離心式壓縮機(jī)

1、 離心泵離心泵 往復(fù)泵往復(fù)泵 輸送流體輸送流體泵泵 旋轉(zhuǎn)泵旋轉(zhuǎn)泵 計(jì)量泵計(jì)量泵流體輸送設(shè)備流體輸送設(shè)備 旋渦泵旋渦泵 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) 輸送氣體輸送氣體風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)壓縮機(jī)概述概述輸送設(shè)備分類 離心壓縮機(jī)離心壓縮機(jī)葉輪石化行業(yè)中壓縮機(jī)的應(yīng)用場合離心壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)離心壓縮機(jī)結(jié)構(gòu) 一般說來，提高氣體壓力的主要目標(biāo)就是增加單位容積單位容積內(nèi)氣體分子的數(shù)量分子的數(shù)量，也就是縮短氣體分子與分子間的距離。達(dá)到這個(gè)目標(biāo)可采用的方法有： 1、用擠壓元件來擠壓氣體的容積式壓縮方法(如活塞式活塞式)； 2、用氣體動力學(xué)的方法，即利用機(jī)器的作功元件(高速回轉(zhuǎn)的葉輪)對氣體作功作功，使氣體在離心力場中壓力壓力

2、得到提高，同時(shí)動能動能也大為增加，隨后在擴(kuò)壓流道中流動時(shí)這部分動能又轉(zhuǎn)變成靜壓能靜壓能，而使氣體壓力進(jìn)一步提高，這就是離心式壓縮機(jī)的工作原理或增壓原理。2mrF A：進(jìn)氣口：進(jìn)氣口B：可調(diào)進(jìn)氣導(dǎo)片閥：可調(diào)進(jìn)氣導(dǎo)片閥IGVC：一級離心葉輪和擴(kuò)壓室：一級離心葉輪和擴(kuò)壓室D：一級排氣管口：一級排氣管口E：一級中冷卻器：一級中冷卻器F：二級離心葉輪和擴(kuò)壓室：二級離心葉輪和擴(kuò)壓室G：二級排氣管口：二級排氣管口H：二級中冷器：二級中冷器I：三級離心葉輪和擴(kuò)壓室：三級離心葉輪和擴(kuò)壓室J：三級排氣管口：三級排氣管口K：增速主動齒輪：增速主動齒輪離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)軸，固定在軸上的葉輪、軸套、聯(lián)軸節(jié)及平衡盤等

3、。定子定子：氣缸，其上的各種隔板以及軸承等零部件，如擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼、吸氣室。驅(qū)動機(jī)轉(zhuǎn)子高速回轉(zhuǎn)葉輪入口產(chǎn)生負(fù)壓（吸氣）氣體在流道中擴(kuò)壓氣體連續(xù)從排氣口排出氣體的流動過程是：氣體的流動過程是：組成組成1 1吸入室吸入室2 2軸軸3 3葉輪葉輪4 4固定部件固定部件5 5機(jī)殼機(jī)殼6 6軸端密封軸端密封7 7軸承；軸承；8 8排氣蝸室排氣蝸室1123456788葉輪是主要的做功元件，它將外界（原動機(jī)）的能量傳遞給氣體，使氣體葉輪是主要的做功元件，它將外界（原動機(jī)）的能量傳遞給氣體，使氣體增壓。增壓。1）葉輪的種類葉輪的種類：按葉輪結(jié)構(gòu)型式按葉輪結(jié)構(gòu)型式閉式葉輪閉式葉輪：性能好、效率高；由

4、于輪蓋的影響，葉輪圓周速度受到限制。：性能好、效率高；由于輪蓋的影響，葉輪圓周速度受到限制。半開式葉輪半開式葉輪：效率較低，強(qiáng)度較高。：效率較低，強(qiáng)度較高。雙面進(jìn)氣葉輪雙面進(jìn)氣葉輪：適用于大流量，且軸向力平衡好。：適用于大流量，且軸向力平衡好。 離心葉輪的典型結(jié)構(gòu)離心葉輪的典型結(jié)構(gòu)（2）葉輪）葉輪 （2）葉輪）葉輪 閉式閉式b)半開式半開式葉輪的典型結(jié)構(gòu)葉輪的典型結(jié)構(gòu)半開式葉輪半開式葉輪 離心葉輪的典型結(jié)構(gòu)離心葉輪的典型結(jié)構(gòu)葉片形式葉片形式3 擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器無葉擴(kuò)壓器無葉擴(kuò)壓器：結(jié)構(gòu)簡單，級變工況較好，效率高，穩(wěn)定工：結(jié)構(gòu)簡單，級變工況較好，效率高，穩(wěn)定工作范圍寬。作范圍寬。葉片擴(kuò)壓器葉片擴(kuò)壓器

5、：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變工況性能差，效率較低，穩(wěn)定：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變工況性能差，效率較低，穩(wěn)定工作范圍窄。工作范圍窄。擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器 “級”是離心式壓縮機(jī)的基本單元，從級的類型來看，一般可分為中間級: 由葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器組成； 首級: 由吸氣管和中間級組成； 末級: 由葉輪、擴(kuò)壓器、排氣蝸殼組成1葉輪 2擴(kuò)壓器 3彎道 4回流器 級的典型結(jié)構(gòu)級的典型結(jié)構(gòu)止推軸承止推軸承增速器增速器 閉式葉輪閉式葉輪 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）排氣量大，氣體流經(jīng)離心壓縮機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間

6、長，維護(hù)費(fèi)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(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)直接拖動。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）單級壓力比不高，不適用于較小的流量；（2）穩(wěn)定工況區(qū)較窄，盡管氣量調(diào)節(jié)較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差1.1.化工及石油化工工藝用化工及石油化工工藝用2.2.動力工程用動力工程用3.3.制冷工程和氣體分離用制冷工程和氣體分離用4.4.氣體輸送用氣體輸送用 離心式制冷壓縮離心式制冷壓縮機(jī)屬于速度型壓縮機(jī)屬于速度型壓縮機(jī)，是靠高速旋轉(zhuǎn)機(jī)，是靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對氣體做功，的葉輪對氣體做功，以提高氣體的壓力，以提高氣體的壓力，葉輪進(jìn)口處形成低葉輪進(jìn)口處形成低壓，氣體由吸氣

7、管壓，氣體由吸氣管不斷吸入，蝸殼處不斷吸入，蝸殼處形成高壓，最后引形成高壓，最后引出壓縮機(jī)外，完成出壓縮機(jī)外，完成吸氣吸氣壓縮壓縮排氣排氣過程。過程。葉輪葉輪3蝸殼蝸殼4吸氣室吸氣室2A）單級壓縮機(jī)）單級壓縮機(jī) 基本方程式基本方程式連續(xù)方程連續(xù)方程（1 1）連續(xù)方程的基本表達(dá)式）連續(xù)方程的基本表達(dá)式 constfcqqqqrVVininViim22222氣體作定常一元流動，流經(jīng)機(jī)器任意截面的質(zhì)量流量相等，氣體作定常一元流動，流經(jīng)機(jī)器任意截面的質(zhì)量流量相等，其連續(xù)方程表示為：其連續(xù)方程表示為：方程說明：隨著氣體在壓縮過程中壓力不斷提高，其密度不方程說明：隨著氣體在壓縮過程中壓力不斷提高，其密度不

8、斷增大，容積流量沿機(jī)器不斷減小。斷增大，容積流量沿機(jī)器不斷減小。式中：式中：q qm m為質(zhì)量流量為質(zhì)量流量 kg/s,qkg/s,qv v為容積流量為容積流量m m3 3/s,/s,為氣流密度為氣流密度,f ,f 為截為截面面積面面積,c,c2r2r為垂直該截面的法向流速。為垂直該截面的法向流速。（2 2）連續(xù)方程在葉輪出口的表達(dá)式）連續(xù)方程在葉輪出口的表達(dá)式 連續(xù)方程在葉輪出口處的表達(dá)式，反映流量與葉輪幾何連續(xù)方程在葉輪出口處的表達(dá)式，反映流量與葉輪幾何尺寸及氣流速度的相互關(guān)系。尺寸及氣流速度的相互關(guān)系。 322222222260unDbqqrVm式中：式中：D D2 2為葉輪外徑為葉輪外

9、徑, b, b2 2為葉輪出口處的軸向?qū)挾葹槿~輪出口處的軸向?qū)挾? , 為葉輪出口的相對為葉輪出口的相對寬度?？紤]到葉輪結(jié)構(gòu)的合理性和級效率寬度?？紤]到葉輪結(jié)構(gòu)的合理性和級效率, ,通常要求通常要求 。 為葉輪葉輪出口處的流量系數(shù)為葉輪葉輪出口處的流量系數(shù), ,它對流量、理論能量頭和級效率均它對流量、理論能量頭和級效率均有較大的影響，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的選取范圍，不同類型葉輪取值不同。有較大的影響，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的選取范圍，不同類型葉輪取值不同。2 2為為 葉輪出口的通流系數(shù)（或阻塞系數(shù)）。葉輪出口的通流系數(shù)（或阻塞系數(shù)）。22Db065.0025.022Db222ucrrAAADZbDZbZbD222222

10、2222222sin1sin2sin說明：葉論出口連續(xù)方程式常用來校核說明：葉論出口連續(xù)方程式常用來校核各級葉輪選取各級葉輪選取 的合理性。的合理性。22Db表示鉚接葉輪中連接盤、蓋的葉片折表示鉚接葉輪中連接盤、蓋的葉片折邊；無折邊的銑制、焊接葉輪，邊；無折邊的銑制、焊接葉輪，=0。歐拉方程歐拉方程歐拉方程是用來計(jì)算原動機(jī)通過軸和葉輪將機(jī)械能轉(zhuǎn)換給流體歐拉方程是用來計(jì)算原動機(jī)通過軸和葉輪將機(jī)械能轉(zhuǎn)換給流體的能量，稱為葉輪機(jī)械的基本方程。由流體力學(xué)的動量矩定理的能量，稱為葉輪機(jī)械的基本方程。由流體力學(xué)的動量矩定理導(dǎo)出，其表達(dá)式：導(dǎo)出，其表達(dá)式：1122ucucHLuuthth也可表示為：也可表示

11、為：222222121222122ccuuHLthth式中式中L Lthth 為葉輪輸出的歐拉功為葉輪輸出的歐拉功 ，H Hthth為每千克流體所接受的能量稱為理論為每千克流體所接受的能量稱為理論能量頭，單位是能量頭，單位是kJ/kgkJ/kg。歐拉方程的物理意義：歐拉方程的物理意義：歐拉方程指出的是葉輪與流體之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，它遵循歐拉方程指出的是葉輪與流體之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，它遵循能量轉(zhuǎn)換與守恒定律；能量轉(zhuǎn)換與守恒定律；只要知道葉輪進(jìn)出口的流體速度，即可計(jì)算出一千克流體與只要知道葉輪進(jìn)出口的流體速度，即可計(jì)算出一千克流體與葉輪之間機(jī)械能轉(zhuǎn)換的大小、而不管葉輪內(nèi)部的流動情況；葉輪之間機(jī)械能

12、轉(zhuǎn)換的大小、而不管葉輪內(nèi)部的流動情況；該方程適用于任何氣體或液體，既適用于葉輪式的壓縮機(jī)，該方程適用于任何氣體或液體，既適用于葉輪式的壓縮機(jī)，也適用于葉輪式的泵；也適用于葉輪式的泵；推而廣之只需將等式右邊各項(xiàng)的進(jìn)出口符號調(diào)換一下，亦適推而廣之只需將等式右邊各項(xiàng)的進(jìn)出口符號調(diào)換一下，亦適用于葉輪式的原動機(jī)如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。用于葉輪式的原動機(jī)如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。原動機(jī)的歐拉方程為原動機(jī)的歐拉方程為2211ucucHLuuuu葉片數(shù)有限的理論能頭：葉片數(shù)有限的理論能頭：軸向旋渦軸向旋渦 液體由于存在慣性力，液體由于存在慣性力，產(chǎn)生軸向渦流，方向與葉輪轉(zhuǎn)動方產(chǎn)生軸向渦流，方向與葉輪轉(zhuǎn)動方向相反。

13、向相反。結(jié)果結(jié)果 使得相對速度和絕對速度產(chǎn)使得相對速度和絕對速度產(chǎn)生滑移。生滑移。無預(yù)旋：無預(yù)旋：一般情況下氣體是從徑向流入葉道入口，簡稱徑向進(jìn)入葉輪或氣一般情況下氣體是從徑向流入葉道入口，簡稱徑向進(jìn)入葉輪或氣流無預(yù)旋進(jìn)入葉輪。此時(shí)流無預(yù)旋進(jìn)入葉輪。此時(shí)09011uc，22ucHuth有限多葉片相對速度的分布有限多葉片相對速度的分布工作面一側(cè)相對速度小，非工工作面一側(cè)相對速度小，非工作面一側(cè)相對速度大。作面一側(cè)相對速度大。為此，斯陀道拉提出了計(jì)算周向分速的半理論半經(jīng)驗(yàn)公式：為此，斯陀道拉提出了計(jì)算周向分速的半理論半經(jīng)驗(yàn)公式：滑移速度與葉輪結(jié)構(gòu)、葉道中滑移速度與葉輪結(jié)構(gòu)、葉道中流動情況及流體性質(zhì)

14、有關(guān)。流動情況及流體性質(zhì)有關(guān)?；葡禂?shù)滑移系數(shù)得到有限多葉片的理論能頭的計(jì)算公式：得到有限多葉片的理論能頭的計(jì)算公式： 2222222222sin1uZctguucHAAruuth此方程為離心壓縮機(jī)計(jì)算能量與功率的基本方程式。此方程為離心壓縮機(jī)計(jì)算能量與功率的基本方程式。說明：說明： 主要與葉輪圓周速度有關(guān)、流量系數(shù)、葉片主要與葉輪圓周速度有關(guān)、流量系數(shù)、葉片出口角和葉片數(shù)有關(guān)。出口角和葉片數(shù)有關(guān)。式中：式中： 稱為理論能量頭系數(shù)或周速系數(shù)。稱為理論能量頭系數(shù)或周速系數(shù)。 u2thH能量方程能量方程 能量方程用來計(jì)算氣流溫度（或焓）的增加和速度的變化。能量方程用來計(jì)算氣流溫度（或焓）的增加和速

15、度的變化。根據(jù)熱力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，當(dāng)氣體在根據(jù)熱力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，當(dāng)氣體在級中作穩(wěn)定流動時(shí)，取級中任意兩截面級中作穩(wěn)定流動時(shí)，取級中任意兩截面a、b間間的系統(tǒng)作為考察對象，則對單位質(zhì)量氣體有：的系統(tǒng)作為考察對象，則對單位質(zhì)量氣體有：22202000202000cchhccTTcqLpth能量方程的物理意義：能量方程的物理意義：能量方程是既含有機(jī)械能又含有熱能的能量轉(zhuǎn)化與守恒方程，它能量方程是既含有機(jī)械能又含有熱能的能量轉(zhuǎn)化與守恒方程，它表示由葉輪所作的機(jī)械功，轉(zhuǎn)換為級內(nèi)氣體溫度（或焓）的升高和表示由葉輪所作的機(jī)械功，轉(zhuǎn)換為級內(nèi)氣體溫度（或焓）的升高和動能的增加；動能的增加；該方

16、程對有粘無粘氣體都是適用的，因?yàn)閷τ姓硽怏w所引起的能該方程對有粘無粘氣體都是適用的，因?yàn)閷τ姓硽怏w所引起的能量損失也以熱量形式傳遞給氣體，從而使氣體溫度（或焓）升高；量損失也以熱量形式傳遞給氣體，從而使氣體溫度（或焓）升高；離心壓縮機(jī)不從外界吸收熱量，而由機(jī)殼向外散出的熱量與氣體離心壓縮機(jī)不從外界吸收熱量，而由機(jī)殼向外散出的熱量與氣體與氣體的熱焓升高相比較是很小的，故可認(rèn)為氣體在機(jī)器內(nèi)作絕熱與氣體的熱焓升高相比較是很小的，故可認(rèn)為氣體在機(jī)器內(nèi)作絕熱流動，其流動，其 q=0q=0；該方程適用任一級，也適用于多級整機(jī)或其中任一通流部件，這該方程適用任一級，也適用于多級整機(jī)或其中任一通流部件，這由所

17、取的進(jìn)出口截面而定。由所取的進(jìn)出口截面而定。 例如對于葉輪而言，能量方程表示為例如對于葉輪而言，能量方程表示為 對于擴(kuò)壓器而言，能量方程表示為對于擴(kuò)壓器而言，能量方程表示為22212212212212cchhccTTcHpth22244233cTccTcpp對任意截面而言，能量方程表示為對任意截面而言，能量方程表示為由此可以得到溫差的計(jì)算公式：由此可以得到溫差的計(jì)算公式：伯努利方程伯努利方程 應(yīng)用該方程將流體獲得的能量區(qū)分為有用能量和能量損失，并應(yīng)用該方程將流體獲得的能量區(qū)分為有用能量和能量損失，并引入壓力參數(shù)，表示出壓力的增加，將機(jī)械功與級內(nèi)流體壓力引入壓力參數(shù)，表示出壓力的增加，將機(jī)械功與

18、級內(nèi)流體壓力升高的靜壓能聯(lián)系起來，其表達(dá)式為：升高的靜壓能聯(lián)系起來，其表達(dá)式為：002020002hydththHccdpHL式中式中 為級進(jìn)出口靜壓能頭的增量為級進(jìn)出口靜壓能頭的增量, , 為級內(nèi)的流動損失。為級內(nèi)的流動損失。 00dp00hydH上式根據(jù)熱力學(xué)第一定律和能量方程推導(dǎo)求得。上式根據(jù)熱力學(xué)第一定律和能量方程推導(dǎo)求得。假設(shè)氣體在某流道中由界面假設(shè)氣體在某流道中由界面a向界面向界面b作穩(wěn)定流動，并在這股氣流上建立動作穩(wěn)定流動，并在這股氣流上建立動坐標(biāo)系，由于氣流與外界無質(zhì)量交換，可看作封閉的熱力系統(tǒng)，則得到：坐標(biāo)系，由于氣流與外界無質(zhì)量交換，可看作封閉的熱力系統(tǒng)，則得到：baaba

19、bdphhq實(shí)際上，氣體是相對靜止坐標(biāo)系流動，有氣體進(jìn)、出界面的開口熱力系統(tǒng)。實(shí)際上，氣體是相對靜止坐標(biāo)系流動，有氣體進(jìn)、出界面的開口熱力系統(tǒng)。因此，單位質(zhì)量氣體從界面因此，單位質(zhì)量氣體從界面a流向界面流向界面b實(shí)際得到的熱量應(yīng)包括兩部分：一實(shí)際得到的熱量應(yīng)包括兩部分：一是從系統(tǒng)外傳入的熱量，二是由于氣體的流動所有的能量損失轉(zhuǎn)化的熱量，是從系統(tǒng)外傳入的熱量，二是由于氣體的流動所有的能量損失轉(zhuǎn)化的熱量，即：即：如果考慮內(nèi)漏氣損失和輪阻損失如果考慮內(nèi)漏氣損失和輪阻損失, ,上式表示為上式表示為002020002losstottotHccdpHL式中式中 為葉輪消耗的總功為葉輪消耗的總功, , 為級

20、內(nèi)每千克氣體獲得的總為級內(nèi)每千克氣體獲得的總能量頭能量頭, , 為級中總能量損失。為級中總能量損失。 totLtotH00lossH)1 (dflthdflthtotHHHHH設(shè)流出葉輪的有效氣體的質(zhì)量為設(shè)流出葉輪的有效氣體的質(zhì)量為qm，流出葉輪后從輪蓋密封處，流出葉輪后從輪蓋密封處漏回葉輪入口的質(zhì)量流量為漏回葉輪入口的質(zhì)量流量為qm l，實(shí)際從葉輪中流出的總質(zhì)量為：，實(shí)際從葉輪中流出的總質(zhì)量為：由葉輪對總質(zhì)量由葉輪對總質(zhì)量qmtot氣體所消耗的功率為：氣體所消耗的功率為：mlmtotqqqmthmlmthmtotHqqHq)(如果此時(shí)輪阻損失消耗的功率如果此時(shí)輪阻損失消耗的功率Ndf，則葉輪

21、消耗的總功率為：，則葉輪消耗的總功率為：dflthdfthmlmtotNNNNHqqN)(由于葉輪是級內(nèi)唯一做功元件，故級的總功率就是葉輪的由于葉輪是級內(nèi)唯一做功元件，故級的總功率就是葉輪的總功率，或稱級的內(nèi)功率?？偣β?，或稱級的內(nèi)功率。)1 (dflthmtotHqN)1 (dflthtotHH葉輪對每千克有效氣體的總耗功（總能量）為葉輪對每千克有效氣體的總耗功（總能量）為。稱輪阻損失系數(shù)，一般；般稱內(nèi)漏氣損失系數(shù)，一式中，令13. 002. 0/05. 0005. 0/HqNqqdfthmdfdflmmll伯努利方程的物理意義伯努利方程的物理意義: :通用伯努利方程也是能量轉(zhuǎn)化與守恒的一種

22、表達(dá)式通用伯努利方程也是能量轉(zhuǎn)化與守恒的一種表達(dá)式, ,它表示葉它表示葉輪所做機(jī)械功轉(zhuǎn)換為級中流體的有用能量輪所做機(jī)械功轉(zhuǎn)換為級中流體的有用能量( (靜壓能和動能增加靜壓能和動能增加) )的同時(shí)的同時(shí), ,由于流體具有粘性由于流體具有粘性, ,還需付出一部分能量克服流動損失還需付出一部分能量克服流動損失或級中所有的損失；或級中所有的損失；它建立了機(jī)械能與氣體壓力它建立了機(jī)械能與氣體壓力p p、流速、流速c c 和能量損失之間的相互和能量損失之間的相互關(guān)系；關(guān)系；該方程適用一級，亦適用于多級整機(jī)或其中任一通流部件，這該方程適用一級，亦適用于多級整機(jī)或其中任一通流部件，這由所取的時(shí)出口截面而定由所

23、取的時(shí)出口截面而定 ；對于不可壓流體，其密度對于不可壓流體，其密度為常數(shù)，則可直接為常數(shù)，則可直接解出，因而對輸送水或其他液體的泵來說應(yīng)用伯努利方程計(jì)算解出，因而對輸送水或其他液體的泵來說應(yīng)用伯努利方程計(jì)算壓力的升高是十分方便的。而對于可壓縮流體，還需知道壓力的升高是十分方便的。而對于可壓縮流體，還需知道p=fp=f（）的函數(shù)關(guān)系及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識才可解決。）的函數(shù)關(guān)系及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識才可解決。1221ppdp對于葉輪而言：對于葉輪而言：phythHccdpHdim2122212或或lossimpthHccdpH2212221對于某一固定部件，如擴(kuò)壓器對于某一固定部件，如擴(kuò)壓器hyddifHdp

24、cc4324232壓縮過程與壓縮功壓縮過程與壓縮功 11112121mmpolpolippRTmmHLMWdp根據(jù)熱力過程不同，確定每千克氣體所獲得的壓縮功，即有根據(jù)熱力過程不同，確定每千克氣體所獲得的壓縮功，即有效能量頭。效能量頭。對于多變過程，則多變壓縮功為對于多變過程，則多變壓縮功為式中式中 稱為多變壓縮有效能量頭，簡稱為多變能量頭。稱為多變壓縮有效能量頭，簡稱為多變能量頭。polH能量頭系數(shù)能量頭系數(shù)：能量頭與：能量頭與 之比，那么多變能量頭系數(shù)表示為之比，那么多變能量頭系數(shù)表示為22uHpolpol或22uHpolpol22u多變能頭系數(shù)的大小，表示葉輪圓周速度用來提高氣體壓力比的能

25、量利用多變能頭系數(shù)的大小，表示葉輪圓周速度用來提高氣體壓力比的能量利用程度。程度。級內(nèi)的各種能量損失級內(nèi)的各種能量損失級中能量損失包括三種：流動損失、漏氣損失、輪阻損失級中能量損失包括三種：流動損失、漏氣損失、輪阻損失級內(nèi)的流動損失級內(nèi)的流動損失 （1 1）摩阻損失）摩阻損失 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：流體的粘性是根本原因。從葉輪進(jìn)口到出口有流：流體的粘性是根本原因。從葉輪進(jìn)口到出口有流體與壁面接觸，就有邊界層存在，就將產(chǎn)生摩阻損失。體與壁面接觸，就有邊界層存在，就將產(chǎn)生摩阻損失。大小大小：22mhmfcdlH 為摩阻系數(shù)為摩阻系數(shù) ，是，是Re與壁面粗糙度與壁面粗糙度的函數(shù)。的函數(shù)。通常離心壓縮機(jī)中

26、氣流的通常離心壓縮機(jī)中氣流的Re大于臨界雷諾數(shù)，大于臨界雷諾數(shù)，在一定的相對粗糙度下，在一定的相對粗糙度下，是常數(shù)，則是常數(shù)，則hf與與qv2成正比。成正比。Df Re,減小措施：減小措施：（2 2）分離損失）分離損失產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：通道截面突通道截面突然變化，速度降低，近然變化，速度降低，近壁邊界層增厚，引起分壁邊界層增厚，引起分離損失。離損失。大?。捍笮。捍笥谘爻棠ψ钃p大于沿程摩阻損失。失。868.16.1112221ff受流道形狀、壁面粗糙度、氣流雷諾數(shù)、氣體湍流程度影響。受流道形狀、壁面粗糙度、氣流雷諾數(shù)、氣體湍流程度影響。減少措施：減少措施：控制通道的當(dāng)量擴(kuò)張角控制通道的當(dāng)量擴(kuò)張

27、角 ；控制進(jìn)出口的相對速度比控制進(jìn)出口的相對速度比（3 3）沖擊損失）沖擊損失 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：流量偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，使得葉輪和葉片擴(kuò)壓器的流量偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，使得葉輪和葉片擴(kuò)壓器的進(jìn)氣沖角進(jìn)氣沖角i0，在葉片進(jìn)口附近產(chǎn)生較大的擴(kuò)張角，導(dǎo)致氣流，在葉片進(jìn)口附近產(chǎn)生較大的擴(kuò)張角，導(dǎo)致氣流對葉片的沖擊，造成分離損失。對葉片的沖擊，造成分離損失。減少措施：減少措施：控制在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)附近運(yùn)行；在葉輪前安裝可轉(zhuǎn)控制在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)附近運(yùn)行；在葉輪前安裝可轉(zhuǎn)動導(dǎo)向葉片。動導(dǎo)向葉片。大?。捍笮。翰捎脹_擊速度來表示，正沖角損失是負(fù)沖角損失的采用沖擊速度來表示，正沖角損失是負(fù)沖角損失的1015倍。倍。11Ai其中

28、進(jìn)氣沖角（4 4）二次流損失）二次流損失產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：葉道同一：葉道同一截面上氣流速度與壓截面上氣流速度與壓力分布不均勻，存在力分布不均勻，存在壓差，產(chǎn)生流動，干壓差，產(chǎn)生流動，干擾主氣流的流動，產(chǎn)擾主氣流的流動，產(chǎn)生能量損失生能量損失 。在葉輪和彎道處急劇在葉輪和彎道處急劇轉(zhuǎn)彎部位出現(xiàn)。轉(zhuǎn)彎部位出現(xiàn)。減少措施減少措施：增加葉片數(shù)，避免急劇轉(zhuǎn)彎。：增加葉片數(shù)，避免急劇轉(zhuǎn)彎。大小大?。喝~道的彎曲，氣流速度方向的變化急劇與否。：葉道的彎曲，氣流速度方向的變化急劇與否。（5 5）尾跡損失）尾跡損失 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：葉片尾部有一定厚度，氣體從葉道中流出時(shí)，：葉片尾部有一定厚度，氣體從葉道中流出時(shí)

29、，通流面積突然擴(kuò)大，氣流速度下降，邊界層發(fā)生突然分離，通流面積突然擴(kuò)大，氣流速度下降，邊界層發(fā)生突然分離，在葉片尾部外緣形成氣流旋渦區(qū)，尾跡區(qū)。尾跡區(qū)氣流速在葉片尾部外緣形成氣流旋渦區(qū)，尾跡區(qū)。尾跡區(qū)氣流速度與主氣流速度、壓力相差較大，相互混合，產(chǎn)生的能量度與主氣流速度、壓力相差較大，相互混合，產(chǎn)生的能量損失。損失。減少措施減少措施：采用翼型：采用翼型葉片代替等厚葉片；葉片代替等厚葉片；將等厚葉片出口非工將等厚葉片出口非工作面削薄。作面削薄。大小大?。号c葉道出口速：與葉道出口速度，葉片厚度及葉道度，葉片厚度及葉道邊界層有關(guān)。邊界層有關(guān)。漏氣損失漏氣損失（1）產(chǎn)生漏氣損失的原因）產(chǎn)生漏氣損失的原

30、因存在間隙；存在壓力差。存在間隙；存在壓力差。出口壓力大于進(jìn)口壓力，級出口壓力出口壓力大于進(jìn)口壓力，級出口壓力大于葉輪出口壓力，在葉輪兩側(cè)與固大于葉輪出口壓力，在葉輪兩側(cè)與固定件之間的間隙、軸端的間隙，產(chǎn)生定件之間的間隙、軸端的間隙，產(chǎn)生漏氣，存在能量損失。漏氣，存在能量損失。密封型式：機(jī)械密封，干氣密封，浮環(huán)油膜密封，梳密封型式：機(jī)械密封，干氣密封，浮環(huán)油膜密封，梳齒密封齒密封（2）密封件的結(jié)構(gòu)形式及漏氣量的計(jì)算）密封件的結(jié)構(gòu)形式及漏氣量的計(jì)算結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：在固定部件與輪蓋、隔板與軸套、軸的在固定部件與輪蓋、隔板與軸套、軸的端部設(shè)置密封件，采用梳齒式（迷宮式）密封。端部設(shè)置密封件，采用

31、梳齒式（迷宮式）密封。工作原理：利用節(jié)流原理。工作原理：利用節(jié)流原理。減小通流截面積，經(jīng)多次節(jié)減小通流截面積，經(jīng)多次節(jié)流減壓，使在壓差作用下的流減壓，使在壓差作用下的漏氣量盡量減小。即通過產(chǎn)漏氣量盡量減小。即通過產(chǎn)生的壓力降來平衡密封裝置生的壓力降來平衡密封裝置前后的壓力差。前后的壓力差。密封特點(diǎn)：非接觸式密封，密封特點(diǎn)：非接觸式密封，有一定的泄漏量。有一定的泄漏量。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意：設(shè)計(jì)中應(yīng)注意：減小齒逢間隙；減小齒逢間隙；增加密封齒數(shù)；增加密封齒數(shù)；加大齒片間的空加大齒片間的空腔和流道的曲折腔和流道的曲折程度。程度。漏氣量計(jì)算：漏氣量計(jì)算：漏氣量大小取決于裝置前后壓力差、密封結(jié)構(gòu)型漏氣量大小取

32、決于裝置前后壓力差、密封結(jié)構(gòu)型式、齒數(shù)和齒縫間隙截面積。分兩種情況計(jì)算：式、齒數(shù)和齒縫間隙截面積。分兩種情況計(jì)算：由連續(xù)方程和伯努利方程可知通過齒頂間隙的漏氣量，由連續(xù)方程和伯努利方程可知通過齒頂間隙的漏氣量，1）軸封處向機(jī)外泄漏的外泄漏，其大小取決于裝置前后壓力）軸封處向機(jī)外泄漏的外泄漏，其大小取決于裝置前后壓力差。差。如果密封裝置前后壓力差小，氣體流過齒縫的速度低于音速，如果密封裝置前后壓力差小，氣體流過齒縫的速度低于音速，這時(shí)利用不可壓縮流體計(jì)算漏氣量。這時(shí)利用不可壓縮流體計(jì)算漏氣量。aababamlVZpppppDsq如果壓力差比較大（即達(dá)到某一臨界值），最后一個(gè)齒縫間如果壓力差比較大

33、（即達(dá)到某一臨界值），最后一個(gè)齒縫間隙的氣速達(dá)到臨界音速，使裝置發(fā)生堵塞工況，漏氣不再隨裝隙的氣速達(dá)到臨界音速，使裝置發(fā)生堵塞工況，漏氣不再隨裝置前后壓力差的增大而增加，則最后一個(gè)齒縫間隙中的氣體比置前后壓力差的增大而增加，則最后一個(gè)齒縫間隙中的氣體比容最大，最先達(dá)到音速。流速達(dá)到臨界音速時(shí)，漏氣量計(jì)算容最大，最先達(dá)到音速。流速達(dá)到臨界音速時(shí)，漏氣量計(jì)算 aamlVpBZDsq2111式中為流量修正系數(shù)，一般式中為流量修正系數(shù)，一般 ，為齒頂間隙處的通流，為齒頂間隙處的通流面積，面積，Z Z為密封齒數(shù)，下標(biāo)為密封齒數(shù)，下標(biāo)a a、b b為密封前、后的幾何位為密封前、后的幾何位置。置。 ，k k

34、為等熵指數(shù)，如空氣的等熵指數(shù)為等熵指數(shù)，如空氣的等熵指數(shù)k=1.4,B=0.684k=1.4,B=0.684。73. 067. 0111212kkkkB臨界壓力比的確定：臨界壓力比的確定：112121ZBkkkcr2） 輪蓋密封的漏氣量及漏氣損失系數(shù)輪蓋密封的漏氣量及漏氣損失系數(shù)輪蓋密封處的漏氣能量損失使葉輪多消耗機(jī)械功，它應(yīng)包括在輪蓋密封處的漏氣能量損失使葉輪多消耗機(jī)械功，它應(yīng)包括在葉輪所輸出的總功之內(nèi)，應(yīng)單獨(dú)計(jì)算。葉輪所輸出的總功之內(nèi)，應(yīng)單獨(dú)計(jì)算。因單級葉輪所能達(dá)到的增壓不大，一般達(dá)不到臨界壓力比。因單級葉輪所能達(dá)到的增壓不大，一般達(dá)不到臨界壓力比。應(yīng)用式（應(yīng)用式（3-233-23）并根據(jù)

35、實(shí)驗(yàn)與分析簡化，可得輪蓋密封處的漏氣量為）并根據(jù)實(shí)驗(yàn)與分析簡化，可得輪蓋密封處的漏氣量為2212143DDZuDsqmml若通過葉輪出口流出的流量為，則可求得輪蓋處的漏氣損失系數(shù)為若通過葉輪出口流出的流量為，則可求得輪蓋處的漏氣損失系數(shù)為mrmmllDbDDZDsDDqq2222222122143式中一般取，式中一般取，Z=4Z=46 6齒，齒頂間隙齒，齒頂間隙 ， 。該漏氣損失系。該漏氣損失系數(shù)在計(jì)算總能量頭時(shí)，將會被用到。數(shù)在計(jì)算總能量頭時(shí)，將會被用到。 mms4 . 022VVinm輪阻損失輪阻損失產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因葉輪旋轉(zhuǎn)，輪蓋、輪盤的外緣和輪緣與周圍的氣體發(fā)生摩擦，產(chǎn)葉輪旋轉(zhuǎn)，輪蓋、輪

36、盤的外緣和輪緣與周圍的氣體發(fā)生摩擦，產(chǎn)生的損失生的損失大?。捍笮。号c輪盤的粗糙度，相對側(cè)隙及雷諾數(shù)有關(guān)。與輪盤的粗糙度，相對側(cè)隙及雷諾數(shù)有關(guān)。利用等厚度圓盤在水中作低速旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，分析計(jì)算得輪阻損失功利用等厚度圓盤在水中作低速旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，分析計(jì)算得輪阻損失功率為：率為：22232251100DeDuKNdf對于離心葉輪，得到：對于離心葉輪，得到：2223225110054.0DeDuNdf得到輪阻損失系數(shù)得到輪阻損失系數(shù)df222222222222223221000172.010054.010001000DbcubDcDuHqNururthmdfdf 將連續(xù)方程、歐拉方程、能量方程、伯努利方程、熱

37、力過程方程和壓縮功的表達(dá)式相關(guān)聯(lián)，就可知流量和流體速度在機(jī)器中的變化，而通常無論是級的進(jìn)出口，還是整個(gè)壓縮機(jī)的進(jìn)出口，其流速幾乎相同，故這部分進(jìn)出口的動能增量可略而不計(jì)。同時(shí)還可獲知由原動機(jī)通過軸和葉輪傳遞給流體的機(jī)械能，而其中一部分有用能量即靜壓能頭的增加，使流體的壓力得以提高，而另一部分是損失的能量，它是必須付出的代價(jià)。還可獲知上述靜壓能頭增量和能量損失兩者造成流體溫度(或焓)的增加，于是流體在機(jī)器內(nèi)的速度、壓力、溫度等諸參數(shù)的變化規(guī)律也就都知道了。級內(nèi)的各種流體損失級內(nèi)的各種流體損失 式中l(wèi)為沿程長度，dhm 為水平直徑， cm 為氣流平均速度, 為磨阻系數(shù)，通常級中的ReRecr，故在

38、一定的相對粗糙度下，為常數(shù)。由該式可知 ,從而 。22mfhmclHdRe,fD2fmHc2fVHq 流體的粘性是產(chǎn)生能量損失的根本原因。通常把級的通道部件看成依次連續(xù)的管道。利用流體熱力學(xué)管道的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可計(jì)算出沿程磨阻損失為：3222222222221 0 0 00 .5 41 0 0 01 0 0d fd fmthruuDNqHcD bu c222220.1721000rubD進(jìn)而可得輪阻損失系數(shù)為（1 1） 產(chǎn)生漏氣損失原因產(chǎn)生漏氣損失原因（2 2） 密封件的結(jié)構(gòu)形式及漏氣量的計(jì)算密封件的結(jié)構(gòu)形式及漏氣量的計(jì)算（3 3） 輪蓋密封的漏氣量及漏氣損失系數(shù)輪蓋密封的漏氣量及漏氣損失系數(shù)（1

39、 1） 產(chǎn)生漏氣損失的原因產(chǎn)生漏氣損失的原因 從右圖中可以看出，由于葉輪出口壓力大于進(jìn)口壓力，級出口壓力大于葉輪出口壓力，在葉輪兩側(cè)與固定部件之間的間隙中會產(chǎn)生漏氣，而所漏氣體又隨主流流動，造成膨脹與壓縮的循環(huán)，每次循環(huán)都會有能量損失。該能量損失不可逆的轉(zhuǎn)化為熱能為主流氣體所吸收。（2 2） 密封件的結(jié)構(gòu)形式密封件的結(jié)構(gòu)形式2122314msmDqDuZD（3 3） 輪蓋密封的漏氣量及漏氣損失系數(shù)輪蓋密封的漏氣量及漏氣損失系數(shù)2122222222314mllmrmDDsD DZDqbqD 輪蓋密封處的漏氣能量損失使葉輪多消耗機(jī)械功。通常隔板與軸套之間的密封漏氣損失不單獨(dú)計(jì)算，只高考慮在固定部件

40、的流動損失之中。輪蓋密封處的漏氣量為： 若通過葉輪出口流出的流量為 則可求得輪蓋處的漏氣損失系數(shù)為：22222mrqcD b32222251100dfueNKDDkW322220 .5 41 0 0d fuNDk W 葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪盤、輪蓋的外側(cè)和輪緣要與它周圍的氣體發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生輪阻損失。其輪阻損失為對于離心葉輪而言，上式可簡化為 圖8 五油鍥傾斜塊式徑向軸承 1瓦塊 2.上軸承套3.螺栓4.圓柱銷5.下軸承套 6定位螺釘 7.進(jìn)油節(jié)流圈 金斯伯雷止推軸承1.底環(huán)2.上水準(zhǔn)塊 3.下水準(zhǔn)塊4.止推瓦塊水平剖分式小齒輪軸承組件是可傾水平剖分式小齒輪軸承組件是可傾瓦塊式滑動軸承和雙向錐面推力

41、軸瓦塊式滑動軸承和雙向錐面推力軸承的完美結(jié)合。這些精確設(shè)計(jì)的組承的完美結(jié)合。這些精確設(shè)計(jì)的組件可以確保壓縮機(jī)在整個(gè)工作范圍件可以確保壓縮機(jī)在整個(gè)工作范圍內(nèi)（從低負(fù)荷到滿負(fù)荷的過程）運(yùn)內(nèi)（從低負(fù)荷到滿負(fù)荷的過程）運(yùn)行平穩(wěn)。行平穩(wěn)。 轉(zhuǎn)子承受的軸向力轉(zhuǎn)子承受的軸向力(1)(1)閉式葉輪軸向推力的計(jì)算閉式葉輪軸向推力的計(jì)算(2)(2)半開式葉輪軸向推力的計(jì)算半開式葉輪軸向推力的計(jì)算軸向推力的平衡措施軸向推力的平衡措施(1)(1)葉輪對排葉輪對排(2)(2)葉輪背面加筋葉輪背面加筋(3)(3)采用平衡盤采用平衡盤( (亦稱平衡活塞亦稱平衡活塞) )（1 1） 閉式葉輪軸向推力的計(jì)算閉式葉輪軸向推力的計(jì)

42、算向右的軸向力由F0和F1組成，其中220111()4jmZFpDdq C向左的軸向力為F2，故葉輪總的向左的軸向推力為210FFFF2222442221211111221()()()()43224mmmjmZuDdpDdDdDdpq CD(2) (2) 半開式葉輪軸向推力的計(jì)算半開式葉輪軸向推力的計(jì)算整個(gè)葉輪軸向推力為22222222222222222212()()()4322mDdrmmmuFpdrDdpDdDdD1112121()rrrpppprr214432222212121212222122128 ()2()4()641962432DDrppDDD DD DFpdrDDpDD210F

43、FFF假定在D1到D2之間Pr1的分布為 葉輪的各種排列方式如下圖所示，圖(a)是葉輪順排，轉(zhuǎn)子上各葉輪軸向力相加；圖(b)和帶有中間冷卻器酌圖(c)是葉輪對排，可使轉(zhuǎn)子上的軸向力相互抵消，總軸向力大大降低。(1) (1) 葉輪對排葉輪對排a b ca b c軸向推力的平衡措施軸向推力的平衡措施 在輪盤背面加幾條徑向筋片，如圖所示，相當(dāng)于增加一個(gè)半開式葉輪。使間隙中的流體旋轉(zhuǎn)角速度增加一倍，從而使離心力增加壓力減小圖中eij線為無筋時(shí)的壓力分布，而eih為有筋時(shí)的壓力分布?？梢娍績?nèi)徑處的壓力顯著下降，故使葉輪軸向力減少，這種措施對流體密度大的高壓壓縮機(jī)減小葉輪軸向力有效。（2 2） 葉輪背面加

44、筋葉輪背面加筋 如圖所示，在末級葉輪之后的軸上安裝一個(gè)平衡盤。并使平衡盤的另一側(cè)與吸氣管相通，靠近平衡盤端面安裝梳齒密封，可使轉(zhuǎn)子上的軸向力大部分被平衡掉。（3 3） 采用平衡盤采用平衡盤 （亦稱平衡活塞）（亦稱平衡活塞）1231-平衡盤 2-平衡板 3-平衡套滑動軸承的基本工作原理滑動軸承的基本工作原理幾種常用的抑振軸承幾種常用的抑振軸承滑動軸承的基本工作原理滑動軸承的基本工作原理 這種軸承在低速重載時(shí)，軸頸處于較大的偏心下工作，因而是穩(wěn)定的，可是在高速輕載下處于非常小的偏心下工作，因而很不穩(wěn)定，油膜振蕩一旦發(fā)生很難抑制。所以對于高速輕載轉(zhuǎn)子，圓柱軸承很少采用。(1)(1)普通的圓柱軸承普通

45、的圓柱軸承（2 2）橢圓軸承）橢圓軸承 這種軸承由上下兩段圓弧所構(gòu)成，如圖所示，由于加工方便，使用較廣泛。其特點(diǎn)是上、下兩段圓弧都距軸承中心有較大的偏心，并產(chǎn)生兩個(gè)油楔。其上瓦油楔的油膜壓力就會對前述的軸頸失穩(wěn)起到抑制作用，由于幾何的對稱性，這種軸承允許軸頸正反轉(zhuǎn)。 這種軸承由幾塊圓弧形瓦塊組成，可以是對稱的，也可是不對稱的，它與橢圓軸承的性能類似，每段都有較大的偏心，且油楔數(shù)更多，因軸頸受多方油楔的作用，故抑振性能優(yōu)于橢圓軸承。（3 3） 多油葉軸承多油葉軸承 如圖所示這種軸承的抑振性能與多油葉軸承相似，但由于油楔的不對稱性，故只允許軸頸單向轉(zhuǎn)動。（4 4）多油楔軸承）多油楔軸承(5) (5

46、) 可傾瓦軸承可傾瓦軸承 這種軸承由多塊可以繞支點(diǎn)偏轉(zhuǎn)的活動瓦塊組成。這是目前認(rèn)為抑振性能最好的軸承。它不僅油楔數(shù)多，且當(dāng)外部發(fā)生變化使軸頸中心瞬時(shí)離開平衡位置時(shí)，由于瓦塊可以繞支點(diǎn)偏轉(zhuǎn)能夠自動調(diào)整到平衡位置，使其不存在維持振蕩的因素，因而穩(wěn)定性很好. 止推軸承的工作原理與徑向軸承類似，也是由轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)動的推力盤與軸承上幾塊扇形面形成的收斂油楔動壓力來平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力載荷。如圖所示。(6)(6)墊塊式止推軸承墊塊式止推軸承水路系統(tǒng)水路系統(tǒng)檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)性能檢測：性能檢測：安全檢測：安全檢測：冷卻器的設(shè)計(jì)，冷卻水的使用。冷卻器的設(shè)計(jì)，冷卻水的使用。保證系統(tǒng)帶走所有的熱量，以使壓縮機(jī)正常工作。保

47、證系統(tǒng)帶走所有的熱量，以使壓縮機(jī)正常工作。目的為機(jī)器安全運(yùn)行、調(diào)節(jié)控制和故障診斷提供基本信息。目的為機(jī)器安全運(yùn)行、調(diào)節(jié)控制和故障診斷提供基本信息。壓縮機(jī)的控制壓縮機(jī)的控制用于壓縮機(jī)的啟動、停車、原動機(jī)的變轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)工況點(diǎn)保用于壓縮機(jī)的啟動、停車、原動機(jī)的變轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)工況點(diǎn)保持穩(wěn)定或變工況調(diào)節(jié)，使壓縮機(jī)盡量處于最佳工作狀態(tài)。持穩(wěn)定或變工況調(diào)節(jié)，使壓縮機(jī)盡量處于最佳工作狀態(tài)。增（減）速設(shè)備增（減）速設(shè)備壓縮機(jī)中常用的密封形式壓縮機(jī)中常用的密封形式迷宮密封迷宮密封浮環(huán)油膜密封浮環(huán)油膜密封干氣密封干氣密封 流體機(jī)械既有靜密封又有動密封。動密封是防止機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)期間和停轉(zhuǎn)期間流體向外或向內(nèi)泄露的構(gòu)件。

48、動密封主要是旋轉(zhuǎn)軸的密封。旋轉(zhuǎn)軸密封又有面接觸密封和非接觸密封兩種主要類型。壓縮機(jī)中常用的密封形式壓縮機(jī)中常用的密封形式迷宮密封迷宮密封（1 1） 迷宮密封的結(jié)構(gòu)形式迷宮密封的結(jié)構(gòu)形式（2 2） 密封原理密封原理（3 3） 輪蓋密封的漏氣量及漏氣損失系數(shù)輪蓋密封的漏氣量及漏氣損失系數(shù)（4 4） 迷宮密封設(shè)計(jì)及使用中應(yīng)注意的問題迷宮密封設(shè)計(jì)及使用中應(yīng)注意的問題（1 1） 迷宮密封的結(jié)構(gòu)形式迷宮密封的結(jié)構(gòu)形式 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(jī)級內(nèi)輪蓋密封、級問密封和平衡盤密封上。在壓力較低，且允許流體少量流出時(shí)，也可作為軸密封(軸與殼體問的密封)使用。迷宮密封的結(jié)構(gòu)

49、用的較多的是以下幾種：平滑形 曲折形 臺階形 徑向排利的迷宮密封還有一種新型的迷宮密封叫蜂窩形迷宮密封平滑行迷宮密封平滑行迷宮密封曲折形迷宮密封曲折形迷宮密封臺階形迷宮密封臺階形迷宮密封徑向排列的迷宮密封徑向排列的迷宮密封 蜂窩形迷宮密封蜂窩形迷宮密封（2 2） 密封原理密封原理 迷宮密封是利用節(jié)流原理使氣體每經(jīng)過一個(gè)齒片，壓力就下降一次，經(jīng)過一定數(shù)量的齒片后就形成較大的壓降，實(shí)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。（3 3） 漏氣量及漏氣損失系數(shù)漏氣量及漏氣損失系數(shù) (4)(4)設(shè)計(jì)及使用中應(yīng)注意的問題設(shè)計(jì)及使用中應(yīng)注意的問題 梳齒密封除了輪蓋密封齒數(shù)較少外，一般密封

50、結(jié)構(gòu)中z不少于6片，也不多于35片； 為提高節(jié)流降壓效果，梳齒的徑向間隙s應(yīng)盡可能的小，一般為O.4mm左右。相鄰齒片問的距離和間隙的比應(yīng)足夠大，一般齒距與間隙的比值為6（如圖）； 梳齒頂端朝向來流一邊作成尖角形，以加強(qiáng)氣流旋渦，提高密封效果； 梳齒材料一般采用青銅、銅銻錫合金及鋁合金等較軟的金屬制作，避免劃傷軸或軸套。對于易燃、易爆氣體，還應(yīng)采用不會產(chǎn)生火花的材料； 如果被密封的氣體有毒或易燃易爆，不允許漏至機(jī)外仍采用迷宮密封的話，則必須在梳齒的中間某部位，設(shè)計(jì)成抽氣(或沖氣)的密封型式。浮環(huán)油膜密封浮環(huán)油膜密封1一浮環(huán) 2一L型固定環(huán) 3一銷釘 4一彈簧5一軸套 6一擋油環(huán) 7一甩油環(huán) 8

51、一軸9一高壓側(cè)預(yù)密封梳齒 10一梳齒座 11一高壓側(cè)回油孔12一空腔 13一進(jìn)油孔 14一低壓側(cè)回油空腔干氣密封的基本結(jié)構(gòu)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基本工作原理干氣密封的承特點(diǎn)干氣密封的承特點(diǎn)(410 S.S.) 彈簧彈簧 (哈氏合金哈氏合金 C) 推環(huán)推環(huán) (410 S.S.) 腔體腔體 (410 S.S.) 軸套軸套 (410 S.S.) 波紋帶波紋帶 (蒙耐爾蒙耐爾 K-500) 壓緊壓緊套套(410 S.S.) 靜環(huán)靜環(huán)(碳石墨碳石墨)(Cranite 2000)動環(huán)動環(huán)(碳化鎢碳化鎢)(碳化硅碳化硅)干氣密封的工作原理干氣密封的工作原理干氣密封基本原理干氣密封

52、基本原理 單向螺旋槽單向螺旋槽雙向螺旋槽雙向螺旋槽 John Crane動環(huán)槽形動環(huán)槽形 單向螺旋槽單向螺旋槽雙向螺旋槽雙向螺旋槽 John Crane Timing 動環(huán)槽形動環(huán)槽形單向單向V型槽型槽雙向雙向U型槽型槽雙向雙向T型槽型槽旋向旋向氣體向中心泵送氣體向中心泵送氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙密封壩密封壩 旋向旋向氣體向中心泵送氣體向中心泵送氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙密封壩密封壩正常間隙正常間隙壓縮膨脹氣膜壓力分布彈簧力+流體壓力SP閉合力FC開啟力FOFC = FO 氣膜壓力分布彈簧力+流體壓力SP閉合力閉合力FC開啟力開啟力

53、FOFC FO 間隙增大間隙增大氣膜壓力分布彈簧力+流體壓力SP閉合力FC開啟力FOFC FO 間隙減小間隙減小 干氣密封主要特征干氣密封主要特征干氣密封基本原理干氣密封基本原理l集裝式設(shè)計(jì)易安裝，保護(hù)關(guān)鍵密封組件離心式壓縮機(jī)常用術(shù)語：離心式壓縮機(jī)常用術(shù)語：級：級：段：段：缸：缸：列：列：由一個(gè)葉輪與其相配合的固定元件所構(gòu)成以中間冷卻器作為分段的標(biāo)志，如前所述，氣流在第三級后被引出冷卻，故它為二段壓縮。一個(gè)機(jī)殼稱為一缸，多機(jī)殼稱為多缸（在葉輪數(shù)較多時(shí)采用）指壓縮機(jī)缸的排列方式，一列可由一至幾個(gè)缸組成葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼、吸氣室主要部件的功用：主要部件的功用：多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)采用

54、多級串聯(lián)和多缸串聯(lián)的必要性采用多級串聯(lián)和多缸串聯(lián)的必要性 壓縮機(jī)運(yùn)行安全，壓縮機(jī)運(yùn)行安全，設(shè)計(jì)合理。設(shè)計(jì)合理。對于要求增壓比或?qū)τ谝笤鰤罕然蜉斔洼p氣體的機(jī)器輸送輕氣體的機(jī)器需要兩缸或多缸串需要兩缸或多缸串聯(lián)起來形成機(jī)組。聯(lián)起來形成機(jī)組。 多級串聯(lián)理由：多級串聯(lián)理由：壓縮機(jī)壓比高壓縮機(jī)壓比高而單級壓力比低，需采用多級壓而單級壓力比低，需采用多級壓縮；縮；多缸串聯(lián)的理由：多缸串聯(lián)的理由：多級壓縮機(jī)多級壓縮機(jī)性能曲線性能曲線（1 1）性能曲線的形成）性能曲線的形成（2) 2) 性能曲線的特點(diǎn)性能曲線的特點(diǎn)（3 3）性能曲線的特點(diǎn)）性能曲線的特點(diǎn)（4 4）最佳工況）最佳工況（5 5）穩(wěn)定工作范圍）穩(wěn)

55、定工作范圍 （1 1）性能曲線的形成）性能曲線的形成效率壓比（2 2）性能曲線的特點(diǎn)）性能曲線的特點(diǎn) 隨著流量的減小，壓縮機(jī)能提供的壓力比將增大。在最小流量時(shí)，壓力比達(dá)到最大。 離心壓縮機(jī)有最大流量和最小流量兩種極限流量；排除壓力也有最大值和最小值。 效率曲線有最高效率點(diǎn)，離開該點(diǎn)的工況效率下降的較快。 功率N與Qj 。大致成正比，所以功率曲線一般隨Qj增加而向上傾斜，但當(dāng)-Qj曲線向下傾斜很快時(shí)，功率曲線也可能先向上傾斜而后逐漸向下傾斜。（3 3）最佳工況）最佳工況 工況的定義：性能曲線上的某一點(diǎn)即為壓縮機(jī)的某一運(yùn)行工作狀態(tài)(簡稱工況)。 最佳工況點(diǎn)：通常將曲線上效率最高點(diǎn)稱為最佳工況點(diǎn)，一

56、般應(yīng)是該機(jī)器設(shè)計(jì)計(jì)算的工況點(diǎn)。如圖所示，在最佳工況點(diǎn)左右兩邊的各工況點(diǎn)，其效率均有所降低。（4 4）穩(wěn)定工作范圍）穩(wěn)定工作范圍 壓縮機(jī)性能曲線的左邊受到喘振工況的限制，右邊受到堵塞工況限制，在這兩個(gè)工況之間的區(qū)域稱為壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。壓縮機(jī)變工況的穩(wěn)定工作范圍越寬越好。喘振工況喘振工況（1 1）壓縮機(jī)喘振的機(jī)理）壓縮機(jī)喘振的機(jī)理（2 2）喘振的危害）喘振的危害（3 3）防喘振的措施）防喘振的措施（1 1）壓縮機(jī)喘振的機(jī)理）壓縮機(jī)喘振的機(jī)理旋轉(zhuǎn)脫離壓縮機(jī)的喘振（1 1）壓縮機(jī)喘振的機(jī)理）壓縮機(jī)喘振的機(jī)理（2 2）喘振的危害）喘振的危害 喘振造成的后果是很嚴(yán)重的，它不僅使壓縮機(jī)的性能惡化，壓力

57、和效率顯著降低，機(jī)器出現(xiàn)異常的噪聲、吼叫和爆音，而且使機(jī)器出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動，致使壓縮機(jī)的軸承、密封遭到損壞，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子和固定部件的碰撞，造成機(jī)器的嚴(yán)重破壞。（3 3）防喘振的措施）防喘振的措施（3 3）防喘振的條件）防喘振的條件（3 3）防喘振的措施）防喘振的措施操作者應(yīng)具備標(biāo)注喘振線的壓縮機(jī)性能曲線，隨時(shí)了解壓縮機(jī)工況點(diǎn)處在性能曲線圖上的位置。為偏于運(yùn)行安全，可在比喘振線的流量大出510的地方加注一條防喘振線，以提醒操作者注意。降低運(yùn)行轉(zhuǎn)速，可使流量減少而不致進(jìn)人喘振狀態(tài)，但出口壓力隨之降低。在首級或各級設(shè)置導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)導(dǎo)葉角度，使流量減少時(shí)的進(jìn)氣沖角不致太大，從而避免發(fā)生喘振。在壓縮機(jī)出口設(shè)置旁通管道，如生產(chǎn)中必須減少壓縮機(jī)的輸送流量時(shí)，讓多余的氣體放空，或經(jīng)降壓后仍回進(jìn)氣管，寧肯多消耗流量與功率，也要讓壓縮機(jī)通過足夠的流量，以防進(jìn)入喘振狀態(tài)。（3 3）防喘振的措施（續(xù)）防喘振的措施（續(xù)）在壓縮機(jī)進(jìn)口安置溫度、流量監(jiān)視儀表，出口安置壓力監(jiān)視儀表，一旦出現(xiàn)異?；蚨苏窦皶r(shí)報(bào)警，最好還能與防喘振控制操作聯(lián)功d4與緊急停車聯(lián)動。運(yùn)行操作人員應(yīng)了解壓縮機(jī)的工作原理，隨時(shí)注意機(jī)器所在的工況