離心式壓縮機(jī)專題(一)

1、離心式壓縮機(jī)專題（一）離心式壓縮機(jī)的定義1離心式壓縮機(jī)的總體介紹主要包括離心式壓縮機(jī)的定義、原理、構(gòu)成、特點(diǎn)、分類及應(yīng)用。1.1 離心式壓縮機(jī)的定義離心式壓縮機(jī)是為氣體增壓的一種機(jī)械，屬于透平式壓縮機(jī)的一種。什么是透平式壓縮機(jī)？透平式壓縮機(jī)是一種葉片式旋轉(zhuǎn)機(jī)械，是利用葉片和氣體的相互作用，提高氣體的壓力和 動(dòng)能，并利用相繼的通流元件使氣流減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能，進(jìn)一步提高氣體壓 力的壓縮機(jī)。其本質(zhì)是利用慣性的方法，通過氣流的不斷加速、繼而減速，使氣體因慣性而彼此被擠 壓，從而縮短分子間的距離，提高氣體壓力。透平式壓縮機(jī)按氣體主要運(yùn)動(dòng)方向一般可以分為離心式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)及軸流離心 組

2、合式壓縮機(jī)。其中，軸流壓縮機(jī)，葉片對氣體做功時(shí)，氣體主要流動(dòng)方向與壓縮機(jī)軸線 平行；離心式壓縮機(jī)，葉輪對氣體做功時(shí)，氣體主要流動(dòng)方向與壓縮機(jī)軸線垂直。什么是離心式壓縮機(jī)？離心式壓縮機(jī)是指通過葉輪旋轉(zhuǎn)，氣體受離心力的作用，沿著垂直壓縮機(jī)軸的徑向方向流 動(dòng)，氣體壓力提高，同時(shí)流速提高；然后在擴(kuò)壓器等擴(kuò)張通道中，氣體流速降低，同時(shí)實(shí) 現(xiàn)壓力進(jìn)一步提高的透平式壓縮機(jī)。離心式壓縮機(jī)的原理和構(gòu)成1.2 離心式壓縮機(jī)的原理當(dāng)氣體進(jìn)入離心式壓縮機(jī)，流過葉輪時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對氣體做功，使氣體的壓力和速 度得到提高，即離心式壓縮機(jī)通過葉輪首先將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能和動(dòng) 能。然后，氣體流經(jīng)擴(kuò)壓器等擴(kuò)張

3、通道，實(shí)現(xiàn)降速增壓作用，使氣體的部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)變?yōu)?壓力能，進(jìn)一步提高氣體壓力?？梢赃@樣理解，原動(dòng)機(jī)（比如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、電機(jī)）將機(jī)械能傳遞給離心式壓縮機(jī)的 轉(zhuǎn)子，離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子通過葉輪將機(jī)械能傳遞給壓縮氣體，氣體在離心力的作用下沿 著垂直壓縮機(jī)軸的徑向方向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一次升壓，同時(shí)伴隨升速，然后再經(jīng)過擴(kuò)壓器等擴(kuò) 張通道實(shí)現(xiàn)降速和進(jìn)一步升壓。另外，如果通過一個(gè)工作葉輪做功得到的壓力不夠，還可以可通過使多級(jí)葉輪串聯(lián)起來工 作的方法來達(dá)到對出口壓力的要求。1.3 離心式壓縮機(jī)的構(gòu)成離心式壓縮機(jī)主要由本體部分和輔助系統(tǒng)構(gòu)成。離心式壓縮機(jī)的本體主要包括兩個(gè)部分，第一部分是轉(zhuǎn)動(dòng)部件，主要有主軸、葉輪、

4、平衡 盤、推力盤、軸套，以及其他軸上零部件等；第二部分是靜止部件，主要有機(jī)殼、隔板、 擴(kuò)壓器、彎道、回流器、進(jìn)氣室、排氣室、徑向軸承、推力軸承及部分密封等。另外，為了確保壓縮機(jī)正常、持續(xù)、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，還必須有輔助系統(tǒng)，如潤滑系統(tǒng)、控制 系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、監(jiān)測診斷系統(tǒng)以及保護(hù)系統(tǒng)等。離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)1.4 離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)離心式壓縮機(jī)有哪些優(yōu)點(diǎn)？排氣量大而連續(xù)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。了解往復(fù)式壓縮機(jī)的朋友可能都知道，往復(fù)式壓縮機(jī)通 過活塞往復(fù)工作，會(huì)產(chǎn)生氣流脈動(dòng)和壓力波動(dòng)；而離心式壓縮機(jī)通過葉輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)工 作，因此排氣更加連續(xù)，運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小、重量輕。在相同的排氣量條件下，特別是排

5、氣量比較大時(shí)， 往復(fù)式壓縮機(jī)的體積相對更加龐大；而離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)相對簡單緊湊，體積更小，重 量更輕。易損件少，運(yùn)轉(zhuǎn)周期長。有的朋友可能知道，往復(fù)式壓縮機(jī)存在三大易損件，有活塞 環(huán)、密封填料、氣閥；而離心式壓縮機(jī)的易損件相對比較少，因此同等條件下，維修次數(shù) 相對少，運(yùn)轉(zhuǎn)周期相對長。氣缸內(nèi)無潤滑油，因此介質(zhì)不易受到潤滑油污染，且有利于氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。 轉(zhuǎn)速相對較高。往復(fù)式壓縮機(jī)因受慣性的影響轉(zhuǎn)速不宜過高，而離心式壓縮機(jī)相對可 以實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，因此適用于工業(yè)汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)等直接驅(qū)動(dòng)，可以優(yōu)化工廠的能 源利用。離心式壓縮機(jī)有哪些缺點(diǎn)？ 不適用于流量太小壓比過高的場合。由于受多種因素限制，離

6、心式壓縮機(jī)需要保證葉 輪的寬度，因此一般用于大中流量的場合，而為了提高壓比，通常需要用齒輪進(jìn)行增速， 或者增加級(jí)數(shù)，而且功耗也會(huì)增大，因此不適用于流量太小壓比過高的場合。效率一般比往復(fù)式壓縮機(jī)低。因?yàn)殡x心式壓縮機(jī)的內(nèi)漏損失和流動(dòng)損失等能量損失相 對較大，所以效率一般比往復(fù)式壓縮機(jī)低。 單一機(jī)組穩(wěn)定工況范圍窄，一方面較低流量有可能引起離心式壓縮機(jī)喘振，另外一方 面只有在設(shè)計(jì)工況范圍時(shí)，才能得到較高的效率。 對壓縮介質(zhì)要求相對高，不耐雜質(zhì)和液滴，如果壓縮氣體帶有雜質(zhì)或液滴，對離心式 壓縮機(jī)的運(yùn)行是非常不利的，容易引發(fā)壓縮機(jī)故障。離心式壓縮機(jī)的分類1.5離心式壓縮機(jī)的分類級(jí)、段、缸的概念首先介紹一下

7、級(jí)的概念，一個(gè)葉輪及與之配合的固定元件所構(gòu)成的基本單元稱為一級(jí)。根 據(jù)級(jí)在壓縮機(jī)段中的位置不同，又分為首級(jí)、中間級(jí)和末級(jí)。首級(jí)指壓縮機(jī)（段）的第一 級(jí)，靠近壓縮機(jī)（段）進(jìn)口；末級(jí)指壓縮機(jī)（段）的最后一級(jí)，靠近壓縮機(jī)（段）出口； 其余各級(jí)為中間級(jí)。接下來介紹一下段的概念，氣體從進(jìn)氣室進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮后從排氣室排出，則該進(jìn)氣 室與排氣室之間的所有級(jí)組成一個(gè)段?？梢赃@樣理解，每完成一次從進(jìn)氣室進(jìn)氣到排氣室 排氣的一個(gè)最小過程就可以稱為一段，而一個(gè)段內(nèi)可以有多個(gè)級(jí)。當(dāng)壓縮氣體需要中間冷卻時(shí)，壓縮機(jī)通常會(huì)存在多個(gè)段。經(jīng)過一段壓縮后，再通過冷卻器進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入下 一段。最后介紹一下缸的概念，一個(gè)機(jī)殼

8、（或氣缸）里容納的所有段和級(jí)稱為一個(gè)缸。一個(gè)缸內(nèi) 可以有多個(gè)段，但是只有一個(gè)轉(zhuǎn)子。如果壓縮機(jī)的壓比很高，需要很多級(jí)葉輪進(jìn)行壓縮， 此時(shí)壓縮機(jī)則經(jīng)常采用多缸形式，如低壓缸、中壓缸、高壓缸等。離心式壓縮機(jī)的分類: 按機(jī)殼數(shù)目，可以分為單缸型和多缸型。單缸型指的是只有一個(gè)氣缸，多缸型指的是 有兩個(gè)或兩個(gè)以上氣缸。比如兩個(gè)缸分為低壓缸和高壓缸，三個(gè)缸分為低壓缸、中壓缸和 高壓缸等。 按照機(jī)殼剖分形式，可以分為水平剖分型和垂直剖分型。水平剖分型，壓縮機(jī)機(jī)殼為 水平剖分的上下兩個(gè)部分；垂直剖分型，壓縮機(jī)機(jī)殼為垂直剖分的筒形。 按氣體在壓縮過程中的冷卻次數(shù)，可以分為單段型、多段型和等溫型。單段型在氣體 壓縮

9、過程中一般不進(jìn)行冷卻；多段型在氣體壓縮機(jī)過程中至少冷卻一次，每當(dāng)氣體從一段 出來進(jìn)入下一段之前需要進(jìn)行冷卻；等溫型在氣體壓縮過程中每次都進(jìn)行冷卻，氣體經(jīng)每 一級(jí)壓縮后進(jìn)入下一級(jí)之前均需要進(jìn)行冷卻。 按工藝用途，可以分為不同工藝的離心式壓縮機(jī)，比如空氣壓縮機(jī)、天然氣壓縮機(jī)、 裂解氣壓縮機(jī)、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、氨壓機(jī)、氮壓機(jī)、合成氣壓縮機(jī)等等。離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用1.6離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用據(jù)資料記載，第一臺(tái)工業(yè)上使用的離心壓縮機(jī)是在人類邁入20世紀(jì)時(shí)與早期的內(nèi)燃機(jī)一同出現(xiàn)的，在20世紀(jì)初期，這些壓縮機(jī)也被應(yīng)用在過程工業(yè)中，最早應(yīng)用的是鋼鐵廠中 的高爐鼓風(fēng)機(jī)。在之后的發(fā)展過程中，離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用伴隨著設(shè)計(jì)

10、和制造技術(shù)水平的 提高而逐步發(fā)展。在離心式壓縮機(jī)發(fā)展的初級(jí)階段，受設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平的限制，只適用于低、中壓力和 大流量的場合。后來，隨著氣體動(dòng)力學(xué)、葉輪設(shè)計(jì)加工、軸承和密封等技術(shù)的研究和發(fā) 展，解決了離心式壓縮機(jī)向高壓力、寬流量范圍發(fā)展的許多問題，同時(shí)提高了離心式壓縮 機(jī)的效率，從而使離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展。目前，離心式壓縮機(jī)已經(jīng)成為以石化能源（煤、天然氣、石油）為原料的化工生產(chǎn)，以及 氣體增壓和輸送過程中的關(guān)鍵設(shè)備，在化工（合成氨、尿素、乙烯等）、石油煉化（重 整、催化裂化等）、天然氣（輸氣工程、天然氣液化等）、空氣分離、冶煉等領(lǐng)域中的應(yīng) 用越來越廣泛，已成為這些領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。另外，隨著技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展和提高，離心式壓縮機(jī)的性能將會(huì)越來越高，在新的可 替代技術(shù)出現(xiàn)之前，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來越廣泛。內(nèi)容小結(jié)：通過前5天第一部分內(nèi)容離心式壓縮機(jī)的總體介紹，我們學(xué)習(xí)了離心式壓縮機(jī)的定義，知 道了什么是離心式壓縮機(jī)；學(xué)習(xí)了離心式壓縮機(jī)的原理，知道了離心式壓縮機(jī)的能量轉(zhuǎn)換 及兩次氣體升壓過程；