離心壓縮機1(8)講述

壓縮機1.8離心壓縮機的主要零部件

定子：工作時不轉動的零部件主要包括：吸入室、機殼(氣缸)、隔板、密封和平衡盤等。轉子：工作時轉動的零部件主要包括：軸、葉輪、平衡盤、推力盤等。氣缸是壓縮機的殼體，又稱為機殼。由殼體和進排氣室組成，內裝有隔板、密封體、軸承等零部件。對它的主要要求是：有足夠的強度以承受氣體的壓力，法蘭結合面應嚴密，主要由鑄鋼組成。

氣缸水平剖分型水平剖分型:水平剖分型汽缸有一個中分面，將汽缸分為上、下兩半，分別稱為上、下汽缸，在中分面處用螺栓把上、下兩半機殼連接在一起。機殼法蘭結合面具有良好的密封性能，并在安裝時將上、下兩半機殼法蘭結合面淦上密封膠，保證不漏氣。一般進、排氣接管或其他氣體接管都裝在下汽缸，以便起吊上汽缸方便。當上、下兩半汽缸拆分開后，可對下汽缸內的零件如轉子、隔板、密封等進行檢查和拆裝。筒型

垂直剖分型〔筒型):垂直剖分型汽缸適用于中、高壓壓縮機。

優(yōu)點:第一，筒型缸體強度高;第二，筒型缸體泄漏面小，氣密性好;第三，筒型缸休的剛性比水平剖分型好，在相同條件下變形小。筒型缸體的最大缺點是拆裝困難，檢修不便。隔板是形成固定元件的氣體通道。進氣隔板和氣缸形成進氣室，將氣體導流到第一級葉輪入口。中間的隔板用處有2個，一是形成擴壓室，使氣體流出后具有的動能減少，轉變成壓強的增高：二是形成彎道流向中心，流到下級葉輪入口。排氣隔板除了與末級葉輪前隔板形成末級擴壓式之外，還要形成排氣室。

隔板1.8.1葉輪

葉輪的主要設計參數：要求：①單級葉輪使氣體獲得較大理論能頭（壓力增值）；②級有較高效率，穩(wěn)定工況區(qū)寬；③葉輪強度高，有較大的圓周速度，及大的單級壓比。

1.8.1葉輪葉輪

1.8.1葉輪擴壓度及分離損失：前彎：葉道短當量擴張角大易生分離損失效率低后彎：葉道長當量擴張角小不易分離損失效率高

1.8.1葉輪速度分布不均勻程度：前彎不均勻程度大效率低；后彎不均勻程度小效率高。葉片入口安裝角β1A的確定是要盡量避免氣體進入葉道時的沖擊損失。

1.8.1葉輪⑶靜壓能頭：前彎葉輪理論能頭大，但靜壓能頭小。反作用度表示靜壓能頭與理論能頭之比。從提高級壓力比的角度，在離心壓縮機中，一般用后彎和徑向葉輪，通風機中有時用前彎。⑷級穩(wěn)定工況范圍2.葉輪結構葉輪常用型式：閉式、半開式。閉式：由輪盤、葉片和輪蓋三部分組成，輪蓋開孔大、強度低，限制了圓周速度u2的提高。具有較高的級效率，主要應用于離心式壓縮機和鼓風機。半開式：通常采用徑向直葉片，強度好，允許圓周速度及單級壓力比較高。但是葉輪側面泄露損失較大，級效率稍低。以提高單級壓力比、減輕重量和結構尺寸為目的，主要用于運輸式離心壓縮機和鼓風機。1.8.2擴壓器作用：將部分速度能轉化為靜壓能，同時收集及引出氣體。包括：無葉擴壓器、葉片擴壓器和直壁擴壓器⑴無葉擴壓器：平行板環(huán)形通道

優(yōu)點：結構簡單；工況適應性好、穩(wěn)定工況區(qū)較寬，不會形成激波。缺點：擴壓度低、氣流方向角不變，流動路程長，摩擦損失大、設計工況下級效率較低。1.8.2擴壓器⑴無葉擴壓器：動量矩守恒定律1.8.2擴壓器⑴無葉擴壓器：連續(xù)性定理1.8.2擴壓器⑴無葉擴壓器：無葉擴壓器的擴壓（降速）能力主要是依靠直徑D的增大來達到的，這就是擴壓器的擴壓原理。為常數。1.8.2擴壓器⑵葉片擴壓器：葉片引導氣流，強制氣流按葉片方向運動

優(yōu)點：擴壓度大、流道短，摩擦損失小缺點：結構復雜、偏離設計工況時，有沖擊損失，性能曲線陡、穩(wěn)定工況區(qū)窄。1.8.2擴壓器⑵葉片擴壓器：1.8.2擴壓器⑶直壁擴壓器：葉片引導、直壁擴壓

優(yōu)點：速度、壓力分布均勻，設計工況下不易產生邊界層分離和二次渦流，流動損失小缺點：結構復雜、易產生沖擊損失，性能曲線陡、穩(wěn)定工況區(qū)窄。1.8.3密封裝置主要型式：機械密封、迷宮密封、浮環(huán)密封、干氣密封等。1.迷宮密封

又稱梳齒密封，用于空氣、氮氣二氧化碳等無毒害氣體的軸封，另外輪蓋、級間平衡盤上也常用。型式：

平滑形曲折形階梯形

1.迷宮密封平滑行迷宮密封曲折形迷宮密封臺階形迷宮密封徑向排列的迷宮密封

蜂窩形迷宮密封1.迷宮密封原理：①氣流在齒縫中絕熱膨脹，v↑、P↓、T↓；

②氣流在密封片之間，等壓膨脹(渦流使動能消失)，T↑；逐次重復氣流、p越來越低，比容越來越大，最后壓力趨于背壓pd，溫度保持不變，達到密封目的。1.迷宮密封1.迷宮密封特點：

有一定漏氣量，靠漏氣造成的壓降平衡密封前后壓差。密封效果應從3方面著手：①減小齒縫面積；

②增加片數，減小每個密封片前后壓差；

③增大局部阻力（曲折形），動能→熱量齒數

6<Z<35,齒數太多，軸向尺寸大，效果并不明顯。＠CUPC2023/1/31371、迷宮密封：有關漏氣量的計算公式：齒縫中氣流為音速時齒縫間隙中氣速小于音速時機械密封：(1)機械密封的組成及工作原理端面密封動密封組成⑴主要密封件：⑵輔助密封件：⑶壓緊元件：⑷傳動元件：動環(huán)（旋轉）、靜環(huán)（緊固靜止）密封圈（O形、V形等彈簧、推環(huán)等彈簧座、鍵、固定螺釘等2.機械密封由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。2.機械密封1-靜環(huán)，2-動環(huán)，3-壓蓋，4-彈簧，5-彈簧座，6-固定螺釘，78-密封圈，9-防轉銷四個可能泄漏點：A：動密封點。動環(huán)與靜環(huán)之間的接觸面上，主要依靠泵內液體壓力及彈簧力將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上防止泄漏。B、C、D：靜密封點。較容易通過墊片、O形圈等實現(xiàn)密封效果。機械密封的特點：將容易泄漏的軸封改為較難泄漏的靜密封和端面徑向接觸的動密封。與填料密封相比，機械密封具有泄漏量小、能耗低、壽命長等優(yōu)點。同時也存在造價高、制造安裝要求高等缺點。2.機械密封2.機械密封機械密封的核心部件是摩擦副——靜環(huán)和動環(huán)。材料選配時，通常是動、靜二環(huán)采用一硬一軟配對，只有在特殊情況下(如介質含固體顆粒)才以硬對硬材料配對使用。國內常用摩擦副材料有石墨、硬質合金、陶瓷及青銅等。石墨多用作靜環(huán)。3.浮環(huán)密封適用：高壓、高速、密封要求高場合?？梢宰龅搅阈孤丁?.浮環(huán)密封為了防止密封液從浮環(huán)與固定環(huán)間短路，在浮環(huán)與固定環(huán)接觸的端面處裝有橡膠密封圈，這種浮環(huán)結構因密封圈摩擦力大，使浮環(huán)的浮動性較差，在開車時容易損壞。高壓側的浮環(huán)，因流過的液量少，環(huán)易發(fā)熱，嚴重時會使浮環(huán)與軸套相互摩擦而燒壞。故有的在浮環(huán)上開有許多軸向孔，同時使進液口偏置在高壓側，使密封液通過浮環(huán)上的軸向孔以加強環(huán)的冷卻也有在高壓浮環(huán)上開若干條徑向槽來代替孔。3.浮環(huán)密封原理

浮環(huán)與軸套之間充滿液體，軸轉動時，類似于滑動軸承原理，在環(huán)、套形成的偏心圓柱間隙內形成油膜，產生流體動壓力，將浮環(huán)托起；油膜起到節(jié)流降壓作用，阻止了高壓側氣體泄露。稱油膜密封。4抽氣密封它是在兩段迷宮密封之間，增加一段環(huán)形空間，利用抽氣器在環(huán)形空間造成低壓，同時把泄漏氣體抽出，被抽出氣體可以送至安全處排放。若抽氣器工作介質與被壓縮氣體相同，混合氣體，可以再返回介質系統(tǒng)，降污節(jié)約介質。5干氣密封干氣密封是二十世紀六十年代末期從氣體動壓軸承的基礎上發(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原理，通過在密封端面上開設動壓槽而實現(xiàn)密封端面的非接觸運行。經過數年的研究，英國的約翰克蘭公司于七十年代末期率先將干氣密封應用到海洋平臺的氣體輸送設備上，并獲得成功。干氣密封干氣密封最初是為解決高速離心壓縮機軸封問題而出現(xiàn)的，由于密封非接觸運行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，特別適合作為高速、高壓設備的軸封。隨著干氣密封技術的日益成熟，其應用范圍也越來越寬廣，目前，干氣密封正逐漸在離心泵及攪拌器上得到應用?？傊?，凡使用機械密封的場合均可采用干氣密封。干氣密封干氣密封與機械密封相比，干氣密封具有如下優(yōu)點：1.密封使用壽命長、運行穩(wěn)定可靠；

2.密封功率消耗小，為接觸式機械密封5%左右；

3.與其他非接觸式密封相比，干氣密封泄漏量小；

4.可實現(xiàn)介質的零逸出，是一種環(huán)保型密封；

5.密封輔助系統(tǒng)簡單、可靠，使用中不需要維護。1.8.4軸向推力的平衡1轉子承受的軸向力(1)閉式葉輪軸向推力的計算(2)半開式葉輪軸向推力的計算2軸向推力的平衡措施(1)葉輪對排(2)葉輪背面加筋(3)采用平衡盤(亦稱平衡活塞)＠CUPC2023/1/3157一、軸向力的產生b、液體流動動反力；a、葉輪兩邊壓力分布不均勻；方向指向葉輪入口。（A1）方向指向輪盤側。（A2）（1）閉式葉輪軸向推力的計算

后一頁圖為閉式葉輪側面的受力情況。向右的軸向力由F0和F1組成，其中向左的軸向力為F2，故葉輪總的向左的軸向推力為(2)半開式葉輪軸向推力的計算整個葉輪軸向推力為假定在D1到D2之間Pr1的分布為

葉輪的各種排列方式如下圖所示，圖(a)是葉輪順排，轉子上各葉輪軸向力相加；圖(b)和帶有中間冷卻器酌圖(c)是葉輪對排，可使轉子上的軸向力相互抵消，總軸向力大大降低。(1)葉輪對排abc3.9.3.2軸向推力的平衡措施

在輪盤背面加幾條徑向筋片，如圖所示，相當于增加一個半開式葉輪。使間隙中的流體旋轉角速度增加一倍，從而使離心力增加．壓力減小圖中eij線為無筋時的壓力分布，而eih為有筋時的壓力分布?？梢娍績葟教幍膲毫︼@著下降，故使葉輪軸向力減少，這種措施對流體密度大的高壓壓縮機減小葉輪軸向力有效。（2）葉輪背面加筋

如左圖所示，在末級葉輪之后的軸上安裝一個平衡盤。并使平衡盤的另一側與吸氣管相通，靠近平衡盤端面安裝梳齒密封，可使轉子上的軸向力大部分被平衡掉。平衡盤是最常用的平衡軸向推力的措施。（3）采用平衡盤（亦稱平衡活塞）推力盤(推力軸承)＠CUPC2023/1/3164＠CUPC2023/1/3165推力軸承的結構就是在推力盤的正反面各安裝了若干塊推力瓦片。靠發(fā)電機側的我們一般稱之為工作瓦，主要承受正向軸向推力。另一側的我們稱為非工作瓦，主要承受有時瞬時出現(xiàn)的反推力

推力盤(推力軸承)＠CUPC2023/1/3166推力軸承兩個面之間形成油膜的三個條件：1.兩表面之間應構成楔形間隙。2.兩表面之間必須有足夠量的粘度合適的潤滑油。3.兩表面之間應有足夠的相對運動速度。推力盤(推力軸承)＠CUPC2023/1/31671.兩表面之間應構成楔形間隙。推力瓦塊在瓦架上的支承有兩種方式。一種是固定式，這種推力瓦快上就直接將瓦面刮成一個楔形間隙；推力盤(推力軸承)＠CUPC2023/1/31681.兩表面之間應構成楔形間隙。一種稱為擺動式，是通過一個偏心肋條支承在瓦架上。壓縮機轉動后，潤滑油跟著推力盤一起轉動，進入推力盤與瓦塊之間的間隙，當轉子產生軸向推力時，間隙中的油層受到壓力，并