離心壓縮機(jī)教程.ppt

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1、離 心 壓 縮 機(jī) 壓縮機(jī) 什么是壓縮機(jī)？ 用來(lái)壓縮氣體借以提高氣體壓力的機(jī)械稱(chēng) 為壓縮機(jī)。也有把壓縮機(jī)稱(chēng)為“壓氣機(jī)” 和“氣泵”的。提升的壓力小于 0.2MPa時(shí) ，稱(chēng)為鼓風(fēng)機(jī)。提升壓力小于 0.02MPa時(shí) 稱(chēng)為通風(fēng)機(jī)。 壓縮機(jī)的分類(lèi) 按工作原理分類(lèi) 1容積式壓縮機(jī) 直接對(duì)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(dòng)力式壓縮機(jī) 它首先使氣體流動(dòng)速度提高， 即增加氣體分子的動(dòng)能；然后使氣流速度有序降 低，使動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，與此同時(shí)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(dòng)速度的葉輪。

2、動(dòng)力式壓縮機(jī)也稱(chēng)為速度式壓縮 機(jī)。 按排氣壓力分類(lèi) 分 類(lèi) 名 稱(chēng) 排氣壓力 (表壓 ) 風(fēng) 機(jī) 通風(fēng)機(jī) 100Mpa 按壓縮級(jí)數(shù)分類(lèi) 單級(jí)壓縮機(jī) 氣體僅通過(guò)一次工作腔 或葉輪壓縮 兩級(jí)壓縮機(jī) 氣體順次通過(guò)兩次工作 腔或葉輪壓縮 多級(jí)壓縮機(jī) 氣體順次通過(guò)多次工作 腔或葉輪壓縮，相應(yīng)通 過(guò)幾次便是幾級(jí)壓縮機(jī) 容積流量分類(lèi) 名 稱(chēng) 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)

3、 100 壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)或工作特征的分類(lèi) 按工作 原理 容積式 動(dòng)力式 按運(yùn)動(dòng) 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(dòng) 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 活塞式 轉(zhuǎn)子式 滑片式 渦旋式 單螺桿 幾種特殊的壓縮機(jī) 離心式壓縮機(jī) 離心壓縮機(jī)的概述 離心 壓

4、縮機(jī) 是產(chǎn)生壓力的機(jī)械，是透平 壓 縮機(jī) 的一種。透平是英譯音 “TURBINE”， 即旋轉(zhuǎn)的葉輪。 定義： 離心 壓縮機(jī) ：指氣體在 壓縮機(jī) 中的運(yùn)動(dòng)是 沿垂直于 壓縮機(jī) 軸的徑向進(jìn)行的。所以也 稱(chēng)徑流壓縮機(jī)。 工作原理 具有葉片的工作輪在壓縮機(jī)的軸上旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入工 作輪的氣體被帶著旋轉(zhuǎn)，增加了動(dòng)能（速度）和 靜壓頭（壓力），然后出工作輪進(jìn)入擴(kuò)壓器內(nèi)， 在擴(kuò)壓器內(nèi)氣體的速度轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?，進(jìn)一步提高 壓力，經(jīng)過(guò)壓縮的氣體再經(jīng)彎道和回流器進(jìn)入下 一級(jí)葉輪進(jìn)一步壓縮至所需的壓力。 氣體在葉輪中提高壓力的原因有兩個(gè)：一是氣體 在葉輪葉片作用下，跟著葉輪做高速的旋轉(zhuǎn)，而 氣體由于受旋轉(zhuǎn)所

5、產(chǎn)生的離心力的作用使氣體的 壓力升高；二是葉輪是從里到外逐漸擴(kuò)大的，氣 體在葉輪里擴(kuò)壓流動(dòng)，使氣體通過(guò)葉輪后壓力提 高。 分類(lèi) （ 1）按軸的型式分：?jiǎn)屋S多級(jí)式，一根軸 上串聯(lián)幾個(gè)葉輪；雙軸四級(jí)式，四個(gè)葉輪 分別懸臂地裝在兩個(gè)小齒輪的兩端，旋轉(zhuǎn) 靠電機(jī)通過(guò)大齒輪驅(qū)動(dòng)小齒輪。 （ 2）按氣缸的型式分：水平剖分式和垂直 剖分式。 （ 3）按級(jí)間冷卻形式分類(lèi)：級(jí)外冷卻，每 段壓縮后氣體輸出機(jī)外進(jìn)入冷卻器；機(jī)內(nèi) 冷卻，冷卻器和機(jī)殼鑄為一體。 （ 4）按壓縮介質(zhì)分類(lèi)：空氣 壓縮機(jī) 、氮?dú)?壓縮機(jī) 、氧氣 壓縮機(jī) 等。 特點(diǎn)與應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn) 1. 由于是連續(xù)旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，可以大大地提高進(jìn)

6、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(gè)特點(diǎn)是：功率大。 2. 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(gè)特點(diǎn)是高速性。 3. 無(wú)往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，動(dòng)平衡特性好，振動(dòng)小， 基礎(chǔ)要求簡(jiǎn)單； 4. 易損部件少，故障少、工作可靠、壽命長(zhǎng)； 5. 機(jī)組單位功的重量、體積及安裝面積小； 6. 機(jī)組的運(yùn)行自動(dòng)化程度高，調(diào)節(jié)范圍廣，且 可連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)； 7. 在多級(jí)壓縮機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)一機(jī)多種蒸發(fā)溫度 ； 8. 潤(rùn)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； 9. 對(duì)大型壓縮機(jī)，可由蒸氣動(dòng)力機(jī)或燃?xì)鈩?dòng)力 機(jī)直接帶動(dòng)，能源使用經(jīng)濟(jì)合理； 缺點(diǎn) 1.

7、單機(jī)容量不能太小，否則會(huì)使氣流流道太 窄，影響流動(dòng)效率； 2. 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(jí)的 壓力比不大，在壓力比較高時(shí)，需采用多 級(jí)壓縮； 3. 特別情況下，機(jī)器會(huì)發(fā)生喘振而不能正常 工作； 離心 壓縮機(jī) 的工作原理分析 常用名詞解釋 （ 1）級(jí)：每一級(jí)葉輪和與之相應(yīng)配合的 固定元件（如擴(kuò)壓器等）構(gòu)成一個(gè)基本的 單元，叫一個(gè)級(jí)。 （ 2）段：以中間冷卻器隔開(kāi)級(jí)的單元， 叫段。這樣以冷卻器的多少可以將 壓縮機(jī) 分成很多段。一段可以包括很多級(jí)。也可 僅有一個(gè)級(jí)。 （ 3）標(biāo)態(tài)： 0 ， 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 （ 4）進(jìn)氣狀態(tài)：一般指

8、進(jìn)口處氣體當(dāng)時(shí) 的溫度、壓力。 （ 5）重量流量：一秒時(shí)間內(nèi)流過(guò)氣體的重 量。 （ 6）容積流量：一秒時(shí)間內(nèi)流過(guò)氣體的體 積。 （ 7）表壓（ G）：以當(dāng)?shù)卮髿鉃榛鶞?zhǔn)所計(jì)量 的壓強(qiáng)。 （ 8）絕壓（ A）：以完全真空為基準(zhǔn)所計(jì)量 的壓強(qiáng)。 （ 9）真空度：與當(dāng)?shù)卮髿庳?fù)差值。 （ 10）壓比：出口壓力與進(jìn)口壓力的比值。 （ 11）比容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的物質(zhì)所占有的容積 ，符號(hào) V表示，數(shù)值為密度的倒數(shù)。 性能參數(shù) 離心壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)是流量、排氣 壓力、有效功率、效率、軸功率、轉(zhuǎn)速、 壓縮比和溫度。 （ 1）流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)壓縮機(jī)流道 任一截面的氣體量，通常以

9、體積流量和質(zhì) 量流量?jī)煞N方法來(lái)表示。 體積流量是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)壓縮機(jī)流 道任一截面的氣體體積，其單位為 m/s。 因氣體的體積隨溫度和壓力的變化而變化 ，當(dāng)流量以體積流量表示時(shí)，須注明溫度 和壓力。 質(zhì)量流量是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)壓縮機(jī)流 道任一截面的氣體質(zhì)量，其單位為 kg/s。 （ 2）排氣壓力 :即指壓縮機(jī)出口壓力。 （ 3）有效功率：有效功率是指在氣體的 壓縮過(guò)程中，葉輪對(duì)氣體所作的功，絕大 部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量，另有一部分能量 損失，該損失基本上包括流動(dòng)損失、輪阻 損失和漏氣損失三部分，我們將被壓縮氣 體的能量與葉輪對(duì)氣體所作功的比值稱(chēng)為 有效功率。 （ 4

10、）軸功率：離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子在為 氣體升壓提供有用功率，以及在氣體升壓 過(guò)程中產(chǎn)生的流動(dòng)損失功率、輪阻損失功 率和漏氣損失功率外，其本身也產(chǎn)生機(jī)械 損失，即軸承的摩擦損失，這部分功率消 耗約占總功率的 2%3%。如果有齒輪傳動(dòng) ，則傳動(dòng)功率消耗同樣存在，約占總功率 的 2%3%。以上六個(gè)方面的功率消耗，都 是在轉(zhuǎn)子對(duì)氣體作功的過(guò)程中產(chǎn)生的，它 們的總和即為離心式壓縮機(jī)的 軸功率 。軸 功率是選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)功率的依據(jù)。 （ 5）效率：效率主要用來(lái)說(shuō)明傳遞給氣 體的機(jī)械能的利用程度。由于氣體的壓縮 有等溫壓縮、絕熱壓縮和多變壓縮等三種 過(guò)程，所以，壓縮機(jī)的效率也有等溫效率 、絕熱效率和多變效率之分

11、。 1、等溫效率 是指氣體在壓縮過(guò)程中，等溫壓縮功和 葉輪對(duì)氣體所作功的比值。 2、絕熱效率 是指氣體在壓縮過(guò)程中，絕熱壓縮功和 葉輪對(duì)氣體所作功的比值。 3、多變效率 是指氣體在壓縮過(guò)程中，多變壓縮功和 葉輪對(duì)氣體所作功的比值。 （ 6）轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速是指壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的 速度。其單位是 r/min。 （ 7）壓縮比：出口壓力與進(jìn)口壓力的比 值。 （ 8）溫度：一般用 t 表示，工程上也用 絕對(duì)溫度 TK來(lái)表示，兩者換算關(guān)系為 TK=t+273。 壓縮機(jī) 級(jí)中的氣體流動(dòng) 葉輪被驅(qū)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，氣體進(jìn)入葉輪 后，對(duì)氣體作功。那么氣體既隨葉輪

12、轉(zhuǎn)動(dòng) ，又在葉輪槽中流動(dòng)。反映出氣體的壓力 升高、溫度升高，比容降低。 葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度即氣體的圓周速度，在不 同的半徑上有不同的數(shù)值，葉輪出口處的 圓周速度最大。氣體在葉輪槽道內(nèi)相對(duì)葉 輪的流動(dòng)速度為相對(duì)速度。因葉片槽道截 面積從進(jìn)口到出口逐漸增大，因此相對(duì)速 度逐漸減少。 氣體的實(shí)際速度是圓周速度與相對(duì)速 度的合成，又稱(chēng)之為絕對(duì)速度。 級(jí)是壓縮機(jī)作功的 最基本的單元，在級(jí)中 葉片帶動(dòng)氣體轉(zhuǎn)動(dòng)，把 功傳遞給介質(zhì)，使介質(zhì) 獲得動(dòng)能。通過(guò)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(dòng)能 轉(zhuǎn)化為壓力勢(shì)能，并被 導(dǎo)入下一級(jí)繼續(xù)壓縮。 中間級(jí)有葉輪、隔板、 級(jí)間密封等，末級(jí)是由 葉

13、輪、隔板和蝸殼組成 級(jí)內(nèi)氣體流動(dòng)的能量損失分析 一、能的定義 度量物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種物質(zhì)量，一般解 釋為物質(zhì)作功的能力。能的基本類(lèi)型有勢(shì) 能、動(dòng)能、熱能、電能、磁能、光能、化 學(xué)能、原子能等。一種能可以轉(zhuǎn)化為另一 種能。能的單位和功的單位相同。能也叫 能量。 二、級(jí)內(nèi)氣體流動(dòng)的能量損失分析 壓縮機(jī) 組實(shí)際運(yùn)行中，通過(guò)葉輪向氣 體傳遞能量，即葉輪通過(guò)葉片對(duì)氣體作功 消耗的功和功率外，還存在著葉輪的輪盤(pán) 、輪蓋的外側(cè)面及輪緣與周?chē)鷼怏w的摩擦 產(chǎn)生的輪阻損失，還存在著工作輪出口氣 體通過(guò)輪蓋氣封漏回到工作輪進(jìn)口低壓低 壓端的漏氣損失。都要消耗功。這些損失 在級(jí)內(nèi)都是不可避免的

14、，只有在設(shè)計(jì)中精 心選擇參數(shù)，再制造中按要求加工，在操 作中精心操作使其盡量達(dá)到設(shè)計(jì)工況，來(lái) 減少這些損失。 另外，還存在流動(dòng)損失以及動(dòng)能損失以 及在級(jí)內(nèi)在非工況時(shí)產(chǎn)生沖擊損失。沖擊 損失增大將引起 壓縮機(jī) 效率很快降低。還 有高壓軸端，如果密封不好，向外界漏氣 ，引起壓出的有用流量減少。 故此，我們有必要研究這些損失的原因 ，以便在設(shè)計(jì)、安裝、操作中盡量減少損 失，維持 壓縮機(jī) 在高效率區(qū)域運(yùn)行，節(jié)省 能耗。 1、流動(dòng)損失： 定義：就是氣流在葉輪內(nèi)和級(jí)的固定元件 中流動(dòng)時(shí)的能量損失。 產(chǎn)生的原因：主要由于氣體有粘性，在流 動(dòng)中引起摩擦損失，這些損失又變成熱量 使

15、氣體溫度升高，在流動(dòng)中產(chǎn)生旋渦，加 劇摩擦損耗和流動(dòng)能量損失，因旋渦的產(chǎn) 生就要消耗能量；在工作輪中還有軸向渦 流等第二次流動(dòng)產(chǎn)生，引起流量損失。在 葉輪出口由于出口葉片厚度影響產(chǎn)生尾跡 損失。彎道和回流器的摩擦阻力和局部阻 力損失等。 2、沖擊損失： 定義：是一種在非設(shè)計(jì)工況下產(chǎn)生的 流動(dòng)損失。 葉輪進(jìn)口葉片安裝角 1A（實(shí)際）一 般是按照設(shè)計(jì)氣流的進(jìn)口角 1（設(shè)計(jì) ）來(lái)決定的。一般是 1=1A，此時(shí)進(jìn) 氣為無(wú)沖擊進(jìn)氣。但是當(dāng)工況發(fā)生偏 離設(shè)計(jì)工況時(shí)，氣流進(jìn)口角 1大于或 小于 1A將發(fā)生氣流沖擊葉片的現(xiàn)象 。 習(xí)慣把葉輪進(jìn)口葉片安裝角 1A（實(shí)際 ）與設(shè)計(jì)氣流

16、的進(jìn)口角 1（設(shè)計(jì)）之差叫 做沖擊角，簡(jiǎn)稱(chēng)沖角。用 i表示。 1A 1 ， i 0，叫負(fù)沖角。 1A 1 ， i 0，叫正沖角。 在正負(fù)沖角的情況下，都將出現(xiàn)氣流 與葉片表面的脫離，形成旋渦區(qū)，使能量 損失。沖擊損失的增加與流量偏離設(shè)計(jì)流 量的絕對(duì)值的平方成正比。 3、輪阻損失 葉輪的不工作面與機(jī)殼之間的空間， 是充滿氣體的，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于氣體有 粘性，也會(huì)產(chǎn)生摩擦損失。又由于旋轉(zhuǎn)的 葉輪產(chǎn)生離心力，靠輪的一邊氣體向上流 ，靠殼的一邊氣體向下流，形成渦流，引 起損失。 4、漏氣損失： 漏氣損失包括內(nèi)漏和外漏。 內(nèi)漏氣是指泄露的氣體又漏回到壓縮 氣體中。包

17、括兩種情況：一種是從葉輪出 口的氣體從葉輪與機(jī)殼的空間漏回到進(jìn)口 。另一種是單軸的離心 壓縮機(jī) ，由于軸與 機(jī)殼之間也有間隙，氣體從高壓的一邊經(jīng) 過(guò)間隙流入低壓一邊。 外漏是指壓縮氣體通過(guò)軸與機(jī)殼密封處 間隙或機(jī)體的間隙直接漏到大氣中。 漏氣損失是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，有些 空壓機(jī) 出現(xiàn)氣量打不到設(shè)計(jì)值就是內(nèi)漏和 外漏引起的。 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 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。

18、機(jī)殼重 量大，形狀復(fù)雜，在其外部連接有進(jìn)氣、排氣 、潤(rùn)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(duì)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。 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(dòng)和分離損失。它的結(jié)構(gòu) 比較簡(jiǎn)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(jí)雙支承壓縮機(jī)中。 圖 4 - 6 吸入室的結(jié)構(gòu)示意圖 ( a) 軸向進(jìn)氣 ( b) 徑向進(jìn)氣 離心壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu) 整套離心 壓縮機(jī) 組是由電氣、機(jī)械、 潤(rùn)滑、冷卻、控制等部分組成的一個(gè)系

19、統(tǒng) 。雖然由于輸送的介質(zhì)、壓力和輸氣量的 不同，而有許多種規(guī)格、型式和結(jié)構(gòu)，但 組成的基本元件大致是相同的，主要由轉(zhuǎn) 子、定子、和輔助設(shè)備等部件組成。 離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是離心 壓縮機(jī) 的關(guān)鍵部件，它高速旋 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子是由葉輪、主軸、平衡盤(pán)、推力 盤(pán)等部件組成。 一、葉輪：葉輪也叫工作輪，是離心式 壓 縮機(jī) 的一個(gè)重要部件，氣體在工作路輪中 流動(dòng)，其壓力、流速都增加，同時(shí)氣體的 溫度也升高。葉輪是離心式 壓縮機(jī) 對(duì)氣體 作功的唯一元件。 1、在結(jié)構(gòu)上葉輪典型的有三種型式： （ 1）閉式葉輪：由輪盤(pán)、輪蓋、葉片三部 分組成。 （ 2）半開(kāi)式式葉輪：無(wú)輪蓋、只有輪盤(pán)、 葉

20、片。 （ 3）雙面進(jìn)氣式葉輪：兩套輪蓋、兩套葉 片，共用一個(gè)輪盤(pán)。 2、葉輪的結(jié)構(gòu)以葉片的彎曲形式來(lái)分 （ 1）前彎葉片式葉輪：葉片彎曲方向與葉 輪旋轉(zhuǎn)方向相同。葉片出口角 90 （ 2）后彎葉片式葉輪：葉片彎曲方向與葉 輪旋轉(zhuǎn)方向相反，葉片出口角 90 （ 3）徑向葉片式葉輪：葉片出口方向與葉 輪半徑方向一致，葉片出口角 90 葉輪 (工作輪 )葉輪是一個(gè)最重要的部件，通過(guò)葉輪將 能量傳遞給氣體，使氣體的速度及壓力都得到提高。 圖 4 - 8 半開(kāi)式和閉式葉輪 ( a) 開(kāi)式 ( b) 閉式 1 、輪盤(pán) 2 、葉片 3 、輪蓋 影響葉輪性能的主要 因素

21、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(lèi)型。由 于后彎式葉片的級(jí)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(dòng)，葉輪和軸 必須經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡試驗(yàn)，以 達(dá)到規(guī)定的動(dòng)平衡要求。 圖 4 - 9 后彎、前彎和徑向葉輪 ( a) 后彎式 ( b) 前彎式 ( c) 徑向式 二、主軸 主軸的作用就是支撐安裝其上的旋轉(zhuǎn)零部 件（葉輪、平衡盤(pán)等）及傳遞扭矩。設(shè)計(jì) 軸確定尺寸時(shí)，不僅考慮軸的強(qiáng)度問(wèn)題， 而且要仔細(xì)計(jì)算軸的臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界 轉(zhuǎn)速就是軸的轉(zhuǎn)速等于軸的固有頻率時(shí)的 轉(zhuǎn)速。 三、平衡盤(pán)，推力盤(pán)

22、 在多級(jí)離心 壓縮機(jī) 中，由于每級(jí)葉輪兩側(cè) 的氣體作用力不一致，就會(huì)使轉(zhuǎn)子受到一 個(gè)指向低壓端的合力，這個(gè)合力，我們稱(chēng) 為軸向力。軸向力對(duì)于 壓縮機(jī) 的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 是不利的，它使轉(zhuǎn)子向一端竄動(dòng)，甚至使 轉(zhuǎn)子與機(jī)殼相碰，發(fā)生事故。因此應(yīng)設(shè)法 平衡它，平衡盤(pán)就是利用它的兩側(cè)氣體的 壓力差來(lái)平衡軸向力的零件。熱套在主軸 上，通常平衡盤(pán)只平衡一部分軸向力，剩 余的軸向力由止推軸承來(lái)承受。 推力盤(pán)是固定在主軸上的止推軸承中的 一部分，它的作用就是將轉(zhuǎn)子剩余的軸向 力通過(guò)油膜作用在止推軸承上，同時(shí)還確 定了轉(zhuǎn)子與固定元件的位置。 平衡盤(pán) 由于葉輪兩側(cè)的壓力不相 等，在轉(zhuǎn)子上受到一個(gè)指 向

23、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(jí)之后設(shè) 置一個(gè)平衡盤(pán)。因平衡盤(pán) 左側(cè)為高壓，右側(cè)與進(jìn)氣 壓力相通，因而形成一個(gè) 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。 圖 4 - 13 平衡盤(pán) 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(pán)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)。 平衡鼓和平衡盤(pán)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(dòng)調(diào)節(jié)。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中也有采用 “

24、鼓 +盤(pán) ” 的方式將兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)。 離心 壓縮機(jī) 的定子 定子是 壓縮機(jī) 的固定元件，由擴(kuò)壓器、彎 道、回流器、蝸殼及機(jī)殼組成。 1、擴(kuò)壓器：擴(kuò)壓器的功能主要是使從葉 輪出來(lái)的具有較大動(dòng)能的氣流減速，把氣 體動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)化為壓力能。 擴(kuò)壓器一般分為：無(wú)葉擴(kuò)壓器 、葉片擴(kuò) 壓器、 直壁式擴(kuò)壓器。 2、彎道：其作用使氣流轉(zhuǎn)彎進(jìn)入回流器 ，氣流在轉(zhuǎn)彎時(shí)略有加速。 3、回流器：其作用使氣流按所須方向均 勻的進(jìn)入下一級(jí)。 4、蝸殼：其主要作用是把擴(kuò)壓器后面或 葉輪后面的氣體匯集起來(lái)，并把他們引出 壓機(jī)機(jī)，流向輸送管道或氣體冷卻器，此 外，在會(huì)聚氣體過(guò)程中，大多數(shù)情

25、況下， 由于蝸殼外徑逐漸增大和流通面積的逐漸 增大，也起到了一定的降速擴(kuò)壓作用。 作用是把擴(kuò)壓器流出的氣體匯集起來(lái)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。 圖 4 - 1 1 蝸殼的橫斷面的形狀 ( a) 蝸殼外形 ( b) 梯形 ( c) 正置圓形 ( d) 偏置圓形 圖 4 - 12 迷宮式密封的結(jié)構(gòu)形式 ( a) 整體式 ( b) 鑲嵌式 ( c) 組合鑲嵌式 ( d 、 e) 光軸式 蝸殼 5、軸承： 支撐軸承：用于支撐轉(zhuǎn)子使其高速旋轉(zhuǎn)。 止推軸承：作用是承受剩余的軸向力。 51 支撐軸承（又稱(chēng)徑向軸承） 徑向軸承為多油楔、

26、壓力潤(rùn)滑的可傾瓦塊式 軸承。壓力油徑向進(jìn)入，通過(guò)小孔潤(rùn)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(gè)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(dòng)。 這種軸承有如下優(yōu)點(diǎn)： 1.進(jìn)一步改善軸瓦中流體的動(dòng)力學(xué)性能。 2.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(dòng)。 3.軸承抗油膜振蕩性能好。 止推軸承 離心

27、壓縮機(jī)在正常工作時(shí)，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(chēng)為主止推塊。另外在啟動(dòng)時(shí)由于氣流的沖擊 作用，往往產(chǎn)生一個(gè)反方向的軸向推力，使轉(zhuǎn) 子向高壓側(cè)竄動(dòng)；為此在主推塊的對(duì)面增設(shè)副 止推塊。這種型式的止推承稱(chēng)作雙端面止推軸 承。止推軸承一般安裝壓機(jī)吸入側(cè)。 11-CST-2101 隔板與級(jí)間密封 隔板將壓縮機(jī)的各級(jí)分隔開(kāi)，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(lái) 自葉輪的氣體在擴(kuò)壓器通道內(nèi)將一部分動(dòng)能 轉(zhuǎn)化為壓力能并通過(guò)彎道和回流室到達(dá)下一 級(jí)葉輪入口，氣體

28、在彎道和回流器的流動(dòng)， 可以認(rèn)為壓力和速度不變，僅改變氣體的流 動(dòng)方向。隔板分為上、下兩半，沿水平中心 面分開(kāi)。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(jí)間串通。 離心壓縮機(jī)的輔助設(shè)備 一、離心壓縮機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) 離心 壓縮機(jī) 由于轉(zhuǎn)速高，一種采用汽輪機(jī) 帶動(dòng)；一種采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪增速箱來(lái) 拖動(dòng)。 當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪增速箱來(lái)拖動(dòng) 時(shí)，對(duì)于齒輪的材質(zhì)要求相當(dāng)高，一般采 用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并經(jīng)滲碳處理，以提高硬 度，同時(shí)要求提高加工精度。在出廠前， 并經(jīng)嚴(yán)格的靜、動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)。 靜平衡是檢查轉(zhuǎn)子重心是否通過(guò)旋轉(zhuǎn) 軸中心。如

29、果二者重合，它能在任意位置 保持平衡；不重合，它會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，只有 在某一位置時(shí)才能靜止不動(dòng)。通過(guò)靜平衡 實(shí)驗(yàn)，找出不平衡質(zhì)量，可以在其對(duì)稱(chēng)部 位刮掉相應(yīng)的質(zhì)量，以保持靜平衡。 動(dòng)平衡：經(jīng)過(guò)靜平衡試驗(yàn)的轉(zhuǎn)子，在 旋轉(zhuǎn)時(shí)仍可能產(chǎn)生不平衡。因?yàn)槊總€(gè)零件 的不平衡質(zhì)量不是在一個(gè)平面內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)時(shí)，他們會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩，使軸線發(fā) 生撓曲，從而產(chǎn)生振動(dòng)，因此，轉(zhuǎn)子還需 要做動(dòng)平衡試驗(yàn)。動(dòng)平衡試驗(yàn)就是在動(dòng)平 衡機(jī)上使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，檢查其不平衡情 況，并設(shè)法消除其不平衡力矩的影響。 二、離心壓縮機(jī)的冷卻系統(tǒng) （ 1）冷卻的方式：主要有風(fēng)冷、水冷。 （ 2）冷卻的主要方面：主電機(jī)、壓縮后的 氣

30、體、潤(rùn)滑油。 1、冷卻主電機(jī) 主要為了防止電機(jī)過(guò)度溫升、燒損。 通常采用的冷卻方式有風(fēng)冷、水冷。有的 大型電機(jī)兼而有之。 2、冷卻壓縮后的氣體 主要為了降低各級(jí)壓縮后氣體的溫度， 減少功率消耗。通常設(shè)置水冷卻器。在一 臺(tái)機(jī)組上設(shè)有多個(gè)冷卻器，有的一級(jí)一個(gè) 有的兩級(jí)一個(gè)，這樣根據(jù)冷卻器的多少， 又可以把 壓縮機(jī) 分成幾個(gè)段。 3、冷卻潤(rùn)滑油： 壓縮機(jī) 的油站設(shè)有油冷卻器。降低油溫和 在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)油溫。 離心壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng) 一、潤(rùn)滑油介紹 潤(rùn)滑根據(jù)其存在狀態(tài)可分為：固體潤(rùn)滑劑 、氣體潤(rùn)滑劑、液體潤(rùn)滑劑、和半固體潤(rùn) 滑劑等。 （一） 潤(rùn)滑油 1、定

31、義：潤(rùn)滑油是用在各種類(lèi)型機(jī)械上 以減少摩擦，保護(hù)機(jī)械及加工件的液體潤(rùn) 滑劑。 2、潤(rùn)滑油的作用 （ 1）潤(rùn)滑減摩：防止機(jī)件干摩擦，減少 摩擦阻力，在零件表面形成油膜。 （ 2）冷卻降溫：通過(guò)潤(rùn)滑油的循環(huán)帶走 熱量防止燒結(jié)。 （ 3）清潔：通過(guò)潤(rùn)滑油的流動(dòng)沖洗 零件 工作表面摩擦產(chǎn)生的金屬和其它臟物。 （ 4）密封：減少外界的污染物進(jìn)入。 （ 5）銹防蝕：能吸咐在零件表面防止水 、空氣、酸性物質(zhì)及害氣體與零件的接觸 。 （ 6）減震緩沖： 壓縮機(jī) 運(yùn)行負(fù)荷很大， 這個(gè)負(fù)荷經(jīng)過(guò)軸承的傳遞潤(rùn)滑，使承受的 沖擊負(fù)荷起到緩沖的作用。 3、潤(rùn)滑油的性能指標(biāo) （ 1）粘度：表示油品

32、流動(dòng)性大小的指標(biāo) 。粘度越小，流動(dòng)性就越好；粘度越大， 流動(dòng)性就越差。粘度的常見(jiàn)單位是厘斯（ cSt）。 （ 2）運(yùn)動(dòng)粘度：表示液體在重力作用下 流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，其值為相同溫度 下液體的動(dòng)力粘度與其密度之比，在國(guó)際 單位制中以 mm2/s表示。 （ 3）粘度指數(shù)：表示油品的粘度隨溫度 變化的特性。粘度指數(shù)越大，油品的粘度 隨溫度的變化越小。通過(guò)加大粘度指數(shù)可 以提高油品在不同溫度下使用性能。一般 以 VI表示。 （ 4）密度：表示在規(guī)定溫度下的單位體積 內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量。一般以 KG/L或 kg/m3 表示。 （ 5）傾點(diǎn)：用溫度表示油品在儲(chǔ)運(yùn)和使 用時(shí)的低溫流動(dòng)性的指標(biāo)。傾

33、點(diǎn)越低，油 品的低溫性就越好。在某種程度上也表示 了油品脫蠟精制的深度。以 表示。 （ 6）閃點(diǎn)：用溫度表示油品在高溫下蒸 發(fā)性及著火危險(xiǎn)性的指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，閃 點(diǎn)越高，油品的使用溫度也越高，油品中 混入汽油或柴油時(shí)，閃點(diǎn)會(huì)明顯降低。以 表示。 （ 7）抗氧化安定性：表示油品在使用和 儲(chǔ)存過(guò)程中，在高溫和金屬催化下，油品 抗氧化作用的能力?？寡趸捕ㄐ栽胶?， 油品的使用壽命就越長(zhǎng)。 （ 8）總堿值：表示在規(guī)定條件下，中和 存在于 1g油品中全部堿性組分所需的酸量 ，以相當(dāng)?shù)臍溲趸浐量藬?shù)表示。是測(cè)定 油品中有效添加劑成分的指標(biāo)，表示內(nèi)燃 機(jī)油的清凈性與中和能力。 （二）潤(rùn)

34、滑脂 1、定義：是將稠化劑分散于液體潤(rùn)滑劑 中所形成的一種穩(wěn)定的半固體。 2、作用：潤(rùn)滑脂涂于機(jī)械摩擦部位，在 機(jī)械表面形成一定強(qiáng)度的油膜，以減小摩 擦磨損，還可以防止金屬氧化，填充機(jī)件 空隙，防止漏氣、漏油、漏水，保證設(shè)備 正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 3、潤(rùn)滑脂的選用要根據(jù)機(jī)械的工作溫度 、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、負(fù)荷大小、工作環(huán)境和供脂 方式的不同，綜合考慮，一般應(yīng)考慮以下 四個(gè)方面的因素： （ 1）溫度 溫度對(duì)潤(rùn)滑脂的影響很大， 環(huán)境溫度高和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)溫度高的，應(yīng)選用 耐高溫的潤(rùn)滑脂，一般潤(rùn)滑脂的是溫度都 應(yīng)低于其滴點(diǎn) 2030攝氏度。 （ 2）轉(zhuǎn)速 高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)件溫升高，溫 升快，易使?jié)櫥?/p>

35、稀而流失，使用時(shí)應(yīng) 選用稠度較大的潤(rùn)滑脂。 （ 3）負(fù)荷 根據(jù)負(fù)荷選用潤(rùn)滑脂是保證 潤(rùn)滑的關(guān)鍵之一。潤(rùn)滑脂錐入度的大小關(guān) 系到使用時(shí)所能承受的負(fù)荷。負(fù)荷大應(yīng)選 用錐入度小（稠度較大）的潤(rùn)滑脂。如果 既承受重負(fù)荷又承受沖擊負(fù)荷，應(yīng)選用含 有極壓添加劑的潤(rùn)滑脂，如含有二硫化鉬 的潤(rùn)滑脂。 （ 4）特殊部位的要求 機(jī)械工作環(huán)境的 不同，應(yīng)選用不同的潤(rùn)滑脂，在潮濕環(huán)境 下應(yīng)選用具有抗水性能的潤(rùn)滑脂；在塵土 較多的環(huán)境下，可選用濃稠的含有石墨的 潤(rùn)滑脂；在含酸的環(huán)境下可選用經(jīng)基脂； 如對(duì)密封有特殊要求，應(yīng)選用鋇基脂。 離心壓縮機(jī)安全保護(hù)系統(tǒng) 為了保證離心 壓縮機(jī) 的安全穩(wěn)定運(yùn)行，

36、 必須設(shè)置一個(gè)完整的安全保護(hù)系統(tǒng)。 一、 溫度保護(hù)系統(tǒng) 觀察、控制 壓縮機(jī) 各缸、各段間的氣體 溫度、冷卻系統(tǒng)溫度、潤(rùn)滑系統(tǒng)油溫、主 電機(jī)定子溫度以及各軸承溫度，當(dāng)達(dá)到一 定的規(guī)定值就發(fā)出聲光訊號(hào)報(bào)警和聯(lián)鎖停 機(jī)。 二、 壓力保護(hù)系統(tǒng) 觀察、控制 壓縮機(jī) 各缸、各段間的氣 體壓力、冷卻系統(tǒng)壓力、潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓、 當(dāng)達(dá)到一定的規(guī)定值就發(fā)出聲光訊號(hào)報(bào)警 和聯(lián)鎖停機(jī)。 三、 流量保護(hù)系統(tǒng) 觀察、控制 壓縮機(jī) 冷卻系統(tǒng)水流量，當(dāng) 達(dá)到一定的規(guī)定值就發(fā)出聲光訊號(hào)報(bào)警。 四、 機(jī)械保護(hù)系統(tǒng) 1、軸向位移保護(hù) 離心式 壓縮機(jī) 產(chǎn)生軸向位移，首先是由于 有軸向力的

37、存在。而軸向力的產(chǎn)生過(guò)程如 下：在氣體通過(guò)工作輪后，提高了壓力， 使工作輪前后承受著不同的氣體壓力。如 果所有葉輪同向安裝，則總軸向力相當(dāng)可 觀。 從機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、安裝方面為了平衡 壓 縮機(jī) 的軸向力，通常采取了： （ 1）設(shè)置平衡盤(pán) （ 2）設(shè)置止推軸承 （ 3）采用雙進(jìn)氣葉輪（ 4）葉輪背靠背安 裝。 但是在運(yùn)行中由于平衡盤(pán)等密封件的磨損 、間隙的增大、軸向力的增加、推力軸承 的負(fù)荷加大，或潤(rùn)滑油量的不足，油溫的 變化等原因，使推力瓦塊很快磨損，轉(zhuǎn)子 發(fā)生竄動(dòng)，靜動(dòng)件發(fā)生摩擦、碰撞、損壞 機(jī)器。為此 壓縮機(jī) 必須設(shè)置軸向位移保護(hù) 系統(tǒng)，監(jiān)視轉(zhuǎn)子的軸向位置的變化，當(dāng)轉(zhuǎn)

38、子的軸向位移達(dá)到一定規(guī)定值時(shí)就能發(fā)出 聲光訊號(hào)報(bào)警和聯(lián)鎖停機(jī)。 常見(jiàn)的軸向位移保護(hù)器的類(lèi)型 （ 1）電磁式（ 2）電觸式（ 3）電渦流式 （ 4）液壓式 2、機(jī)械振動(dòng)保護(hù) 離心 壓縮機(jī) 是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，運(yùn)行中產(chǎn) 生振動(dòng)是不可避免的。但是振動(dòng)值超出規(guī) 定范圍時(shí)的危害很大。對(duì)設(shè)備來(lái)說(shuō)，引起 機(jī)組靜動(dòng)件之間摩擦、磨損、疲勞斷裂和 緊固件的松脫，間接和直接發(fā)生事故。對(duì) 操作人員來(lái)說(shuō)，振動(dòng)噪音和事故都會(huì)危害 健康。故此， 壓縮機(jī) 必須設(shè)置機(jī)械振動(dòng)保 護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)振動(dòng)達(dá)到一定規(guī)定值時(shí)，就能 發(fā)出聲光訊號(hào)報(bào)警和聯(lián)鎖停機(jī)。 目前，大型機(jī)組普遍應(yīng)用了在線的微機(jī)處 理技術(shù)，可以通過(guò)測(cè)量

39、的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、 存儲(chǔ)、處理、繪圖、分析和診斷。為 壓縮 機(jī) 的運(yùn)行維護(hù)、科學(xué)檢修、專(zhuān)業(yè)管理提供 可靠依據(jù)。 另外，我們還針對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備應(yīng)用手持式 測(cè)振儀實(shí)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。 3、防喘振保護(hù)系統(tǒng) 離心 壓縮機(jī) 是一種高速旋轉(zhuǎn)的 葉片式機(jī) 械，它的特性是在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，隨 著輸氣量的改變，排氣壓力、功率消耗和 效率也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，當(dāng) 壓縮機(jī) 在某個(gè) 轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。 壓縮機(jī) 的流量減少到一定程 度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，對(duì)于離心式 壓縮 機(jī) 有著很?chē)?yán)重的危害。造成： （ 1） 壓縮機(jī) 性能惡化，工藝參數(shù)大幅波 動(dòng)。 （ 2）對(duì)軸承產(chǎn)生沖擊。 （ 3）機(jī)組靜動(dòng)件碰撞，機(jī)器破壞。

40、 （ 4）密封破壞，尤其是氧氣 壓縮機(jī) ，嚴(yán) 重時(shí)大量氣體外逸，引起爆炸惡性事故。 為此，設(shè)置防喘振保護(hù)系統(tǒng)。目前大 型 壓縮機(jī) 組都設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。 即可自動(dòng)和手動(dòng)打開(kāi)回流閥或放空閥，確 保 壓縮機(jī) 不發(fā)生喘振現(xiàn)象。 關(guān)于離心式壓縮機(jī)的幾個(gè)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(shí)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(shí)的特性曲線 圖 4 - 9 后彎、前彎和徑向葉輪 ( a) 后彎式 ( b) 前彎式 ( c) 徑向式 右下圖所示為離心式壓縮機(jī)的

41、特 性曲線。若壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)工況 A點(diǎn)下 工作時(shí)，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(shí) (工作點(diǎn)向 A1 移動(dòng) )，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(shí)，脫離現(xiàn)象 擴(kuò)展到整個(gè)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(lái)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(méi)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(lái)回倒流撞 擊的現(xiàn)象稱(chēng)為 “ 喘振 ” ，它將使壓縮 機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪

42、聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì) 損壞葉片甚至整個(gè)機(jī)組。 壓縮機(jī)工況變化時(shí)的特性曲線 為了防止當(dāng)壓縮機(jī)工況發(fā)生變化時(shí)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(jì)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(kāi)度。 一般來(lái)說(shuō)，反喘振控 制器具有以下特點(diǎn)： 1. 反喘振控制閥為快開(kāi)慢關(guān)型。 2. 控制系統(tǒng)將設(shè)計(jì)喘振 線（圖中黑線，制造 工廠運(yùn)用多點(diǎn)回歸法計(jì)算）提前 10%為 實(shí) 際

43、控制線 （圖中紅線），再提前 10%為 控 制閥動(dòng)作線 （圖中藍(lán)線）。 也就是說(shuō)，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(kāi)始打開(kāi)，并根據(jù)離紅線的 橫坐標(biāo)距離確定開(kāi)度，到達(dá)紅線時(shí)控制 閥全開(kāi)。 3. 每發(fā)生一次喘振，反喘振控制閥動(dòng)作線 就提前 10%至 校正動(dòng)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(shí) ， 壓縮機(jī)流道中某個(gè)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(chēng)為離心式壓縮機(jī) 的穩(wěn)定工作區(qū)

44、。 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。 1.脫口轉(zhuǎn)速 2.密封工作最低轉(zhuǎn)速 3.喘振工況 4.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(shí)，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(shí)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(shí)將使軸、 軸承、零件甚至于整個(gè)機(jī)械設(shè)備遭到破 壞，軸共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)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(pán)動(dòng)件質(zhì)量有

45、密切的關(guān)系。 軸在共振時(shí)的臨界轉(zhuǎn)速在理論上有無(wú)窮多個(gè) ，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(chēng)為撓性軸，低于一階 臨界轉(zhuǎn)速的軸稱(chēng)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(shuō) 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

46、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： 1. 軸向密封：浮環(huán)密封、阻塞密封 2. 徑向密封：?jiǎn)味嗣媛菪凼綑C(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。 1. 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(dòng)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

47、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(jiǎn)單，比機(jī)械密封 零件少。 2）對(duì)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(jiǎn)單、檢修方便。 4）因密封件材料為金屬，堅(jiān)固 耐高溫。 5）浮環(huán)可以多個(gè)并列使用，組 成多層浮動(dòng)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(dòng)環(huán)，可以用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì) 的密

48、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) ： 1. 密封件的制造精度要求高，環(huán)的不同心度和端面 的不垂直度和表面不粗糙度對(duì)密封性能有明顯的 影響。 2. 對(duì)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(dòng)化供油系統(tǒng)。 2. 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(guò)一定的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閺较虻男孤?，?在徑向進(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

49、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(lái)。 1.單端面螺旋槽式機(jī)械密封 原理與結(jié)構(gòu) ：動(dòng)、靜環(huán)之間依靠軸的高速旋 轉(zhuǎn)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在密封油的作用下形成油 膜；動(dòng)環(huán)的密封端面上有螺旋狀牙槽對(duì)封油 起泵送循環(huán)作用；外側(cè)浮環(huán)對(duì)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 2. 干氣密封：干氣密封是二十世紀(jì)六十年代末期 從氣體動(dòng)壓軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型 非接觸式密封。該密封利用流體動(dòng)力學(xué)原理， 通過(guò) 在密封端面上開(kāi)設(shè)動(dòng)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

50、 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(rùn)滑機(jī)械密封 。烯烴工廠的離心式壓縮機(jī)全 部采用英國(guó)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(wú)磨損，使用壽命長(zhǎng)、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(jiǎn)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)： 1. 密封自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，對(duì)加工 工藝、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和裝配能力

51、要求較高。 2. 適應(yīng)工況變化的能力不強(qiáng)。 3. 工藝介質(zhì)必須允許與密封干氣相混。 4. 需要一定壓力的氣源，氣源壓力至少高 于介質(zhì)壓力 0.2MPa。 5. 有微量氣體進(jìn)入工藝流程。 動(dòng)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(jí)密封室， 與工藝介質(zhì)混合進(jìn)入一級(jí)密封的動(dòng)靜環(huán)，由于動(dòng) 環(huán)上動(dòng)壓槽的泵送增壓作用將動(dòng)靜環(huán)推開(kāi)一穩(wěn)定 的間隙，同時(shí)在密封室形成一穩(wěn)定的、隨動(dòng)的、 略高于介質(zhì)壓力的密封壓力。從一級(jí)密封泄漏出 的氣體一部分經(jīng)一級(jí)放空排放出去，另一部分經(jīng) 級(jí)間密封進(jìn)入第二級(jí)密封。這樣，經(jīng)過(guò)兩級(jí)密封 后，泄漏出來(lái)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(jí)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(jí)泄放壓力、級(jí)間密封間隙。 其中一級(jí)泄放壓力和級(jí)間密封間隙直接決 定著二級(jí)密封的工作狀態(tài)。 干氣密封的現(xiàn)場(chǎng)控制 謝 謝 大 家 ！