丙烯壓縮機(jī)介紹

1、冷凍站（丙烯壓縮機(jī)）培訓(xùn)教材第一節(jié) 壓縮機(jī)概述一、壓縮機(jī)的定義和分類 工業(yè)生產(chǎn)中常需要具有一定的壓力的氣體用于各種用途，而壓縮機(jī)是輸送和提高氣體壓力的機(jī)器。我們知道，氣體的壓強(qiáng)取決于單位時間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積的次數(shù)與強(qiáng)烈程度。增加容積內(nèi)氣體的溫度，使氣體分子運動的速度增加，增加撞擊程度可以使氣體壓力提高。但當(dāng)溫度減下來后，氣體壓力又隨之降低。而一般要求被壓縮氣體應(yīng)具有不太高的溫度。因此提高氣體壓力的主要方法是通過增加單位面積內(nèi)氣體分子數(shù)目（也就是縮短分子間距）實現(xiàn)的，這就要通過壓縮機(jī)完成。 目前使用最廣泛的壓縮機(jī)通常分為兩類：一類是容積式壓縮機(jī)，它是通過縮小氣體的容積的來提高壓力（諸如活塞

2、式、滑片式、羅茨式、螺桿式）；另一類是透平式壓縮機(jī)，它是利用旋轉(zhuǎn)葉片對氣流的作功、通過氣流的不斷加速、減速因慣性而彼此被擠壓進(jìn)而縮短分子間距來提高壓力。 透平壓縮機(jī)一般分為離心式和軸流式：1、離心式壓縮機(jī)：被壓縮的氣體在離心式壓縮機(jī)中的運動是沿著垂直與壓縮機(jī)軸的徑向進(jìn)行的。離心式壓縮機(jī)中氣體壓力的提高是當(dāng)氣流流經(jīng)葉輪時，由于葉輪旋轉(zhuǎn)使氣體受到離心力的作用而使其速度升高，當(dāng)氣體流經(jīng)擴(kuò)壓器等截面積擴(kuò)張的通道時，流速逐漸降低，從而是速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑲怏w的壓力得到提高。2、軸流式壓縮機(jī)：氣體在軸流式壓縮機(jī)中的運動是沿著平行于壓縮機(jī)軸的方向進(jìn)行的。在軸流式壓縮機(jī)中，同樣由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)是氣體產(chǎn)生很高的

3、速度，當(dāng)氣體流經(jīng)與動葉片間隔排列的靜葉柵時，氣體的速度逐漸減慢，從而速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。在使用上，一般容積式壓縮機(jī)宜用于高壓比，中、小流量的場合；透平壓縮機(jī)則用于低中壓比、大流量的場合，其中軸流式的流量比離心式的更大，壓力則比離心式的低些。二、汽輪機(jī)的定義和分類汽輪機(jī)，又叫透平，是用蒸氣來做功的旋轉(zhuǎn)式原動機(jī)。來自鍋爐或其它汽源的蒸汽通過調(diào)速閥進(jìn)入汽輪機(jī)，依次高速流過一系列環(huán)形配置的噴嘴(或靜葉柵)和動葉柵而膨脹作功，推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(將蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功)，汽輪機(jī)又則帶動電機(jī)或壓縮機(jī)，泵等負(fù)荷機(jī)旋轉(zhuǎn)。汽輪機(jī)按照熱力過程分為:1、凝汽式汽輪機(jī)蒸汽在汽輪汽機(jī)中作功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器

4、內(nèi)部壓力比大氣壓低。2、抽氣凝汽式汽輪機(jī)蒸汽在汽輪機(jī)膨脹至某級時，將其中一部分蒸汽從汽輪機(jī)中抽出來，供給其它的蒸汽用戶；其余蒸氣在后面級中作功后排入凝汽器。雙甲車間的空氣壓縮機(jī)/增壓機(jī)及發(fā)電機(jī)驅(qū)動透平就是抽氣凝汽式的。3、背壓式汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹作功后，在大于1個大氣壓的壓力下排出氣缸，其排氣供其它低壓用戶。4、多壓式(注入式)汽輪機(jī)若工藝過程中有某一壓力的蒸汽用不完時，就把這些多余的蒸汽用管道注入汽輪機(jī)中的某個中間級內(nèi)并同原來的蒸汽一起在透平內(nèi)膨脹作功，從而回收能量。汽輪機(jī)也可按蒸汽壓力分為低壓(2.0 Mpa以下)、中壓(2.05.0Mpa)、高壓(5.010.0Mpa)、超高壓(1

5、2.014.0Mpa)及超臨界(22.5Mpa以上)的汽輪機(jī)。此外，也可按工作原理分為：沖動式、反動式、沖動式與反動式的組合式汽輪機(jī)等。第二節(jié) 離心式壓縮機(jī)及汽輪機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、離心式壓縮機(jī)工作原理及基本結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)從外觀上首先看到的是機(jī)殼，它又稱氣缸，通常用鑄鐵或鑄鋼澆鑄而成。一臺壓縮機(jī)常常有兩個或兩個以上的氣缸，按壓力高低稱低壓缸、中壓缸、高壓缸。壓縮機(jī)本體結(jié)構(gòu)可分兩大部分：(1)、轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子），它由主軸、葉輪、平衡盤、推力盤及聯(lián)軸用的半聯(lián)軸節(jié)等零部件組成，又稱為轉(zhuǎn)子。(2)、定部分，是由氣缸、隔板、徑向軸承、推力軸承、軸端密封等零部件組成，常稱為定子。在壓縮機(jī)理論中常常順著氣體

6、流動線路，將壓縮機(jī)分成若干個級，所謂級就是由一個葉輪和與之相配合的固定元件結(jié)構(gòu)的基本單元。如圖一所示，在壓縮機(jī)中間的級，它包括葉輪、擴(kuò)壓器、彎道和回流器幾個元件。壓縮機(jī)每段進(jìn)口處的級稱為首級，它除了上述的元件外還應(yīng)包括進(jìn)氣室；在壓縮機(jī)的排氣口的級稱為末級，它沒有彎道和回流器，而代之以排氣室。有的壓縮機(jī)甚至連擴(kuò)壓器也沒有，氣體從葉輪出來直接進(jìn)入排氣室。在離心式壓縮機(jī)中，氣體流過一級之后，壓力的提高是有限的，要想壓縮到較高壓力時，就需要通過若干個級來完成，幾個級可以裝在一個缸內(nèi)。一個缸最多能裝10級左右，更多的級需要采用多缸。氣體經(jīng)壓縮后溫度就要升高，當(dāng)要求壓力比較高時，常將氣體壓縮到一定壓力時就

7、從缸內(nèi)引出，在冷卻器內(nèi)降溫，然后再進(jìn)入下級繼續(xù)壓縮。根據(jù)冷卻次數(shù)的多少，可將壓縮機(jī)分為幾個段。一個段可以是一個級也可以是幾個級。一缸可分為一個段或多段。在多級離心壓縮機(jī)中，由于每級葉輪兩側(cè)氣體作用在其上的力大小不同，因此，使轉(zhuǎn)子受到一個指向低壓端的合力，這個合力稱為軸向力。平衡盤是用自身兩側(cè)的壓力差來平衡軸向力的零件。它位于壓縮機(jī)的高壓側(cè)，用來平衡大部分軸向力的，剩下的軸向力作用于止推軸承上。有的壓縮機(jī)葉輪采用背靠背的方法排列來平衡軸向力。聯(lián)軸節(jié)又叫靠背輪，它是汽輪機(jī)（或驅(qū)動電機(jī)）和壓縮機(jī)以及壓縮機(jī)高低壓缸間的連接件，現(xiàn)在通常采用撓性聯(lián)軸節(jié)。它允許較大的平行不對中、角度不對中和綜合不對中。定子

8、包括機(jī)殼和殼內(nèi)的固定元件，機(jī)殼有水平分和垂直剖分兩種型式。水平剖分便于拆裝機(jī)制造，但密封面大，且強(qiáng)度差；對于壓力較高的情況，采用垂直剖分形式，殼體實際上是兩缸，內(nèi)缸仍是水平剖分，轉(zhuǎn)子及固定元件都裝在內(nèi)缸中，然后再裝入外缸，外缸為整個圓筒，在一端或兩端有端蓋，打開后即可把內(nèi)缸拉出。 機(jī)殼內(nèi)有各種隔板，在機(jī)殼和隔板之間，隔板與隔板子之間構(gòu)成了吸氣室、擴(kuò)壓器、彎道和回流器等固定元件。2、通流部分各主要部件的作用氣體在壓縮機(jī)中流經(jīng)的主要通道部件是進(jìn)氣室、葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器和蝸殼。這些部件我們稱之為通流部件。下面分述這些部件的作用。(1) 進(jìn)氣室： 這是將進(jìn)氣室或中間冷卻器的氣體均勻地吸入葉輪去

9、進(jìn)行增壓的通道,因此在壓縮機(jī)中每一段進(jìn)口都設(shè)置進(jìn)氣室。(2) 葉輪：葉輪也稱為工作輪，它是壓縮機(jī)的心臟部件，氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，氣體由于受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用以及在葉輪里的擴(kuò)壓流動，使氣體壓力得到提高，速度也得到提高。所以葉輪使氣體提高能量的關(guān)鍵部件。(3) 擴(kuò)壓器：氣體被從葉輪甩出后，就有較高的流動速度，在葉輪出口后設(shè)置流道截面逐漸擴(kuò)大的部件稱為擴(kuò)壓器。其目的是進(jìn)一步將氣體的流動速度轉(zhuǎn)化為壓力。(4) 彎道：為了把擴(kuò)壓器后的氣體引入到下一級葉輪的進(jìn)口，就必須改變氣體流動的方向，使其由離心方向的流動改為向心方向的流動，所以在擴(kuò)壓器的后面設(shè)置了彎道與其相連接。(5) 回流器

10、：其作用是將彎道來的氣體均勻的分布到下一級葉輪的進(jìn)口。(6) 蝸殼：蝸殼的主要目的是把擴(kuò)壓器或葉輪后面的氣體匯集起來，引到壓縮機(jī)外面去，流向氣體輸送管道或氣體冷卻器，此外在匯集氣體的過程中，一般由于蝸殼外徑的逐漸增大通流截面也漸漸擴(kuò)大，因此也起到一定的降速增壓作用。3、作原理離心壓縮的工作原理與輸送液體的離心泵相似。當(dāng)驅(qū)動機(jī)（如汽輪機(jī)、電動機(jī)等）帶動壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，葉輪流道中的氣體受葉輪作用隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，氣體被甩到葉輪外的擴(kuò)壓器中去。因而在葉輪中形成了稀薄地帶，入口氣體從而進(jìn)入葉輪填補(bǔ)這一地帶。由于葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，氣體就被不斷地甩出，入口氣體就不斷地進(jìn)入葉輪，沿徑向流動離開

11、葉輪的氣體不但壓力有所增加，還提高了速度，這部分速度就在后接元件擴(kuò)壓器中轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?，然后通過彎道導(dǎo)入下級。導(dǎo)流器再把從彎道來的氣體按一定方向均勻的導(dǎo)入下級葉輪繼續(xù)壓縮。4、心式壓縮機(jī)的功耗及效率(1) 概述：壓縮機(jī)氣體需要消耗的能，大型離心壓縮機(jī)由原動機(jī)（如汽輪機(jī).燃動機(jī)等）驅(qū)動，原動機(jī)軸端所傳遞的功率包括壓縮機(jī)軸承、齒輪箱及聯(lián)軸節(jié)等傳動部分的機(jī)械損失以及壓縮機(jī)內(nèi)功率。內(nèi)功率指的是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子對氣體所消耗的功率。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子是通過葉輪向氣體傳遞能量的。葉輪除對氣體作功外，葉輪的輪盤、輪蓋的外側(cè)面及輪緣與周圍氣體的摩擦所產(chǎn)生的輪阻損失、葉輪出口高壓氣體漏回到葉輪低壓端的漏氣損失也都要消耗功。對整個壓

12、縮機(jī)來說，葉輪對氣體作功轉(zhuǎn)換成下列三個部分：a 提高氣體的靜壓能（壓縮功），使氣體從進(jìn)口壓力提高到出口壓力。b 提高氣體的動能。在一般情況下，動能的提高不大，常?？梢院雎圆挥嫛 克服氣流在級中的流動損失。這部分流動損失，是指氣流在葉輪內(nèi)和級的固定元件（如吸氣室、擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼等）內(nèi)的流動損失?？傊?，壓縮機(jī)級的中功耗有五部分組成，即靜壓能提高、動能的變化、流動的損失、輪阻損失和漏氣損失組成的，只有靜壓能的提高對氣體的升壓是有用的。(2) 氣體的壓縮過程靜壓能的提高與氣體的壓縮過程有關(guān)。熱力學(xué)把氣體的壓縮過程分為：等溫壓縮過程、絕熱壓縮過程、多變壓縮過程。壓縮機(jī)中氣體的實際壓縮過程是

13、多變壓縮程，但可忽略與外界的熱交換?，F(xiàn)分析各壓縮過程中的靜壓能提高（壓縮功）。設(shè)壓縮機(jī)進(jìn)出口參數(shù)分別為P1、V1、T1和P2、V2、T2，壓縮氣體的所需能量的單位Kg.m/Kg表示，它表示壓縮1kg氣體所需的能量。A 等溫壓縮 T=Const （恒定） 等溫壓縮功為 His=RT1Ln(P2/P1) (Kg.m/Kg)B 絕熱壓縮 氣體在壓縮過程中與外界無熱交換且無氣體流動失和摩擦損失。絕熱壓縮后氣體溫度：T2/T1=(P2/P1)K-1/K絕熱壓縮功為：Had=K/(K-1)RT1(P2/P1)K-1/K-1) (Kg.m/Kg) C 多變壓縮過程：過程存在流動損失和磨擦損失，外界可以有熱交

14、換或者無熱交換。多邊變過程氣體溫度計算式為：T2/T1=(P2/P1)M-1/M多變壓縮功為：Hpol=(M-1)RT1(P2/P1)M-1/M-1) (Kg.m/Kg) 以上式中R為氣體常數(shù)，被壓縮氣體組份越輕則R越大。多變過程和理論絕熱過程的公式具有同樣形式，只是絕熱指數(shù)K代以多變指數(shù)m。多變指數(shù)和絕熱指數(shù)不同，它不僅和氣體的種類而變化，而且與設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)系。對于離心式壓縮機(jī)來說，多變指數(shù)m大于絕熱指數(shù)K。機(jī)器設(shè)計和控制的愈合理，則m愈接近K值。(3) 壓縮機(jī)過程分析討論A 三種典型壓縮過程，如氣體溫度和壓比相同，則等溫壓縮過程需要的壓縮功最小，排氣溫度最低,等于進(jìn)氣溫度。這是一種理想情況

15、，實際上只能接近而不能達(dá)到。多變壓縮過程需要的能量頭最大，所以多級壓縮機(jī)常做成多段，增加段間冷卻器從而使壓縮過程向等溫壓縮過程靠近，對于具有中間冷卻器的壓縮機(jī)常用等溫效率來衡量機(jī)器的完善程度。B 同質(zhì)量流量的同種氣體來說，如初溫度相同，當(dāng)壓縮比相同，其功耗也相同。例如把氣體從10個大氣壓壓縮到100個大氣壓，與從1個大氣壓壓縮到10個大氣壓所需要的功耗相同。C 氣體所需的壓縮功與氣體的性質(zhì)有關(guān)，對輕氣體，因為氣體R大，所以在相同壓力下需要的壓縮功就比壓縮重氣體大（從壓縮表達(dá)式可以看出），但由于同一壓縮機(jī)及壓縮同一體積流量的不同氣體，所提供的葉片功是相同的，也即H葉片與氣體性質(zhì)無關(guān)，所以在同一壓

16、力比要求下，壓縮輕氣體需要的級數(shù)比重氣體多。D 變過程是具有損失的過程，多變指數(shù)m反映多變壓縮過程所需功的大小。損失使氣體得到附加熱量，采用中間冷卻器，目的是為了向等溫壓縮過程靠近。各個不同壓縮過程在P-V圖和T-S圖上的表示如下圖2圖3所示。各個過程的壓縮功就是各壓縮過程線縱坐標(biāo)及P=P1、 P=P2兩條等壓線所包括的面積。 圖2 T-S圖上各種不同壓縮過程 圖3P-V圖上上各種不同壓縮過程 4） 壓縮機(jī)的效率壓縮機(jī)或級的效率主要是用來說明傳給氣體的機(jī)械能的利用程度。由于有三種壓縮過程，則相應(yīng)的把壓縮機(jī)效率分為多變效率pol、絕熱效率ad和等溫效率is。 多變效率指由壓力P1增加到P2所需要

17、的多變壓縮功與實際消耗的功之比。目前離心式壓縮機(jī)的多變效率為0.70.84左右。 絕熱效率指由壓力P1增加到P2時絕熱壓縮功與實際所需消耗的功之比。 等溫效率指由壓力P1增加到P2時等溫壓縮功與實際所需消耗的功之比。 實際的壓縮機(jī)不可能實現(xiàn)沒有損失的絕熱壓縮過程，但它可以作為比較標(biāo)準(zhǔn)。由于多變壓縮功絕熱壓縮功等溫壓縮功，故有poladis，故要注意機(jī)器效率使用哪一種表示方法。二 汽輪機(jī)基本原理、結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)是用蒸汽來作功的旋轉(zhuǎn)式原動機(jī)。來自鍋爐或熱網(wǎng)的蒸汽，經(jīng)脫扣節(jié)流法閥或事故切斷閥、調(diào)速閥進(jìn)入汽輪機(jī)，依次高速流經(jīng)一系列環(huán)形配置的噴嘴(或靜葉柵)和動葉柵而膨脹作功推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將蒸汽的動能

18、轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。這便是汽輪機(jī)簡單的工作原理。汽輪機(jī)可按工作原理分為：沖動式、反動式、沖動式與反動式的組合式汽輪機(jī)。首先，我們對這幾類汽輪機(jī)的工作原理作一下介紹。1 汽輪機(jī)的工作原理(1) 沖動式汽輪機(jī)沖動式汽輪機(jī)的最簡單的結(jié)構(gòu)如圖4所示。葉輪上裝配一圈動葉片與噴嘴配合在一起，構(gòu)成一個做功的簡單機(jī)械。我們把由噴嘴和與其配合的動葉片構(gòu)成的汽輪機(jī)作功的單元稱級。由一個級組成的汽輪機(jī)叫單級汽輪機(jī)。噴嘴又叫靜葉片。它是一個截面形狀特殊且不斷變化的通道。蒸汽進(jìn)入噴嘴后發(fā)生膨脹、消耗了蒸汽的壓力能，即消耗了蒸汽的熱能，蒸汽的壓力及溫度都下降了，而蒸汽的流速卻增加了，獲得了高速氣流。噴嘴的作用就是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)

19、變?yōu)閯幽堋?動葉片又稱工作葉片。在葉輪的外圓周上裝滿的一整圈葉片，常叫動葉柵。由噴嘴流出的高速氣流流至動葉片時，其速度的大小及方向是一定的，之后氣流由于受到動葉片的阻礙（作用力），改變其原來的速度的大小及方向，這時候氣流必然給動葉片一個反作用力，推動葉片運動，將一部分動能轉(zhuǎn)換成葉輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功。 由上述可知，在汽輪機(jī)連續(xù)工作過程中有兩次能量轉(zhuǎn)換，即:熱能蒸汽動能轉(zhuǎn)子機(jī)械能。 為了更好的理解汽輪機(jī)的工作原理，下面分析一下沖動式汽輪機(jī)的動葉片型式。如果我們用一個直立的平板，讓高速氣流沖擊到它的表面上，平板由于受到氣流的沖擊作用而發(fā)生運動。但因在平板的表面附近產(chǎn)生了很大的擾動和渦流損失，如圖5-a所

20、示，使蒸汽中大量的有用能量不能得到很好的利用以至造成浪費。所以經(jīng)過大量的實踐改進(jìn)，現(xiàn)在汽輪機(jī)的動葉片做成彎曲形。如果要產(chǎn)生最大的作用力，就要使蒸氣的噴射方向與動葉片的運動方向一致，然后再轉(zhuǎn)一個180而離開動葉片，如圖5-b所示，這時動葉片受到的沖擊力如圖6所示。 圖5 沖動式汽輪機(jī)動葉片的分析圖 圖6 蒸汽微團(tuán)作用在葉片上的離心力氣流以C1的速度流向曲面，它相當(dāng)于汽輪機(jī)的動葉片，并能沿平行于氣流的方向移動。氣流進(jìn)入彎曲流道內(nèi)弧所構(gòu)成的汽道后,便沿著內(nèi)弧逐步改變其流動方向，最后流出汽道時的速度為C2方向恰與C1方向相反。當(dāng)氣流流過曲面時，實際上作圓周運動，因此組成氣流的每一個蒸汽微團(tuán)都受到葉片所

21、作用給它的一個向心力，同時葉片受到汽流給它一個大小相等、方向相反的反作用力。假如氣流微團(tuán)的離心力用向量表示。在1點處的離心力P1可分解成軸向分力P1Z及運動方向上的分力P1U、在2點處的離心力P2也可以分解成渝P2Z和P2U。軸向分離P1Z和P2Z恰好相互抵消，因為此二力大小相等、方向相反，且共同作用在一個葉片的同一條支線上。同樣，其它點的軸向分離也相互抵消，因此氣流的離心力在軸向上的分力之和為零，即P1Z+P2Z+.=0在彎曲面運動方向上的分力之和等于P，即 P1U+P2U+.=0在這個P力的作用下，彎曲面（葉片）向右運動，通過葉輪及軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。若帶動壓縮機(jī)和泵、風(fēng)機(jī)等機(jī)械，就可以輸出機(jī)

22、械功。這就是沖動式汽輪機(jī)的工作原理。實際上，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的限制，從噴嘴流出來的氣流不能與動葉片的運動方向完全相同，而成一個夾角。動葉片也不是一個半圓弧，而是由好幾段曲線組成，一般是圓弧和拋物線弧。如圖所示7所示。(2) 速度級和壓力級前面已經(jīng)介紹級的概念，從結(jié)構(gòu)上看，汽輪機(jī)的一個級是有噴嘴（幾個或整個圓周布置的噴嘴）和一列動葉片組合起來的裝置，從動作原理來看，就是能造成高速氣流、能將速度能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并產(chǎn)生推力對外做功的基本單元。級可以分成壓力級和速度級，簡單介紹如下。A 壓力級在可以利用的蒸汽能量很大的情況下，只有一個級不能充分利用這些能量。這時，我們把由噴嘴和動葉片組成的級串聯(lián)在同

23、一根軸上，將蒸汽的能量分別在若干個級中加以利用。從結(jié)構(gòu)來看，就是一列噴嘴和一列動葉片，其后又是一列噴嘴和一列動葉片，這樣逐次排列下去。在第一列噴嘴進(jìn)口處的蒸汽壓力最高，以后逐級降低，這就是常見的多級汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，其中的每個級，都叫做壓力級。B 速度級壓力級外，在有些汽輪機(jī)上還設(shè)有速度級。速度級又叫復(fù)速度級或寇蒂斯級。速度級比壓力級在結(jié)構(gòu)上復(fù)雜一點。圖8是具有雙列速度級的單級沖動式汽輪機(jī)示意圖，它比單級沖動式汽輪機(jī)對蒸汽能量的利用更充分一點，由軸1、葉輪2、雙列動葉片3及6構(gòu)成轉(zhuǎn)子；由噴嘴4、導(dǎo)向葉片7、氣缸5、排氣氣管8等組成的靜子部分。 圖8 具有雙列速度級的單級沖動式汽輪機(jī)示意圖如果沖

24、動式級在工作時，離開動葉片的速度仍很大，這就說明還沒有充分利用蒸汽的動能來作功。為了利用這部分能量，在同一葉輪的輪緣上在要裝置第二動葉柵，使蒸汽流過兩列轉(zhuǎn)動的葉柵，第一列動葉柵通道中蒸氣能量中的一部分轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而其余的蒸汽能則由第二列動葉柵繼續(xù)將能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。為了使蒸汽流以一定的方向流入第二動葉柵，在第一、二列動葉柵之間裝一列固定的葉片，起導(dǎo)向作用，稱之為導(dǎo)向葉片，它是裝在氣缸上的。速度級與沖動式壓力級的工作原理是一樣的，不同的就是蒸汽的速度在第一、二列動葉柵中分別加以利用。除雙列速度級以外，還有三列速度級，但常用的是雙列速度級。經(jīng)常用它做成小功率的汽輪機(jī)，帶動風(fēng)機(jī)及其它各種泵等，也可

25、以用它做多級汽輪機(jī)的頭一級。(3) 反動式汽輪機(jī)反動式汽輪機(jī)是利用反作用力與沖擊力將蒸汽的速度能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的。反動式汽輪機(jī)的工作原理同樣是基于慣性定律和作用力與反作用力定律的。圖9是反動式汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。動葉片安裝在轉(zhuǎn)鼓上，軸、平衡活塞及轉(zhuǎn)鼓組成了轉(zhuǎn)子。靜葉片安裝在氣缸上，與進(jìn)、排氣管等組成靜子 。反動式的級仍然是由一列靜葉柵和一列動葉柵組成。它的工作原理是：在靜葉柵中氣流與經(jīng)過噴嘴時相似，壓力降低，容積膨脹，速度增加；而它的動葉柵也做成截面漸收縮的汽道，氣流在動葉柵中進(jìn)一步降壓，膨脹加速。根據(jù)慣性定律可知，運動的物體如果不受外力的作用的話，則一定按照它原來的速度大小及方向運動下去。氣流

26、既然在動葉柵之中獲得了加速度，那必然有外力作用在其氣流上，這個力是由于在動葉柵中降低了氣流的壓力和溫度，即氣流的熱能轉(zhuǎn)換為動能所獲得的。在動葉柵中進(jìn)一步使氣流降壓、增速并以高速離開，這時氣流必然給動葉柵一個大小相等、方向相反的作用力，使動葉柵轉(zhuǎn)動帶動軸旋轉(zhuǎn)的對外做功。這就是反動式汽輪機(jī)的工作原理。反動原理在汽輪機(jī)中的實際應(yīng)用，如圖10所示。這是反動式汽輪機(jī)中的一個級的斷面示意圖。蒸汽在靜葉柵中膨脹后達(dá)到較高的速度，蒸汽離開靜葉柵后，進(jìn)入動葉柵氣道，沿著氣道壁的內(nèi)弧改變方向，因此動葉片就受到由于沖動原理產(chǎn)生的沖擊力，記為P沖；又由于氣流在動葉柵氣道內(nèi)從P1膨脹降壓至P2，因而動葉片上又受到由于反

27、動原理而引起的反作用力P反的作用。P沖與P反的合力為Pu。此外，動葉片前后有壓差也引起一個軸向力P軸。Pu與P軸的合力為P總，這就是作用在動葉片上的力。沿動葉片運動方向的分力，使動葉片向右移動，并做機(jī)械功，因此，作用在反動式汽輪機(jī)的級的動葉片上的力，既有沖動力，也有反作用力。 圖9 單級反動式汽輪機(jī)示意圖 圖10 反動式汽輪機(jī)的級實用的反動式汽輪機(jī)，都采用多級型式，其工作原理與前面分析的單級反動式汽輪機(jī)的工作原理基本一樣。為了分析方便，前述沖動式級，實際上是指在動葉柵中沒有膨脹發(fā)生的情況，有人把它叫做純沖動式級。近代常用的汽輪機(jī)，實際上用的是帶反動度的沖動式汽輪機(jī)。在這種汽輪機(jī)中，動葉柵中也有

28、汽流膨脹，但比噴嘴中的膨脹程度小些。所謂反動度，就是在動葉柵中蒸氣膨脹的程度占級中總的應(yīng)該膨脹程度的比例數(shù)，或是在動葉柵中的理想焓降之比，常用表示反動度。純沖動式級的=0；反動級的=0.5；帶反動度的沖動式級的0Qmax，調(diào)節(jié)器存在正偏差，F(xiàn)CV關(guān)閉。當(dāng)壓縮機(jī)的負(fù)荷降低而使Q入Qmax時，調(diào)節(jié)閥打開使部分氣體回流或放空，以維持打氣量大于或等于Qmax。這樣就保證了壓縮機(jī)不會在低于極限流量下運行，也就防止了喘振的發(fā)生。2 可變極限流量防喘振控制若機(jī)組的負(fù)荷變化較大，為節(jié)約能量一般采用可變極限流量防喘振控制。其原理是以與喘振線有一定距離的一條曲線作為控制線。這樣在任何轉(zhuǎn)速下都會有一個不同的流量來控

29、制壓縮機(jī)，也就克服了固定極限流量防喘振控制的缺點。 圖23是不同轉(zhuǎn)速下壓縮機(jī)工作特性曲線與控制線的關(guān)系圖。 圖23 不同轉(zhuǎn)速下壓縮機(jī)工作特性曲線與控制線的關(guān)系圖 在實際情況下，如在工藝生產(chǎn)過程中當(dāng)工藝負(fù)荷變化不大時，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速變化也不會大。此時控制線就可以用一條直線來代替拋物線（見圖中的c線）。這種方法能夠滿足要求，且能使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡單。 防喘振控制系統(tǒng)的組成元件包括變送器、設(shè)定器、運算器、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥等。變送器感受壓力、流量參數(shù)的大小及變化，后經(jīng)運算，把控制線方程兩邊的計算結(jié)果輸入調(diào)節(jié)器進(jìn)行比較，最后控制調(diào)節(jié)閥動作達(dá)到防喘振目的。 在手動操作時壓縮機(jī)應(yīng)嚴(yán)格遵守： 開車時，必須根據(jù)壓縮機(jī)的性能曲線，遵循“先升速后升壓”的原則；停車時則相反，應(yīng)“先降壓后降速”。具有分段防喘振控制系統(tǒng)的機(jī)組，在實際手動操作防喘振閥時，必須交替進(jìn)行，不可顧此失彼，這些必須注意。五 汽輪機(jī)調(diào)速調(diào)壓和保安系統(tǒng)大型化工廠汽輪機(jī)的調(diào)速調(diào)壓系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和抽汽壓力/背壓維持