鉗工培訓(xùn)課件壓縮機(jī)

鉗工培訓(xùn)一、壓縮機(jī)運(yùn)行原理承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)內(nèi)容什么是壓縮機(jī)壓縮機(jī)的分類各種壓縮機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用工作原理結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性的概念壓縮機(jī)與透平常見的密封型式承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)壓縮機(jī)什么是壓縮機(jī)？用來壓縮氣體借以提高氣體壓力的機(jī)械稱為壓縮機(jī)。也有把壓縮機(jī)稱為“壓氣機(jī)”和“氣泵”的。提升的壓力小于0.2MPa時，稱為鼓風(fēng)機(jī)。提升壓力小于0.02MPa時稱為通風(fēng)機(jī)。承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)壓縮機(jī)的分類按工作原理分類1．容積式壓縮機(jī)直接對一可變?nèi)莘e中的氣體進(jìn)行壓縮，使該部分氣體容積縮小、壓力提高。其特點(diǎn)是壓縮機(jī)具有容積可周期變化的工作腔。2．動力式壓縮機(jī)它首先使氣體流動速度提高，即增加氣體分子的動能；然后使氣流速度有序降低，使動能轉(zhuǎn)化為壓力能，與此同時氣體容積也相應(yīng)減小。其特點(diǎn)是壓縮機(jī)具有驅(qū)使氣體獲得流動速度的葉輪。動力式壓縮機(jī)也稱為速度式壓縮機(jī)。承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)按排氣壓力分類分類名稱排氣壓力(表壓)風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)<15kPa鼓風(fēng)機(jī)0.015～0.2Mpa

壓縮機(jī)低壓壓縮機(jī)0.2～1.0Mpa中壓壓縮機(jī)1.0～10Mpa高壓壓縮機(jī)10～100Mpa超高壓壓縮機(jī)>100Mpa承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)按壓縮級數(shù)分類

單級壓縮機(jī)氣體僅通過一次工作腔或葉輪壓縮

兩級壓縮機(jī)氣體順次通過兩次工作腔或葉輪壓縮

多級壓縮機(jī)氣體順次通過多次工作腔或葉輪壓縮，相應(yīng)通過幾次便是幾級壓縮機(jī)承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)容積流量分類

名稱容積流量／(m3／min)

微型壓縮機(jī)<1

小型壓縮機(jī)1～10

中型壓縮機(jī)10～100

大型壓縮機(jī)≥100承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)或工作特征的分類按工作原理容積式動力式按運(yùn)動件工作特性往復(fù)式

回轉(zhuǎn)式離心式軸流式旋渦式噴射式按運(yùn)動件結(jié)構(gòu)特征活塞式隔膜式柱塞式轉(zhuǎn)子式滑片式液環(huán)式三角轉(zhuǎn)子渦旋式羅茨雙螺桿單螺桿

葉輪(透平)式噴射泵承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)離心式壓縮機(jī)承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)工作原理離心式壓縮機(jī)依靠動能的變化來提高氣體的壓力。當(dāng)帶葉片的轉(zhuǎn)子(即工作輪)轉(zhuǎn)動時，葉片帶動氣體轉(zhuǎn)動，把功傳遞給氣體，使氣體獲得動能。進(jìn)入定子部分后，因定子的擴(kuò)亞作用速度能量壓頭轉(zhuǎn)換成所需的壓力，速度降低，壓力升高，同時利用定子部分的導(dǎo)向作用進(jìn)入下一級葉輪繼續(xù)升壓，最后由蝸殼排出。對于每一臺壓縮機(jī)，為了達(dá)到設(shè)計需要壓力，每臺壓縮機(jī)都設(shè)有不同數(shù)量的級數(shù)和段數(shù)，甚至有幾個缸體組成。承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)由物理學(xué)可知，回轉(zhuǎn)體的動量矩的變化等于外力矩，則

T=m(C2UR2-C1UR1)兩邊都乘以角速度ω，得

Tω=m(C2UωR2-C1UωR1)也就是說主軸上的外加功率N為：

N=m(U2C2U-U1C1U)

上式兩邊同除以m則得葉輪給予單位質(zhì)量介質(zhì)的功即葉輪的理論能量頭。U2C2ω2C2UR1R2ω1C1U1C2Rβ承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)特點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)由于是連續(xù)旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，可以大大地提高進(jìn)入其中的工質(zhì)量，提高功率。所以，離心式壓縮機(jī)的第一個特點(diǎn)是：功率大。由于工質(zhì)量可以提高，必然導(dǎo)致葉片轉(zhuǎn)速的提高，所以第二個特點(diǎn)是高速性。無往復(fù)運(yùn)動部件，動平衡特性好，振動小，基礎(chǔ)要求簡單；易損部件少，故障少、工作可靠、壽命長；承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)機(jī)組單位功的重量、體積及安裝面積??；機(jī)組的運(yùn)行自動化程度高，調(diào)節(jié)范圍廣，且可連續(xù)無級調(diào)節(jié)；在多級壓縮機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)一機(jī)多種蒸發(fā)溫度；潤滑油與介質(zhì)基本上不接觸，從而提高了冷凝器及蒸發(fā)器的傳熱性能；對大型壓縮機(jī)，可由蒸氣動力機(jī)或燃?xì)鈩恿C(jī)直接帶動，能源使用經(jīng)濟(jì)合理；承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)缺點(diǎn)單機(jī)容量不能太小，否則會使氣流流道太窄，影響流動效率；因依靠速度能轉(zhuǎn)化成壓力能，速度又受到材料強(qiáng)度等因素的限制，故壓縮機(jī)每級的壓力比不大，在壓力比較高時，需采用多級壓縮；特別情況下，機(jī)器會發(fā)生喘振而不能正常工作；承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)

由于以上特點(diǎn)，離心式壓縮機(jī)與其他型式壓縮機(jī)相比有顯著的優(yōu)越性，被廣泛地應(yīng)用于下列工況：大流量需長周期平穩(wěn)運(yùn)行壓比不高在我們石化行業(yè)，離心式壓縮機(jī)傲視群雄地?fù)?dān)負(fù)著裝置或系統(tǒng)的動力循環(huán)任務(wù)，昵稱“循環(huán)機(jī)”，是裝置名符其實(shí)的心臟。承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)結(jié)構(gòu)離心式壓縮機(jī)主要由以下幾部分組成轉(zhuǎn)子主要由軸、葉輪、隔套，平衡鼓

(盤），半聯(lián)軸器組成。定子包括機(jī)殼，端蓋，導(dǎo)流隔板，支撐軸承和級間密封（梳齒密封）軸封止推軸承油路及保護(hù)裝置承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)

級是壓縮機(jī)作功的最基本的單元，在級中葉片帶動氣體轉(zhuǎn)動，把功傳遞給介質(zhì)，使介質(zhì)獲得動能。通過由隔板構(gòu)成的擴(kuò)壓流道和擴(kuò)壓槽,介質(zhì)的一部分動能轉(zhuǎn)化為壓力勢能，并被導(dǎo)入下一級繼續(xù)壓縮。中間級有葉輪、隔板、級間密封等，末級是由葉輪、隔板和蝸殼組成

承德燕山氣體有限公司鉗工培訓(xùn)吸入室

作用是將介質(zhì)均勻地引導(dǎo)至葉輪的進(jìn)口，以減少氣流的擾動和分離損失。它的結(jié)構(gòu)比較簡單，有軸向進(jìn)氣和徑向進(jìn)氣兩種。徑向進(jìn)氣結(jié)構(gòu)多采用于多級雙支承壓縮機(jī)中。葉輪(工作輪)葉輪是一個最重要的部件，通過葉輪將能量傳遞給氣體，使氣體的速度及壓力都得到提高。

影響葉輪性能的主要因素是葉片的彎曲形狀。按葉片出口端彎曲方向的不同，可分為后彎、前彎及徑向葉輪三種類型。由于后彎式葉片的級效率較高，因此被廣泛采用。葉輪是高速旋轉(zhuǎn)的部件，要求材料具有足夠的強(qiáng)度。為了減少振動，葉輪和軸必須經(jīng)過動平衡試驗(yàn)，以達(dá)到規(guī)定的動平衡要求。隔板與級間密封隔板將壓縮機(jī)的各級分隔開，并由相鄰的面構(gòu)成葉輪出口的擴(kuò)壓器、彎道和回流室。來自葉輪的氣體在擴(kuò)壓器通道內(nèi)將一部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能并通過彎道和回流室到達(dá)下一級葉輪入口，氣體在彎道和回流器的流動，可以認(rèn)為壓力和速度不變，僅改變氣體的流動方向。隔板分為上、下兩半，沿水平中心面分開。在隔板外圓圓周方向裝有齒形密封圈，與安裝在葉輪輪頸上的耐磨環(huán)構(gòu)成梳齒密封，從而防止氣體在級間串通。作用是把擴(kuò)壓器流出的氣體匯集起來排出去。由于外徑和流通截面逐漸擴(kuò)大，也起到使氣流減速和擴(kuò)壓的作用。蝸殼支撐軸承（又稱徑向軸承）徑向軸承為多油楔、壓力潤滑的可傾瓦塊式軸承。壓力油徑向進(jìn)入，通過小孔潤滑瓦塊和支撐塊，然后向側(cè)向排出。軸承由等距離分布在軸徑圓周上的幾個瓦塊組成。瓦塊是鋼制的，內(nèi)表面襯有巴氏合金，背面有凹進(jìn)去的支撐座，相應(yīng)地在瓦座上有支撐塊。瓦面與軸徑及瓦座均為同心圓，而瓦塊支撐座的圓弧曲率大于瓦座支撐塊的圓弧曲率這樣瓦背與瓦座在軸向上為線接觸，以利于瓦塊搖擺靈活更好地與轉(zhuǎn)軸間形成油楔，但瓦塊在軸向上并不能擺動。這種軸承有如下優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)一步改善軸瓦中流體的動力學(xué)性能。軸徑圓周上受力均勻，因而運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，以最大限度的吸收轉(zhuǎn)子的徑向振動。軸承抗油膜振蕩性能好。止推軸承

離心壓縮機(jī)在正常工作時，由于出入口存在的壓差形成一指向低壓側(cè)（入口側(cè)）的軸向推力。壓縮機(jī)的平衡裝置能平衡大部分的軸向力，殘余軸向力則由止推軸承承擔(dān)，其止推塊稱為主止推塊。另外在啟動時由于氣流的沖擊作用，往往產(chǎn)生一個反方向的軸向推力，使轉(zhuǎn)子向高壓側(cè)竄動；為此在主推塊的對面增設(shè)副止推塊。這種型式的止推承稱作雙端面止推軸承。止推軸承一般安裝壓機(jī)吸入側(cè)。常用的型式為：金斯伯利型（KINGSBURY)。11-CST-2101機(jī)殼壓縮機(jī)機(jī)殼是將介質(zhì)與大氣隔絕，使介質(zhì)在其間完成能量轉(zhuǎn)換的重要部件。它還具有支承其他靜止部件，如隔板、密封等的功能。機(jī)殼重量大，形狀復(fù)雜，在其外部連接有進(jìn)氣、排氣、潤滑油、密封介質(zhì)等管道，兩側(cè)的端蓋上帶有軸承箱和軸向密封室。對于高壓壓縮機(jī)，機(jī)殼一般采用筒型結(jié)構(gòu)，低壓壓縮機(jī)則采取水平剖分結(jié)構(gòu)，烯烴工廠的機(jī)組均采用水平剖分。平衡盤（鼓）由于葉輪兩側(cè)的壓力不相等，在轉(zhuǎn)子上受到一個指向葉輪進(jìn)口方向的軸向椎力。為了減少止推軸承的載荷，往往在末級之后設(shè)置一個平衡盤。因平衡盤左側(cè)為高壓，右側(cè)與進(jìn)氣壓力相通，因而形成一個相反的軸向推力，承擔(dān)了大部分的軸向推力，減輕了止推軸承的負(fù)荷。平衡盤的工作原理平衡環(huán)平衡盤襯套軸套平衡室P3平衡管至入口平衡腔P4軸向力PA平衡力PB出口壓力P2入口壓力P1軸向力的形成：葉片前后的壓力差產(chǎn)生了一個由出口指向入口的軸向力。

PA=P2-P1平衡力的形成：壓縮機(jī)出口介質(zhì)經(jīng)過軸套間隙到達(dá)平衡腔，形成平衡腔壓力P4。再經(jīng)過平衡盤間隙來到平衡室，形成平衡室壓力P3，并通過平衡管回到入口。由于平衡盤間隙和入口壓力的雙重影響，使得P3＜P4，二者壓力差在平衡盤上產(chǎn)生了一個與軸向力反向的平衡力。

PB=P4-P3注：P1＜P3＜P4＜P2

同時也可以看出作用在葉輪上的壓力差與作用在平衡盤上的壓力差之間的關(guān)系：PA＜PB

由于平衡盤的面積小于葉輪的公稱面積，所以平衡力＜軸向力，因此，壓縮機(jī)的平衡裝置只能平衡掉一部分軸向力，剩下的則由推力軸承承擔(dān)。當(dāng)軸向力發(fā)生變化時，平衡力也將隨之發(fā)生變化，這種自我調(diào)整主要表現(xiàn)在以下兩個方面：壓力的自我調(diào)節(jié)軸向力發(fā)生變化的起源是葉輪的前后壓力（P1、P2）發(fā)生了變化，由于平衡盤的前后壓力（P3、P4）均是來源于P1和P2，所以，平衡力是隨動于軸向力的，而且這種調(diào)節(jié)與軸向力的變化是同向的，但幅度要小于軸向力的變化幅度。結(jié)構(gòu)上的自動調(diào)節(jié)軸向力的變化會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子竄動，這種竄動又會使平衡盤間隙發(fā)生改變，從而引起平衡室壓力（P4）的變化，最終改變平衡盤的平衡力。這種自動調(diào)節(jié)同樣也是正向的，而且比壓力的自動調(diào)節(jié)高效，幅度也大。平衡鼓大型離心式壓縮機(jī)和離心泵的軸向力是相當(dāng)大的，相應(yīng)需要的平衡力也很大。在這種情況下，平衡盤自身的強(qiáng)度以及它跟軸的結(jié)合難以滿足要求，因此在大型離心式壓縮機(jī)和離心泵上通常使用有足夠軸向厚度的平衡鼓結(jié)構(gòu)。加氫壓縮機(jī)11-C-3501即采用平衡鼓結(jié)構(gòu)。平衡鼓和平衡盤平衡原理一致，結(jié)構(gòu)相似，只是由于結(jié)構(gòu)的原因，平衡鼓不能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上自動調(diào)節(jié)。在實(shí)際設(shè)計中也有采用“鼓+盤”的方式將兩者的優(yōu)勢結(jié)合起來。11-C-5501需要特別說明的是，裂解氣壓縮機(jī)（11-C-2000）屬于一個特殊情況。由于壓縮機(jī)的三個壓縮段均屬于中間抽氣再壓縮，因此，設(shè)計上巧妙地將每段的兩個壓縮塊采取葉輪“背靠背”的方式，從而使兩個壓縮塊的軸向力相互抵消。因此裂解氣壓縮機(jī)的每個壓縮段均沒有設(shè)置平衡裝置。MP段HP段葉輪止推軸承支撐軸承干氣密封平衡鼓干氣密封支撐軸承蝸殼彎道回流器吸入室

擴(kuò)壓槽關(guān)于離心式壓縮機(jī)的幾個概念喘振

所謂喘振是指當(dāng)離心式壓縮機(jī)的入口流量低于一特定值時壓縮機(jī)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。

壓縮機(jī)工況變化時的特性曲線

右下圖所示為離心式壓縮機(jī)的特性曲線。若壓縮機(jī)在設(shè)計工況A點(diǎn)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(dá)最高值。當(dāng)流量減小時(工作點(diǎn)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(diǎn)時，脫離現(xiàn)象擴(kuò)展到整個流道，使損失大大增加，壓縮機(jī)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(jìn)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(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和噪聲，嚴(yán)重時會損壞葉片甚至整個機(jī)組。壓縮機(jī)工況變化時的特性曲線

為了防止當(dāng)壓縮機(jī)工況發(fā)生變化時發(fā)生喘振現(xiàn)象，機(jī)組中須采取反喘振措施。即從壓縮機(jī)出口旁通—部分氣流直接進(jìn)入壓縮機(jī)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(jī)上均采用獨(dú)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(jìn)行比較，從而控制反喘振控制閥的開度。烯烴工廠的離心壓縮機(jī)均采用的是美國GE公司的PLC系統(tǒng)。另外，美國TRICON公司的TS-3000計算機(jī)控制系統(tǒng)也被廣泛地使用。

一般來說，反喘振控制器具有以下特點(diǎn)：反喘振控制閥為快開慢關(guān)型?？刂葡到y(tǒng)將設(shè)計喘振線（圖中黑線，制造工廠運(yùn)用多點(diǎn)回歸法計算）提前10%為實(shí)際控制線（圖中紅線），再提前10%為控制閥動作線（圖中藍(lán)線）。也就是說，入

口實(shí)際流量點(diǎn)一旦進(jìn)入藍(lán)線左側(cè)，反喘振控制閥就開始打開，并根據(jù)離紅線的橫坐標(biāo)距離確定開度，到達(dá)紅線時控制閥全開。每發(fā)生一次喘振，反喘振控制閥動作線就提前10%至校正動作線（圖中綠線）。只有復(fù)位后才回歸原位。堵塞

所謂堵塞．即流量已達(dá)最大值，如圖中的A2點(diǎn)，此時，壓縮機(jī)流道中某個最小截面處的氣流速度達(dá)到了音速，流量不可能繼續(xù)增加。從堵塞點(diǎn)(最大流量點(diǎn))到喘振點(diǎn)(最小流量點(diǎn))這一范圍，稱為離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)。它的大小也是壓縮機(jī)性能好壞的標(biāo)志之一。

由右圖可看出，壓縮機(jī)真正安全的運(yùn)行區(qū)域是由四部分構(gòu)成的。脫口轉(zhuǎn)速密封工作最低轉(zhuǎn)速喘振工況堵塞工況喘振工況堵塞工況脫扣轉(zhuǎn)速密封工作轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時，軸所受的外力頻率與軸的自振頻率一致，將發(fā)生共振，此時軸的運(yùn)轉(zhuǎn)便不穩(wěn)定而發(fā)生顯著的反復(fù)變形。嚴(yán)重時將使軸、軸承、零件甚至于整個機(jī)械設(shè)備遭到破壞，軸共振時的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，常用nc表示。轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速nc與轉(zhuǎn)軸材料的彈性特性，軸的形狀、尺寸、支承形式以及軸上圓盤動件質(zhì)量有密切的關(guān)系。

軸在共振時的臨界轉(zhuǎn)速在理論上有無窮多個，可分為一階、二階、三階……。工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速(nc1)的軸稱為撓性軸，低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸稱為剛性軸。烯烴工廠所有的泵均為剛性軸，不需要考慮臨界轉(zhuǎn)速的影響。壓縮機(jī)則全是撓性軸，由于高于一階的其他階次臨界轉(zhuǎn)速都遠(yuǎn)高于工作轉(zhuǎn)速，所以實(shí)際運(yùn)行中只考慮一階臨界轉(zhuǎn)速，我們常說的臨界轉(zhuǎn)速也只指一階臨界轉(zhuǎn)速。

壓縮機(jī)決不允許在臨界轉(zhuǎn)速上運(yùn)行，在壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，臨界轉(zhuǎn)速的±5%區(qū)域均不允許停留。離心式壓縮機(jī)的軸端密封離心式壓縮機(jī)的軸端密封是指將壓縮機(jī)內(nèi)部介質(zhì)與外部環(huán)境相隔離，防止機(jī)內(nèi)介質(zhì)向機(jī)體外泄漏的一種裝置。離心式壓縮機(jī)的軸端密封主要有以下幾種型式：軸向密封：浮環(huán)密封、阻塞密封徑向密封：單端面螺旋槽式機(jī)械密封、干氣密封軸向密封軸向密封是防止介質(zhì)沿軸向泄漏到機(jī)體外。浮環(huán)密封：常用于中、高壓離心壓縮機(jī)中。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的機(jī)械密封在周速大于40m/s、溫度高于200℃以后很難適應(yīng)。

浮環(huán)密封機(jī)理

浮環(huán)密封屬于流阻型非接觸式動密封，是依靠密封間隙內(nèi)的流體阻力效應(yīng)而達(dá)到阻漏目的。由于存在間隙，避免了固體摩擦，適用于高速情況，即可封堵液體，也可封堵氣體。清潔油出口清潔油進(jìn)口污油出口內(nèi)浮環(huán)外浮環(huán)浮環(huán)密封有下列優(yōu)點(diǎn)：

1）密封結(jié)構(gòu)簡單，比機(jī)械密封零件少。

2）對機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)并不敏感，有穩(wěn)定密封性能。

3）密封件不產(chǎn)生磨損，密封可靠，維護(hù)簡單、檢修方便。

4）因密封件材料為金屬，堅固耐高溫。

5）浮環(huán)可以多個并列使用，組成多層浮動環(huán)，能有效的密封10MPa以上的高壓。

6）能用于10000～20000r/min的高速旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械，尤其使用于氣體壓縮機(jī)，其許用速度高達(dá)100m/s以上，這是其他密封所不能比擬的。

7）只要采用耐腐蝕金屬材料或里襯耐腐蝕的非金屬材料（如石墨）作浮動環(huán)，可以用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封。8）因密封間隙中是液膜，所以摩擦功率極小，使機(jī)器有較高的效率。浮環(huán)密封的缺點(diǎn)：密封件的制造精度要求高，環(huán)的不同心度和端面的不垂直度和表面粗糙度對密封性能有明顯的影響。對氣體介質(zhì)雖然密封性好，但需要一套復(fù)雜而昂貴的自動化供油系統(tǒng)。阻塞密封：常用于低壓、低轉(zhuǎn)速且工藝介質(zhì)可以與密封介質(zhì)混合的工況。

密封原理：氣體阻塞密封完全是利用梳齒密封層次減壓的原理。密封氣體抽氣徑向密封所謂徑向密封是指將介質(zhì)在軸向的泄漏通過一定的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閺较虻男孤⒃趶较蜻M(jìn)行密封。其典型的結(jié)構(gòu)形式是機(jī)械密封式。目前在壓縮機(jī)上使用較多的單端面螺旋槽式機(jī)械密封、干氣密封等均是在機(jī)械密封的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而來。單端面螺旋槽式機(jī)械密封

原理與結(jié)構(gòu)：動、靜環(huán)之間依靠軸的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生相對運(yùn)動，在密封油的作用下形成油膜；動環(huán)的密封端面上有螺旋狀牙槽對封油起泵送循環(huán)作用；外側(cè)浮環(huán)對封油起限流保壓作用；在隔離室內(nèi)注入干凈的新氫，防止循環(huán)氣污染封油。壓力側(cè)螺旋形牙槽干氣密封：干氣密封是二十世紀(jì)六十年代末期從氣體動壓軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型非接觸式密封。該密封利用流體動力學(xué)原理，通過在密封端面上開設(shè)動壓槽而實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行。由于密封非接觸運(yùn)行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，適合作為高速、高壓設(shè)備的軸封，在壓縮機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，干氣密封正逐漸替代浮環(huán)密封、迷宮密封和油潤滑機(jī)械密封。烯烴工廠的離心式壓縮機(jī)全部采用英國的約翰克蘭公司的這一密封形式。干氣密封具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）密封無磨損，使用壽命長、運(yùn)行穩(wěn)定可靠；

2）密封功率消耗小，僅為接觸式機(jī)械密封的5%左右；

3）與其他非接觸式密封相比，干氣密封氣體泄漏量小，是一種環(huán)保型密封；

4）密封輔助系統(tǒng)簡單、可靠，不需要密封油系統(tǒng)，因此消除工藝流程中的氣體被油污染，使用中也不需要維護(hù)。干氣密封的缺點(diǎn)：密封自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，對加工工藝、產(chǎn)品設(shè)計和裝配能力要求較高。適應(yīng)工況變化的能力不強(qiáng)。工藝介質(zhì)必須允許與密封干氣相混。需要一定壓力的氣源，氣源壓力至少高于介質(zhì)壓力0.2MPa。有微量氣體進(jìn)入工藝流程。

動壓槽形狀干氣密封的工作原理密封用干氣以稍高于介質(zhì)壓力注入一級密封室，與工藝介質(zhì)混合進(jìn)入一級密封的動靜環(huán)，由于動環(huán)上動壓槽的泵送增壓作用將動靜環(huán)推開一穩(wěn)定的間隙，同時在密封室形成一穩(wěn)定的、隨動的、略高于介質(zhì)壓力的密封壓力。從一級密封泄漏出的氣體一部分經(jīng)一級放空排放出去，另一部分經(jīng)級間密封進(jìn)入第二級密封。這樣，經(jīng)過兩級密封后，泄漏出來的氣體量已非常少，壓力也很低，這部分氣體被隔離氣阻止向外擴(kuò)散，而是與隔離氣一道從二級放空安全地排放出去。干氣密封的關(guān)鍵因素有：密封氣的壓力、一級泄放壓力、級間密封間隙。其中一級泄放壓力和級間密封間隙直接決定著二級密封的工作狀態(tài)。干氣密封的現(xiàn)場控制70二、低溫泵2023/2/671

一、

低溫液體泵的概述1.

低溫液體泵在空分流程中的作用--用于液體循環(huán)；--貯槽與槽車灌送；--從貯槽抽取液體壓入汽化器供充瓶；--用于管網(wǎng)運(yùn)輸（包括后備系統(tǒng)輸送泵和產(chǎn)品液體直接輸送進(jìn)管網(wǎng)）。

2023/2/6722.

低溫液體泵的分類

按不同工作方式為基礎(chǔ)的各種泵的結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)其不同特點(diǎn)主要可分為往復(fù)式低溫液體泵和離心式低溫液體泵。2023/2/673

往復(fù)式低溫泵

一.概述1.1往復(fù)式低溫泵的分類（1）按與輸送介質(zhì)接觸的工作構(gòu)件可分為：活塞泵和柱塞泵；（2）按泵的工作原理或流量的脈動特性可分為：單作用泵、雙作用泵、單缸泵、雙缸泵、多缸泵等；（3）按活塞（柱塞）中心線所處的位置可分為：臥式泵、立式泵、角度泵等；（4）按泵排出壓力高低分為：低壓泵（Pd<1.0MPa）、中壓泵（Pd≥1.0～10.0MPa）、高壓泵（Pd>10.0MPa）；往復(fù)式低溫液體泵流量：60~2000l/h出口壓力：3.0MPa\16.5MPa、

2023/2/6751.2往復(fù)式低溫液體泵的工作原理

圖1單作用低溫泵工作原理示意圖

1-吸入閥2-排出閥3-泵缸4-活塞（或柱塞）

5-十字頭6-連桿7-曲柄

2023/2/6761.3往復(fù)式低溫液體泵的工作特點(diǎn)

（1）瞬時流量是脈動的（2）平均流量（即泵的流量）是恒定的（3）泵的壓力取決于管路特性2023/2/6772.主要性能參數(shù)2.1泵的流量

Q

2.2排出壓力

Pd

（泵的排出壓力Pd不是泵固有的特性，它取決于管路特性。）

2.3吸入壓力

Ps2.4泵的功率N和效率η

一般活塞泵η=0.6～0.9;柱塞泵僅為η=0.2～0.52023/2/6783.低溫往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)形式3.1泵型與總體結(jié)構(gòu)形式往復(fù)式低溫泵就其液力端往復(fù)運(yùn)動副來分，可分為活塞泵和柱塞泵。其中運(yùn)動件上有密封元件的叫活塞泵，無密封元件的叫柱塞泵。2023/2/679

3.1泵型與總體結(jié)構(gòu)形式

柱塞式低溫泵

1-出口閥2-前柱塞3-泵體4-缸套5-推桿6-密封器7-十字頭8-凸輪2023/2/680

低溫活塞泵液力端1—泵頭支承2—密封器3—活塞4—缸套5—泵體6—排出閥7—吸入閥8—真空夾套9—活塞環(huán)10—導(dǎo)向環(huán)2023/2/6813.2泵閥的結(jié)構(gòu)

泵閥是往復(fù)泵工作過程的直接組成件，也是往復(fù)泵中最重要的易損件之一。其基本要求有：1）閥應(yīng)能及時啟、閉，關(guān)閉速度和關(guān)閉滯后角不應(yīng)大于允許值，以減少關(guān)閉沖擊和回流損失；2）密封可靠，減少或避免關(guān)閉后的漏損；3）盡可能減小水力阻力損失；4）根據(jù)不同的輸送介質(zhì)、技術(shù)參數(shù)，選擇相應(yīng)的材料、閥瓣和閥座材料,并保證足夠的強(qiáng)度和剛度；5）結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便，盡可能有良好的互換性；6）工作平穩(wěn)、噪音小，壽命長。2023/2/6823.3傳動端結(jié)構(gòu)型式

往復(fù)泵傳動端主要由機(jī)體、曲軸（凸輪）、連桿、十字頭等主要零部件組成。對于泵內(nèi)減速的，傳動端內(nèi)還有減速機(jī)構(gòu)，常用齒輪傳動、皮帶輪傳動、蝸桿傳動等。2023/2/6833.4空氣室結(jié)構(gòu)

往復(fù)式低溫泵的流量輸出是脈沖式的，必然會對吸入管道和排出管道產(chǎn)生脈動，引起振動，導(dǎo)致原動機(jī)的負(fù)載不均勻，對管道及泵的正常工作也有影響?？諝馐沂乔宄苈穬?nèi)流量脈動的一個很有效的裝置。它利用空氣室內(nèi)氣體的壓縮和膨脹來貯存或放出比平均流量多或少的那部分液體，從而達(dá)到減少管路中流量脈動的目的，也即我們常用的液體阻尼器來穩(wěn)壓。

2023/2/684作用原理如圖所示

2023/2/6854.使用知識

4.1安裝注意事項

（1）液力端（泵頭）部分1）液力端處在低溫環(huán)境中，所采用的材料是銅材和不銹鋼或固體潤滑材料，表面粗糙度細(xì)，注意不要碰傷。2）供裝配用的零、部件，必須嚴(yán)格去油脂和水分，防止塵土進(jìn)入泵內(nèi)部。3）對于低溫部分，必須做好絕熱保冷工作，應(yīng)盡量避免外界熱量侵入。真空夾套不得損壞。4）排氣管道要暢通、口徑要足夠大，使得已汽化的氣體及時排出，避免氣體進(jìn)入泵缸。2023/2/6865）進(jìn)、排液閥的密封面應(yīng)仔細(xì)均勻的密合，要經(jīng)過氣密性試驗(yàn)無嚴(yán)重泄漏。也可用簡單的煤油檢驗(yàn)，以不漏為好。試后去除油脂。6）安裝活塞、導(dǎo)向環(huán)和活塞桿時，不要損傷密封面，注意缸套鏡面清凈、光潔。7）注意密封器的密封面，做到運(yùn)動要靈活且沒有泄漏，運(yùn)轉(zhuǎn)時以不結(jié)冰和霜為佳。2023/2/6878）所有密封墊均應(yīng)退火處理，在重復(fù)使用三次后、必須退火后再使用。在安裝和保存密封墊和密封面過程中，避免碰傷密封面。緊固螺釘在擰緊時，受力要均勻，要對稱地擰緊而不要單邊受力，使各螺釘均勻的壓緊密封面。9）在安裝補(bǔ)償元件時，不應(yīng)使波紋管承受不必要的安裝力和力矩。10）在低溫操作條件下，應(yīng)嚴(yán)格禁止重新擰緊緊固件。11）按圖樣規(guī)定控制死隙尺寸。2023/2/688（2）機(jī)身（箱體）1）一定要按有關(guān)技術(shù)條件安裝無級變速器、電磁調(diào)速控制器、傳動機(jī)構(gòu)等，并要保證運(yùn)動部件的精度。2）注意保證潤滑條件和潤滑油的油面。3）用正確方法安裝滾珠軸承。將軸承加熱后，自然的滑套在軸上，不要采用敲打的方法。4）安裝時注意活塞桿的繞度，也要注意同軸度，要確保在作往復(fù)運(yùn)動中，使活塞桿和密封摩擦面有良好的工作狀態(tài)。5）安裝時應(yīng)避免傳動端的油脂進(jìn)入液力端（泵頭）。2023/2/6894.2操作

往復(fù)式低溫泵安裝就緒后，應(yīng)慢慢打開進(jìn)液管上閥門，低溫液體緩慢進(jìn)入泵內(nèi)，打開排氣管上閥門放氣，在冷卻過程中要盤車，不得卡住，對密封器視情況再次壓緊。經(jīng)過10～15min后，打開泵上的放氣閥，如看見有低溫液體流出，初步可認(rèn)為冷卻工作基本結(jié)束，關(guān)放氣閥。盤車無異常，即可點(diǎn)車驗(yàn)證電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是否正確。如與圖樣或機(jī)器上旋轉(zhuǎn)箭頭指示方向不符，可對調(diào)電機(jī)接線柱上任意兩根電源線，即可轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向。2023/2/690開動泵后，發(fā)現(xiàn)排出管道外部有霜，說明已有低溫液體排出。調(diào)節(jié)排出管道上的排出閥（注意不可關(guān)死），使排出壓力上升到所需的排出壓力。如果僅用于充瓶，只要將排出閥開大，讓泵的壓力隨氣瓶（或系統(tǒng)）的壓力升高而升高。觀察密封面工作情況，并正確調(diào)節(jié)。2023/2/691一般情況下，往復(fù)式低溫泵進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)后，應(yīng)能穩(wěn)定地工作。若發(fā)生故障，先分析原因。當(dāng)不能排除時先關(guān)電動機(jī)，關(guān)閉進(jìn)液管上閥門，從泵上放液管放掉低溫液體。待泵恢復(fù)到常溫后，才可拆除泵，也可用加熱空氣加熱以縮短時間。重新安裝時，泵內(nèi)部應(yīng)進(jìn)行干燥，及去油脫脂處理。

2023/2/6924.3故障及其處理

1）排液不暢或完全不排液1）吸入管道中提供的吸入壓力不足?？梢杂迷黾游雺毫?，增高液面，必要時增大吸入管路的內(nèi)徑，縮短吸入管路的長度。2）絕熱保冷不良，熱量大量侵入，液體溫度升高而汽化。一般以絕熱層外無水凝結(jié)為好。3）有氣堵現(xiàn)象。檢查進(jìn)液管道及增設(shè)排氣管道，要使排氣通暢。

2023/2/6934）氣液分離器安裝不適宜或有故障。應(yīng)拆除檢修或改裝排氣管道。5）聽不到進(jìn)液閥工作輕微的撞擊聲，電動機(jī)負(fù)荷明顯降低，泵不能正常進(jìn)液，缸套中有氣。應(yīng)采取排氣措施，也可能未充分冷卻，再次進(jìn)行冷卻。6）進(jìn)、排液閥密封面受損、彈簧斷裂，有異物附在密封面上。拆除檢修損壞零件，對密封面進(jìn)行修正。7）活塞環(huán)磨損。這是一個漸變過程，不會突然發(fā)生。更換活塞環(huán)。2023/2/694（2）排壓不穩(wěn)或受壓1）液體阻尼器容量不夠或氣相體積不足。選擇合適的液體阻尼器。阻尼器上部不應(yīng)有絕熱材料，上部應(yīng)是氣相空間。2）泵頭部分存在氣體。采取排氣措施，檢查壓力表；檢查真空夾套是否失去真空度。3）密封器泄漏。密封器有嚴(yán)重冰霜，妨礙泵正常工作。應(yīng)再次調(diào)節(jié)密封比壓；有否異物、冰進(jìn)入密封部分；密封件是否磨損。針對故障原因，更換零件、干燥去濕。2023/2/695低溫試驗(yàn)試驗(yàn)短片96離心式低溫液體泵2023/2/6971.離心式低溫泵的工作原理

離心式低溫泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使液體的壓力升高而達(dá)到輸送目的。其工作介質(zhì)雖然是一種沸點(diǎn)很低，極易揮發(fā)的液體，但在良好的保冷條件下，空分上的液化氣是一種流動性好，并且十分清潔的流動介質(zhì)，它的運(yùn)動規(guī)律和一般流體相符。2023/2/698

泵工作時，液體一方面隨著葉輪一起旋轉(zhuǎn)，同時又從轉(zhuǎn)動著的葉輪里向外流。液體隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動稱為圓周運(yùn)動，其速度稱為圓周速度，用u表示，方向與葉輪圓周切線方向一致。液體從旋轉(zhuǎn)著的葉輪里向外的流動稱為相對運(yùn)動，其速度稱為相對速度，用w表示，方向與葉片相切。液體相對于泵體的運(yùn)動稱為絕對運(yùn)動，其速度稱為絕對速度，用v表示，絕對速度等于圓周速度和相對速度的向量和。離心泵基本方程式將液體在葉輪內(nèi)的流動狀態(tài)與葉輪所作的功聯(lián)系起來，葉輪葉片傳遞給液體的能量僅與液體在葉片入口和出口速度的大小和方向有關(guān)。用液柱高度表示的揚(yáng)程僅與液體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，與液體種類無關(guān)。2023/2/699

2.離心式低溫泵的分類

按軸的位置分為：立式和臥式按密封形式分為：機(jī)械密封和充氣迷宮密封

按葉輪級數(shù)分為：單級和多級

按工作介質(zhì)分為：液氧泵，液氬泵和液氮泵等2023/2/61003.離心泵工作特點(diǎn)

葉輪葉片傳遞給液體的能量僅與液體在葉片入口和出口速度的大小和方向有關(guān)。用液柱高度表示的揚(yáng)程僅與液體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，與液體種類無關(guān)。2023/2/61014.離心式低溫泵的主要性能參數(shù)

（1）流量：泵在單位時間內(nèi)排出液體的數(shù)量，有體積流量Q和重量流量G兩種表示方法。

（2）揚(yáng)程：單位重量液體通過泵后所獲得的能量。用H表示，單位用m液柱表示，但習(xí)慣上簡略為m。

（3）轉(zhuǎn)速：泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，用n表示，單位為r/min

（4）效率

：包括容積效率，水力效率，機(jī)械效率和總效率。

（5）功率：用N表示，單位用KW表示。2023/2/61025.離心泵的性能曲線

通常,把表示主要性能參數(shù)之間內(nèi)部規(guī)律的曲線稱為離心泵的性能曲線或特性曲線,實(shí)質(zhì)上,離心泵性能曲線是液體在泵內(nèi)運(yùn)動規(guī)律的外部表現(xiàn)形式。通常是以下三種曲線來表示。（1）流量-揚(yáng)程曲線（Q-H）（2）流量-功率曲線（Q-N）（3）流量-效率曲線（Q-η）2023/2/6103離心泵的性能曲線

2023/2/61046.離心泵裝置性能和工作點(diǎn)

當(dāng)泵裝置系統(tǒng)穩(wěn)定工作時，輸送系統(tǒng)所需要的能量H系統(tǒng)就是泵提供的揚(yáng)程H，輸送系統(tǒng)流量Q也就是流經(jīng)泵的流量。這樣，輸送系統(tǒng)和泵兩者就共同構(gòu)成了整個泵裝置的性能。如果把泵的性能曲線H-Q和輸送系統(tǒng)性能H系統(tǒng)-Q用同一比例畫在一起，則兩條曲線的交點(diǎn)A既符合泵的性能，又符合輸送系統(tǒng)的性能，這就是泵運(yùn)行的“工況點(diǎn)”，并有一組揚(yáng)程，流量，功率，效率等裝置性能指標(biāo)。

2023/2/6105

從裝置性能的分析，我們可以歸納為以下幾點(diǎn)：（1）

離心泵裝置的性能，如流量、揚(yáng)程等,決定于泵和管路裝置條件兩方面的性能，不能忽視任何一方的影響因素。（2）

工作點(diǎn)A應(yīng)落在泵的高效區(qū)，且在汽蝕點(diǎn)C的左邊才能保證本泵裝置性能良好、工作可靠。同時在泵裝置發(fā)生性能故障時，也可以進(jìn)行分析、校核，找尋造成性能故障的原因所在。2023/2/6106（3）

若要改變泵裝置的性能，即移動工作點(diǎn)，可以通過改變管路系統(tǒng)的性能和泵的性能兩方面的任一方面來實(shí)現(xiàn)。（4）

從使用部門來講，為防止汽蝕的發(fā)生（或提高吸入高度），應(yīng)盡可能地采用最短的吸入管路，減少可有可無的管件，放慢管內(nèi)流速等方法，以減少∑h1，提高Δha。并絕對禁止用吸入側(cè)閥門來調(diào)節(jié)流量。（見圖5）2023/2/6107裝置性能分析圖2023/2/61087.離心泵的汽蝕

泵汽蝕的原因：泵通過旋轉(zhuǎn)的葉輪對液體作功，使液體能量增加，在相互作用過程中，液體的速度和壓力是變化的。通常，離心泵葉輪入口處是壓力最低的地方。如果這個地方的壓力等于或低于在該溫度下液體的汽化壓力PV，就會有蒸汽及溶解在液體中的氣體從液體中大量逸出，形成許多蒸汽與氣體混合的小氣泡。這些小氣泡隨液體流到高壓區(qū)時，由于氣泡內(nèi)是汽化壓力，而氣泡周圍大于汽化壓力，產(chǎn)生壓差，在這個壓差作用下，氣泡受壓破裂而重新凝結(jié)。2023/2/6109在凝結(jié)過程中，液體質(zhì)點(diǎn)從四周向氣泡中心加速運(yùn)動，在凝結(jié)的一瞬間，質(zhì)點(diǎn)互相撞擊，產(chǎn)生很高的局部壓力。這些氣泡如果在金屬表面附近破裂而凝結(jié)，則液體質(zhì)點(diǎn)就象無數(shù)小彈頭一樣，連續(xù)打擊在金屬表面上。在壓力很大，頻率很高的連續(xù)打擊下，金屬表面逐漸因疲勞而破壞，通常把這種破壞稱為剝蝕。在所產(chǎn)生的氣泡中還雜有一些活潑氣體（如氧等），借助氣泡凝結(jié)時所放出的熱量，對金屬起化學(xué)腐蝕作用?；瘜W(xué)腐蝕與機(jī)械剝蝕的共同作用，就更加快了金屬損壞速度，這種現(xiàn)象就是汽蝕破壞現(xiàn)象。2023/2/6110如何避免汽蝕現(xiàn)象

為了盡可能避免汽蝕現(xiàn)象，在流程設(shè)計時，應(yīng)該使液體在進(jìn)泵之前有一定的過冷度，同時泵體要安裝在較低的位置，使液體進(jìn)口處有一定的靜壓頭。此外要注意保冷，盡量減少冷損失。2023/2/61118.泵型及總體結(jié)構(gòu)型式

泵頭的基本結(jié)構(gòu)有吸入室，葉輪和壓出室，這三部分組合在一起，形成泵的流通部分。

1—吸入室2—葉輪3—擴(kuò)散管4—蝸殼2023/2/6112泵的軸封

旋轉(zhuǎn)的泵軸和固定的泵體間的密封簡稱軸封。軸封是泵的一個重要問題，密封的好壞直接影響泵工作的安全可靠性。目前常用的密封有機(jī)械密封和充氣迷宮密封。2023/2/6113機(jī)械密封

機(jī)械密封是用固定在轉(zhuǎn)軸上的動環(huán)和固定在靜止機(jī)殼上的靜環(huán)，依靠彈性元件來使其緊密配合，使轉(zhuǎn)軸縫隙和液體通路隔斷，而達(dá)到阻止液體泄漏的作用。機(jī)械密封在密封性能較好的前提下開車方便，，消耗功率少，但是制造復(fù)雜，價格昂貴，損壞件不易更換。另外，在材料上不好選擇.尤其低溫場合的密封。

2023/2/6114機(jī)械密封封實(shí)物圖2023/2/6115槽車泵實(shí)物圖2023/2/6116充氣迷宮密封

按迷宮結(jié)構(gòu)型式，充氣迷宮密封可分為單齒充氣迷宮密封和雙齒充氣迷宮密封。單齒充