轴流压缩机和离心压缩机

轴流压缩机和离心压缩机大唐时代节能科技有限公司2013年1月前言•轴流式压缩机与离心式压缩机都属于速度型压缩机均称为透平式压缩机。•“透平”是英文“TURBINE”的译音，其中文含义为：“叶片式机械”，所以“透平式压缩机”的意义也就是叶片式的压缩机械。它们的工作原理都是依赖叶片对气体作功，并先使气体的流动速度得以极大提高，然后再将动能转变为压力能。透平式压缩机的含义是指它们都具有高速旋转的叶片。轴流压缩机由于气体在压缩机中的流动，不是沿半径方向，而是沿轴向，这种气体压缩机称为轴流压缩机。轴流压缩机轴流压缩机运行中的轴流压缩机可调静叶轴流压缩机主要内容一、主要结构二、工作原理三、绝热压缩功和多变压缩功四、轴流压缩机总功和多变效率五、轴流压缩机特性曲线六、轴流压缩机自控系统七、喘振的机理八、防喘振控制原理九、轴流压缩机的优、缺点一、主要结构•定子部分：机壳、叶片承缸、调节缸（可调静叶，三层缸的结构）。叶片承缸采用球墨铸铁，机壳采用灰口铸铁，调节缸为焊接结构。•转动部分：机组采用整锻实心轴等内径转子（如原苏尔寿公司产品），转子上安装有动叶片和联轴器等。•其它部分：伺服马达（静叶执行机构，用于可调静叶），径向滑动轴承和止推轴承等。可调静叶轴流压缩机结构图1、机壳2、转子轴流压缩机转子动静叶片联轴器3、叶片承缸4、调节缸调节缸5、伺服马达（静叶执行机构）调节缸和伺服马达连接图6、径向滑动轴承7、止推轴承辅机（消声器、齿轮箱）排气管道设备止回阀气动助关微阻缓闭型止回阀是一种偏心蝶阀，适用于高温气体管路，安装在风机出口处。具有快速切断管路、防止介质逆流和保护风机用。阀门主要由阀体、辅助汽缸、阻尼油缸、平衡锤和支架等组成。阀门的开启主要由介质在阀前与阀后的压力差实现，阻尼油缸起到缓冲作用。当阀前后的压差小于某个值，阀门蝶板在压力介质的逆流和平衡锤的作用下自动关闭，阻尼油缸减少关闭过程中冲击。阀门助关装置确保蝶板关闭的紧密性。放空管道设备防喘振阀性能：全开1-2S泄漏0.01%结构：偏心碟阀不锈钢硬密封执行机构：气动或液动作用：放风阀是风机负荷调节和防喘振控制的手段。二、工作原理•轴流压缩机使气体沿轴向运动，气体经动叶作用获得能量头并在静叶中减速增压。•轴流式压缩机与离心式压缩机相比，由于气体在压缩机中的流动，不是沿半径方向，而是沿轴向，所以轴流式压缩机的最大特点在于：单位面积的气体通流能力大，在相同加工气体量的前提条件下，径向尺寸小，特别适用于要求大流量的场合。•轴流式压缩机还具有结构简单、运行维护方便等优点。但叶片型线复杂，制造工艺要求高，以及稳定工况区较窄、在定转速下流量调节范围小等方面则是明显不及离心式压缩机•轴流压缩机用于大流量、低压力场合，稳定工况比较窄。轴流压缩机通流部分（上半部）气流形成轴向流动气流通过流道及基元级三、绝热压缩功和多变压缩功四、轴流压缩机总功和多变效率轴流压缩机总功N=qm轴流压缩机多变效率：五、轴流压缩机特性曲线•典型的不变转速的静叶可调式轴流压缩机特性曲线六、轴流压缩机自控系统风机定风量/定风压——静叶定位串级调节系统风机防喘振控制系统风机防逆流控制系统汽机汽封压力调节系统汽机热井液位调节系统机组轴振动、轴位移、转速监测保护系统机组轴承温度监测保护系统机组逻辑控制系统机组常规参数监测系统机组故障报警系统机组运行状态定时、即时打印系统轴流压缩机机组示意图轴流压缩机和离心压缩机串联运行COOLINGWATEREMERG.OILSUPPLYLUBEOILSUPPLYOILRETURNCONTROLOILSUPPLYCOOLINGWATER电机驱动轴流压缩机七、喘振的机理当管网阻力增加超过B点时，就会出现压缩机输出流量和排气压力出现紊乱，发出如哮喘病人喘气般的声音，机组振动，流量压力大幅度波动，俗称“喘振”。图中B点则称为临界喘振点。显然，在不同的静叶开度下重复上述过程，都存在这样一个临界喘振点。将所有喘振点联起来形成的曲线，可称为喘振线。八、防喘振控制原理•在一定的排气压力下，防止压缩机流量过小，就能避免喘振。然而，工艺管网的阻力线是一定的，所以工厂应用中可以采用增大压缩机流量的方法。•以往采用的是“机后放空法”来增大压缩机流量。•现在采用先进的CCC防喘振控制法。•喘振线以上的区域称为“喘振区”。只允许压缩机在喘振线以下的区域运行。防喘振控制原理就是让压缩机只在喘振线以下的安全区域运行。机后放空法3C控制方法3C控制方法九、轴流压缩机的优、缺点优点：•单位面积的气体通流能力大，在相同加工气体量的前提条件下，径向尺寸小，特别适用于要求大流量的场合。•轴流式压缩机还具有结构简单、运行维护方便等。缺点：•叶片型线复杂，先进的三元流模化设计技术，制造工艺要求高。•相比离心式压缩机稳定工况区较窄、在定转速下流量调节范围小等。离心压缩机依靠叶轮对气体作功使气体的压力和速度增加，而后又在扩压器中将速度能转变为压力能，气体沿径向流过叶轮的压缩机。一、结构二、工作原理三、离心式压缩机优缺点四、离心式压缩机喘振五、性能参数六、离心压缩机性能曲线七、离心压缩机旋转失速和喘振一、结构•离心压缩机由转子、定子和轴承等组成。叶轮等零件套在主轴上组成转子,转子支承在轴承上，由动力机驱动而高速旋转。定子包括机壳、隔板、密封、进气室和蜗室等部件。隔板之间形成扩压器、弯道和回流器等固定元件。•只有一个叶轮的离心压缩机称为单级离心压缩机，有两个以上叶轮的称为多级离心压缩机。•离心压缩机转速一般为几千转/分以上,有的已达25000转/分以上，所需功率可达几万千瓦,流量已达10000m3/min。多缸串联压缩机离心压缩机结构图水平剖分式离心压缩机水平剖分式离心压缩机等温型离心压缩机齿轮式（多轴式）离心压缩机垂直剖分型离心压缩机二、工作原理•当叶轮高速旋转时，由于叶片与气体之间力的相互作用，主要是离心力的作用,气体从叶轮中心处吸入,沿着叶道（叶片之间通道）流向叶轮外缘。叶轮对气体作功，气体获得能量，压力和速度提高。然后，气体流经扩压器等通道，速度降低，压力进一步提高，即动能转变为压力能。由扩压器流出的气体进入蜗室输送出去，或者经过弯道和回流器进入下一级继续压缩。在整个压缩过程中，气体的比容减小，温度增加。温度增加后，压缩气体需要消耗更多的能量。为了节省功率,多级离心压缩机在压力比大于3时常采用中间冷却。被中间冷却隔开的级组称为段。气体由上一段进入中间冷却器，经冷却降低温度以后再进入下一段继续压缩。中间冷却器一般采用水冷。•离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。离心压缩机的级离心压缩机叶轮型式三元叶轮离心压缩机叶轮进出口速度三角形气流在离心压缩机叶轮中的流动情况叶轮叶片进出口角度变化离心压缩机多变压缩功离心压缩机总功、效率离心压缩机总能量头Htot：Htot离心压缩机总功N=GHtot离心压缩机多变效率：离心压缩机等温效率：离心压缩机性能曲线不同转速下的性能曲线三、离心式压缩机优缺点•离心式压缩机之所以能获得这样广泛的应用，主要是比活塞式压缩机有以下一些优点：•1、离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。•2、运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少。•3、在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。•4、离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能综合利用提供了可能。•缺点：•1、离心式压缩机目前还不适用于气量太小及压比过高的场合。•2、离心式压缩机的稳定工况区较窄，其气量调节虽较方便，但经济性较差。•3、目前离心式压缩机效率一般比活塞式压缩机低。四、离心式压缩机喘振喘振是透平压缩机在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。离心式压缩机发生喘振时，典型现象有：•压缩机的出口压力最初先升高，继而急剧下降，并呈周期性大波动；•压缩机的流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道；•拖动压缩机的电机的电流和功率表指示出现不稳定，大幅波动；•机器产生强烈的振动，同时发出异常的气流噪声。防止发生喘振的措施压缩机的阻塞工况汽轮机带动等温型离心压缩机五、性能参数•离心压缩机的主要性能参数是结构形式、排气流量、排气压力、吸气压力、轴功率、效率和转速。描绘同一转速下的排气压力、功率和效率与流量之间的关系的曲线称为性能曲线。离心压缩机最小流量受喘振工况的限制，最大流量受阻塞工况的限制。可以采用变转速、进口节流、出口节流和可调进口导叶等方法进行调节，以扩大运行工况范围。六、离心压缩机性能曲线离心压缩机性能曲线七、离心压缩机旋转失速和喘振离心压缩机稳定工作区防喘振系统防喘振控制示例轴流+离心混合式压缩机谢谢！