第三章 其它形式的壓縮機(jī)

1、第三章 其它形式的壓縮機(jī)軸流式壓縮機(jī)軸流式壓縮機(jī)是動(dòng)力型氣體壓縮機(jī)械的一種型式，氣體在壓縮機(jī)內(nèi)大致沿轉(zhuǎn)軸平行方向流動(dòng)。1 結(jié)構(gòu) 圖3-1為我國(guó)生產(chǎn)的Z3250- 46軸流式壓縮機(jī)縱剖面圖。壓縮機(jī)為九級(jí)，由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。2 壓縮機(jī)的主要性能參數(shù) 氣體介質(zhì)：空氣 ； 進(jìn)氣條件： 進(jìn)氣壓力ps=88260Pa（a）進(jìn)氣溫度 ts=34°C； 進(jìn)口容積流量： 3250m3/min出口壓力： pd=405996Pa（a）壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速： 4400r/min 壓縮機(jī)所需軸功率： 10700kW 汽輪機(jī)功率： 12000kW3 通流部件及其功用 壓縮機(jī)中的進(jìn)氣管、收斂器、進(jìn)氣導(dǎo)流器、級(jí)組（動(dòng)葉和導(dǎo)

2、流器）、出口導(dǎo)流器、擴(kuò)壓器和出氣管等元件稱為通流部件，其總成稱為壓縮機(jī)的通流部分。4 通流部件及其功用 （1）進(jìn)氣管 進(jìn)氣管的作用是使大氣或輸氣管道中來(lái)的氣體較均勻地進(jìn)入環(huán)形收斂器。 （2）收斂器 它使進(jìn)氣管中的氣流適當(dāng)加速，以保證進(jìn)氣導(dǎo)流器前的氣流具有均勻的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)。（3） 進(jìn)氣導(dǎo)流器 由均布于氣缸上的葉片組成。它使氣流沿葉片高度以一定大小的速度和方向進(jìn)入第一級(jí)工作輪葉片（動(dòng)葉）。 （4）工作輪葉片（動(dòng)葉） 它是由裝在轉(zhuǎn)盤(pán)上均布的動(dòng)葉片組成。第一列動(dòng)葉與其后面的靜葉（導(dǎo)流器）組合在一起稱為一級(jí)，本壓縮機(jī)共有九級(jí)。 動(dòng)葉的功用是將轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械功傳給氣體，以增加氣體的壓力能和動(dòng)能。5）

3、導(dǎo)流器（靜葉） 它由位于動(dòng)葉后均勻固定在氣缸上的一列葉片組成，稱導(dǎo)流器，有時(shí)稱中間導(dǎo)流器。導(dǎo)流器的功用是將工作輪葉片中流出來(lái)的氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。另一方面又使氣流在進(jìn)入下一級(jí)動(dòng)葉前有一定的速度和方向。 由于軸流式壓縮機(jī)大多是多級(jí)串聯(lián)工作，故可使氣流逐級(jí)壓縮到所需要的壓力。（6）出口導(dǎo)流器 在最后一級(jí)導(dǎo)流器后面，還在氣缸上均勻裝有一列葉片，稱出口導(dǎo)流器。其功用是使末級(jí)導(dǎo)流器中出來(lái)的氣流沿葉片高度轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng)，以避免氣流在擴(kuò)壓器中有旋繞而增加損失。而且也可以使后面擴(kuò)壓器中的流動(dòng)穩(wěn)定，提高壓縮機(jī)效率。（7） 擴(kuò)壓器 氣缸在壓縮機(jī)通流部分的出口處形成一段環(huán)形的出口擴(kuò)壓器。其功用是將出口導(dǎo)流器中流出

4、來(lái)的氣流均勻地減速，使這一部分剩余動(dòng)能（余速）有效地轉(zhuǎn)化為壓力能。 （8）出氣管 將氣流沿徑向收集起來(lái)輸送到所需要的地方。5 軸流式壓縮機(jī)的主要特點(diǎn) （1）效率較高，單機(jī)效率可達(dá)到had （2）單位面積流通能力大，徑向尺寸小，適用于大流量的場(chǎng)合。 （3）單級(jí)壓縮比較低。亞聲速級(jí)壓縮比1.051.28。目前單機(jī)壓縮比已達(dá)17。 （4）與離心式壓縮機(jī)相比，穩(wěn)定工況區(qū)較窄，等轉(zhuǎn)速線較陡。當(dāng)壓力變化時(shí)，流量變化較小。 （5）轉(zhuǎn)速較低（30005000r/min），更適合于用一般汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動(dòng)。 （6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維修方便，但工藝要求高，葉片型線復(fù)雜。第二節(jié) 螺桿式壓縮機(jī)2、雙螺桿壓縮機(jī)的結(jié)

5、構(gòu)及工作原理2、雙螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理陰螺桿(陰轉(zhuǎn)子)氣缸(5-7個(gè)齒槽)； 陽(yáng)螺桿(陽(yáng)轉(zhuǎn)子)活塞(4-6個(gè)齒,個(gè)別3齒)u 典型齒數(shù) 4:6 新發(fā)展 5:6 趨勢(shì) 6:7u 希望一轉(zhuǎn)中有更多排量(工作容積)u 希望每個(gè)齒槽中工作時(shí)間縮短，使泄漏量減少螺桿式壓縮機(jī)系容積型壓縮機(jī)，其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程從進(jìn)氣過(guò)程開(kāi)始，然后氣體在密封的齒槽容積中經(jīng)歷壓縮，最后移至排氣過(guò)程。LG型式代號(hào)轉(zhuǎn)子直徑´10mm排氣量, m3/min進(jìn)、排氣壓力,105Pa5、主要特點(diǎn)5.1 優(yōu)點(diǎn) 螺桿式壓縮機(jī)具有較高的齒頂線速度，轉(zhuǎn)速可高達(dá)每分鐘萬(wàn)轉(zhuǎn)以上，故?？膳c高速驅(qū)動(dòng)機(jī)直聯(lián)。因此，它的單位排氣量的體積、質(zhì)量、占地

6、面積以及排氣脈動(dòng)均遠(yuǎn)比活塞式壓縮機(jī)為小。 螺桿式壓縮機(jī)沒(méi)有如活塞式壓縮機(jī)那樣的氣閥、活塞環(huán)等易損件，因而它運(yùn)動(dòng)可靠，壽命長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。此外，由于沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)零部件，不存在不平衡慣性力（矩），所以螺桿式壓縮機(jī)基礎(chǔ)小，甚至可實(shí)現(xiàn)無(wú)基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)。 無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)，可保持氣體潔凈（不含油），又由于陰、陽(yáng)螺桿齒面間實(shí)際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓送含液氣體、臟氣體（含液體、粉塵氣體及易聚合氣體等）。此外，噴油螺桿式壓縮機(jī)可獲得很高的單級(jí)壓縮比（最高達(dá)2030）以及低的排氣溫度。 螺桿式壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，不同于動(dòng)力型壓縮機(jī)，其內(nèi)壓縮比與轉(zhuǎn)速、氣體密度無(wú)

7、關(guān)系。 螺桿式壓縮機(jī)在寬廣的工況范圍內(nèi)，仍能保持較高的效率，沒(méi)有動(dòng)力型壓縮機(jī)在小排氣量時(shí)出現(xiàn)的喘振現(xiàn)象。5.2 缺陷 噪音。由于基元容積周期性地與進(jìn)、排氣孔口連通，以及氣體通過(guò)間隙的泄漏等原因，致使螺桿式壓縮機(jī)產(chǎn)生很強(qiáng)的中、高頻噪聲，故必須采取消音、減噪措施。 加工難度大。由于螺桿齒面是一空間齒面，且加工精度要求又高，故需特制的刀具在專用設(shè)備上進(jìn)行加工。 泄露及密封限制。由于機(jī)器是依靠間隙密封氣體，以及轉(zhuǎn)子剛度等方面的限制，螺桿式壓縮機(jī)只適用于中、低壓范圍。5.3、螺桿壓縮機(jī)與活塞式壓縮機(jī)比較序號(hào)螺桿壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)1轉(zhuǎn)速高、體積小轉(zhuǎn)速低、體積大2壓比大，排氣溫度低，不會(huì)結(jié)碳?jí)罕刃?，排氣溫?/p>

8、高，易結(jié)碳3沒(méi)有吸排氣閥，運(yùn)轉(zhuǎn)部件少，易損件少，維護(hù)管理方便，無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)有吸排氣閥，部件多，易損壞4可帶液運(yùn)行，在運(yùn)轉(zhuǎn)中可噴液（噴水、柴油）冷卻，是多變壓縮，效率高不能帶液運(yùn)行，易液擊，損壞機(jī)器，效率較低5吸排氣連續(xù)，振動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)吸排氣不連續(xù)，振動(dòng)大6同步齒輪保證螺桿型面不接觸，螺桿上設(shè)有溝槽，可帶雜質(zhì)安全運(yùn)行不能含有雜質(zhì)7密封好、泄漏少缸體與活塞環(huán)間易泄漏6、 排氣量調(diào)節(jié) （1）變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 螺桿壓縮機(jī)的排氣量和轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。 由于螺桿壓縮機(jī)有其自身的最佳轉(zhuǎn)速，過(guò)分低于最佳轉(zhuǎn)速 時(shí)，運(yùn)行效率將大大降低，所以，通常調(diào)速范圍是額定轉(zhuǎn)速的60100%。 （2）滑閥調(diào)節(jié) 減短螺桿的有效軸向

9、長(zhǎng)度，以達(dá)到調(diào)節(jié)排氣量之目的。 這種調(diào)節(jié)方法是在噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)體上裝一滑動(dòng)調(diào)節(jié)閥（簡(jiǎn)稱滑閥），它位于排氣一側(cè)機(jī)體兩內(nèi)圓的交點(diǎn)外，且能在氣缸軸線平衡方向上來(lái)回移動(dòng)?；y的運(yùn)動(dòng)是由與它連成一體的油壓活塞推動(dòng)進(jìn)行連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)?；y調(diào)節(jié)具有以下特點(diǎn)： （1）調(diào)節(jié)范圍廣，可在10010%的排氣范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)自動(dòng)調(diào)節(jié)。 （2）調(diào)節(jié)方便，適用于工況變動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，目前廣泛用于制冷、空調(diào)螺桿壓縮機(jī)組中。油田氣壓縮機(jī)組中也開(kāi)始使用。 （3）調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性好，在10050%的排氣量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)機(jī)消耗的功率幾乎與壓縮機(jī)排氣量的減少成正比例下降。7、 驅(qū)動(dòng)方式 除常用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)外，還有用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽輪機(jī)、

10、燃?xì)廨啓C(jī)以及特種電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。在傳動(dòng)方式上，有直接傳動(dòng)、經(jīng)增速齒輪傳動(dòng)、以及螺桿式壓縮機(jī)所特有的所謂“陰拖陽(yáng)”（特殊型）的傳動(dòng)方式。 7.1 無(wú)油螺桿壓縮機(jī) 采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，因電頻率50Hz時(shí)，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，往往不能滿足螺桿壓縮機(jī)最佳線速度的要求，故其中間需增設(shè)增速齒輪。對(duì)于大型螺桿壓縮機(jī)適用于蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)。7.2 噴油螺桿壓縮機(jī) 噴油螺桿壓縮機(jī)的最佳圓周速度較低，約在2045m/s之間，視型線是否對(duì)稱而有所不同，因而陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般不高于3000r/min。此外，噴油螺桿中無(wú)同步齒輪，螺桿本身起著同步齒輪的作用。一級(jí)噴油螺桿壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，常采用直接傳動(dòng)

11、方式。第三節(jié) 單螺桿壓縮機(jī)  單螺桿式壓縮機(jī)是在上世紀(jì)70年代由法國(guó)辛恩開(kāi)發(fā)出來(lái)，因其的結(jié)構(gòu)更加合理，迅速的應(yīng)用到國(guó)防領(lǐng)域，并被開(kāi)發(fā)國(guó)家保護(hù)起來(lái)，技術(shù)一直都相對(duì)獨(dú)立。1、工作原理與基本結(jié)構(gòu)1.1 基本結(jié)構(gòu) 單螺桿壓縮機(jī)的工作原理和其他容積型壓縮機(jī)相仿，其基元容積是由螺桿齒槽、氣缸以及星輪所構(gòu)成。1.2 工作原理 隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，基元容積作周期性地?cái)U(kuò)大與縮小，配以相應(yīng)的吸氣腔、排氣孔口以及相應(yīng)的螺桿與星輪凸齒的嚙合運(yùn)動(dòng)，就能實(shí)現(xiàn)壓縮氣體的基本過(guò)程吸氣、壓縮和排氣過(guò)程?？砂崖輻U齒槽看成為活塞式壓縮機(jī)的氣缸，星輪凸齒看成活塞，故星輪凸齒與螺桿齒槽相嚙合運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于活塞沿氣缸作推進(jìn)運(yùn)動(dòng)。2

12、 主要特點(diǎn)結(jié)構(gòu)合理，具有理想的力平衡性 作用于螺桿齒槽內(nèi)的氣體軸向載荷互相抵消，作用于螺桿上的氣體徑向力也互相抵消。即螺桿不承受任何徑向或軸向氣體力。 只有星輪凸齒上承受氣體力，但其值很小，只有活塞式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)的1/30左右?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，可選用普通滾動(dòng)軸承，壽命較長(zhǎng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便 與同類型活塞式壓縮機(jī)相比，質(zhì)量輕、零部件少。2.3 摩擦和磨損少 在單螺桿壓縮機(jī)中，良好的力平衡性質(zhì)使軸承負(fù)荷小，致使摩擦功率損失及磨損均很小。星輪承受的氣體力也很小，所以螺桿帶動(dòng)星輪旋轉(zhuǎn)僅需克服其值很小的星輪軸承摩擦阻力。 單螺桿壓縮機(jī)還具有容積效率高 （因?yàn)闆](méi)有排氣余隙容積及相應(yīng)的反向膨脹過(guò)程）

13、、操作維修簡(jiǎn)便、排氣脈動(dòng)性小等特點(diǎn)。3 氣量調(diào)節(jié) 單螺桿壓縮機(jī)的排氣量可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍是全負(fù)荷的25100%。 單螺桿壓縮機(jī)用于壓縮天然氣，國(guó)內(nèi)還未用過(guò)，但是根據(jù)噴油螺桿壓縮機(jī)已應(yīng)用于天然氣的壓縮，單螺桿壓縮機(jī)也應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。 單螺桿壓縮機(jī)的壓縮比一般可達(dá)10，有可能獲得高達(dá)1016的壓縮比。第四節(jié) 滑片式壓縮機(jī) 1 結(jié)構(gòu)及工作原理滑片式壓縮機(jī)的主要機(jī)件由三部分組成：氣缸、轉(zhuǎn)子及滑片?；綁嚎s機(jī)的轉(zhuǎn)子偏心配置在氣缸內(nèi)，轉(zhuǎn)子上開(kāi)有若干縱向凹槽，在凹槽中裝有能沿徑向自由滑動(dòng)的滑片。 由于轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)偏心配置，氣缸內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子外表面間構(gòu)成一個(gè)月牙形空間。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑片受離心力的作用從槽中甩

14、出，其端部緊貼在氣缸內(nèi)壁上，月牙形的空間被滑片分隔成若干扇形的小室，即基元容積。 在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，每一基元容積將由最小值逐漸變大，直到最大值；再由最大值逐漸變小，變到最小值。隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，基元容積遵循上述規(guī)律周而復(fù)始變化。2 滑片式壓縮機(jī)分類 按滑片與轉(zhuǎn)子、氣缸之間的不同潤(rùn)滑方式（它主要取決于滑片材料），滑片式壓縮機(jī)可分為三種： 1）滴油滑片式壓縮機(jī) 采用鋼質(zhì)滑片，氣缸中滴油潤(rùn)滑（通常采用注油器或油杯向氣缸內(nèi)注入少量的潤(rùn)滑油），注入氣缸中的少量潤(rùn)滑油隨壓縮氣體帶走，不進(jìn)行分離回收。2）噴油滑片式壓縮機(jī) 采用酚醛樹(shù)脂纖維層壓板或合金鑄鐵滑片，氣缸中噴油潤(rùn)滑（兼作冷卻、密封），即借助油泵

15、或氣體壓力將潤(rùn)滑油大量噴入氣缸，與被壓縮的氣體混合，在排出管道之后再將油分離出來(lái)，并循環(huán)使用。這種滑片式壓縮機(jī)必須附帶一套潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)（油泵、濾油器、油冷卻器、油氣分離器等）。 3）無(wú)油滑片式壓縮機(jī) 滑片采用石墨及有機(jī)合成材料等自潤(rùn)滑材料，故氣缸內(nèi)無(wú)需再添加任何潤(rùn)滑劑。這種機(jī)器多用于壓縮不允許被油污染的氣體。3 滑片式壓縮機(jī)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 滑片式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，操作和維修保養(yǎng)方便。它幾乎完全平衡，無(wú)振動(dòng)，所以要求的基礎(chǔ)小。此外，在旋轉(zhuǎn)一周之中有多個(gè)基元容積與進(jìn)、排氣管接通，因此進(jìn)排氣壓力脈動(dòng)較小，不需安裝很大的儲(chǔ)氣器。 主要缺點(diǎn)： 滑片與轉(zhuǎn)子、氣缸之間有很大的機(jī)械摩擦，產(chǎn)生較大的能量損失，因此效率較低。 以排氣量10m3/min，排氣壓力（g）的移動(dòng)式空壓機(jī)為例，其效率要比同參數(shù)的螺桿式壓縮機(jī)約低10%，比同參數(shù)的活塞式壓縮機(jī)約低20%。 4 滑片式壓縮機(jī)應(yīng)用 滑片式壓縮機(jī)廣泛運(yùn)用于各種中、