壓縮機(jī)基礎(chǔ)理論

壓縮機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)離心式壓縮機(jī)基礎(chǔ)理論壓縮機(jī)分類：容積式壓縮機(jī)和速度式壓縮機(jī)兩大類1.容積式壓縮機(jī)：包括活塞式、螺桿式壓縮機(jī)等。以活塞式為代表，這類壓縮機(jī)可統(tǒng)稱為活塞式壓縮機(jī)。氣體壓力提高是利用氣體容積縮小達(dá)到的。2.速度式壓縮機(jī)：和容積式壓縮機(jī)不同，是一種葉片旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，氣體壓力的提高是利用葉片和氣體的相互作用完成的。按排氣量大小通常又分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。排氣壓力0.3～0.35MPa以上為速度式壓縮機(jī)。速度壓縮機(jī)分兩類：離心式－－流動(dòng)路線和壓縮機(jī)軸線垂直。軸流式－－流動(dòng)路線和壓縮機(jī)軸線平行。3.離心式壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn)：（1）輸氣量大，尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，占地少，不用備機(jī)。（2）易損部件少（如活塞式壓縮機(jī)進(jìn)出氣口活門，活塞環(huán)，驅(qū)軸，十字頭等），運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運(yùn)行周期長(zhǎng)，維修簡(jiǎn)單，所以操作費(fèi)用低。（3）可直接有透平驅(qū)動(dòng)，有利于生產(chǎn)中副產(chǎn)蒸汽的合理利用，節(jié)約能量消耗。（4）供氣均勻，運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)節(jié)方便，易于自動(dòng)化控制。（5）氣缸內(nèi)不需注入潤(rùn)滑油，被壓縮介質(zhì)不受油污染。一離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)：分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分1.定子：固定原件，包括氣缸和氣缸內(nèi)的固定原件，由吸氣室、擴(kuò)壓器、彎道和回流器、排氣蝸殼、軸承、密封等組成。A.氣缸－－是壓縮機(jī)的殼體，又稱機(jī)殼。是靜止元件中最大的部件。對(duì)氣缸有如下要求：（1）有足夠強(qiáng)度承受氣體壓力。（2）法蘭結(jié)合面應(yīng)嚴(yán)密，保持氣體不向機(jī)外泄露。（3）有足夠的剛度以免變形。第一節(jié)離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)氣缸可分為水平剖分型和垂直剖分型（又稱筒型）兩種。一般氣體壓力低于5MPa多采用水平剖分型氣缸，氣體壓力較高或易泄露的，要采用筒型缸體。。a.水平剖分型氣缸：有中分面，將氣缸分為上下兩半，上半稱氣缸蓋，下半稱下氣缸。氣體進(jìn)出口接管一般都位于氣缸下部，使安裝檢修時(shí)起吊氣缸蓋方便。b.垂直剖分型氣缸：是一個(gè)圓筒，所以又稱筒型，兩端密封，外殼筒型，內(nèi)缸仍為水平剖分，轉(zhuǎn)子及固定原件都裝在內(nèi)缸里，然后在套入外缸。和水平剖分型缸體相比，筒型氣缸有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）筒體強(qiáng)度高。（2）缸體泄露面少，氣密性好。（3）剛性比水平剖分型好，在相同條件下氣缸變形小。筒型氣缸最大缺點(diǎn)是拆裝困難，對(duì)檢修不利。B.吸氣室－－每段第一級(jí)入口都設(shè)有吸氣室，將氣體從進(jìn)氣管均勻的引入葉輪進(jìn)行壓縮。C.擴(kuò)壓器－－將葉輪流出氣體的速度能轉(zhuǎn)化為壓力能。D.彎道和回流器－－為把氣體引至下一級(jí)去繼續(xù)壓縮，設(shè)有彎道和把氣流均勻的引入下一級(jí)的葉輪的擴(kuò)壓器。彎道是由隔板和氣缸組成的通道。E.排氣蝸殼－－把從擴(kuò)壓器或葉輪（在沒(méi)有擴(kuò)壓器時(shí)）出來(lái)的氣體匯集起來(lái)，并引出機(jī)外。F.軸承－－離心式壓縮機(jī)軸承分為支撐軸承（又叫徑向軸承）和止推軸承兩類。（1）支撐軸承的作用：承受轉(zhuǎn)子重量和其它附加徑向力，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)中心和氣缸中心一致，并在一定轉(zhuǎn)速下正常旋轉(zhuǎn)。（2）止推軸承的作用：承受轉(zhuǎn)子的軸向力，限制轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)，保持轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)的軸向位置。

支撐軸承采用可傾瓦軸承。這種軸承有數(shù)個(gè)活動(dòng)瓦塊，瓦塊可繞其支點(diǎn)擺動(dòng)，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)處于最佳位置，不會(huì)產(chǎn)生油膜振蕩，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠

推力軸承

壓縮機(jī)的止推軸承采用可傾瓦式軸承。軸承體水平剖分為上、下兩半，有兩組止推元件置于旋轉(zhuǎn)推力盤兩側(cè)。推力瓦塊能繞其支點(diǎn)傾斜，使推力瓦塊能夠承受軸上變化的軸向推力2024/1/1710離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖2.轉(zhuǎn)子：壓縮機(jī)氣缸內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱為轉(zhuǎn)子。包括主軸和安裝在主軸上的若干個(gè)葉輪、定距套、平衡盤及推力盤等部件。A.葉輪－－離心壓縮機(jī)主要部件，由輪盤、輪蓋和和若干個(gè)葉片組成。B.定距套－－每個(gè)轉(zhuǎn)子上有多個(gè)葉輪，與主軸過(guò)盈配合并用定距套定位。C.平衡盤、推力盤：由于葉輪前后兩側(cè)受力不同，相互抵消后還有一部分軸向力作用于轉(zhuǎn)子，所有葉輪軸向力之和就是整個(gè)轉(zhuǎn)子的軸向推力，作用方向總是從高壓端壓向低壓端。設(shè)置平衡盤和推力盤作用就是平衡和承受軸向推力。轉(zhuǎn)子外形圖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速：所謂臨界轉(zhuǎn)速就是軸發(fā)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速。由于主軸的幾何中心與其重心不可能完全重合，因此在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了周期變化的離心力。這個(gè)力的大小與制造精度有關(guān)，而其頻率就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)。如果產(chǎn)生的離心力的頻率與軸的固有頻率一致時(shí)，就會(huì)由于共振而產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)以致?lián)p壞機(jī)器。這個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)就是臨界轉(zhuǎn)數(shù)。這個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)不只一個(gè)，分別稱為第一臨界轉(zhuǎn)數(shù)和第二臨界轉(zhuǎn)數(shù)。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子不能在接近于各臨界轉(zhuǎn)數(shù)下工作一般離心泵的正常轉(zhuǎn)數(shù)比第一臨界轉(zhuǎn)數(shù)低，這種軸叫剛性軸。壓縮機(jī)的臨界轉(zhuǎn)數(shù)往往高于第一臨界轉(zhuǎn)數(shù)而低于第二臨界轉(zhuǎn)數(shù)，這種軸叫撓性軸。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子本身就是一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，它本身存在著一個(gè)固有的自振頻率。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中總受到一些干擾力的作用，如氣流力、傳動(dòng)齒輪的作用力、相鄰轉(zhuǎn)子不對(duì)中聯(lián)軸器傳來(lái)的作用力。而殘余偏心產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)離心力橫向振動(dòng)影響最大。壓縮機(jī)定子和轉(zhuǎn)子一個(gè)不動(dòng),一個(gè)高速旋轉(zhuǎn),兩者之間必有一定間隙.為防止氣體泄漏以及級(jí)與級(jí)之間竄氣,必須設(shè)置密封，他是壓縮機(jī)的一個(gè)重要組成部分。級(jí)間密封一般為迷宮式，有3～20個(gè)靠得很近梳齒組成。如圖示：如果氣體不允許外泄，壓力不太高的情況下可采用機(jī)械密封，而高壓氣體則采用浮動(dòng)油環(huán)密封或是干氣密封。密封19密封原理

迷宮密封是利用節(jié)流原理使氣體每經(jīng)過(guò)一個(gè)齒片，壓力就下降一次，經(jīng)過(guò)一定數(shù)量的齒片后就形成較大的壓降，實(shí)質(zhì)上迷宮密封就是給氣體的流動(dòng)以壓差阻力，從而減小氣體的通過(guò)量。離心式壓縮機(jī)的做功是通過(guò)裝在轉(zhuǎn)子上的葉輪實(shí)現(xiàn)的，其工作原理與離心泵相似。氣體從中心流入葉輪，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪葉片作用下，隨葉輪做高速旋轉(zhuǎn)并沿半徑方向甩出去，由于受旋轉(zhuǎn)離心力的作用，氣體壓力得到提高，同時(shí)氣流速度也加快了。葉輪的機(jī)械能變成了氣體的壓力能和動(dòng)能。氣體又流過(guò)擴(kuò)壓器、彎道和回流器或蝸殼等通道，由于流通面積不斷增大，速度降低，氣體壓力又得到進(jìn)一步提高，這一部分動(dòng)能也變成了壓力能。第二節(jié)離心式壓縮機(jī)的工作原理離心式壓縮機(jī)的級(jí)、缸、段一個(gè)葉輪和他相配合的固定原件構(gòu)成壓縮機(jī)的一個(gè)級(jí)。氣體流過(guò)一級(jí)后，壓力提高有限，再要求升壓較高的情況下需要由若干個(gè)級(jí)組成，安裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，叫做缸。一個(gè)缸最多能裝10級(jí)左右。更多的級(jí)需要采用多缸。氣體經(jīng)壓縮后溫度要升高，當(dāng)要求壓縮比較高時(shí)，將氣體壓縮到一定壓力后從缸內(nèi)引出，在外設(shè)冷卻器內(nèi)降溫，分離液滴，以便保護(hù)設(shè)備減少功耗，然后再導(dǎo)入缸內(nèi)進(jìn)入下一級(jí)壓縮。這樣以冷卻次數(shù)的多少，將壓縮機(jī)分成幾個(gè)段。一個(gè)段可以是一個(gè)級(jí)，也可以包括多個(gè)級(jí)。一缸可以分一段或多段。氣體的壓縮過(guò)程：等溫壓縮－－氣體在壓縮過(guò)程中溫度保持不變。理想狀態(tài)，難以實(shí)現(xiàn)。絕熱壓縮－－氣體在壓縮過(guò)程與外界不傳遞熱量，又無(wú)損失存在，實(shí)際過(guò)程不進(jìn)行缸內(nèi)冷卻，比較接近絕熱。損失忽略不計(jì)。多變壓縮－－氣體的壓縮過(guò)程實(shí)際是有損耗存在，壓縮機(jī)的實(shí)際壓縮過(guò)程是多變的壓縮過(guò)程。對(duì)同樣壓縮比，等溫壓縮功耗最低，多變壓縮功耗最大，絕熱壓縮介于二者之間。第三節(jié)離心式壓縮機(jī)的操作性能及喘振對(duì)于同一臺(tái)離心式壓縮機(jī)，相同轉(zhuǎn)速，分子量重的氣體比輕的氣體排氣壓力高。氣體分子量越輕，一個(gè)葉輪產(chǎn)生的壓力比越小，可以理解為低分子量的氣體的離心力小。離心式壓縮機(jī)，葉輪越大或轉(zhuǎn)速越高，可增大一個(gè)葉輪的升壓能力。每一臺(tái)壓縮機(jī)是根據(jù)所壓縮氣體的性質(zhì)而設(shè)計(jì)制造，操作中要注意分子量變化對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行的影響，特別是壓縮不同氣體的時(shí)。

離心壓縮機(jī)的特性曲線

1、在一定的轉(zhuǎn)速和進(jìn)口條件下表示壓力比與流量，效率與流量的關(guān)系曲線稱壓縮機(jī)的特性曲線（或性能曲線）。曲線上某一點(diǎn)即為壓縮機(jī)的某一運(yùn)行工作狀態(tài)，所以該特性曲線也即壓縮機(jī)的變工況性能曲線。這種曲線表達(dá)了壓縮機(jī)的工作特性，使用非常方便。由于設(shè)計(jì)時(shí)只能確定一個(gè)工況點(diǎn)的流量、壓力比和效率。非設(shè)計(jì)工況下壓縮機(jī)內(nèi)的流動(dòng)更為復(fù)雜，損失有所增加，尚不能準(zhǔn)確的計(jì)算出非設(shè)計(jì)流量下的壓力比和效率，故壓縮機(jī)的特性曲線只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出。離心壓縮機(jī)性能曲線喘振現(xiàn)象離心壓縮機(jī)的性能曲線不能達(dá)到流量為零的點(diǎn)。當(dāng)流量減小到某一值（稱為最小流量Qmin）時(shí)，離心壓縮機(jī)就不能穩(wěn)定工作，發(fā)生強(qiáng)烈震動(dòng)及噪音，這種不穩(wěn)定工況稱為“喘振工況”，Qmin稱為“喘振流量”。壓縮機(jī)性能曲線的左端只能到Qmin，流量不能再減了。原因：入口流量低、出口壓力高調(diào)節(jié)手段：通過(guò)調(diào)節(jié)出口反飛動(dòng)量來(lái)調(diào)節(jié)入口流量；降低出口壓力；改變機(jī)組轉(zhuǎn)速。防止喘振的措施

由于喘振的危害性很大，壓縮機(jī)在運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格防止發(fā)生喘振，防止喘振的措施有以下幾條，供參考。（1）壓縮機(jī)應(yīng)備有標(biāo)明喘振界限的性能曲線。為安全考慮應(yīng)在喘振線的流量大出5-10％的位置上加一條防喘振警戒線，以提醒操作者的注意。最好設(shè)置測(cè)量與顯示系統(tǒng)，用屏幕顯示工況點(diǎn)的位置，嚴(yán)加注意工況點(diǎn)接近喘振線。（2）在壓縮機(jī)入口安裝流量、溫度監(jiān)側(cè)儀表，出口安裝壓力監(jiān)側(cè)儀表，該監(jiān)側(cè)系統(tǒng)與報(bào)警、調(diào)節(jié)和停機(jī)聯(lián)鎖，一旦進(jìn)入喘振能自動(dòng)報(bào)警、調(diào)節(jié)和停機(jī)。（3）通過(guò)降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速使流量減少而不至于發(fā)生喘振。（4）在壓縮機(jī)出入口設(shè)置返飛動(dòng)線，此方法使壓縮機(jī)出口流量部分返回入口，增加壓縮機(jī)入口流量，機(jī)組消耗功率但不發(fā)生喘振。（5）操作者應(yīng)了解壓縮機(jī)的性能曲線，熟悉各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的管理和操作，盡量使壓縮機(jī)不進(jìn)入喘振狀態(tài)。

防止發(fā)生喘振的辦法

在操作中任何時(shí)候，包括減負(fù)荷生產(chǎn)的時(shí)候，都要保證壓縮機(jī)的實(shí)際吸入量。由于工藝條件的變化，吸入流量可能有變化，因此設(shè)計(jì)上采用加入回流量的辦法來(lái)避免發(fā)生喘振。為了壓縮機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，回流量加吸入流量的和應(yīng)大于極限流量，這個(gè)關(guān)系用防喘裕度來(lái)表示；

不要把防喘裕度控制過(guò)大，造成蒸氣緊張浪費(fèi)動(dòng)力。

條件變化時(shí)，不要讓實(shí)際流量降到極限流量以下。2024/1/1731

油系統(tǒng)是汽輪機(jī)和壓縮機(jī)所共有的，具備完整的油路系統(tǒng)是保證大機(jī)組正常運(yùn)行的必要條件。1