离心式压缩机

离心式压缩机陈军承德石油高等专科学校热能工程系目录离心式压缩机组概述基本方程式主要零部件与辅助系统多级压缩级内的各种流量损失性能与调节常见故障维修概述离心泵往复泵输送流体—泵旋转泵计量泵流体输送设备旋涡泵通风机输送气体—风机鼓风机压缩机概述——输送设备分类压缩机的分类按其工作原理可分为：（1）往复式（活塞式）压缩机（2）离心回转式（旋转式）压缩机（3）（涡轮式、水环式、透平）压缩机（4）轴流式压缩机（5）喷射式压缩机（6）螺杆压缩机。按压缩机的气缸位置（气缸中心线）可分为：（1）卧式压缩机，气缸均为横卧的（气缸中心线成水平方向）。（2）立式压缩机气缸均为竖立布置的（直立压缩机）。（3）角式压缩机，气缸布置成L型、V型、W型和星型等不同角度的。压缩机的分类按气缸的排列方法可分为：（1）串联式压缩机：几个气缸依次排列于同一根轴上的多段压缩机，又称单列压缩机。（2）并列式压缩机：几个气缸平行排列于数根轴上的多级压缩机，又称双列压缩机或多列压缩机。（3）复式压缩机：由串联和并联式共同组成多段压缩机。（4）对称平衡式压缩机：气缸横卧排列在曲轴轴颈互成180度的曲轴两侧，布置成H型，其惯性力基本能平衡。（大型压缩机都朝这方向发展）。压缩机往复式回转式速度式容积式活塞式膜片式蜗旋式液环式转子式轴流式离心式叶片式螺杆腰轮单螺杆式单螺杆式多腰轮双腰轮（罗茨）滚动转子容积式压缩机压缩机的分类（续）按压缩机的排气终压力可分为：（1）低压压缩机：排气终了压力在3～10表压。（2）中压压缩机：排气终了压力在10～100表压。（3）高压压缩机：排气终了压力在100～1000表压。（4）超高压压缩机：排气终了压力在1000表压以上。离心式压缩机的特点离心式压缩机与活塞式压缩机相比较，具有下列特点：①在相同功率时，其外形尺寸小、重量轻、占地面积小。②无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单。③磨损部件少，连续运行周期长，维修费用低，使用寿命长。④易于实现多级压缩和节流，达到同一台制冷机多种蒸发温度的操作运行。⑤能够经济地进行无级调节。⑥对大型压缩机，若用经济性高的工业汽轮机直接带动，实现变转速调节，节能效果更好。⑦转速较高，用电动机驱动的一般需要设置增速器。⑧当入口压力太低时，压缩机组会发生喘振而不能正常工作。离心式压缩机的分类按气体运动方向分类1、离心式：气体在压缩机内大致沿径向流动2、轴流式：气体在压缩机内大致沿轴向流动3、轴流离心组合式：有时机组在轴流的高压段配上离心式。按排气压力分1、通风机：PD〈0.0142MPa表压2、鼓风机：0.0142MPa〈PD〈0.245MPa表压3、压缩机：PD〉0.245MPa表压按剖分形式分1、水平剖分：机组外壳按水平形式剖分2、筒形：机组外壳为垂直形式剖分离心式压缩机剖面图离心压缩机离心压缩机叶轮压缩气体用于合成及聚合在化学工业中，气体压缩至高压，常有利于合成和聚合。例如氮和氢合成氨、氢与二氧化碳合成甲醇，二氧化碳与氨合成尿素等。又如在化学工业中，聚乙烯工业发展很快，所用聚合压力范围很广，有些甚至达到3200公斤/平方厘米。压缩气体用于油的加氢精制石油工业中，用人工办法把氢加热加压后与油反应，能使碳氢化合物的重组份裂化成碳氢化合物的轻组份，如重油的轻化、润滑油加氢精制等。压缩气体用于气体输送用与管道输送气体的压缩机，加压后便于气体输送。要视管道的长短以及输送气体的成分决定起压力。石化行业中压缩机的应用场合离心式压缩机概述工作原理典型结构与工作过程级的结构与叶轮离心式压缩机特点适用范围离心压缩机结构工作原理一般说来，提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量，也就是缩短气体分子与分子间的距离。达到这个目标可采用的方法有：1、用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法(如活塞式)；2、用气体动力学的方法，即利用机器的作功元件(高速回转的叶轮)对气体作功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。利用气体动力学原理，介质进入叶轮叶道后，高速旋转的叶片带动介质旋转，使介质产生离心力，在离心力作用下介质飞出叶道并产生动能和压能，从而实现机械能转化。随后，介质进入扩压管，介质流动速度降低，使部分动能转化为压能，达到压力升高的目的。能量转化过程：机械能→气体动能、压能→全部压能↓↓↓叶轮道内介质扩压器叶轮输出的是机械能，转速越高、直径越大输送能量越大。离心式压缩机工作原理气体或液体，从叶轮上获得能量，但转化为压能时受离心力影响。介质质量、叶轮半径和转速直接影响离心力。离心力：当叶轮半径和转速一定时：液体：质量大，体积、温度不变化，机械能大部分转为液压能。气体：质量小，比容、温度都变化，使气体离心力减小；同时，部分能量转化为热能，降低了气体所生成的压力能。2mrF离心泵与离心式压缩机的区别离心式压缩机组结构离心式压缩机组组成A：进气口B：可调进气导片阀IGVC：一级离心叶轮和扩压室D：一级排气管口E：一级中冷却器F：二级离心叶轮和扩压室G：二级排气管口H：二级中冷器I：三级离心叶轮和扩压室J：三级排气管口K：增速主动齿轮离心式压缩机组成离心压缩机转子：转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、联轴节及平衡盘等。定子：气缸，其上的各种隔板以及轴承等零部件，如扩压器、弯道、回流器、蜗壳、吸气室。驱动机转子高速回转叶轮入口产生负压（吸气）气体在流道中扩压气体连续从排气口排出气体的流动过程是：组成离心式压缩机组成与工作过程离心式压缩机典型结构1－吸入室2－轴3－叶轮4－固定部件5－机壳6－轴端密封7－轴承；8－排气蜗室1123456788离心式压缩机离心式压缩机组成离心式压缩机的结构——气缸是压缩机的壳体又称为机壳。由壳体和进排气室组成，内装有隔板、密封体、轴承等零部件。对它的主要要求是：有足够的强度以承受气体的压力，法兰结合面应严密，主要由铸钢组成。隔板是形成固定元件的气体通道，根据隔板在压缩机所处的位置，隔板可分为4种类型：进口隔板、中间隔板、段间隔板、排气隔板。进气隔板和气缸形成进气室，将气体导流到第一级叶轮入口，对于采用可调和欲旋的压缩机，在进气隔板上还可装上可调叶片，以改变气流的方向。中间的隔板用处有2个，一是形成扩压室，使气体流出后具有的动能减少，转变成压强的增高：二是形成弯到流向中心，流到下级叶轮入口。段间隔板的作用是指在段间对排的2MCL、2BCL型压缩机中分隔两段排气口。排气隔板除了与末级叶轮前隔板形成末级扩压式之外，还要形成排气室.离心式压缩机的结构——隔板离心式压缩机的结构按流道各组件顺序：（1）吸气室：气体入口管道，引导气流进入叶轮中心。离心式压缩机基本结构（2）叶轮a)闭式b)半开式叶轮的典型结构半开式叶轮2）、按叶片弯曲形式后弯叶片：弯曲方向与叶轮旋转方向相反，级效率高，β2A＜90径向叶片：β2A＝90，工作稳定范围宽，常用前弯叶片：弯曲方向与叶轮旋转方向相同，β2A＞90，效率低，稳定工作范围较窄，多用于一部分通风机。离心叶轮的典型结构叶片形式起扩压和导流作用。扩压原理：气流从叶轮中出来，速度高，动能大。进入扩压器后，由于流通面积逐渐增大，使速度降低，依据能量守恒与转换定律，部分动能减少而转换为压能，实现增压的目的。扩压器种类：无叶片式；叶片式；直壁式。3扩压器（4）弯道：引导气流转向，由离心方向转为向心方向流动。（5）回流器：靠流道内叶片导流，使气体无冲击的进入下一级叶轮中心。通常：扩压器+弯道+回流器——称为定子或导轮。“级”是离心式压缩机的基本单元，从级的类型来看，一般可分为中间级:由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成；首级:由吸气管和中间级组成；末级:由叶轮、扩压器、排气蜗壳组成1—叶轮2—扩压器3—弯道4—回流器级的典型结构一级组成：叶轮+导轮一台压缩机有多级串联而成，一般5~9级，多则十几级。一段组成：有一个进口和出口，中间有几级叶轮组成为一段。一台压缩机可能有二段，也可有三段。一缸：由一个完整圆筒形外壳组成的机体为一个缸。一列：几个缸排在一条轴线上的为一列。（6）蜗壳（排出口）：泵与压缩机的终端出口都作成蜗壳状。特性：蜗壳沿旋转方向截面面积逐步增大，使气流速度在各截面上均等，这样，流动阻力损失最小。（7）主轴压缩机的关键部件，他是主要起到装配叶轮、平衡盘、推力盘的作用，是转子部分的中心部位。（8）密封件：轴端密封：防止气体外泄漏。——低压端用迷宫密封；——高压端用浮环机械密封。（压力油膜与浮环密封）级间密封：防止各级间气窜（内泄漏）。——采用非接触式迷宫密封。迷宫式密封由于叶轮的轮盘和轮盖上有气体产生压差，因此压缩机转子受到朝各叶轮入口端的轴向推力的作用，这种推力一般是由平衡盘抵消的。平衡盘受到的轴向力：p=π(p2—pj)(Dp2—Dp1)／4平衡盘的轴向力的方向与转子轴向力的方向正好相反，当设计两值相等时，转子轴向力级到完全平衡，但为了避免转子来回窜动，一般保留一部分轴向力作用在止推轴承上，使得转子得到轴向定位，防止出现转子的轴振动。（9）平衡盘：平衡各级叶轮上产生的轴向力。平衡盘结构（10）轴承：支撑轴的主轴承采用动压滑动轴承，瓦面上形成油楔和油膜，保证轴高速旋转。常用：多油楔轴承；可倾斜瓦式轴承。轴向止推轴承：防止主轴发生轴向窜动。常用垫块式止推轴承。滑动轴承适用范围(1)极高的转速(2)高支撑定位精度(3)巨大振动和冲击载荷(4)要求支撑为剖面形式(5)小的径向尺寸椭圆轴承椭圆轴承体由锻钢制成，从水平中分上下两半，用销钉定位，轴承内表面浇铸一层轴承合金，轴承侧间隙大于顶间隙形成椭圆孔。可倾瓦轴承可倾瓦轴承有五个轴承瓦块，瓦块铸有轴承合金。等距安装在轴承体的槽内，用定位螺钉定位，瓦块可绕其前后摆，保证运转时处于最佳位置。轴承体与椭圆轴承结构相同，并可互换。止推轴承米契尔轴承止推轴承压缩机止推轴承一般采用米契尔轴承，用于承受压缩机没有完全抵消的残余轴向推力，以及承受齿轮联轴器产生的轴向推力。米契尔轴承是双面止推的，轴承体水平剖分为上下两半，每面有8个止推块置于旋转的推力盘两侧。在每一组止推元件的背面，有用以调整止推轴承间隙的调整垫片，止推块表面浇有轴承台金，其可以绕支承点倾斜，使各止推块均匀地承受轴向推力。米契尔轴承止推轴承作用：与原动机相连，传递动力。种类：齿型联轴器；摩擦片式联轴器；鼓膜型联轴器。离心式压缩机一般采用齿式联轴器，它属半挠性联轴节。l、传递扭矩大，适合较大功率压缩机2、齿间油膜传动能承受一定的冲击振动3、齿间隙使能够适应较大的不对中量，振动小4、高转速的齿式联轴器需强制油润滑降温。11联轴器（12）壳体：半开式；筒式（缸）。（13）其他：润滑系统与冷却系统：靠压力强制循环油或水。自动检测控制系统：对压缩机各参数进行测量、记录、指示、报警、自动停车等。离心式压缩机增速器闭式叶轮离心压缩机的辅助系统1、润滑系统对压缩机的轴承、齿轮箱及齿轮联轴器进行润滑。并带走这些高速运转部件在工作中所产生的热量。润滑油离开工作部位后，经过滤(除去油中的脏物)，冷却降温等处理再回到工作部位形成闭路式循环系统，在油系统中包括油箱油过滤器油冷却器和油泵。压缩机中任何作相互运动的零件接触表面，无论是汽缸与活塞环、轴颈与轴承、气阀阀片与阀座、转子槽与滑片表面、相互啮合的两螺杆切面等等，均会因磨损而逐渐损坏，这都是由于零件间相对运动时产生摩擦和其它作用的结果。为了将磨损造成的压缩机损坏减到最低的程度，就必须对压缩机进行有效的润滑润滑压缩机润滑离心压缩机的辅助系统润滑油系统由油箱、主副油泵、过滤器、油冷器、油压调节装置、油加热装置及安全装置组成。油泵将安装在基座底部油箱中的油抽出，经油冷器，油滤器给压缩机及齿轮箱的推力、径向轴承等提供润滑。油泵有两台，可互为备用。设备停车后，油循环应保证工作15分钟。发生意外，油泵不能正常启动时，高位油罐可提供轴承的润滑冷却