離心壓縮機講義

1、一.透平壓縮機的結構、性能及工作原理二.透平壓縮機振動類型案例三.透平壓縮機的開停車步驟四.透平壓縮機的運行注意事項離心壓縮機二離心式壓縮是如何提高壓力的？離心式壓縮機氣體的提高，是靠葉輪帶動氣體旋轉，使氣體受到 離心力的作用產生動力獲得動能，然后進入擴壓器中，氣體流速 逐漸減慢，將動能轉變成壓力能，而使氣體壓力得到提高，它與 活塞式或回轉式壓縮機靠改變氣體的容積來提高壓力是不同的。.離心式壓縮機主要優(yōu)缺點離心式壓縮機主要優(yōu)缺點是：單機輸出量大而連續(xù)，無脈沖，運 轉平穩(wěn)，機組外型尺寸小，重量輕，占地面積少，投資省，設備 結構簡單，易損件少，運轉周期長，維修工作量小，調節(jié)性能好, 實現自動控制比

2、較容易，運轉可靠，單系列運行，不需要備用機 組，介質不與潤滑油接觸，有利于化學反映，可用氣輪機直接拖 動，能充分利用化肥廠工藝熱能，經濟效益好。缺點是：由于氣體的流動損失，漏氣損失和輪阻損失比較大，因 而效率較低，一般比往復式壓縮機低 510%,容易“喘振”。:.離心式壓縮機的基本結構離心式壓縮機的每一段，是由幾個壓縮級組成，每一級是由一個葉輪以及與其配合的固定元件所構成。其基本結構可分為中間級和末級兩種。中間級是由葉輪、擴壓器、彎道和回流器等組成。 氣體通過彎道和回流器后即到下一級繼續(xù)壓縮。在離心式壓縮機 里，除每一段的一級外，都屬于這種中間級。末級是由葉輪、擴 壓器、蝸輪等組成。氣體經過壓

3、縮后排出，到冷卻器進行冷卻并 分離后送用戶。四.離心式壓縮機的主要零部件及作用1. 吸氣室：吸氣室是把所需壓縮的氣體均勻地引入葉輪去壓 縮。因此，壓縮機每一段第一級進口都設置了吸氣室。2. 葉輪：葉輪安裝在轉軸上，由輪盤、輪蓋和葉片組成，是 壓縮機中最重要的部件。氣體由于受旋轉離心力的作用，以及 在葉輪里的擴壓流動，使氣體通過葉輪后的壓力得到了提高， 氣體的功能也同樣在葉輪里得到了提高。因此，葉輪是將機械 能傳給氣體，以提高氣體的壓力和速度的作功部件。3. 擴壓器：氣體從葉輪流出時，除壓力升高外，還具有較高的流動速度。為了充分利用這部分動能，在葉輪的后面設置了 流通面積逐漸擴大的擴壓器，用以把

4、速度能轉化為壓力能，以 進一步提高氣體的壓力。4. 彎道與回流器：為了把擴壓器后的氣體引導到下一級葉輪去繼續(xù)壓縮，在擴壓器后面設有引導氣體的彎道，把氣體均勻 地引入下一級葉輪進口的回流器。5. 蝸殼：蝸殼的主要作用是把擴壓器后面的氣體匯集起來并引出壓縮機。止匕外，在蝸殼出口處，氣流速度還有一定數值， 故設置一個錐行排氣管，也象擴壓器一樣，是氣流起到一定的 降速擴壓作用。6. 密封裝置：為了阻止壓縮機由軸端向外漏氣，在壓縮機的機殼兩端設置了密封，密封類型主要有，梳齒密封、機械密封、 浮環(huán)密封、干氣密封等。宜興廠的兩臺冰機、合成氣壓縮機均 采用干氣密封。干氣密封較其它類型密封相比具有經濟、干凈、

5、容易操作、安全和檢修量少等特點。7. 徑向軸承、止推軸承及平衡盤為了承受轉子的重量和葉輪的徑向力設置了徑向軸承，另外， 由于運行時葉輪出口的壓力高于進口，在安裝葉輪時，可用反 方向安裝的方法來平衡掉大部分的軸向推力，剩余的推力由止 推軸承承受。但是絕大部分的壓縮機，特別壓縮比大的壓縮機， 其殘余的軸向推力仍然非常大，為了減少作用在止推軸承上的 軸向推力，常在轉子上還設置了平衡盤。8. 梳齒密封：當氣流通過梳齒形密封片間隙時，氣體近似經歷絕熱膨脹過程，氣流的壓力和溫度都下降，而速度增加，當 氣流從間隙進入密封片之間的空腔時，由于截面積突然擴大， 氣流形成很強的旋渦，從而使速度幾乎完全消失，壓力即

6、等于 間隙中的壓力，溫度恢復到密封片前的數值，而比容增加了， 氣流經過后面的每一密封片間隙和空腔，重復上述的變化過 程，由于氣體壓力的不斷降低，氣流體積不斷增加，通過最后一個密封片時的速度為最大，壓降比也最大。通過密封間隙的漏氣量，是與間隙的截面積和間隙前后的 壓力差成正比例的，對于使用中的密封裝置，為了得到良好的密 封效果，一方面盡量保證最小的間隙截面積，另一方面要保持梳 齒的光角和空腔的潔凈。使氣體能產生強烈的旋渦，而壓力不再 回升。五.離心式壓縮機的能量損失原動機通過葉輪將機械能傳給氣體時，存在著各種損失，這 些損失使離心式壓縮機無用功的增加和效率的下降，主要存在下 列損失：流道損失，該

7、損失為氣體在吸氣室、葉輪、擴壓器、彎道、回 流器、蝸殼等元件中流動時產生的損失。它包括流動摩擦損失、邊界層分離損失、沖擊損失、波阻損失 等。輪阻損失：葉輪在高速旋轉時，輪盤、輪蓋的外側及輪緣與氣 體發(fā)生摩擦而造成的損失叫輪阻損失。漏氣損失：由于葉輪出口的氣體壓力比進口壓力高，所以葉輪 出口的氣體有一部分要從密封間隙流回葉輪的進口。另外，氣 體還會通過級間密封從高壓級流向低壓級，還有一部分氣體會 經過軸端密封流出機外，這種由于內部或外部漏氣而造成的損 失叫漏氣損失。機械損失：離心壓縮機在軸承、聯軸節(jié)及增速箱等傳動結構中所造成的算是叫機械損失。六.喘振工況和滯止工況從壓縮機性能曲線可以看出，當流量

8、減少時，由于氣流沖擊 葉片嚴重，在葉道中引起氣流邊界層的分離，并產生旋轉脫離現 象。此時葉輪前后的壓力就產生強烈的脈動，并引起周期性的力 作用在葉輪上，使葉輪產生振動。當流量進一步下降，氣流分離層擴及整個通道，以致使葉道 中氣流通不過去，這時，級的壓力突然下降，然后流道中較高壓 力的氣體就倒流到級里來，瞬間，倒流的氣體充滿了葉道，彌補 了氣體流量的不足，從而使葉輪工作恢復正常，又把倒流的氣體 壓回去，這樣使級中流量又減少，于是壓力又突然下降，級后的 壓力氣體又倒回級中，重復出現上述現象。在這過程中，壓縮機級和其后管道、系統之間產生了一種低 頻高振幅的壓力脈動，以致引起葉輪應力增加，整個機組發(fā)生

9、強 振動，發(fā)生嚴重的噪音，調節(jié)系統也大幅度波動，從而無法繼續(xù) 運行，嚴重的甚至會損壞機器，這種現象就是喘振。在壓縮比大， 出口流量大，壓力高，氣體比重大的情況下，如發(fā)生喘振，則其 后果更加嚴重。七.喘振曲線和防喘振曲線由于離心壓縮機在每一個轉速下的特性曲線均有一峰值， 而 這一點即為喘振點。將喘振曲線上所有喘振點連接起來， 即可得 一曲線，可叫離心壓縮機的喘振曲線。當壓縮機在某一給定速度曲線最高值的左邊運轉時，將發(fā)生喘振。因此，千萬要防止壓縮機在圖示的喘振區(qū)域內運行，為了實現這一目的我們設置了防喘振系統。在某一轉速下，壓縮機的實際流量與該轉速的喘振流量之比 叫做防喘振裕度，裕度太大，則功率消耗

10、增加，經濟性差，而太 小則離喘振點太近，安全性差。根據經驗，一般防喘振裕度控制 在110125%左右。在決定裕度大小時，還應把調節(jié)儀表的誤差和 滯后等因素考慮進去。例棲霞山化肥廠一臺空氣壓縮機的喘振曲 線是28.8%,而我們設置的保護曲線是 35%,在此曲線內，機器 從未發(fā)生過喘振。喘振曲線通常呈拋物線，而考慮了防喘振裕度后，就可以在 其右邊畫出一條與喘振曲線相似的一條拋物線， 這就是保護曲線， 或叫防喘振曲線。保護曲線沒有必要與喘振曲線完全相似，或由 喘振曲線平移來獲得。這要保證壓縮機在正常運轉范圍內有合適 的裕度即可。這樣就使防喘振控制系統儀表的配置和選用變得極 為簡單，并且更有靈活性。八

11、. 防喘振系統的工作方法從離心壓縮機的特性可以知道，提升轉速或加大缸體流量可 以避免喘振。一般采取放空或打回流的方法來增加缸體流量，以保證壓縮機的運行點不致落入喘振區(qū)。簡圖即四回一防喘振控制系統。壓縮機的出口壓力調節(jié)器PRC和流量調節(jié)器FRC,將各自測得的壓力與流量值與事先給定的允許值作比較，如果流量低于給定或壓力高于給定， 兩個調 節(jié)器將分別發(fā)出控制信號，經選擇調節(jié)器選擇后，將產生動作使 防喘振閥門自動打開，從而達到了增加流量，防止喘振的目的。在低壓缸出口設有一放空閥，低壓缸出口壓力若異常升高，可通 過此閥將壓力卸去。九.防喘振操作應注意事項開車時，必須根據壓縮機的性能曲線，并按照先升速，后

12、升 壓的原則。在防喘閥全開的情況下啟動汽輪機， 并升速到某一轉 速（一般是機組的下限轉速）再關小一點防喘閥或放空閥，使壓 力升高到比在該轉速下壓縮機特性允許的壓力低一些的數值。然后，再按照上述方法，升一點轉速，關一點防喘振閥，提高壓力， 升速、升速交替進行。直至壓縮機達到正常工作點為止。停車則 相反，應先降壓，后降速。降壓、降速交替進行，直至停機。具有分缸防喘振系統的機組，在操作防喘振閥時，必須交替進行，例如，開啟高壓缸防喘振閥，必須要等到低壓缸出口壓力上升，而流量下降。這時就必須將低壓缸防喘振閥也開啟一點，防止低壓缸也產生喘振。同樣，開大低壓缸出口防喘振閥也會引 起高壓缸入口流量下降。因此，

13、低高壓缸應互相照應，不可顧此 失彼。十.汽輪機本體1. 靜止部分：由汽缸、隔板、噴嘴、汽封和軸承等組成。2. 轉動部分：由主軸、葉片、葉輪以及聯軸節(jié)、盤車等裝置組成。3. 控制部分：包括調節(jié)裝置、保護裝置及油系統等。其工作過程大致如下：進入汽輪機的具有一定壓力和溫度的蒸 汽，流過噴嘴時發(fā)生膨脹，熱能轉變成動能，使蒸汽獲得很高 的速度，從而沖動轉子上的葉片使得轉子轉動。這樣蒸汽的熱 能轉變?yōu)闄C械能，并由聯軸節(jié)輸出，帶動壓縮作功。十一.汽輪機各部件的作用1. 汽缸：汽缸是汽輪機的外殼，它的作用是把蒸汽的流通部 分與外界隔開。在下汽缸設有抽汽口、排汽口、汽缸內部裝有 各級隔板。2. 隔板：隔板的作用

14、是使汽缸內的蒸汽不致沿軸漏出，或使外界的空氣不致大量沿軸漏入汽缸內部。另外，為了減少級與 級之間的漏汽，在隔板上也裝有汽封。3. 軸承：汽輪的軸承分徑向支持軸承和軸向推力軸承。支持軸承是支持汽輪機轉子的重量，承受部分進汽時引起的作用力，并固定轉子的徑向位置，保證汽輪機動、靜部分同心。止推軸承的作用是承受轉子的剩余軸向推力。轉子在汽缸的軸向 位置也靠它來固定，以保證動、靜部分不置碰撞。4. 葉片：葉片裝在葉輪上，而葉輪及聯軸節(jié)裝在主軸上。其作用是把蒸汽的動能轉變成為旋轉的機械能，以輸出給壓縮 機，相鄰兩葉片的工作部分組成了轉子上的蒸汽通道。5. 盤車機：盤車機不僅可以減少沖轉時的起動力矩，更主要

15、的是為了在汽輪機在停車后和啟動前盤動轉子，使轉子得以均 勻冷卻或升溫，否則轉子因上下冷卻不勻或者局部受熱會產生 彎曲。十二. 汽輪的保護裝置1. 危急保安器：其作用是當汽輪機轉速超過極限時泄去安全油，使機組脫扣停車，防止發(fā)生超速飛車事故。2. 低油壓保護裝置：具作用是在動力油或潤滑油壓力降到一定值時，自啟動備用油泵。油壓低至危險值時，使汽輪機脫扣 停車，油壓極低時使盤車機跳閘。3. 抽汽止回閥聯動裝置：當汽輪機脫扣時，迅速切斷抽汽以防止蒸汽倒入汽輪機造成事故。4. 停車電磁閥：其動作因素很多。如軸向位移過高，振動過高，潤滑油壓低，油穩(wěn)過低，排汽溫度過高，以及工藝聯鎖等 任一項指標超過規(guī)定值，電

16、磁閥即動作，引起安全油失壓，使 汽輪機脫扣。5. 手檔停車裝置：其作用是當確認汽輪機應停車時，可手動使其脫扣停車6. 大氣釋放裝置：當排汽壓力急劇上升時，為保持汽輪機的低壓部分，該裝置及時動作，將蒸汽排入大氣。7. 調節(jié)閥聯動裝置：汽輪機停車時能迅速關閉，并要保證必須在把調節(jié)閥手輪退回起點后才能重新起動。以防止因突然復 位致使大量蒸汽突然涌入汽輪機而引起事故。8. 自動主汽閥，必須停車時能迅速關閉該閥，以及時切斷主汽。十三.汽輪機調節(jié)系統。具作用是：1. 在穩(wěn)定工況下，保證汽輪機的轉速不變，以穩(wěn)定負荷。2. 當工藝系統負荷變化時，要能及時準確地調節(jié)轉速，以滿足工藝系統負荷變化的要求。調節(jié)系統主

17、要由感應機構，傳動放大機構，執(zhí)行機構組成。十四. 汽輪機滑銷系統及作用汽輪機從冷態(tài)啟動到運行正常， 是一個加熱過程，而停 車又是一個冷卻過程。在次過程中，有的零部件的溫度變化 極大。為了確保汽輪機在整個啟停過程中， 既能自由地膨脹 和收縮，以避免產生過高的熱應力，又必須保證汽缸的中心 線不移動。因而設置了滑銷系統?；N主要有縱銷、橫銷和立銷。在汽缸的高壓端與排汽 端各設置一立銷。以保證在垂直方向上缸體熱膨脹能處在正 確位置上，并確保不致發(fā)生扭轉變形。在低壓缸有兩個橫銷，缸體可沿這兩個圓柱型銷子作橫向滑動， 同時他們與縱銷的 交叉點就是整個缸體的膨脹死點。獨立座落在底座上的前軸 承箱，支承著缸體

18、兩只外伸的貓爪，貓爪通過橫銷與前軸承 箱連接受熱膨脹時，貓爪可沿著滑銷作橫向滑動。前軸承箱 與底座之間設有縱銷，當缸體軸向膨脹時，通過貓爪下的橫 銷，推動前軸承箱向前滑動。十五.汽輪機的輔助設備及作用1. 凝汽器：利用循環(huán)水冷卻，使汽輪機的乏汽冷凝成水，以形成真空。2. 凝泵：一般有兩臺互為備用，用以從凝汽器的熱片中抽出冷凝液送鍋爐系統。3. 主抽汽器：共設兩臺互為備用。在運行時抽出從蒸汽中帶入或通過汽輪機真空系統漏入并聚集在凝汽器里的不凝結氣 體，以維持凝汽器里的真空。4. 輔助抽汽器：在汽輪機開車前，用以較快地抽出空氣，產生必要的真空，以縮短啟動時間，一般功率較大。十六.臨界轉速：盡管汽輪機轉子上的各個部件都制造得很精密，在裝配 時也做了平衡。但是轉子的重心還是不可能完全和軸的中心 相重合，存在著偏差，因此在軸旋轉時就產生了離心力，這 就是造成汽輪機振動的主要原因。 轉子旋轉時，重心隨著軸 中心線而轉動，