩端安裝葉輪，把各級葉輪壓縮的氣體，通過級間冷卻器冷卻后再導(dǎo)入下一級的一種壓縮機(jī)，此種壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小，適用于中、低壓的空氣、蒸汽或惰性氣體的壓縮。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理圖3-310級式齒輪結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理（二）離心式壓縮機(jī)的組成1．壓縮機(jī)的構(gòu)件在離心式壓縮機(jī)中，習(xí)慣上將葉輪與軸的組件統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子多為雙支撐撓性軸結(jié)構(gòu)，主軸上裝有葉輪、平衡盤、推力盤、軸套和聯(lián)軸器等。在離心式壓縮機(jī)中，定子就是機(jī)殼。由吸氣室、級間隔板（擴(kuò)壓器、彎道、回流器）、排氣室（蝸殼）、軸封、級間密封、入口導(dǎo)流器等組成，它們也稱為固定元件。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理此外，為了使壓縮機(jī)持續(xù)安全、高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)，還必須有一些輔助設(shè)備和系統(tǒng)，如油路系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)。由圖3-l可知，離心式壓縮機(jī)是由轉(zhuǎn)子及與其配合的固定元件所組成，其主要構(gòu)件有：（1）葉輪葉輪是離心式壓縮機(jī)中唯一的做功部件，葉輪葉片一般采用出口角30°～60°的后向葉片。它隨軸高速旋轉(zhuǎn)，氣體在葉輪中受旋轉(zhuǎn)離心力和擴(kuò)壓流動(dòng)作用，因此氣體流出葉輪時(shí)的壓力和速度都得到明顯提高。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理葉輪有閉式葉輪、半開式葉輪和雙面進(jìn)氣葉輪。最常見的是閉式葉輪，其漏氣量小、性能好、效率高，做功量大、單級增壓高。雙面進(jìn)氣葉輪適應(yīng)大流量，且葉輪軸向力本身得到平衡。（2）擴(kuò)壓器是離心式壓縮機(jī)中的轉(zhuǎn)能部件。氣體從葉輪流出時(shí)速度很高，為此在葉輪出口后設(shè)置流通截面逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器，以將這部分速度能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。擴(kuò)壓器一般有無葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器和直壁擴(kuò)壓器三種結(jié)構(gòu)。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理（3）彎道是設(shè)置于擴(kuò)壓器后的氣流通道。其作用是將擴(kuò)壓器后的氣體由離心方向改為向心方向，以便引入下一級葉輪繼續(xù)壓縮。（4）回流器是為了使氣流以一定方向均勻進(jìn)入下一級葉輪入口?；亓髌髦幸话愣佳b有導(dǎo)向葉片。（5）吸氣室吸氣室是用來把氣體從進(jìn)口管或中間冷卻器引到葉輪中去，一般有軸向、徑向、徑向環(huán)流三種結(jié)構(gòu)型式。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理（6）蝸殼是把從擴(kuò)壓器或直接從葉輪出來的氣體收集起來，并引出機(jī)外。（7）主軸主軸是離心式壓縮機(jī)的主要零部件之一。其作用是傳遞功率、支承轉(zhuǎn)子與固定元件的位置，以保證機(jī)器的正常工作。主軸按結(jié)構(gòu)一般分為階梯軸、節(jié)鞭軸和光軸等三種類型。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理（8）緊圈和固定環(huán)葉輪及主軸上的其他零件與主軸的配合，一般都采用過盈配合，但由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高，離心慣性力的作用將會(huì)使葉輪的輪盤內(nèi)孔與軸的配合處發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致葉輪產(chǎn)生位移。為了防止位移的發(fā)生，有些過盈配合后再采用埋頭螺釘加以固定，但有些結(jié)構(gòu)本身不允許采用螺釘固定，而采用兩個(gè)半固定環(huán)及緊圈加以固定。固定環(huán)由兩個(gè)半圈組成，加工時(shí)按尺寸加工成一個(gè)圓環(huán)，然后鋸成兩半。裝配時(shí)先把兩個(gè)半圈的固定環(huán)裝在軸槽內(nèi)，隨后將緊圈加熱到大于固定環(huán)外徑，并熱套在固定環(huán)上，冷卻后即可牢固地固定在軸上。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理（9）轉(zhuǎn)子的軸向力及其平衡離心式壓縮機(jī)工作時(shí)，葉輪受到的軸向力與離心泵完全相同，由于不平衡軸向力的存在，迫使壓縮機(jī)的整個(gè)轉(zhuǎn)子向葉輪的吸入口方向(低壓端)竄動(dòng)，造成止推軸承的損壞并使轉(zhuǎn)子與固定元件發(fā)生碰撞而引起機(jī)器的損壞。在離心式壓縮機(jī)中，軸向力的平衡方法，原則上同離心泵的方法相同。通常使用最多的是葉輪對稱排列和設(shè)置平衡盤兩種方法。高壓離心式縮機(jī)還可以在葉輪背面加平衡葉片來平衡軸向力，該法只有在壓力高、氣體密度大的場合才有效。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理（10）推力盤推力盤是將軸向力傳遞給止推軸承的裝置，其一端開有凹槽，主要作密封用，另一端也加工有圓弧形凹面，該圓弧形面在主軸上恰好與主軸上的葉輪入口處相連，這樣可以減少因氣流進(jìn)入葉輪所產(chǎn)生的渦流損失和摩擦損失。2．壓縮機(jī)的級、段、缸、列在離心式壓縮機(jī)的術(shù)語中，常用的有“級”、“段”、“缸”、“列”。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理所謂壓縮機(jī)的“級”，是由一個(gè)葉輪及與其相配合的固定元件所構(gòu)成。級是離心式壓縮機(jī)做功的基本單元。一臺(tái)離心式壓縮機(jī)總是由一級或幾級所組成。從級的類型來看，一般可分為首級，中間級和末級三類。首級由吸氣室、葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器所組成。中間級是由葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器所組成。末級是由葉輪、擴(kuò)壓器和蝸殼所組成（有的末級只有葉輪和蝸殼而無擴(kuò)壓器）。如圖3-4所示。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理圖3-4離心式壓縮機(jī)的級“段”，是以中間冷卻器作為分段的標(biāo)志?！案住币粋€(gè)機(jī)殼稱為一個(gè)缸，多機(jī)殼的壓縮機(jī)即稱為多缸壓縮機(jī)。葉輪數(shù)目較多，如果都裝在同一根軸上，會(huì)使臨界轉(zhuǎn)速變得很低，結(jié)果工作轉(zhuǎn)速與第二臨界轉(zhuǎn)速過于接近，這是不允許的。為使機(jī)器設(shè)計(jì)得更合理，壓縮機(jī)各級需要采用一種以上轉(zhuǎn)速時(shí)，也需分缸?！傲小本褪菈嚎s機(jī)缸的排列方式，一列可由一至幾個(gè)缸組成。任務(wù)一離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理圖3-4離心式壓縮機(jī)的級氯氣壓縮機(jī)機(jī)組氯氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)組件：轉(zhuǎn)子主機(jī)外形圖及汽體走向主機(jī)缸體主機(jī)缸體缸體上半（便于拆卸）缸體下半缸體下半（進(jìn)出汽管口清晰可見）缸體內(nèi)部（含前后軸承箱便于講解）主機(jī)隔板（通流部分）可單獨(dú)拆卸及