离心式压缩机结构原理.ppt

压缩机 压缩机是一种用于压缩气体以提高气体压力或输送气体的机器 广泛应用于化工企业各部门 压缩机种类繁多 尽管用途可能一样 但其结构型式和工作原理都可能有很大的不同 气体的压力取决于单位时间内气体分子撞击单位面积的次数与强烈程度 因此 提高气体压力的主要方法就是增加单位容积内气体分子数目 也就是容积式压缩机 活塞式 滑片式 罗茨式螺杆式等 的基本工作原理 而利用惯性的方法 通过气流的不断加速 减速 因惯性而彼此挤压 缩短分子间的距离 来提高气体的压力 离心式压缩机的工作原理属于这一类 离心式压缩机的技术参数 离心式压缩机的主要参数是流量 压缩比 有效功率 轴功率 转速 效率 1 流量指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体量 通常以体积流量和质量流量两种方法来表示 体积流量是指单位内流经压缩机流道任一截面的气体体积 其单位为m3 s 因气体的体积随温度和压力的变化而变化 当流量以体积流量表示时 须注明温度和压力 质量流量是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体质量 其单位为kg s 2 压缩比指压缩机的排出压力和吸入压力之比 有时也称压比 计算压比时排出压力和吸入压力都要用绝对压力 3 转速指压缩机转子旋转的速度 其单位是r min 4 有效功率在气体的压缩过程中 叶轮对气体所作的功 绝大部分转变气体的能量 另有一部分能量损失 该损失基本上包括流动损失 轮阻损失和漏气损失三部份 我们将压缩气体的能量与叶轮对气体所作的功的比值称为有效功率 5 轴功率离心式压缩机的转子在气体升压过程中产生的流动损失功率 轮阻损失功率和漏气损失功率外 其本身也产生机械损失 即轴承的摩擦损失 这部分功率消耗占总功率的2 3 如果有齿轮传动 则传动功率消耗同样存在 约占功率的2 3 以上功率消消耗都是在转子对气体作功过程中产生的 它们的总和即为离心式压缩机的轴功率 轴功率是选则驱动机功率的依据 6 效率指压缩机输出气体的有效功率与轴功率的比值 主要用来说明传递给气体的机械能的利用程度 CompanyLogo 应用最为广泛的是往复式 活塞式 压缩机离心式压缩机用途很广最经济 气体的流动是连续的 其流量比容积型 压缩机要大得多 例如石油化学工业中 炼油和石化工业中普遍使用各种氢气压缩机 富气压缩机 离心式压缩机主要用于小功率的燃气轮机 内燃机增压以及动力风源等 离心式压缩机与活塞式压缩机相比 特点 1 结构简单 易损零件少 运转可靠 一般能连续运行2年以上 因此不需要备用机 2 转速高 生产能力大 体积小 投资减少 操作人员减少 3 供气均匀有利稳定生产 气体不必与油相接触 正常情况下气体不带油 有利于化学反应 4 由于离心式压缩机多采用蒸汽轮机驱动 有利于合理使用工厂余热 降低能源消耗 离心式压缩机按结构大致可分为 水平剖分型 筒型 等温型三种 水平剖分型气缸被剖分为上 下两部分 一般用于空压机 排气压力限在4 5MPa 不适合用于高压和含氢多且分子量小的气体压缩 筒形也就是垂直剖分型 筒形气缸里装入上 下剖分的隔板和转子 气缸二侧端盖用螺栓紧固 由于气缸是圆筒形的 抗内压能力强 对温度和压力所引起的变形也较均匀 主要用于汽油改质 脱硫等石油精制装置的循环机和其他石油化工用的循环机 使用压力可达45MPa 等温型这种压缩机就为了能在较小的动力下对气体进行高效的压缩 把各级叶轮压缩的气体 通过级间冷却器冷却后再导入下一级的一种压缩机 水平剖分式 筒形 等温型压缩机 单级离心式 离心式压缩机的术语 在离心式压缩机的术语中 常用的有 级 段 和 缸 所谓压缩机的 级 是由一个叶轮及与其相配合的固定元件所构成 压缩机的 段 是以中间冷却器作为分段的标志 如图离心式压缩机中 气流在第三级后被引出进行冷却 所以它是两段压缩机 一至三级是第一段 后面的四至五级为第二段 而压缩机的 缸 是将一个机壳称为一个缸 多机壳的压缩机就称为多缸压缩机 压缩机分成多缸的原因是 当设计一台离心式压缩机时 有时由于所要求的压缩比较大 需用叶轮数目较多 如果都安装在同一根轴上 则会使轴的第一临界转速变得很低 结果使工作转速与第二临界转速过于接近 而这是不允许的 另外 为了使机器设计得更为合理 压缩机各级需采用一种以上转速时 亦需分缸 一般压缩机每缸可以有一至十个叶轮 多缸压缩机各缸的转速可以相同 也可以不同 级的典型结构 级是离心压缩机使气体增压的基本单元 有三种型式 即 首级 中间级 末级 一台离心式压缩机总是由一级或几级所组成 从级的类型来看 一般可分为中间级和末级两类 中间级是由叶轮 扩压器 弯道 回流器所组成 在离心式压缩机的段中 除了段的最后一级外 其余的级均为中间级 末级是由叶轮 扩压器和蜗壳所组成 有的末级只有叶轮和蜗壳而无扩压器 CompanyLogo 压缩机原理 离心压缩机的典型结构结构型式 水平剖分型和垂直剖分型 压缩机结构 1 气缸 是压缩机的壳体 又称为机壳 由壳体和进排气室组成 内装有隔板 密封体 轴承等零部件 对它的主要要求是 有足够的强度以承受气体的压力 法兰结合面应严密 主要由铸钢组成 水平剖分型这种气缸壳体是在中心线处剖分为上 下两部份 用锥销定位和螺栓联接 接合面的密封采用涂密封胶或专配密封剂 拧紧联接螺栓 此类结构的气缸进 出气管口一般布置在气缸壳体的下半部 简称缸体 检修时揭去气缸壳体上半部 简称缸盖 便可拆装和检修内件 缸体上装有两个导柱 作为装卸缸盖时引导用 以免缸盖隔板同转子相碰 垂直剖分型 又称筒型 气缸壳体是个整体圆筒 两端或一端设有端盖封头 用高压螺栓与筒体紧固 或用剪力环定位 端盖封头与圆筒机壳密封 常采用 O 形环和背环密封 绕型垫密封或其它型式的密封 O 形环的材料可根据介质性质 温度和压力的不同 选用硅橡胶或氟塑料等材料做成 圆筒式壳体的轴承架有与端盖封头铸成一体的 也有的用螺钉将轴承架与端盖封头联接固 压缩机结构 2 隔板 隔板安装在气缸壳体内 与气缸壳体或内机壳组成压缩机的气道 即形成扩压器 弯道及回流器等 隔板一般采用铸铁件 经时效热处理后加工而成 隔板均为水平剖分 以便拆卸装配 扩压器扩压器的种类一般可分为无叶扩压器 叶片扩压器和直叶壁形扩压器 图5一2为无叶扩压器 由二个隔板平行壁构成的等宽度环形通道 这种扩压器结构最简单 造价最低 工作范围大 一般离心式压缩机都采用这种结构型式的扩压器 弯道及回流器为了把扩压后的气体引导到下一级叶轮去继续进行增压 需要在扩压器之后设置弯道和回流器 如图5 3所示 弯道是连接扩压器与回流器的一个圆弧形通道 弯道内一般不设置叶片 气流在弯道内转180 以后进入回流器 回流器气道中装有反向导叶流片 叶片中心线和叶轮叶片一样 也是圆弧形的 或一段圆弧和出口处一段直线相结合 叶片形状有等厚度和变厚度两种 叶片一般为12 18片 压缩机结构 压缩机结构 3 气封 密封段与段 级与级之间的静密封 防止机器内部通流部分各空腔之间泄漏的密封称内部密封 内部密封如轮盖 定距套和平衡盘上的密封 一般做成迷宫型 a 镶嵌曲折型密封b 整体平滑型密封c 台阶型密封 防止或减少气体由机器向外部泄漏或由外部向机器内部泄漏 在机器内部气体压力低于外部气压时 的密封 称外部密封或称轴端密封对于外部密封来说 如果压缩的气体有毒或易燃易爆 如氨气 甲烷 丙烷 石油气 氢气等 不允许漏至机外 必须采用液体密封 机械接触式密封 抽气密封或充气密封等 当压缩的气体无毒 如空气 氮气等 允许少量气体泄漏 也可以采用迷宫型密封 化工厂的压缩机中 常采用的密封有迷宫型 浮环油膜密封 机械接触式密封和干气密封四种 浮环密封主要是高压油在浮环与轴套之间形成油膜而产生节流降压阻止机内与机外的气体相通 由于是油膜起主要作用 所以又称为油膜密封 整个机械密封由一套双端面主机械密封和一套单端面辅助机械密封组成 如图3 3 53所示 CRANE28型螺旋槽气体密封结构如 螺旋槽的型式如图3 3 55所示 压缩机结构 4 轴承 离心压缩机上的轴承分径向轴承和止推轴承两种 径向轴承的作用是承受转子重量和其他附加径向力 保持转子转动中心和气缸中心一致 并且在一定转速下正常旋转 图8五油锲倾斜块式径向轴承 1 瓦块2 上轴承套3 螺栓4 圆柱销5 下轴承套 6 定位螺钉7 进油节流圈 压缩机结构 止推轴承的作用是承受转子的轴向力 限制转子的轴向转动 保持转子在气缸中的轴向位置 其可分为米契尔轴承和金斯伯雷轴承 金斯伯雷止推轴承 1 底环2 上水准块 3 下水准块4 止推瓦块 压缩机结构 1 主轴压缩机的关键部件 他是主要起到装配叶轮 平衡盘 推力盘的作用 是转子部分的中心部位 压缩机结构 2 叶轮叶轮又称工作轮 是压缩机的最主要的部件 叶轮随主轴高速旋转 对气体做功 气体在叶轮叶片的作用下 跟着叶轮作高速旋转 受旋转离心力的作用以及叶轮里的扩压流动 在流出叶轮时 气体的压强 速度和温度都得到提高 按结构型式叶轮分为开式 半开式 闭式三种 在大多数情况下 后二种叶轮在压缩机中得到广泛的应用 CompanyLogo 叶轮组成及种类 按叶轮结构型式闭式叶轮 性能好 效率高 由于轮盖的影响 叶轮圆周速度受到限制 半开式叶轮 效率较低 强度较高 双面进气叶