压缩机基本知识

压缩机基本常识-培训课件五吉木乃广汇液化天然气工厂2011年9月17日讲义内容第一部分概述第二部分压缩机类型的选择第三部分离心式压缩机第四部分往复式压缩机第五部分LNG工厂压缩机简介概述-应用压缩机是一种输送气体和提高气体压力能的机器，是石油化工生产中的关键设备。单系列大负荷运行的LNG工厂，压缩机技术要求很高能耗、自控水平、安全可靠性(SIL)。正确选择压缩机是实现装置长周期运行的重要保障。概述-压缩机应满足的要求严密的轴封效率高可靠性好先进的控制整机质量优良概述-气体输送与液体输送的区别气体的压缩性体积压缩受功发生热量，温度显著上升，为提高压缩机效率，操作上需使用冷却器往复式压缩机活塞每一往复，活塞与缸盖之间空隙率影响压缩机产能压缩阶段存留于余隙中的气体将在吸入阶段发生膨胀，效率较低概述-压缩机的分类概述-压缩机的分类1、按工作原理分往复式-利用气缸内活塞的往复运动旋转式-利用机壳内旋转部分的不断回转离心式-利用工作叶轮的高速旋转，产生离心力的作用喷射式-利用工作流体国由喷咀内喷出时所发生的动能与静压能之间相互转变作用概述-压缩机的分类2、按排气压力分：P≤0.015MPa通风机0.015MPa﹤P≤0.2MPa鼓风机0.2MPa﹤P≤1.0MPa低压压缩机1.0MPa﹤P≤10.0MPa中压压缩机10.0MPa﹤P≤100.0MPa高压压缩机P＞100.0MPa超高压压缩机概述-压缩机的分类3、按轴功率分：10kW≤Pa≤50kW小型压缩机50kW﹤Pa≤250kW中型压缩机Pa＞250kW大型压缩机概述-压缩机的分类4、往复式压缩机按排量分：V≤1m3/min微型压缩机1m3/min﹤V≤10m3/min小型压缩机10m3/min﹤V≤100m3/min中型压缩机100m3/min﹤V≤1000m3/min大型压缩机容积式和透平式压缩机的特点：容积式透平式1.气流速度低,损失小,效率高2.大流量不适用,压力范围广,从低压到超高压范围都适用3.适应性强,排气压力较大范围内变动时，排气量不变。同一台压缩机还可用于压缩不同的气体4.中大流量机器外型尺寸及重量较大，结构复杂，易损件多，排气脉动性大，气体中常混有润滑油。1.速度高，损失大小流量机组效率低2.小流量,超高压范围还不适应3.流量和出口压力的变化由性能曲线决定.若出口压力过高,机组一旦进入喘振工况而法运行。4.旋转零部件常用高强度合金钢5.中大流量机器外型尺寸及重量较小,结构简单,易损件少,排气均匀无脉动,气体中不含油。压缩机类型的选择-根据流量和出口压力选择第二部分压缩机基本性能参数-流量流量容积流量m3／min（h)或Nm3／min（h)式中QN—标准状态下气体体积流量，Nm3／min；Qj—吸入状态下气体体积流量，m3／min；Pj—入口绝压，MPa；Tj—入口绝对温度，K；TjPjQQjN033.1273压缩机基本性能参数-流量重量流量kg／sG=Qj×ρj式中G—气体介质质量流量，kg／s；ρj—气体介质的密度，Kg/m3气体标准状态：气体的压力为101325Pa(760mmHg或1atm)，温度为20℃，相对湿度为50％的气体状况。压缩机的生产能力-打气量通常指单位时间内，压缩机最后一级排出的气体，经换算到第一级进口状态（第一级气体进口的温度和压力）时的气体体积值。地区不同，压缩机的实际排气量亦不同。压缩机基本性能参数-出口压力出口压力：p1v1=p2v2→p2/p1=v1/v2式中p1—压缩机吸入压力，MPa;p2—压缩机排出压力，MPa;v1—吸入状态体积流量，m3／min；v2—排出状态体积流量，m3／min；压缩比越大，离心式压缩机所需级数越多，其功耗也越大。压缩机基本性能参数-效率多变效率指气体在多变压缩过程中，压力由p1升高到p2所获得的有效功与实际消耗功之比，即：ηpol=hpol/htot式中ηpol—多变效率，%；hpol—多变压缩过程有效功，J；htot—实际消耗功，J。气体温度不发生变化的压缩过程称为等温压缩;气体不与外界发生热交换的压缩过程称为绝热压缩;实际在气体压缩时，气体的温度与压强同时发生变化，且与外界发生热的交换，所以称为气体的压缩为多变过程。压缩机基本性能参数-功率有效功率Nth=Ghth/102NL=GhL/102Ndf=Ghdf/102式中hth、hL、hdf—分别为有效能量头、内漏损失能量头和轮阻损失能量头，Nm/kg;Nth、NL、Ndf—分别为有效功率、内漏损失功率和轮阻损失功率，kW。叶轮总的功率消耗为：Ntot=Nth+NL+Ndf压缩机基本性能参数-功率轴功率轴承的摩擦损失，功率消耗占总功率的2～3%；齿轮传动，存在传动功率消耗，占总功率的2～3%。离心式压缩机的轴功率包括：有效功率、能漏损失功率、轮阻损失功率、以及机械损失功率和传动损失功率等五方面的内容。离心式压缩机的轴功率,是选择驱动机功率容量的依据，一般情况下，取原动机功率为轴功率的1.05～1.10倍压缩机基本性能参数-应用流量、压力、轴功率、效率流量和压力决定压缩机的类型效率是评估能耗的高低轴功率确定原动机的大小四个参数决定了压缩机的工作状态流量压力功率效率第三部分离心式压缩机1、离心式压缩机的基本结构2、离心式压缩机的喘振和阻塞3、离心式压缩机的性能测试第三部分离心式压缩机离心式压缩机体积小流体流动连续介质不受污染叶轮形态与加工、轴封技术、轴承的不断进步使用范围不断扩展离心压缩机的压力已超过700kg/cm2离心式压缩机-工作原理离心式压缩机的基本工作原理:旋转叶片给气体以作用力,并使气体受离心力的作用由内向外甩出,得以升压和升速,从而获得压力能和速度能(即动能).气体从叶轮流出后具有很高的速度,将气体速度降低以提高其压力,为此将叶轮的通道作成扩散型,而且扩压器的通道也是扩散型的,因而使高速气流逐渐减速,动能转化为压力能,使气体压力升高.离心式压缩机结构-压缩机的级、段级----气体每经过一级叶轮称谓一级。通常不超过10级，6-7级常见。段----气体每进、出一次压缩机称一段。通常不超过2段。省功原则--段数越多，整个压缩过程越接近等温过程，越省功排气温度原则--段少，压缩比大，排气温度高，对压缩机运转不利。要求段数使压缩机的排气温度不会太高结构简单原则--段数应尽可能使压缩机的结构简单，布置合理，使气体在段间及冷却管路中阻力损失较小。气体在叶轮中运动的几个阶段：进入段：在叶轮中运动阶段：扩压阶段：弯管、回流阶段：蜗壳转能阶段：离开阶段：离心式压缩机型号说明2BCH806型离心式压缩机：型号前数字表示段数：2—二段压缩，各带防喘振系统BCH—径向剖分，壳体桶式型号后前两位数字表示首级叶轮直径80-叶轮公称直径80cm型号后最后数字表示级数6级离心式压缩机结构-径向剖分离心式压缩机-主要部件离心式压缩机-主要部件由主轴、叶轮、平衡盘、叶轮间的定距套、推力盘以及联轴用的半联轴节等零部件组成离心式压缩机结构-转动部分（转子）转子：工作中转动的部件，由转轴、叶轮轴套、联轴器、平衡盘组成。离心式压缩机结构-固定部分（又称为定子)定子：工作中静止的部件。机壳、隔板。离心式压缩机结构-压缩机的吸气室吸气室将气体从进气管均匀地引入叶轮进行压缩。离心式压缩机结构-压缩机的叶轮随轴高速旋转，气体在叶轮中受旋转离心力和扩压流动的作用，压力和速度都得到提高将机械能传给气体，以提高气体能量的惟一元件。离心式压缩机结构-蜗壳把从扩压器或从叶轮（在没有扩压器时）出来的气体汇集起来，并引出机外。蜗壳外径逐渐增大，通流面积也增大，起到一定的扩压作用。离心式压缩机结构-其它元件减少气体从叶轮出口倒流到叶轮入口的轮盖密封；减少级间漏气的定距套密封；减少气体向机外泄漏或从外吸入（压力低于外界压力时）的轴端密封；减少轴向推力的平衡盘；承受转子剩余轴向推力的止推轴承以及支撑转子的支持轴承。离心式压缩机密封-轮盖密封位置：在叶轮的轮盖与气体的隔板处。密封的作用：阻断叶轮出口回流入叶轮入口的气体，提高叶轮的流动效率。密封形式：迷宫式为主。离心式压缩机密封-级间密封、外密封级间密封位置：在上级叶轮的回流末端与下级进口处密封的作用：阻断上级叶轮出口气体不经扩压直接回流入下级叶轮入口，提高叶轮的单级压缩效率密封形式：迷宫是为主外密封位置：离心式压缩机主轴与机壳间的密封密封形式：对低压缸-----迷宫式密封;对高压缸----浮环油膜密封、机械密封。通过将密封段中的泄露气抽出或向密封段中注入惰性气，防止工艺气泄露到外界。compresser中间抽气式迷宫密封outputgasbumpcompressgas(N2)outputgas中间加气式迷宫密封compresserinputgasinputgas干气密封原理干气密封与机械密封比较区别：在转动的碳化硅硬质合金环上加工出一系列深度为1～8μm的螺旋槽和在弹簧作用下的石墨环相接触，当轴转动后，气体被吸入螺旋槽并提高压力使碳环和动环表面分开，其间隙约为5～25μm，外部气源经精细过滤后送到密封处，通过压力控制以实现对气体介质密封。相似：密封面由动环和静环组成动环端面上刻有许多沟槽，从旋转环的外径向中心延伸，但不贯通，接口槽外深内浅，在沟槽的末端形成了密封堰。非运行状态时，动环与静环的密封面接触运行状态时，使动、静环密封面脱离接触，间隙持久存在，流经密封面的密封气也起到了冷却机封的作用。这种密封的优点明显，但缺陷是结构复杂，安装技术要求高，且价格高昂。离心式压缩机结构-平衡盘叶轮对称布置法：特点：思路巧妙，采用段与段叶轮的“背靠背”，可使平衡力大部分被平衡。离心式压缩机结构-平衡盘在最末级加平衡盘平衡盘的左侧与末级高压气相通，平衡盘右侧通过平衡管与第一级进气相通左、右侧用迷宫密封隔断，人为制造平衡盘上的不平衡力，当这个力与轴上的不平衡力相同时，轴向力被平衡。离心式压缩机结构-轴承支撑轴承----只承受径向力止推轴承----能承受一定的轴向力为保证轴承高速转动时润滑良好，采取可倾瓦轴承：由若干小块瓦片组成，瓦片见有浮油。常见型号：米切尔型、金斯伯雷型（意大利）离心式压缩机结构-联轴器对轴进行联结的装置：刚性联轴器----有卡瓦、法兰联结而成，传动效率高，但无传动余量，过载易坏。挠性联轴器----能传递较大扭距，承受一定径向、轴向位移。常用的联轴器：齿形联轴器、鼓膜联轴器。离心式压缩机-辅助系统使压缩机持续安全、高效率地运转润滑油系统自动控制保安系统中间冷却器、冷却系统气液分离系统。压缩机辅助系统-分离罐气体压缩机的级间冷却器后为什么需设置分离器？气体压力升高时，气体中的水（烃）蒸气分压随之升高，相对应的气体露点也就随之升高，经级间冷却器冷却后，必然有部分水（烃）蒸气冷凝为水（液），液体是不允许带入压缩机的，所以需设置分液罐，将冷凝后气体中的水滴和雾沫分离干净，保证压缩机的安全运行。压缩机辅助系统压缩机本体冷却系统控制监测系统调速系统蒸汽透平系统启动透平系统润滑油系统离心式压缩机喘振-原因进口压力或流量突然降低,低过允许工况点时,压缩机内的气体由于流量发生变化会出现严重的旋转脱离,形成突变失速叶轮不能有效提高气体的压力,导致机出口压力降低但是系统管网的压力没有瞬间相应地降下来,从而发生气体从系统管网向压缩机倒流当系统管网压力降至低于机出口压力时,气体又向系统管网流动如此反复,使机组与管网发生周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象。离心式压缩机喘振-经验判断听-----压缩机出口管中的噪音：正常-----噪音连续，较低喘振---噪音加大，时高时低。看-----压缩机出口流量、压力表：正常----流量、压力波动小喘振----波动大，发生周期性脉动。离心式压缩机喘振-经验判断观察------测振仪正常----振