第三章 其它形式的壓縮機

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

2、流器）、出口導(dǎo)流器、擴壓器和出氣管等元件稱為通流部件，其總成稱為壓縮機的通流部分。4 通流部件及其功用 （1）進氣管 進氣管的作用是使大氣或輸氣管道中來的氣體較均勻地進入環(huán)形收斂器。 （2）收斂器 它使進氣管中的氣流適當加速，以保證進氣導(dǎo)流器前的氣流具有均勻的速度場和壓力場。（3） 進氣導(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入第一級工作輪葉片（動葉）。 （4）工作輪葉片（動葉） 它是由裝在轉(zhuǎn)盤上均布的動葉片組成。第一列動葉與其后面的靜葉（導(dǎo)流器）組合在一起稱為一級，本壓縮機共有九級。 動葉的功用是將轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)機械功傳給氣體，以增加氣體的壓力能和動能。5）

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

4、來的氣流均勻地減速，使這一部分剩余動能（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輸送到所需要的地方。5 軸流式壓縮機的主要特點 （1）效率較高，單機效率可達到had （2）單位面積流通能力大，徑向尺寸小，適用于大流量的場合。 （3）單級壓縮比較低。亞聲速級壓縮比1.051.28。目前單機壓縮比已達17。 （4）與離心式壓縮機相比，穩(wěn)定工況區(qū)較窄，等轉(zhuǎn)速線較陡。當壓力變化時，流量變化較小。 （5）轉(zhuǎn)速較低（30005000r/min），更適合于用一般汽輪機、燃氣輪機直接驅(qū)動。 （6）結(jié)構(gòu)簡單，運行維修方便，但工藝要求高，葉片型線復(fù)雜。第二節(jié) 螺桿式壓縮機2、雙螺桿壓縮機的結(jié)

5、構(gòu)及工作原理2、雙螺桿壓縮機的結(jié)構(gòu)及工作原理陰螺桿(陰轉(zhuǎn)子)氣缸(5-7個齒槽)； 陽螺桿(陽轉(zhuǎn)子)活塞(4-6個齒,個別3齒)u 典型齒數(shù) 4:6 新發(fā)展 5:6 趨勢 6:7u 希望一轉(zhuǎn)中有更多排量(工作容積)u 希望每個齒槽中工作時間縮短，使泄漏量減少螺桿式壓縮機系容積型壓縮機，其運轉(zhuǎn)過程從進氣過程開始，然后氣體在密封的齒槽容積中經(jīng)歷壓縮，最后移至排氣過程。LG型式代號轉(zhuǎn)子直徑´10mm排氣量, m3/min進、排氣壓力,105Pa5、主要特點5.1 優(yōu)點 螺桿式壓縮機具有較高的齒頂線速度，轉(zhuǎn)速可高達每分鐘萬轉(zhuǎn)以上，故常可與高速驅(qū)動機直聯(lián)。因此，它的單位排氣量的體積、質(zhì)量、占地

6、面積以及排氣脈動均遠比活塞式壓縮機為小。 螺桿式壓縮機沒有如活塞式壓縮機那樣的氣閥、活塞環(huán)等易損件，因而它運動可靠，壽命長，易于實現(xiàn)遠距離控制。此外，由于沒有往復(fù)運動零部件，不存在不平衡慣性力（矩），所以螺桿式壓縮機基礎(chǔ)小，甚至可實現(xiàn)無基礎(chǔ)運轉(zhuǎn)。 無油螺桿式壓縮機，可保持氣體潔凈（不含油），又由于陰、陽螺桿齒面間實際上留有間隙，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，噴油螺桿式壓縮機可獲得很高的單級壓縮比（最高達2030）以及低的排氣溫度。 螺桿式壓縮機具有強制輸氣的特點，即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，不同于動力型壓縮機，其內(nèi)壓縮比與轉(zhuǎn)速、氣體密度無

7、關(guān)系。 螺桿式壓縮機在寬廣的工況范圍內(nèi)，仍能保持較高的效率，沒有動力型壓縮機在小排氣量時出現(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、排氣孔口連通，以及氣體通過間隙的泄漏等原因，致使螺桿式壓縮機產(chǎn)生很強的中、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)備上進行加工。 泄露及密封限制。由于機器是依靠間隙密封氣體，以及轉(zhuǎn)子剛度等方面的限制，螺桿式壓縮機只適用于中、低壓范圍。5.3、螺桿壓縮機與活塞式壓縮機比較序號螺桿壓縮機活塞式壓縮機1轉(zhuǎn)速高、體積小轉(zhuǎn)速低、體積大2壓比大，排氣溫度低，不會結(jié)碳壓比小，排氣溫度

8、高，易結(jié)碳3沒有吸排氣閥，運轉(zhuǎn)部件少，易損件少，維護管理方便，無故障運行時間長有吸排氣閥，部件多，易損壞4可帶液運行，在運轉(zhuǎn)中可噴液（噴水、柴油）冷卻，是多變壓縮，效率高不能帶液運行，易液擊，損壞機器，效率較低5吸排氣連續(xù)，振動小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)吸排氣不連續(xù)，振動大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) 螺桿壓縮機的排氣量和轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。 由于螺桿壓縮機有其自身的最佳轉(zhuǎn)速，過分低于最佳轉(zhuǎn)速 時，運行效率將大大降低，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、長度，以達到調(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機體上裝一滑動調(diào)節(jié)閥（簡稱滑閥），它位于排氣一側(cè)機體兩內(nèi)圓的交點外，且能在氣缸軸線平衡方向上來回移動。滑閥的運動是由與它連成一體的油壓活塞推動進行連續(xù)無級調(diào)節(jié)。滑閥調(diào)節(jié)具有以下特點： （1）調(diào)節(jié)范圍廣，可在10010%的排氣范圍內(nèi)進行無級自動調(diào)節(jié)。 （2）調(diào)節(jié)方便，適用于工況變動頻繁的場合，目前廣泛用于制冷、空調(diào)螺桿壓縮機組中。油田氣壓縮機組中也開始使用。 （3）調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性好，在10050%的排氣量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，驅(qū)動機消耗的功率幾乎與壓縮機排氣量的減少成正比例下降。7、 驅(qū)動方式 除常用的電動機驅(qū)動外，還有用天然氣發(fā)動機、蒸汽輪機、

10、燃氣輪機以及特種電機驅(qū)動的。在傳動方式上，有直接傳動、經(jīng)增速齒輪傳動、以及螺桿式壓縮機所特有的所謂“陰拖陽”（特殊型）的傳動方式。 7.1 無油螺桿壓縮機 采用電動機驅(qū)動時，因電頻率50Hz時，電動機的最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，往往不能滿足螺桿壓縮機最佳線速度的要求，故其中間需增設(shè)增速齒輪。對于大型螺桿壓縮機適用于蒸汽輪機或燃氣輪機驅(qū)動。7.2 噴油螺桿壓縮機 噴油螺桿壓縮機的最佳圓周速度較低，約在2045m/s之間，視型線是否對稱而有所不同，因而陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般不高于3000r/min。此外，噴油螺桿中無同步齒輪，螺桿本身起著同步齒輪的作用。一級噴油螺桿壓縮機用電動機驅(qū)動時，常采用直接傳動

11、方式。第三節(jié) 單螺桿壓縮機  單螺桿式壓縮機是在上世紀70年代由法國辛恩開發(fā)出來，因其的結(jié)構(gòu)更加合理，迅速的應(yīng)用到國防領(lǐng)域，并被開發(fā)國家保護起來，技術(shù)一直都相對獨立。1、工作原理與基本結(jié)構(gòu)1.1 基本結(jié)構(gòu) 單螺桿壓縮機的工作原理和其他容積型壓縮機相仿，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擴大與縮小，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動，就能實現(xiàn)壓縮氣體的基本過程吸氣、壓縮和排氣過程。可把螺桿齒槽看成為活塞式壓縮機的氣缸，星輪凸齒看成活塞，故星輪凸齒與螺桿齒槽相嚙合運動時，相當于活塞沿氣缸作推進運動。2

12、 主要特點結(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、螺桿式壓縮機的1/30左右。基于上述特點，可選用普通滾動軸承，壽命較長。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便 與同類型活塞式壓縮機相比，質(zhì)量輕、零部件少。2.3 摩擦和磨損少 在單螺桿壓縮機中，良好的力平衡性質(zhì)使軸承負荷小，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。 單螺桿壓縮機還具有容積效率高 （因為沒有排氣余隙容積及相應(yīng)的反向膨脹過程）

13、、操作維修簡便、排氣脈動性小等特點。3 氣量調(diào)節(jié) 單螺桿壓縮機的排氣量可實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍是全負荷的25100%。 單螺桿壓縮機用于壓縮天然氣，國內(nèi)還未用過，但是根據(jù)噴油螺桿壓縮機已應(yīng)用于天然氣的壓縮，單螺桿壓縮機也應(yīng)進行試驗。 單螺桿壓縮機的壓縮比一般可達10，有可能獲得高達1016的壓縮比。第四節(jié) 滑片式壓縮機 1 結(jié)構(gòu)及工作原理滑片式壓縮機的主要機件由三部分組成：氣缸、轉(zhuǎn)子及滑片?；綁嚎s機的轉(zhuǎn)子偏心配置在氣缸內(nèi)，轉(zhuǎn)子上開有若干縱向凹槽，在凹槽中裝有能沿徑向自由滑動的滑片。 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)成一個月牙形空間。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，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 滑片式壓縮機分類 按滑片與轉(zhuǎn)子、氣缸之間的不同潤滑方式（它主要取決于滑片材料），滑片式壓縮機可分為三種： 1）滴油滑片式壓縮機 采用鋼質(zhì)滑片，氣缸中滴油潤滑（通常采用注油器或油杯向氣缸內(nèi)注入少量的潤滑油），注入氣缸中的少量潤滑油隨壓縮氣體帶走，不進行分離回收。2）噴油滑片式壓縮機 采用酚醛樹脂纖維層壓板或合金鑄鐵滑片，氣缸中噴油潤滑（兼作冷卻、密封），即借助油泵

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