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离心式压缩机压缩机在油(气)田及长输管道气体工业中得到广泛的应用。在油田开采过程中，未经处理的油田气压力比较低，在收集过程和处理加工之前一败需要用压缩机进行增压；原油稳定、地下注气也离不开压缩机。在气田上，个别低压气也要用压缩机增压。长输气管道靠压缩机提供输送压力。因此，可以说压缩机是油(气)田及长输管道气体工业的心脏设备。为了确保压缩机的长周期平稳正常操作，降低生产费用，按计划，高质量的超额完成产品任务，必须使压缩机具备长周期运转的可靠性，高的效率，较低的能耗等性能。一旦压缩机发生故障，不仅给设备本身带来影响，而且对生产的影响极大。第一节、压缩机分类及工作原理压缩机的种类很多，按工作原理可以分为三大类：容积型、动力型(速度型或透平型)和热力型。在容积型压缩机中，压力的提高是依靠直接将气体的体积压缩实现的。而在动力型压缩机中是靠高速旋转叶轮的作用，提高气体的压力和速度，随后在固定元件中使一部分速度能进一步转化为气体的压力能。喷射器是热力型压缩机，它采用高速气体或蒸气的喷射携带向内流动的气体，然后在扩压器个把混合物的速度能转化为气体的压力能。压缩机分类及工作原理压缩机容积型动力型(透平型)热力型往复式旋转式离心式轴流式喷射器隔膜式活塞式罗茨式单螺杆双螺杆滑片式液环式单级多级水平剖分垂直剖分组合齿轮型多级固定定子叶片可调定子叶片单级多级混流式压缩机分类及工作原理第二节、压缩机现状及发展趋势分析多年来，我国压缩机制造业在引进国外技术，消化吸收和自主开发基础上，攻克不少难关，取得重大突破。例如，催化裂化装置用的主风机和富气压缩机、加氢装置用的循环氢压缩机、新氢压缩机，乙烯压缩机，化肥压缩机组等已大量在石化生产中应用。其中，水平剖分式离心压缩机和轴流式压缩机制造技术已接近或达到国际同类产品先进水平，往复式活塞压缩机达到国际同类产品水平。目前，离心式压缩机的国际发展方向是压缩机容量不断增大、新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器相继出现；高压和小流量压缩机产品不断涌现；三元流动理论研究进一步深入，不仅应用到叶轮设计，还发展到叶片扩压器静止元件设计中，机组效率得到提高；采用噪音防护技术，改善操作环境等。离心式压缩机压缩机现状及发展趋势分析国内为石化企业提供压缩机的制造厂家有十余家，主要有沈阳鼓风股份有限公司、陕西鼓风机（集团）有限公司、上海鼓风机厂等，其中沈阳鼓风机股份有限公司生产的离心压缩机在国内石化压缩机市场占有率达到50%以上。压缩机现状及发展趋势分析目前我国的富气压缩机进口流量达到81600Nm3/h，功率达7166KW，已用于300万吨/年催化裂化和延迟焦化装置；离心式循环氢压缩机流量达250000Nm3/h，功率达1600KW，出口压力达18MPa，已经用于120万吨/年加氢裂化装置；裂解气压缩机流量达120000Nm3/h,功率达18000KW，已应用于3050万吨/年乙烯裂解装置；大化肥装置的空气压缩机、天然气压缩机、氨压缩机、二氧化碳压缩机已应用于2030万吨合成氨装置；空分装置的空气压缩机流量达到220000Nm3/h，功率达到17580KW，已经应用于40000Nm3/h空分装置。压缩机现状及发展趋势分析陕西鼓风机（集团）有限公司在引进瑞士苏尔寿公司技术基础上，成功设计制造出170多台套性能优良的轴流压缩机，其中，60多台套用于催化裂化装置的主、备风机。为大连石化公司350万吨/年催化裂化装置制造的主风机是目前国内石化装置中最大的轴流压缩机，流量厉害到300000Nm3/h，功率达到40000KW。压缩机现状及发展趋势分析但是，我国离心压缩机在高技术、高参数、高质量和特殊产品上还不能满足国内需要，50%左右产品需要进口。另外，在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距。随着石化生产规模不断扩大，我国离心压缩机在大型化方面将面临新的课题。压缩机现状及发展趋势分析国外往复式活塞压缩机发展方向为大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、排气净化能力强；普遍采用撬装无基础，全罩低噪音设计，大大节约了安装、基础和调试费用；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，使气阀寿命大大提高；在产品设计上，应用压缩机热力学、动力学计算软件和压缩机工作过程模拟软件等，提高计算准确度，通过综合模拟模型预测压缩机在实际工况下的性能参数，以提高新产品开发的成功率，压缩机机电一体化得到强化。活塞式压缩机压缩机现状及发展趋势分析与国外往复式压缩机技术水平相比，我国的主要差距为基础理论研究差，产品技术开发能力低，工艺装备和实验手段后，产品技术起点低，规格品种、效率、制造质量可靠性差。另外，技术含量高和特殊要求的产品还满足不了国内需求。压缩机现状及发展趋势分析第三节离心压缩机一、离心式压缩机的工作原理及主要结构1、离心压缩机典型结构简介典型的离心压缩机DA120—62结构如图所示。其型号中的“DA”代表单吸式离心压缩机：“120”表示吸入流量约120立方米每分钟；“6”表示共有6级叶轮；“2”表示是该型号的第二次设计产品。一缸（机壳）、两段（中间冷却次数）、六级（叶轮、扩压器、弯道和回流器组数）组成。2、主要参数进口流量125立方米每分钟，排气压力6.23105Pa，转速13900r/min,功率660kw,可输送空气或者其他无腐蚀性的工业气体,适合用于化工、冶金、制氧、制药等部门。第三节离心压缩机3、工作原理气体由吸气室进入，通过旋转叶轮对气体作功，使气体的压力、温度和速度都提高了，然后使气体进入进入扩压器，把气体的速度能转换为压力能。弯道\回流阀主要起导向作用，使气流均匀地进入下一级叶轮继续压缩，由于气体逐级地被压缩，因此气体温度不断升高。为了降低气体温度减少功能消耗，在气体经过三级压缩后，由蜗壳引出，经中间冷却后，再引至第四级叶轮入口继续压缩，经六级压缩后的高压气体由排出管排出。第三节离心压缩机1．流量大。离心压缩机中气体是连续流动，流通截面较大，同时叶轮转速很高，故流量很大，进气量在5000m3/min以上。2．转速高。离心压缩机中转子只作旋转运动，转动惯量小，且与静止部件不接触。这不仅减少了摩擦，还可大大提高转速。3．结构紧凑。机组重量及占地面积都比同一气量的活塞压缩机小得多。4．运转可靠。由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，因而运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一年以上。且不需备用机组，维修量小。三、离心压缩机的特点第三节离心压缩机5．单级压力比不高。目前排气压力需在500105Pa以上时，只能使用活塞压缩机。6．效率稍低。由于离心压缩机中气流速度较大，造成能量损失较大，故效率较活塞压缩机稍低。7．由于离心压缩机转速高、功率大、无备机，因此一旦发生事故，后果是严重的，需有一系列紧急安全保障设施。离心式压缩机能够处理气体的大致流量范围见表1-1。表中数据适用于单级压缩机，对于多级压缩，最小排量为14.2m3/min。三、离心压缩机的特点第三节离心压缩机ACFM=actualcubicfeetperminute每分钟立方英尺的实际流量第三节离心压缩机四、离心式压缩机的主要结构离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘。定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气室和蜗室等组成。其中隔板由扩压器、弯道、回流器等组成。有时在叶轮进口前设有进气导流器（预旋器）。1．壳体离心式压缩机的壳体结构主要有水平剖分型和垂直剖分型两种。水平剖分型的壳体分为上、下两半（图1-4），出口压力一般低于7.85MPa，是用途最广泛的一种结构型式。第三节离心压缩机垂直剖分型也称筒型（图1-5），壳体是圆柱形的整体，两端采用封头。这种结构最适用于压缩高压力和低分子量、易泄漏的气体，由于气缸是圆柱形的整体，能承受较高的压力。第三节离心压缩机2．叶轮离心式压缩机的叶轮又称工作轮，是使气体提高能量的唯一元件。叶轮按其整体结构可分为开式、半开式和闭式三种，压缩机中实际应用的是半开式和闭式两种。叶轮随叶片出口角2（见1-6）的不同，可分为前向叶轮(不采用)、径向叶轮和后向叶轮。第三节离心压缩机2．叶轮3．扩压器常在叶轮后设置流通面积逐渐扩大的扩压器，用以把速度能转化为压力能，以提高气体压力。离心式压缩机的扩压器分无叶扩压器和叶片扩压器两种。无叶扩压器效率较低，但结构简单，同一无叶扩压器可与不同出口角的叶轮匹配工作。对于工况变化较大的情况，采用无叶扩压器较好。具有相同扩压度时，叶片扩压器的径向尺寸比无叶扩压器小，对于工况变化小的情况，为了提高效率，以采用叶片扩压器较好。第三节离心压缩机4．轴封在离心式压缩机的各级之间和主轴穿过机壳处，为了防止泄漏，安装轴封装置。轴封型式有迷宫密封、机械密封、浮环密封和抽气密封等。迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅片，构成迷宫衬垫。翅片的材料有黄铜片、磷青铜片、铅青铜片、铝片和白合金片等。视气体的性质、有无灰尘或雾，以及气体温度而定。第三节离心压缩机第三节离心压缩机抽气密封的流程如图所示第三节离心压缩机浮环密封如图1-9。运行时注入高压油，密封环在旋转的轴上浮动，环与轴之间形成稳定的液膜，阻止高压气体泄漏。第三节离心压缩机由于浮环油膜密封具有摩擦小、安全、自动对中，以及漏油量少等优点，因此特别适用于大压差、高转速的离心式压缩机。机械密封（图1-11），由动环和静环组成的摩擦面，阻止高压气体泄漏。密封性能好，结构紧凑，但摩擦副的线速度不能太高，工作时所需高于被密封的内部气体的润滑油压，要比采用浮环密封时高。第三节离心压缩机五、离心式压缩机的辅助系统1、润滑油和密封油系统离心式压缩机的润滑油系统由油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、单向控制阀、油泵和驱动机、压力表等组成。密封油系统包括油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、止回阀、油泵及相应的电动机、管路和接头等组成。机械密封一般在转速n3000r/min时采用。机构密封可适用于大多数气体，但它主要是用于清洁的气体、重烃气体和冷剂气体等。第三节离心压缩机2、其它辅助系统离心式压缩机还包括有齿轮箱或联轴器、轴向位移安全器和冷却分离器等辅助设备。离心式压缩机的驱动方式第三节离心压缩机六、、离心式压缩机的型号6.1新名称型号表示法（1）名称离心压缩机产品名称组成如下：第三节离心压缩机（2）型号：离心压缩机产品型号组成如下：第三节离心压缩机1操作性能离心式压缩机的特性基本上取决于速度而不取决于结构，即排气量的变化与速度成正比，产生的压头与速度的二次方成正比，所需功率与速度的三次方成正比。操作特性由系统阻力所决定。在选择压缩机之前必须先确定系统的能力和任务。图1-16所示为可变转速的低压缩比离心式压缩机特性曲线变化的基本趋势。七、操作性能及特性计算第三节离心压缩机第三节离心压缩机2特性计算离心式压缩机的内部通常是不冷却的，因此按mk的多变特性进行操作。2.1排气温度离心式压缩机的排气温度按多变压缩计算第三节离心压缩机在一些资料中，引入了绝热效率ad。绝热效率可近似看成为同一被压缩介质在起始温度和压力相同，以及压缩比相同的条件下，绝热压缩的温升Δtd与多变压缩Δtp的温升之比：第三节离心压缩机多变效率：多变效率和压缩比无关，只反映了多变指数和绝热指数之间的关系。绝热效率则和压缩比有关，在多变效率相同时，压缩比增加，绝热效率减小。反之，压缩比减小，绝热效率增加。第三节离心压缩机2.2多变能量头对压缩机来说，能量头的概念相当于泵的扬程的概念，即叶轮对每千克气体所作的功。第三节离心压缩机2.3马赫数马赫数是气流速度和气体音速的比值u2——叶轮圆周速度，m/s叶轮转速越高则马赫数越大。马赫数增加，流动过程中的损失增加，还可能产生冲击波。因此，马赫数的变化会对离心压缩机的性能产生很大影响，是压缩机设计中的一个重要参数。一般都严格控制气体的速度，使马赫数小于1，通常第一级叶轮考虑Ma0.75~0.85。第三节离心压缩机2.4离心式压缩机的功率离心式压缩机的实际消耗功为：g为机械效率，一般为以下数值N20