離心式壓縮機

1、12目目 錄錄 1 概述 2 離心式壓縮機的主要零部件 3 離心式壓縮機的工作特性 4 離心式壓縮機的軸端密封 3概述概述 一、離心式壓縮機在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 離心式壓縮機是速度式壓縮機的一種。目前在合成氨廠，煉油廠，乙烯廠均采用離心式壓縮機，并且均采用汽輪機驅(qū)動的方式，來降低成本。由于設(shè)計和制造水平的提高，離心式壓縮機已跨入了由活塞式壓縮機所占據(jù)的高壓領(lǐng)域，迅速擴大了它的應(yīng)用范圍。4概述概述優(yōu)點：優(yōu)點：1、排氣量大，氣體流經(jīng)離心壓縮機是連續(xù)的，其流通截面積較大，且葉輪轉(zhuǎn)速很高，故氣流速度很大，因而流量很大。2、結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小。它比同氣量的活塞式小得多；3、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，連續(xù)運轉(zhuǎn)時間長，維護

2、費用省，操作人員少；4、不污染被壓縮的氣體，這對化工生產(chǎn)是很重要的；5、轉(zhuǎn)速較高，適宜用蒸汽輪機或燃?xì)廨啓C直接驅(qū)動。5概述概述 缺點：1、離心式壓縮機的效率一般比活塞式壓縮機的效率低，因為離心式壓縮機氣流的速度較高，能量損失較大。2、當(dāng)離心式壓縮機的流量減小到一定程度時，會發(fā)生“喘振”，如果不即時處理，可能導(dǎo)致機器損壞，而活塞式壓縮機就沒有這種現(xiàn)象。3、離心式壓縮機不容易在高壓比的同時得到小流量。離心式壓縮機的單級壓力比很少超過3，而在活塞式壓縮機中每級的壓力比可能達到2-4以上。4、穩(wěn)定工況區(qū)較窄，盡管氣量調(diào)節(jié)較方便，但經(jīng)濟性較差。6離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件離心壓縮機組成

3、離心壓縮機組成：轉(zhuǎn)子、定子、軸封轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子由主軸、葉輪、平衡盤、推力盤、聯(lián)軸器等主要部件。定子：由機殼、擴壓器、彎道、回流器、軸承和蝸殼等。7離心式壓縮機半剖面構(gòu)造圖離心式壓縮機半剖面構(gòu)造圖 吸入室 擴壓器回流器彎道蝸殼止推軸承支撐軸承干氣密封葉輪平衡盤干氣密封支撐軸承推力盤8離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件定子部分1、氣缸：是壓縮機的殼體，又稱為機殼。由殼體和進排氣室組成，內(nèi)裝有隔板、密封體、軸承等零部件。對它的主要要求是：有足夠的強度以承受氣體的壓力，法蘭結(jié)合面應(yīng)嚴(yán)密，主要由鑄鋼組成。9離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件擴壓器作用：擴壓和導(dǎo)流 擴壓原理： 氣流從葉輪中

4、出來，速度高，動能大。進入擴壓器后，由于流通面積逐漸增大，使速度降低，依據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換定律，部分動能減少而轉(zhuǎn)換為壓能，實現(xiàn)增壓的目的。擴壓器種類：無葉片式；葉片式；直壁式。10離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件3、軸承：離心壓縮機上的軸承分徑向軸承和止推軸承兩種。 徑向軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子重量和其他附加徑向力，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動中心和氣缸中心一致，并且在一定轉(zhuǎn)速下正常旋轉(zhuǎn)?？蓛A瓦式軸承可傾瓦式軸承11離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件止推軸承止推軸承: : 止推軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子的軸向力，限制轉(zhuǎn)子的軸向移動，保持轉(zhuǎn)子在氣缸中的軸向位置。 其可分為米切爾軸承和金斯泊爾軸承。12

5、離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件其他結(jié)構(gòu)擴壓器：擴壓和導(dǎo)流彎道：使氣流轉(zhuǎn)向發(fā)生改變?；亓髌鳎阂龑?dǎo)氣流無進入下一級。吸入室：引導(dǎo)，使氣體均勻進入葉輪。排氣蝸殼：將擴壓器或葉輪后面的氣體匯集起來并引出機外。13離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件轉(zhuǎn)子部分1、主軸壓縮機的關(guān)鍵部件，他是主要起到裝配葉輪、平衡盤、推力盤的作用，是轉(zhuǎn)子部分的中心部位。14離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件2、葉輪 葉輪又稱工作輪，是壓縮機的最主要的部件。葉輪隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，對氣體做功。氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，受旋轉(zhuǎn)離心力的作用以及葉輪里的 擴壓流動，在流出葉輪時，氣體的壓

6、強、速度和溫度都得到提高。 按結(jié)構(gòu)型式葉輪分為開式、半開式、閉式三種，在大多數(shù)情況下，后二種葉輪在壓縮機中得到廣泛的應(yīng)用。15離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件葉輪組成及種類按葉輪結(jié)構(gòu)型式：閉式葉輪：性能好、效率高；由于輪蓋的影響，葉輪圓周速度半開式葉輪：效率較低，強度較高。雙面進氣葉輪：適用于大流量，且軸向力平衡好。 16離心壓縮機離心壓縮機的主要零部件的主要零部件其他結(jié)構(gòu)：1、平衡盤 平衡盤又名卸荷盤，壓縮機的平衡盤一般裝在汽缸末級的后面，他的一側(cè)受末級的氣體壓力，另一側(cè)受常與機器的吸氣室相通，平衡盤的外圓上一般都有迷宮密封裝置使盤兩側(cè)維持壓差。2、推力盤 推力盤主要承受推力軸承

7、的軸向力，它分為上下兩半，由光潔度很高的不銹鋼板材經(jīng)線切割制造而成。其兩側(cè)分別為推力軸承的正副止推塊。推力盤有的設(shè)置在壓縮機的高壓端有的設(shè)置在機組的壓縮機的兩段之間。3、聯(lián)軸器：與原動機相連，傳遞動力。 種類：齒型聯(lián)軸器；摩擦片式聯(lián)軸器；鼓膜型聯(lián)軸器。17離心式壓縮機的工作特性離心式壓縮機的工作特性一、離心式壓縮機的術(shù)語1、“級”就是由一個葉輪及與其相配合的固定元件所構(gòu)成，“級是離心式壓縮機的基本單元。2、“段”是以中間冷卻器作為分段的標(biāo)志。3、“缸”是將一個機殼稱為一個缸，多機殼的壓縮機稱為多缸壓縮機。4、“列”就是壓縮機缸的排列方式，一列可由一至幾個缸組成。18離心離心式壓縮機的工作特性式

8、壓縮機的工作特性二、主要性能參數(shù)：二、主要性能參數(shù)：（1 1）排氣壓力）排氣壓力 指氣體在壓縮機出口的絕對壓力，也稱終壓，指氣體在壓縮機出口的絕對壓力，也稱終壓，單位單位KPaKPa或或MPaMPa。（2 2）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速 壓縮機轉(zhuǎn)子單位時間的轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)。壓縮機轉(zhuǎn)子單位時間的轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)。（3 3）功率）功率 壓縮機運轉(zhuǎn)時需要的軸功率，單位為壓縮機運轉(zhuǎn)時需要的軸功率，單位為KWKW。（4 4）排氣量）排氣量 指壓縮機單位時間內(nèi)能壓送的氣體量。有體積流指壓縮機單位時間內(nèi)能壓送的氣體量。有體積流量和質(zhì)量流量之分，體積流量用符號量和質(zhì)量流量之分，體積流量用符號Q Q表示，單位立方米每秒。質(zhì)表示，單位立方

9、米每秒。質(zhì)量流量用符號量流量用符號G G表示，單位千克每秒。表示，單位千克每秒。（5 5）效率）效率 是衡量壓縮機性能好壞的重要指標(biāo)。是衡量壓縮機性能好壞的重要指標(biāo)。19離心式壓縮機的工作特性離心式壓縮機的工作特性三、離心式壓縮機的基本原理： 利用氣體動力學(xué)原理，介質(zhì)進入葉輪葉道后，高速旋轉(zhuǎn)的葉片帶動介質(zhì)旋轉(zhuǎn)，使介質(zhì)產(chǎn)生離心力，在離心力作用下介質(zhì)飛出葉道并產(chǎn)生動能和靜壓能，從而實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)化。隨后，介質(zhì)進入擴壓管，介質(zhì)流動速度降低，使部分動能轉(zhuǎn)化為壓能，達到壓力升高的目的。 能量轉(zhuǎn)化過程：機械能氣體動能、壓能全部壓能 葉輪 道內(nèi)介質(zhì) 擴壓器 葉輪輸出的是機械能，轉(zhuǎn)速越高、直徑越大輸送能量越大。

10、20離心式壓縮機的工作特性離心式壓縮機的工作特性四、喘振（最小流量工況）所謂喘振是指當(dāng)離心式壓縮機的入口流量低于一特定值時壓縮機的能量頭不 足以克服背壓而在氣道內(nèi)形成的一種周期性往復(fù)振蕩現(xiàn)象。 旋轉(zhuǎn)脫離流量減小 邊界層分離 旋轉(zhuǎn)脫離（1）壓縮機喘振的機理現(xiàn)象：級進出口參數(shù)產(chǎn)生強烈脈動，葉片振動，機器噪音增大。旋轉(zhuǎn)脫離21離心式壓縮機的工作特性離心式壓縮機的工作特性壓縮機喘振流量進一步減小 脫離團阻塞葉道 出口壓力顯著下降 倒流 整個壓縮機系統(tǒng)發(fā)生周期性的低頻大振幅的氣流振蕩現(xiàn)象，就稱為喘振。22離心式壓縮機的工作特性離心式壓縮機的工作特性 如圖所示為離心式壓縮機的特性曲線若壓縮機在設(shè)計工況A點

11、下工作時，氣流方向和葉片流道方向一致，不出現(xiàn)邊界層脫離現(xiàn)象，效率達最高值。當(dāng)流量減小時(工作點向A1移動)，氣流速度和方向均發(fā)生變化，使非工作面上出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，當(dāng)流量減少到臨界值(A1)點時，脫離現(xiàn)象擴展到整個流道，使損失大大增加，壓縮機產(chǎn)生的能量頭不足以克服背壓（排氣壓力），致使氣流倒流，倒流的氣體與吸進來的氣體混合，流量增大，葉輪又可壓送氣體。但由于吸入氣體量沒有變化，流量仍然很小，故又將產(chǎn)生脫離，再次出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，如此周而復(fù)始。這種氣流來回倒流撞擊的現(xiàn)象稱為“喘振”，它將使壓縮機產(chǎn)生強烈的振動和噪聲，嚴(yán)重時會損壞葉片甚至整個機組。 圖4 -9 后 彎 、 前 彎 和 徑 向 葉 輪 (

12、a ) 后 彎 式 ( b ) 前 彎 式 ( c ) 徑 向 式 壓縮機工況變化時的特性曲線23離心壓縮機離心壓縮機的工作特性的工作特性喘振原因：喘振內(nèi)因：流量過小，小于壓縮機的最小流量，導(dǎo)致機內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的氣體旋轉(zhuǎn)脫離；喘振外因：管網(wǎng)有一定容積，且壓力高于壓縮機的排壓，造成氣流倒流，產(chǎn)生大幅度的氣流脈動。脈動的頻率和振幅與管網(wǎng)容量有關(guān)。喘振的危害：壓縮機性能惡化，壓力、效率降低；出現(xiàn)異常噪聲、吼叫和爆音；機組出現(xiàn)強烈振動，使得壓縮機的軸承、密封損壞，轉(zhuǎn)子和固定部件發(fā)生碰撞，造成機器嚴(yán)重破壞。24離心式壓縮機的工作特性離心式壓縮機的工作特性防喘振方法： 為了防止當(dāng)壓縮機工況發(fā)生變化時發(fā)生喘振現(xiàn)

13、象，機組中須采取反喘振措施。即從壓縮機出口旁通部分氣流直接進入壓縮機的吸入口，加大它的吸入量，從而避免喘振現(xiàn)象的發(fā)生。 目前，在離心式壓縮機上均采用獨立的反喘振系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)出入口壓力、溫度計算出當(dāng)前工況下的入口流量并與系統(tǒng)中的當(dāng)前工況喘振流量進行比較，從而控制反喘振控制閥的開度。 25離心式壓縮機的工作特性離心式壓縮機的工作特性五、壓縮機的阻塞工況(極限工況） 所謂阻塞即流量已達最大值，如圖中的A2點，此時，壓縮機流道中某個最小截面處的氣流速度達到了音速，流量不可能繼續(xù)增加。 從堵塞點(最大流量點)到喘振點(最小流量點)這一范圍，稱為離心式壓縮機的穩(wěn)定工作區(qū)。它的大小也是壓縮機性能好壞的標(biāo)志

14、之一。26離心式壓縮機的工作特性離心式壓縮機的工作特性產(chǎn)生原因：流量增大，氣流的沖角達到較大的負(fù)沖角，在葉片工作面上發(fā)生邊界層分離，葉片做功全部轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰繐p失，壓力不再升高，僅用于維持在該流量下流動；1.在流道最小截面處出現(xiàn)了聲速，邊界層分離區(qū)急劇擴大，壓縮機達到了阻塞工況，此時壓力得不到提高，流量不再增大。27離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封 離心式壓縮機的軸端密封是指將壓縮機內(nèi)部介質(zhì)與外部環(huán)境相隔離，防止機內(nèi)介質(zhì)向機體外泄漏的一種裝置。 離心式壓縮機的軸端密封主要有以下幾種型式：軸向密封：浮環(huán)密封、阻塞密封、迷宮密封徑向密封：單端面螺旋槽式機械密封、干氣密封 28離心式壓縮機的

15、軸端密封離心式壓縮機的軸端密封迷宮密封： 迷宮密封也稱為梳齒型密封，是一種非接觸型密封。主要用于離心壓縮機級內(nèi)輪蓋密封、級間密封和平衡盤密封上。在壓力較低，且允許流體少量流出時，也可作為軸密封(軸與殼體間的密封)使用。迷宮密封的結(jié)構(gòu)用的較多的是以下幾種： 平滑形 曲折形 臺階形 徑向排列的迷宮密封 還有一種新型的迷宮密封叫蜂窩形迷宮密封29離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封平滑行迷宮密封30離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封臺階形迷宮密封31離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封密封原理 迷宮密封是利用節(jié)流原理使氣體每經(jīng)過一個齒片，壓力就下降一次，經(jīng)過一定數(shù)量的齒片后

16、就形成較大的壓降，實質(zhì)上迷宮密封就是給氣體的流動以壓差阻力，從而減小氣體的通過量。32離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封干氣密封干氣密封的基本結(jié)構(gòu)干氣密封的基本工作原理干氣密封的特征干氣密封典型結(jié)構(gòu)彈簧座 (410 ) (410 ) 彈簧彈簧 ( (哈氏合金哈氏合金 C) C) 推環(huán)推環(huán) (410 ) (410 ) 腔體腔體 (410) (410) 軸套軸套 (410 ) (410 ) 波紋帶波紋帶 ( (蒙耐爾蒙耐爾 K-500) K-500) 壓緊壓緊套套(410 ) (410 ) 靜環(huán)靜環(huán)( (碳石墨碳石墨) )(Cranite 2000)(Cranite 2000)動環(huán)動環(huán)(

17、 (碳化硅碳化硅) )34離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封干氣密封材料干氣密封材料動環(huán)碳化鎢 / 碳化硅靜止環(huán)碳石墨/ Cranite 2000 （特種材料，克蘭專利）金屬件410不銹鋼 / 316不銹鋼 / 哈氏合金 / 其它彈簧哈氏合金C35離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封工作原理： 干氣密封與傳統(tǒng)的機械密封相類似，密封面由動環(huán)和靜環(huán)組成。其中動環(huán)端面上刻有許多溝槽，他們互不相通。各個溝槽從旋轉(zhuǎn)環(huán)的外徑向中心延伸，但不貫通，接口槽外深內(nèi)淺，在溝槽的末端形成了密封堰。 當(dāng)處于非運行狀態(tài)時，動環(huán)與靜環(huán)的密封面接觸，在運行狀態(tài)時，氣體被吸入溝槽中壓縮的同時，遇到密封堰的阻

18、攔，氣體壓力升高，克服靜環(huán)座彈簧力和作用在靜環(huán)上的流體靜壓力，使動、靜環(huán)密封面脫離接觸，產(chǎn)生很小的間隙3-7微米。 通過這種方法使間隙持久的存在，流經(jīng)密封面的密封氣同時也起到了冷卻機封的作用。36離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封旋向旋向密封壩密封壩氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙氣體向中心泵送氣體向中心泵送單向螺旋槽單向螺旋槽37離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封38離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封單向槽：螺旋槽、V型槽優(yōu)點：動壓效應(yīng)強，氣膜剛度大，抗外界擾動能力強。雙向槽：樅樹、U型槽、T型槽優(yōu)點：可以長時間反轉(zhuǎn)；缺點：較單向槽動壓效應(yīng)弱，氣膜剛度小。推薦：優(yōu)先采用單向槽，特殊情況雙向槽。39離心式壓縮機的軸端密封離心式壓縮機的軸端密封PROCESS 工藝側(cè)工藝側(cè)ATMOSPHERE大氣側(cè)大氣側(cè)Clean Buffer Ga