离心式压缩机的结构和工作原理

离心式压缩机的结构和工作原理1．1压缩机的机壳是水平剖分式。主要是由定子（机壳、隔板、轴承和密封等）和转子（轴、叶轮、隔套、平衡盘、联轴器）组成。隔板组装固定于气缸之内，有进气隔板，中间隔板和排气隔板之分。由气缸和隔板组成的定子需满足以下要求：•要有足够的刚度，以免在长期使用中产生变形；•要有足够的强度，以承受气体介质的压力；•中分面及出入口法兰结合面，要有可靠的密封性能。以免介质泄漏。1．压缩机的构造•1．2转子：转子是压缩机的关键组件，它通过旋转对气体介质作功，使气体获得压力能和速度能。转子在稳定工况下，轴向力由高压端指向低压端。转子在轴向力的作用下，沿轴向力的方向产生轴向位移。就会使轴与轴瓦间产生相对滑动，可能将轴瓦或轴颈拉伤。更严重的是可能会造成转子与定子的摩擦，碰撞等恶性事故。所以要采取有效措施予以平衡，来提高机器的可靠性。1．压缩机的构造•1．3平衡盘：轴向力的平衡一般采用两种方式：•（1）叶轮对置排列多级叶轮产生的轴向力等于每级叶轮轴向力之和。这样产生的轴向力就非常大，如果多级叶轮采用对置排列，入口相反的的叶轮，产生一个相反的轴向力，得到相互的平衡，1．压缩机的构造•（2）设置平衡盘平衡盘是多级离心式压缩机常用的轴向力平衡盘装置。多装在高压侧，外缘与气缸间设有迷宫密封，从而使高压侧与压缩机入口连接的低压侧保持一定的压差，该压差的轴向力其方向与叶轮产生的轴向力相反。转子轴向力平衡的目的，主要是减少轴向推力，减轻止推轴承负荷。一般轴向力的的70％应通过平衡盘措施消除，剩余的30％有止推轴承负担。1．压缩机的构造•1．4止推轴承：离心压缩机在正常工作时，轴向推力总是指向低压侧（入口侧），该轴向力主要由平衡盘（或平衡鼓）来平衡，承受残余轴向力由止推块承担称为主止推力轴承。但在启动时由于气流的冲击作用，则往往产生一个反方向的轴向推力，使转子向高压侧窜动；为了防止转子向高压侧窜动，采用止推轴承，在主止推力轴承的对面增设止推块，这种承受启动时轴向推力的一面称为副止推盘。止推轴承安装在压机入口侧轴端推力盘的两侧，吸收没有完全被平衡盘平衡掉的剩余轴向推力。1．压缩机的构造•1．5工作原理：压缩机轴带动其各级叶轮做高速旋转。把从轴向进入叶轮的气体高速甩出叶轮。气体进入流通面积逐步扩大的扩压器中使流速迅速下降，压力逐步升高，然后再进入下一级叶轮。同样被提高一次压力，这样把气体逐步压缩。。1．压缩机的构造•2．1汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的旋转式动力机械。•NG型背压式汽轮机的主要结构分为：前支座－前座架、前轴承座、径向轴承、推力轴承；后支座－后座架、后轴承座、径向轴承；危急保安装置；手动盘车装置；汽缸－外缸导叶持环；转子－危急遮断器、棘轮、动叶盘、联轴器、叶轮；调节器阀；速关阀；驱动组合；轴封2.汽轮机的结构与原理•2．2径向轴承转子通过径向轴承支持在轴承座上，所以也称为支撑轴承。径向轴承的作用是承受着转子在启动增速，稳定运行及停车降速时所产生的全部静负荷和动负荷（包括可能出现的震动）同时还要保持转子中心与汽缸、汽封、导叶持环等设计的间隙。•径向轴承有三块或多块内表面浇有巴氏合金的瓦块，瓦块沿轴颈外圆周均匀分布，瓦块在结构上能自由摆动。通常把两块以上巴氏合金瓦块的径向轴承叫多油楔轴承。•2．3速关阀速关阀是蒸汽管道和汽轮机之间的紧急关闭阀，俗称“主汽门”，可以保证汽轮机运行中出现故障时，能在很短的时间内切断进汽。并与危急保安装置联动，对转子发生超速和过量的轴位移自动作出最快的停机反映。2.汽轮机的结构与原理•2．4调节汽阀：调节汽阀用来调节进入汽轮机的蒸汽流量，使其与气压机的负荷相适应。•2．5危急保安器：在汽轮机转速超过极限（额定转速的110％）危急保安器能自动脱扣，泄掉速关油压，迅速关闭主汽门，防止超速飞车。•2．6工作原理：汽轮机是蒸汽来作功的旋转式原动机，将新蒸汽的压力能、热能转变成汽轮机转子旋转的机械功，它需要两次能量转换。即蒸汽流过汽轮机喷嘴时，将热能换成蒸汽高速流动的动能，高速流过工作叶片时，将流动动能转变成汽轮机转子旋转的机械功，使汽轮机转动起来。2.汽轮机的结构与原理•离心式压缩机的密封•2．1密封的作用与形式•密封就是保留转子与定子间有适当间隙的前提下，避免压缩机级间和轴端泄露的有效措施。根据压缩机的工作温度、压力和气体介质有无公害等条件，则密封可以选择不同的结构形式，并通称为密封装置。•密封装置按照结构特点可分为抽气式、迷宫式、浮环式、机械式和螺旋式等多种形式。•2．2迷宫密封的结构与原理•迷宫密封是离心式压缩机级间和轴端最基本的密封形式。根据结构特点不同，可分为平滑式、曲折式、阶梯式和蜂窝式四种类型。•当气体流过密封齿与轴表面构成的间隙时，气流受到一次截流作用，气流的压力和温度下降，离心式压缩机的密封•而流速增加，经过间隙后，是两密封齿形成的较大空腔，气体容积增加，速度下降，形成涡流。气体每经过一次间隙和随后的较大空腔，气流就受到一次节流和扩容作用。随着流经间隙和空腔数量增加，气体的流速和压降越来越大，从而实现了气体的密封。•2．3蒸汽阻塞密封对于不允许外漏气体的轴端密封，有时采用蒸汽阻塞密封，即在轴端密封腔室注入压力略高于介质压力的蒸汽封住介质，向外漏出的蒸汽及少量气体由外接的抽汽器通过接管抽走，抽出的气体放大气。•2．4抽气密封：抽气密封常同迷宫密封联合使用，把迷宫密封漏出的少量介质，用一根管子接到抽气器，用动力把抽气器中的介质抽出，放入大气或其他地方。离心式压缩机的密封•2.5浮环密封：浮环密封亦称浮环油膜密封，是液体密封的一种。一般由内浮环、外浮环、弹簧、密封圈和防转销等元件组成。在运行过程中，浮环在油膜压力作用下，呈浮动状态。离心式压缩机的密封•气压机的润滑油系统气压机的润滑油系统滑油站油站包括油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、调压阀、止回阀、截止阀、离心澄清器和气液分离器（按需要而设置）及连接管路组成。全部组件共用一个底座，构成一个整体供油装置。•油箱的油经过泵入口过滤器，由润滑油泵加压，再经油冷却器、油过滤器、调压阀（调整工作所需油压），提供清洁的润滑油供系统使用。•油箱油箱采用如下调节和安全系统液位计；低液位油报警开关；就地温度计。油箱一般设有加热器，加热油温一般控制在35～45℃左右，油箱还带有充油过滤、排油、及放空的连接设施。气压机的润滑油系统油泵在系统中使用两个相同容量和压力的油泵（汽机：三螺杆泵；压机：离心泵）供给压缩机和汽轮机的需用油，两泵为电机驱动，一个是主油泵，一个是辅助油泵，在正常工作时一般启动一个泵，每一个泵都满足整个系统的油容量。即使是辅泵在工作中都能连续工作。辅泵是由压力报警开关自动起动进行调节压力和补充油量。•泵的吸入管线上装有过滤器，它的排出管线上装有止回阀及截止阀，两个泵的排出管线合接一根管进入油冷却器。气压机的润滑油系统油冷却器•系统中采用两组油冷却器并联，一个工作另一个备用。它们之间的进出口分别用两个三通阀联接，并用一旁通管线把它们连接起来以及接一回油管线至油箱，使其之间的压力相等，和保持热油流动有助于切换操作。•在设备正常运行时进行清洗冷却器和充油，其过程如下：检查是否打开旁通阀；稍微打开备用冷油器的排空阀，检查冷却器是否充满油；转动三通阀的控制杆，使油流向备用冷却器；关闭旁通阀和打开排泄阀直到冷却器内排泄干净。然后拧上排泄塞子，拆卸并清洗脏的冷却器；打开旁通阀，把油充进清洁的冷却器内，使油很快在冷却器内正常流动。气压机的润滑油系统油过滤器•油过滤器是由两个并列组合而成。每一个过滤器的进出口分别用两个三通阀一个整体，在工作时冷却油流入其中一个过滤器。•每个过滤器能过滤油系统供给的全部油，而另一个是作为备用的，在进行清洗、检查和维修时，不至于影响油的流动或者造成停车。油过滤器的过滤精度为10u，测量过滤器的压差用下列仪表：压差计•压差变送器•当压差超过1.5公斤力时，仪表发出报警，说明滤芯堵塞严重须更换滤芯。过滤器直接将油过滤清洁后提供设备使用。过滤器的切换方法与前述冷却器的切换方法相同。气压机的润滑油系统油站的连接管路•在油泵出口至油冷却器进口的并联管中安装有调节阀用以调节所需油量和初始油压，管线中设有压力表、温度计来观察进入油冷却器的冷却效果及监控给油温度，上述管线中的阀门及油管为不锈钢材质，经酸洗后接入设备。•由油过滤器出口至给油管线中设有调节阀，用以调节供给压缩机和原动机的油压，油过滤器进出管线上装有压差计或压差变送器以观察过滤器的清洁度，一旦压差过高即发出报警，以便及时切换清扫和更换滤芯。•油过滤后至给油口管线中的阀门及油管均为不锈钢材质，经清洗后接入设备中。气压机的润滑油系统高位油箱•在两个油泵事故停车时，由于转子转动惯性很大，机器要经过一段时间后才能完全停下来。因此要用足够的油量来供给轴承润滑，这些油在压缩机工作时储存在高位油箱内，它的高度从压缩机中心线到油箱底部的距离在6米以上。•在润滑油系统工作前，高位油箱中的油必须充满油箱，具体做法是当油泵启动后，打开到高位油箱的入口阀门，直到观察到油通过检视计返回油箱时为止。然后立即关上入口阀，泵在正常运转。在工作期间，靠通过孔板的油量来维持高位油箱的正常液位及温度。一旦主油管线的油压降低止回阀就自动打开，让高位油箱的油补充润滑油管线上的油压，因而确保轴承的润滑。气压机的润滑油系统•在某种情况下，可能高位油箱下的孔板失灵，或者其它原因，高位油箱的油量不足，为防止这种现象发生，在高位油箱上安装一低液位报警器。•高位油箱下的进油阀件组应安装在便于操作的适当地方。润滑油管线•从过滤器出来的油直接进入主油管线，主油管线的油压是靠压力控制阀维持在0.2-0.25MPa。•在每一个轴承的进油管上装上一个流量调节阀，以控制到轴承的润滑油压力，而这个压力在0.13～0.25MPa。检视计和就地仪表安装在离开每个润滑点的油出口管线上。所有的油出口管线分别接在主回油管线上，把油送回到油箱。气压机的润滑油系统到轴承润滑油压的校正：•到轴承的润滑油压是靠装在每个进油管线上的流量调节器来调整的，到支撑轴承去的油压大约给定0.9～1.3MPa，到推力轴承去的油压我们大约给定0.25～0.5MPa，当轴承的排油温度和入口温度之差大于20℃时上面所规定的数值将要加大。•用流量计的方法检查通过轴承的调节油量。•在操作时用油泵安全阀作调节，此时打开旁通阀。注视管线上的压力计，调节管线上的阀门控制所需要的压力，慢慢地关上旁通阀，当完全关闭旁通阀时，几乎在同一时间内，调整好的控制阀使主油管线达到所要求的压力。气压机的润滑油系统•当关闭控制阀的截止阀时，控制阀也失灵了，此时要靠装在并联管线上的旁通阀用手调节油压。•当主油管线上的油压降到开关整定值（大约1.5MPa）时，辅泵启动。此时到支撑轴承的润滑油压约0.5～0.6MPa。蓄能器–作为提供瞬时调节油用的蓄能•在汽轮机调节器的进油管路上装上一定容量的压液蓄能器，它一方面防止在主油泵失灵时把低压油输送到调节器，并且能用足够的压力来保证辅泵启动期间调节器所需的油量；另一方面能提供调节器的瞬时调节油。气压机的润滑油系统•控制系统的说明4.1•该部分主要包括：参数测量、调节控制系统、安全保护系统•参数测量：参数测量指被压缩介质的温度、压力、流量等工艺参数，以上参数的信号均引至PLC控制盘后传送到操作台上的CRT进行显示。•调节控制系统：该系统包括转速调节、防喘振控制调节、气液分离器液位调节等。•转速调节：它是通过压缩机进气压力进行调节的。压力变送器将压力信号转换成电信号后送至DCS系统，再通过PLC控制盘的手操器送至电-液转换器，由调节汽门调节，从而达到转速调节的目的。控制系统的说明•防喘振控制调节：压缩机防喘振控制是由压缩机进口压力、出口压力、进气流量三个参数控制的。这三个参数进入PLC内部进行运算后，输出4-20mA至放火炬进行调节。•气液分离器液位调节：气液分离器上设有液位调节。液位调节器将测量液位信号送至PLC，再由PLC输出信号调节排液控制阀的开度达到液