离心压缩机原理.

一、离心式压缩机的工作原理及主要结构1、离心压缩机典型结构简介典型的离心压缩机DA120—62结构如图所示。其型号中的“DA”代表单吸式离心压缩机：“120”表示吸入流量约120立方米每分钟；“6”表示共有6级叶轮；“2”表示是该型号的第二次设计产品。一缸（机壳）、两段（中间冷却次数）、六级（叶轮、扩压器、弯道和回流器组数）组成。2、主要参数进口流量125立方米每分钟，排气压力6.23105Pa，转速13900r/min,功率660kw,可输送空气或者其他无腐蚀性的工业气体,适合用于化工、冶金、制氧、制药等部门。第三节离心压缩机3、工作原理气体由吸气室进入，通过旋转叶轮对气体作功，使气体的压力、温度和速度都提高了，然后使气体进入进入扩压器，把气体的速度能转换为压力能。弯道\回流阀主要起导向作用，使气流均匀地进入下一级叶轮继续压缩，由于气体逐级地被压缩，因此气体温度不断升高。为了降低气体温度减少功能消耗，在气体经过三级压缩后，由蜗壳引出，经中间冷却后，再引至第四级叶轮入口继续压缩，经六级压缩后的高压气体由排出管排出。第三节离心压缩机1．流量大。离心压缩机中气体是连续流动，流通截面较大，同时叶轮转速很高，故流量很大，进气量在5000m3/min以上。2．转速高。离心压缩机中转子只作旋转运动，转动惯量小，且与静止部件不接触。这不仅减少了摩擦，还可大大提高转速。3．结构紧凑。机组重量及占地面积都比同一气量的活塞压缩机小得多。4．运转可靠。由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，因而运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一年以上。且不需备用机组，维修量小。三、离心压缩机的特点第三节离心压缩机5．单级压力比不高。目前排气压力需在500105Pa以上时，只能使用活塞压缩机。6．效率稍低。由于离心压缩机中气流速度较大，造成能量损失较大，故效率较活塞压缩机稍低。7．由于离心压缩机转速高、功率大、无备机，因此一旦发生事故，后果是严重的，需有一系列紧急安全保障设施。离心式压缩机能够处理气体的大致流量范围见表1-1。表中数据适用于单级压缩机，对于多级压缩，最小排量为14.2m3/min。三、离心压缩机的特点第三节离心压缩机四、离心式压缩机的主要结构离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘。定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气室和蜗室等组成。其中隔板由扩压器、弯道、回流器等组成。有时在叶轮进口前设有进气导流器（预旋器）。1．壳体离心式压缩机的壳体结构主要有水平剖分型和垂直剖分型两种。水平剖分型的壳体分为上、下两半（图1-4），出口压力一般低于7.85MPa，是用途最广泛的一种结构型式。第三节离心压缩机垂直剖分型也称筒型（图1-5），壳体是圆柱形的整体，两端采用封头。这种结构最适用于压缩高压力和低分子量、易泄漏的气体，由于气缸是圆柱形的整体，能承受较高的压力。第三节离心压缩机2．叶轮离心式压缩机的叶轮又称工作轮，是使气体提高能量的唯一元件。叶轮按其整体结构可分为开式、半开式和闭式三种，压缩机中实际应用的是半开式和闭式两种。叶轮随叶片出口角2（见1-6）的不同，可分为前向叶轮(不采用)、径向叶轮和后向叶轮。第三节离心压缩机2．叶轮3．扩压器常在叶轮后设置流通面积逐渐扩大的扩压器，用以把速度能转化为压力能，以提高气体压力。第三节离心压缩机4．轴封在离心式压缩机的各级之间和主轴穿过机壳处，为了防止泄漏，安装轴封装置。轴封型式有迷宫密封、机械密封、浮环密封和抽气密封等。迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅片，构成迷宫衬垫。翅片的材料有黄铜片、磷青铜片、铅青铜片、铝片和白合金片等。视气体的性质、有无灰尘或雾，以及气体温度而定。第三节离心压缩机第三节离心压缩机机械密封（图1-11），由动环和静环组成的摩擦面，阻止高压气体泄漏。密封性能好，结构紧凑，但摩擦副的线速度不能太高，工作时所需高于被密封的内部气体的润滑油压，要比采用浮环密封时高。第三节离心压缩机五、离心式压缩机的辅助系统1、润滑油和密封油系统离心式压缩机的润滑油系统由油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、单向控制阀、油泵和驱动机、压力表等组成。密封油系统包括油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、止回阀、油泵及相应的电动机、管路和接头等组成。机械密封一般在转速n3000r/min时采用。机构密封可适用于大多数气体，但它主要是用于清洁的气体、重烃气体和冷剂气体等。第三节离心压缩机2、其它辅助系统离心式压缩机还包括有齿轮箱或联轴器、轴向位移安全器和冷却分离器等辅助设备。离心式压缩机的驱动方式第三节离心压缩机八、离心式压缩机的喘振和临界流速1、喘振任何离心压缩机按其结构尺寸，在某一固定的转速下，都有一个最高的工作压力，在此压力下有一个相应的最低的流量。当离心压缩机出口的压力高于此数值时，就会产生喘振。第三节离心压缩机给定压力下，流量小于最小喘振流量给定流量下，压力大于最高喘振压力喘振发生的条件：第三节离心压缩机发生喘振时，机组开始强烈振动，伴随发生异常的吼叫声，而且是周期性地发生；机壳相连接的出口管线也随之发生较大的振动；进口管线上的压力表指针大幅度摆动；出口止回阀处发生周期性的开和关的撞击声响；主电动机的电流表指针大幅度的摆动；在操作仪表上，流量表等也发生大幅度的摆动。喘振发生的现象：第三节离心压缩机喘振对压缩机的迷宫密封损坏较大，由于密封的损坏，将使润滑油窜入流道，影响冷却器和冷凝器的效率。严重的喘振很容易造成转子轴向窜动，烧坏止推轴瓦，叶轮有可能被打碎。极严重时，可使压缩机遭到破坏，会损伤齿轮箱，电动机以及连接压缩机的管线和设备等。喘振发生的危害：第三节离心压缩机防止压缩机喘振的发生的措施：1、防止进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等；2、防止管网堵塞使管网特性改变；3、要坚持在开、停车过程中，升、降速度不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速；4、开、关防喘振阀时要平稳缓慢。关防喘振阀时要先低压后高压，开防喘振阀时要先高压后低压。第三节离心压缩机压缩机喘振发生后的应急措施：如万一出现“旋转失速”和“喘振”，首先应立即全部打开防喘振阀，增加压缩机流量，然后根据情况进行处理。若是因进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等原因造成的，要采取相应措施使进气气体参数符合设计要求；如是管网堵塞等原因，就要疏通管网，使管网特性优化；如是操作不当引起的，就要严格规范操作。第三节离心压缩机•2、临界转速•水平放置的轴都存在一定的临界转速，它是轴本身的一种特性。当轴还没有旋转时，由于重力的作用，轴向下弯曲（虽然弯曲量很小）。弯曲转动过来后，仍然是弯曲的。由于轴在转动，弯曲也不断出现，表现出来就是振动，称为自振。•第三节离心压缩机•轴本身和轴上安装的零件，由于制造安装的原因，转子的重心和转动中心不可能在同一中心线上重合，由于中心偏差，转动起来就有一个离心力，此离心力使转子发生振动。振动的次数决定于转子的转速，转动一次就振动一次，所以叫强迫振动。第三节离心压缩机•当自振和强迫振动的频率相等时，叫共振。共振时的压缩机转速叫作临界转速。•对一台离心压缩机来说，临界转速不止一个，转速最低的一个叫作第一临界转速。通常临界转速由制造厂确定。在产品样本中，常给出了第一临界转速和第二临界转速，作为运转时的参考。第三节离心压缩机•在第一临界转速以下运转的压缩机，应使工作转速低于临界转速的70%，即：•1.4工作转速临界转速•在第一和第二临界转速之间运转的的压缩机，应使•1.4第一临界转速工作转速0.8第二临界转速改变转速的调节方法，是几种调节方法中最省功率的办法，但要受驱动机的限制。用燃气轮机或汽轮机作驱动机时，这种调节方法较适宜。用电动机作驱动机时，在变频器应用前由于变速较困难，常不得不采用其它调节方法。九、离心式压缩机的流量调节1、改变转速第三节离心压缩机•在压缩机排气管上安装调节阀，来改变压缩机出口处的压力，以调节压缩机的流量这种调节方法不改变压缩机的特性曲线，但要增加功率消耗。2、排气管节流第三节离心压缩机3、进气管节流•进气管节流后，在转速不变时，离心压缩机的体积流量和压缩比的特性曲线不变。但由于进气压力减少，离心压缩机的质量流量和排气压力将和进气压力成比例地减少。第三节离心压缩机3、进气管节流•在压缩机的进气管上装调节阀比排气管节流操作更稳定，调节气量范围更广，同时可以节省功率消耗。用电动机驱动的压缩机一般常用此方法调节气量，对大气量机组可省功率5~8%。第三节离心压缩机4、进气管装导向片在压缩机的叶轮进口处安装导向片，使气流旋绕以变更流向，可以改变机组的排气压力和输气量。这种方法比进口节流效率高，但结构要复杂一些。多级叶轮的压缩机上，只能在第一级进口前设置导向片。第三节离心压缩机当生产要求的气量比压缩机排气量小时，将其剩余部分经冷却器返回到压缩机进口的方法叫作旁路调节。空气压缩机则不返回进口而直接放入大气中，所以叫作放空调节。5、旁路或放空调节第三节离心压缩机旁路循环或放空调节使压缩机增加了放空量或循环量，白白地消耗了功率，因此单独采用这种方法的很少。这种方法一般作为反飞动措施使用。即用其它的调节方法使气量减少到喘振点附近，当还需要进一步把气量减少到喘振点以下时，再打开旁路或放空。调节旁路或放空阀的开度，使旁路循环或放空的气量与生产需要的气量之和，比喘振点的流量稍大一些，以避免压缩机进入喘振范围。5、旁路或放空调节第三节离心压缩机