离心螺杆对比.docx

离心压缩机与螺杆压缩机的对比离心压缩机的基本原理 离心压缩机是产生压力的机械，是透平压缩机的一种。透平是英译音“TURBINE”，即旋转的叶轮。在全低压空分装置中，离心压缩机得到广泛应用，逐渐出现了离心压缩机取代活塞压缩机的趋势。一、 离心压缩机：指气体在压缩机中的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。二、工作原理： 是工作轮在旋转的过程中，由于旋转离心力的作用及工作轮中的扩压流动，使气体的压力得到提高，速度也得到提高。随后在扩压器中进一步把速度能转化为压力能。通过它可以把气体的压力提高。三、特点：离心压缩机是一种速度式压缩机，与其它压缩机相比较：优点：排气量大，排气均匀，气流无脉冲。 转速高。 机内不需要润滑。 密封效果好，泄露现象少。 有平坦的性能曲线，操作范围较广。 易于实现自动化和大型化。 易损件少、维修量少、运转周期长。缺点：操作的适应性差，气体的性质对操作性能有较大影响。在机组开车、停车、运行中，负荷变化大。 气流速度大，流道内的零部件有较大的摩擦损失。 有喘振现象，对机器的危害极大。四、适用范围： 大中流量、中低压力的场合。五、分类：按轴的型式分：单轴多级式，一根轴上串联几个叶轮。双轴四级式，四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端，旋转*电机通过大齿轮驱动小齿轮。按气缸的型式分：水平剖分式和垂直剖分式。按级间冷却形式分类： 级外冷却，每段压缩后气体输出机外进入冷却器。 机内冷却，冷却器和机壳铸为一体。按压缩介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。螺杆压缩机是容积式压缩机中的一种，空气的压缩是靠装置于机壳内互相平行啮合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。转子副在与它精密配合的机壳内转动使转子齿槽之间的气体不断地产生周期性的容积变化而沿着转子轴线，由吸入侧推向排出侧,完成吸入、压缩、排气三个工作过程。螺杆空压机的特点1）螺杆压缩机与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。就使用效果来看螺杆空压机有如下优点。2）可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长。操作维护方便。螺杆压缩机自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。3）动力平衡好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少。4）适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽阔的范围内能保持较高效率，在压缩机结构不作任何改变的情况下，适用于多种工况。螺杆压缩机的主要缺点1）造价高。由于螺杆空压机的转子齿面是一空间曲面，需利用特制的刀具在昂贵的专用设备上进行加工。另外，对螺杆式空压机油气桶的加工精度也有很高要求。2）不能适用于高压场合。由于受到转子刚度和轴承寿命的限制，螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，排气压力一般不超过3Mpa。3）不适用于小排气量场合。螺杆式压缩机依靠间隙密封气体，目前一般只有容积流量大于0.2M3/min时，螺杆压缩机才具有优越的性能名称往复式回转式离心式轴流式排气压力/Mpa 一般0.232,最高700 一般0.23.2 最高4.5 一般0.232 最高70 一般0.20.8 容积流量（m3/min）0.1400 0.1700 103000 20010000 调节性能排气压力稳定排气压力稳定排气压力随流量变化排气压力随流量变化绝热效率较高一般一般较高结构、零部件复杂较简单简单简单可靠性一般高高高寿命一般较长长长制造要求一般大多很高高高安装维修 较复杂较简单较简单较简单工作腔润滑有、无有、无无无气体带液适应性差强不可不可离心压缩机喘振的概念 1）喘振的概念 喘振是离心式压缩机本身固有的特性，而造成喘振的唯一直接原因是进气量减小到一定值。 从前面我们已经知道，当气量减小到一定程度时，会出现旋转脱离，如这时进一步减小流量，在叶片背面将形成很大的涡流区域，气流分离层扩及整个通道，以至充满整个叶道，而把流道阻塞，气流不能顺利的流过，这时流动严重恶化，压缩机的出口压力会突然大大下降，由于压缩机总是和管网系统联合工作，这时管网中的压力不会马上减低，于是管网中的气体压力就会大于压缩机的出口处的压力，因而管网中的气体就倒流向压缩机，一直到管网中的压力下降到低于压缩机的出口压力为止，这时倒流停止，压缩机又开始向管网供气，经过压缩机的流量又增大，压缩机又恢复到正常工作。但当管网中的压力恢复到原来压力时，压缩机的流量又减少，系统中的气流又产生倒流，如此周而复始，就在整个系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象就称作“喘振”。 喘振现象不但和压缩机中严重的旋转脱离有关，还和管网系统有关。管网的容量越大，则喘振的振幅越大，频率越低。喘振的频率大致和管网容量的平方跟成反比。 2）喘振的现象及判断 机组喘振时，压缩机和其后的管道系统之间产生了一种低频高振幅的压力波动，整个机组发生强力的振动，发出严重的噪音，调节系统也大幅度的波动。一般根据下列方法判断是否进入喘振工况。 （1）监测压缩机出口管道气流噪音。正常工况时出口的声音是连续且较低的。而接近喘振时，整个系统的气流产生周期性的振荡，因而在出口管道处声音是周期性的变化，喘振时，噪音加剧，甚至有爆音出现。 （2）观测压缩机流量及出口压力的变化。离心式压缩机稳定运行时其出口压力和进口流量变化是不大的，是脉动的，当接近或进入喘振工况时，二者的变化很大，发生周期性大幅度的脉动。 （3）观测机体和轴振动情况。当接近或进入喘振工况时，机体和轴振动都发生强烈的振动变化，其振幅要比平常运行时大大增加。 3）喘振的危害 喘振是离心式压缩机性能反常的一种不稳定运行状态。发生喘振时，表现为整个机组管网系统气流周期性的振荡。不但会使压缩机的性能显著恶化、气流参数（压力、流量）产生大幅度脉动、大大加剧了整个压缩机的振动，还会使压缩机的转子及定子元件经受交变动应力，级间压力失调引起强烈的振动，使密封及轴承损坏，甚至发生转子及定子元件相碰、压送气体外泄、引起爆炸等恶性事件，因此在操作中必须避免在喘振工况下运行。 4）喘振的基本原因 实际运行中引起压缩机喘振的原因很多，但基本原因上不外乎下述两种： 第一种：实际运行流量小于喘振流量，诸如生产减量过多、吸入气源不足、入口过滤器堵塞、管道阻力大、叶轮通道或气流通道堵塞等。 第二种：压缩机的出口压力低于管网压力。诸如管网阻力增大、进气压力过低、压缩机转速变化等。压缩机的出口压力低于管网压力，就会导致压缩机的运行工作点向小流量区域移动，从而进入喘振工况。这与前面提高的“造成喘振的唯一直接原因是进气减小到一定值”并不矛盾。 5）喘振曲线和防喘振曲线 由于对每一转速，压缩机都有对应的喘振流量，小于喘振流量，压缩机即发生喘振，我们将各转速下所发生的喘振的点连接起来（特性曲线上的喘振点连接起来），即可以得到一曲线，即为压缩机的喘振曲线，如图16所示。 因此，千万不要让压缩机在图示的喘振区内运行。这将通过防喘振控制系统来实现。 喘振曲线通常呈抛物线形，而考虑了防喘振裕度后，就可以在其右边画出一条与喘振曲线相近的一条线，这就是保护曲线。保护曲线没有必要与此喘振曲线完全相似，或由喘振曲线平移来获得，而只要能保证压缩机在正常运转范围内有合适的裕度即可。这就使得防喘振控制系统仪表的配置和选用变得极为简单，并更具合理性。 在某一转速下，压缩机的实际流量与该转速下的喘振流量之比叫喘振裕度。裕度太大，则功率耗量增加，经济性差，太小则离喘振点太近，安全性差。一般防喘振裕度在110%125%左右，在决定裕度大小时，还应把调节仪表的误差因素考虑进去离心式压缩机具有以下几个优点: 在相同冷量的情况下,特别是在大容量时,与往复式压缩机组相比,省去了庞大的油分装置,机组的重量及尺寸较小,占地面积小; 离心式压缩机结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用,运行费用低; 容易实现多级压缩和多种蒸发温度,容易实现中间冷却,耗功较低; 离心机组中混入的润滑油极少,对换热器的传热效果影响较小,机组具有较高的效率. 可以利用工厂的各个热回收装置，合理的进行热能的综合利用，提高生产过程的总热效率，从而节约动力投资，降低产品成本。结构简单，易损件少，便于检修运转可靠，不用备机。转速高，供气均匀，不用备机，设备投资成本少，占地面积小，投资少。消除了气体带油的缺点。适用范围：大中流量、中低压力的场合。离心压缩机用蒸汽驱动，有利于副产蒸汽的综合合理应用，降低能耗；离心式压缩机同时也具有以下几个缺点: 1.转子转速较高, 为了保证叶轮一定的宽度, 离心式压缩机必须用于大中流量场合, 不适合于小流量场合; 2.单级压比低,为了得到较高压比须采用多级叶轮,一般还要用增速齿轮; 3.喘振是离心式压缩机固有缺点,机组须添加防喘振系统; 4.离心式压缩机同一台机组工况不能有大的变动,适用的范围比较窄.离心压缩机的效率必活塞式压缩机效率低510。离心压缩机只能在设计工况下工作时才能获得最高效率，容易喘振。