离心式压缩机

1、一、离心式压缩机的工作原理及主要结构一、离心式压缩机的工作原理及主要结构1 1、离心压缩机典型结构简介，典型的离心压缩机、离心压缩机典型结构简介，典型的离心压缩机DA12062DA12062结结构如图所示。其型号中的构如图所示。其型号中的“DA”DA”代表单吸式离心压缩机：代表单吸式离心压缩机：“120”120”表示吸入流量约表示吸入流量约120120立方米每分钟；立方米每分钟；“6”6”表示共有表示共有6 6级级叶轮；叶轮；“2”2”表示是该型号的第二次设计产品。表示是该型号的第二次设计产品。 一缸（机壳）、两段（中间冷却次数）、六级（叶轮、扩一缸（机壳）、两段（中间冷却次数）、六级（叶轮、

2、扩压器、弯道和回流器组数）组成。压器、弯道和回流器组数）组成。2 2、主要参数、主要参数 进口流量进口流量125125立方米每分钟，排气压力立方米每分钟，排气压力6.236.23 10105 5PaPa，转速转速13900 r/min,13900 r/min,功率功率660kw,660kw,可输送空气或者其他无可输送空气或者其他无腐蚀性的工业气体腐蚀性的工业气体, ,适合用于化工、冶金、制氧、制适合用于化工、冶金、制氧、制药等部门。药等部门。 3、工作原理、工作原理 气体由吸气室进入，通过旋转叶轮对气体作功，使气体的气体由吸气室进入，通过旋转叶轮对气体作功，使气体的压力、温度和速度都提高了压力

3、、温度和速度都提高了, ,然后使气体进入进入扩压器，把然后使气体进入进入扩压器，把气体的速度能转换为压力能。弯道气体的速度能转换为压力能。弯道 回流阀主要起导向作用，回流阀主要起导向作用，使气流均匀地进入下一级叶轮继续压缩，由于气体逐级地被压使气流均匀地进入下一级叶轮继续压缩，由于气体逐级地被压缩，因此气体温度不断升高。为了降低气体温度减少功能消耗缩，因此气体温度不断升高。为了降低气体温度减少功能消耗, ,在气体经过三级压缩后，由蜗壳引出，经中间冷却后在气体经过三级压缩后，由蜗壳引出，经中间冷却后, ,再引至再引至第四级叶轮入口继续压缩，经六级压缩后的高压气体由排出管第四级叶轮入口继续压缩，经

4、六级压缩后的高压气体由排出管排出。排出。 1流量大流量大 离心压缩机中气体是连续流动，流通截面较离心压缩机中气体是连续流动，流通截面较大，同时叶轮转速很高，故流量很大，进气量在大，同时叶轮转速很高，故流量很大，进气量在5000m3/min以上。以上。 2转速高转速高 离心压缩机中转子只作旋转运动，转动惯量离心压缩机中转子只作旋转运动，转动惯量小，且与静止部件不接触。这不仅减少了摩擦，还可大大提小，且与静止部件不接触。这不仅减少了摩擦，还可大大提高转速。高转速。 3结构紧凑结构紧凑 机组重量及占地面积都比同一气量的活塞机组重量及占地面积都比同一气量的活塞压缩机小得多。压缩机小得多。 4运转可靠运

5、转可靠 由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，因而运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一年因而运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一年以上。且不需备用机组，维修量小。以上。且不需备用机组，维修量小。 三、离心压缩机的特点三、离心压缩机的特点 5单级压力比不高单级压力比不高 目前排气压力需在目前排气压力需在500 105Pa以上时，以上时，只能使用活塞压缩机。只能使用活塞压缩机。 6效率稍低效率稍低 由于离心压缩机中气流速度较大，造成能量由于离心压缩机中气流速度较大，造成能量损失较大，故效率较活塞压缩机稍低。损失较大，故效率较活塞压缩机稍低。

6、 7由于离心压缩机转速高、功率大、无备机，由于离心压缩机转速高、功率大、无备机，因此一旦因此一旦发生事故，后果是严重的，需有一系列紧急安全保障设施。发生事故，后果是严重的，需有一系列紧急安全保障设施。 离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘。定子由轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘。定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气室和蜗室等机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气室和蜗室等组成。其中隔板由扩压器、弯道、回流器等组成。有时在叶组成。其中隔板由扩压器、弯道、回流器等

7、组成。有时在叶轮进口前设有进气导流器（预旋器）。轮进口前设有进气导流器（预旋器）。1壳体壳体 离心式压缩机的壳体结构主要有离心式压缩机的壳体结构主要有水平剖分型水平剖分型和和垂直剖分垂直剖分型型两种。水平剖分型的壳体分为上、下两半（图两种。水平剖分型的壳体分为上、下两半（图1-4），出），出口压力一般低于口压力一般低于7.85MPa，是用途最广泛的一种结构型式是用途最广泛的一种结构型式。四、离心式压缩机的主要结构四、离心式压缩机的主要结构 垂直剖分型也称筒型（图垂直剖分型也称筒型（图1-5），壳体是圆柱形的整体，），壳体是圆柱形的整体，两端采用封头。这种结构两端采用封头。这种结构最适用于压缩高

8、压力和低分子量、最适用于压缩高压力和低分子量、易泄漏的气体，易泄漏的气体，由于气缸是圆柱形的整体，能承受较高的压由于气缸是圆柱形的整体，能承受较高的压力。力。 离心式压缩机的叶轮又称工作轮，是使气体提高能量的离心式压缩机的叶轮又称工作轮，是使气体提高能量的唯一元件。叶轮按其整体结构可分为开式、半开式和闭式三唯一元件。叶轮按其整体结构可分为开式、半开式和闭式三种，种，压缩机中实际应用的是半开式和闭式两种压缩机中实际应用的是半开式和闭式两种。叶轮随叶片。叶轮随叶片出口角出口角 2（见（见1-6）的不同，可分为前向叶轮）的不同，可分为前向叶轮(不采用不采用) 、径向、径向叶轮和后向叶轮叶轮和后向叶轮

9、。 2叶轮叶轮 常在叶轮后设置流通面积逐渐扩大的扩压器，用以常在叶轮后设置流通面积逐渐扩大的扩压器，用以把速把速度能转化为压力能度能转化为压力能，以提高气体压力。，以提高气体压力。 离心式压缩机的扩压器分无叶扩压器和叶片扩压器两种。离心式压缩机的扩压器分无叶扩压器和叶片扩压器两种。3扩压器扩压器 无叶扩压器效率较低，但结构简单，无叶扩压器效率较低，但结构简单， 同一无叶同一无叶扩压器可与不同出口角的叶轮匹配工作。扩压器可与不同出口角的叶轮匹配工作。 对于工况对于工况变化较大的情况，采用无叶扩压器较好变化较大的情况，采用无叶扩压器较好。 具有相同扩压度时，叶片扩压器的径向尺寸比具有相同扩压度时，

10、叶片扩压器的径向尺寸比无叶扩压器小，无叶扩压器小， 对于工况变化小的情况，为了提高对于工况变化小的情况，为了提高效率，以采用叶片扩压器较好效率，以采用叶片扩压器较好。3扩压器扩压器4轴封轴封 在离心式压缩机的各级之间和主轴穿过机壳处，在离心式压缩机的各级之间和主轴穿过机壳处，为了防为了防止泄漏，安装轴封装置止泄漏，安装轴封装置。 轴封型式有轴封型式有迷宫密封迷宫密封、机械密封机械密封、浮环密封浮环密封和和抽气密封抽气密封等。等。 迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅片，构成迷宫衬垫。翅片，构成迷宫衬垫。 翅片的材料有黄铜片、磷青铜片

11、、铅青铜片、铝片和白翅片的材料有黄铜片、磷青铜片、铅青铜片、铝片和白合金片等。视气体的性质、有无灰尘或雾，以及气体温度而合金片等。视气体的性质、有无灰尘或雾，以及气体温度而定。定。 由于浮环油膜密封具有摩擦小、安全、自动对中，以及由于浮环油膜密封具有摩擦小、安全、自动对中，以及漏油量少等优点，因此漏油量少等优点，因此特别适用于大压差，高转速的离心式特别适用于大压差，高转速的离心式压缩机压缩机。 机械密封，机械密封，由动环和静环组成的摩擦面，阻止高压气体由动环和静环组成的摩擦面，阻止高压气体泄漏泄漏。密封性能好，结构紧凑，但摩擦副的线速度不能太高，。密封性能好，结构紧凑，但摩擦副的线速度不能太高

12、，工作时所需高于被密封的内部气体的润滑油压，要比采用浮工作时所需高于被密封的内部气体的润滑油压，要比采用浮环密封时高。环密封时高。 机械密封一般在转速机械密封一般在转速n 3000r/min时采用。机构密封可时采用。机构密封可适用于大多数气体，但它主要是用于清洁的气体、重烃气体适用于大多数气体，但它主要是用于清洁的气体、重烃气体和冷剂气体等。和冷剂气体等。五、离心式压缩机的辅助系统五、离心式压缩机的辅助系统1、润滑油和密封油系统、润滑油和密封油系统 离心式压缩机的润滑油系统由油箱、油过滤器、油冷却离心式压缩机的润滑油系统由油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、单向控制阀、油泵和驱动机、压力表等组成

13、。器、安全阀、单向控制阀、油泵和驱动机、压力表等组成。 密封油系统包括油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、密封油系统包括油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、止回阀、油泵及相应的电动机、管路和接头等组成。止回阀、油泵及相应的电动机、管路和接头等组成。2、其它辅助系统、其它辅助系统 离心式压缩机还包括有齿轮箱或联轴器、轴向位移安全离心式压缩机还包括有齿轮箱或联轴器、轴向位移安全器和冷却分离器等辅助设备。器和冷却分离器等辅助设备。2.2 离心式压缩离心式压缩 机的驱动方式机的驱动方式六、六、离心式压缩机的型号离心式压缩机的型号6.1 国产离心式压缩机的型号国产离心式压缩机的型号 6.1.1 新名称型号表

14、示法新名称型号表示法（1）名称）名称 离心压缩机产品名称组成如下：离心压缩机产品名称组成如下：（2）型号：）型号： 离心压缩机产品型号组成如下：离心压缩机产品型号组成如下： 1 操作性能操作性能 离心式压缩机的特性基本上离心式压缩机的特性基本上取决于速度而不取决于结取决于速度而不取决于结构构，即排气量的变化与速度成正比，产生的压头与速度的二，即排气量的变化与速度成正比，产生的压头与速度的二次方成正比，所需功率与速度的三次方成正比。次方成正比，所需功率与速度的三次方成正比。 操作特性由系统阻力所决定。在选择压缩机之前必须操作特性由系统阻力所决定。在选择压缩机之前必须先确定系统的能力和任务。先确定

15、系统的能力和任务。 图图1-16所示为可变转速的低压缩比离心式压缩机特性所示为可变转速的低压缩比离心式压缩机特性曲线变化的基本趋势。曲线变化的基本趋势。 七、操作性能及特性计算七、操作性能及特性计算 离心式压缩机的内部通常是不冷却的，因此按离心式压缩机的内部通常是不冷却的，因此按mk的多变的多变特性进行操作。特性进行操作。2.1 排气温度排气温度 离心式压缩机的排气温度按离心式压缩机的排气温度按多变压缩多变压缩计算计算 mmsdTT1 在一些资料中，引入了在一些资料中，引入了绝热效率绝热效率 ad。绝热效率可近似看。绝热效率可近似看成为同一被压缩介质在起始温度和压力相同，以及压缩比相成为同一被

16、压缩介质在起始温度和压力相同，以及压缩比相同的条件下，绝热压缩的温升与多变压缩的温升之比同的条件下，绝热压缩的温升与多变压缩的温升之比 1111mmkkpdpadadtthh2 特性计算特性计算 多变效率多变效率 ：11kkmmp 多变效率和压缩比无关，多变效率和压缩比无关，只反映了多变指数和绝只反映了多变指数和绝热指数之间的关系。热指数之间的关系。绝热效率则和压缩比有关绝热效率则和压缩比有关，在多，在多变效率相同时，压缩比增加，绝热效率减小。反之，变效率相同时，压缩比增加，绝热效率减小。反之，压缩比减小，绝热效率增加。压缩比减小，绝热效率增加。 2.2 多变能量头多变能量头 对压缩机来说，能

17、量头的概念相当于泵的扬程的对压缩机来说，能量头的概念相当于泵的扬程的概念，即叶轮对每千克气体所作的功。概念，即叶轮对每千克气体所作的功。 1)(11mmsdspppZRTmmh2.3 马赫数马赫数 马赫数是气流速度和气体音速的比值马赫数是气流速度和气体音速的比值 sgkRTuMa2u2叶轮圆周速度，叶轮圆周速度，m/s 叶轮转速越高则马赫数越大叶轮转速越高则马赫数越大。马赫数增加，流动过程中马赫数增加，流动过程中的损失增加，还可能产生冲击波。的损失增加，还可能产生冲击波。因此，马赫数的变化会因此，马赫数的变化会对离心压缩机的性能产生很大影响，对离心压缩机的性能产生很大影响，是压缩机设计中的一是

18、压缩机设计中的一个重要参数。个重要参数。一般都严格控制气体的速度，使马赫数小于一般都严格控制气体的速度，使马赫数小于1，通常第一级叶轮考虑通常第一级叶轮考虑Ma2000kW， g=9798% N=10002000 kW， g=9697% N1000kW， g=9496% c为传动效率，为传动效率，直接传直接传动时动时 c=1.0，用齿轮增速箱，用齿轮增速箱传动时，传动时， c=0.930.98。 3、特性估算、特性估算3.1 图表估算法之一图表估算法之一估算步骤：估算步骤： 如果被压缩气体为混合物，首先要根据混合气体如果被压缩气体为混合物，首先要根据混合气体中各组分的物性确定混合气体的分子量和

19、压缩系数。中各组分的物性确定混合气体的分子量和压缩系数。 利用第一步得出的气体物性以及其它有关数据，利用第一步得出的气体物性以及其它有关数据，求出进入压缩机的进口体积。求出进入压缩机的进口体积。 图图1-21 体积流量的换算曲线图体积流量的换算曲线图 图图1-22 质量流量与体积流量的换算曲线图质量流量与体积流量的换算曲线图 从图从图1-23求出求出所需要的压头。查图所需要的压头。查图时，如果使用绝热指时，如果使用绝热指数数k，求得的压头就，求得的压头就是绝热压头；如果使是绝热压头；如果使用多变指数用多变指数m，求得，求得的压头就是多变压头。的压头就是多变压头。 利用图利用图1-24，根据要求

20、压缩机产根据要求压缩机产生的压头，可求出生的压头，可求出压缩机需要的近似压缩机需要的近似级数。如果级数不级数。如果级数不是整数，则应使用是整数，则应使用接近的较高的整数。接近的较高的整数。 压缩机的压缩机的近似排气温近似排气温度可从图度可从图1-25查得。查得。 压缩机的近似功率值可查图压缩机的近似功率值可查图1-26。 压缩机机械损失查图压缩机机械损失查图1-27。该图是常用的多级压。该图是常用的多级压缩机不同转速和壳体尺寸时的功率损失值。缩机不同转速和壳体尺寸时的功率损失值。总近似功率值是近似功率值与损失功率之和。总近似功率值是近似功率值与损失功率之和。1、喘振、喘振 任何离心压缩机按其结

21、构尺寸，任何离心压缩机按其结构尺寸，在某一固定的转速下，都在某一固定的转速下，都有一个最高有一个最高的工作压力的工作压力，在此压力下有一个相应，在此压力下有一个相应的的最低的流量最低的流量。当离心压缩机出口的当离心压缩机出口的压力高于此数值时，就会产生喘振。压力高于此数值时，就会产生喘振。八、离心式压缩机的喘振和临界流速八、离心式压缩机的喘振和临界流速 发生喘振时，机组开始发生喘振时，机组开始强烈振动强烈振动，伴随发生异常的吼叫声，伴随发生异常的吼叫声，而且是而且是周期性地发生周期性地发生；和机壳相连接的出口管线也随之发生较；和机壳相连接的出口管线也随之发生较大的振动；进口管线上的压力表指针大

22、幅度摆动；出口止回阀大的振动；进口管线上的压力表指针大幅度摆动；出口止回阀处发生周期性的开和关的撞击声响；主电动机的电流表指针大处发生周期性的开和关的撞击声响；主电动机的电流表指针大幅度的摆动；在操作仪表上，流量表等也发生大幅度的摆动。幅度的摆动；在操作仪表上，流量表等也发生大幅度的摆动。 喘振对压缩机的迷宫密封损坏较大喘振对压缩机的迷宫密封损坏较大，由于密封的损坏，将，由于密封的损坏，将使润滑油窜入流道，影响冷却器和冷凝器的效率。严重的喘振使润滑油窜入流道，影响冷却器和冷凝器的效率。严重的喘振很容易很容易造成转子轴向窜动，烧坏止推轴瓦，叶轮有可能被打碎造成转子轴向窜动，烧坏止推轴瓦，叶轮有可

23、能被打碎。极严重时，可使压缩机遭到破坏，会损伤齿轮箱，电动机以及极严重时，可使压缩机遭到破坏，会损伤齿轮箱，电动机以及连接压缩机的管线和设备等。连接压缩机的管线和设备等。2、 临界转速 水平放置的轴都存在一定的临界转速，它是轴本身的一种特水平放置的轴都存在一定的临界转速，它是轴本身的一种特性。当轴还没有旋转时，由于重力的作用，轴向下弯曲（虽然弯性。当轴还没有旋转时，由于重力的作用，轴向下弯曲（虽然弯曲量很小）。弯曲转动过来后，仍然是弯曲的。由于轴在转动，曲量很小）。弯曲转动过来后，仍然是弯曲的。由于轴在转动，弯曲也不断出现，表现出来就是振动，称为自振。弯曲也不断出现，表现出来就是振动，称为自振

24、。 轴本身和轴上安装的零件，由于制造安装的原因，转子的重轴本身和轴上安装的零件，由于制造安装的原因，转子的重心和转动中心不可能在同一中心线上重合，由于中心偏差，转动心和转动中心不可能在同一中心线上重合，由于中心偏差，转动起来就有一个离心力，此离心力使转子发生振动。振动的次数决起来就有一个离心力，此离心力使转子发生振动。振动的次数决定于转子的转速，转动一次就振动一次，所以叫强迫振动。定于转子的转速，转动一次就振动一次，所以叫强迫振动。当自振和强迫振动的频率相等时，叫当自振和强迫振动的频率相等时，叫共振共振。共振时的压。共振时的压缩机转速叫作缩机转速叫作临界转速临界转速。对一台离心压缩机来说，临界

25、转速不止一个，转速最低对一台离心压缩机来说，临界转速不止一个，转速最低的一个叫作第一临界转速。通常临界转速由制造厂确定。在的一个叫作第一临界转速。通常临界转速由制造厂确定。在产品样本中，常给出了第一临界转速和第二临界转速，作为产品样本中，常给出了第一临界转速和第二临界转速，作为运转时的参考。运转时的参考。在第一临界转速以下运转的压缩机，应使工作转速低于在第一临界转速以下运转的压缩机，应使工作转速低于临界转速的临界转速的70%，即：，即：工作转速工作转速 0.70.7临界转速临界转速在第一和第二临界转速之间运转的的压缩机，应使在第一和第二临界转速之间运转的的压缩机，应使 1.3第一临界转速第一临

26、界转速 工作转速工作转速 0.8第二临界转速第二临界转速 改变转速的调节方法，是改变转速的调节方法，是几种调节方法中最省功率的办法，几种调节方法中最省功率的办法，但要受驱动机的限制。用燃气轮但要受驱动机的限制。用燃气轮机或汽轮机作驱动机时，这种调机或汽轮机作驱动机时，这种调节方法较适宜。用电动机作驱动节方法较适宜。用电动机作驱动机时，在变频器应用前由于变速机时，在变频器应用前由于变速较困难，常不得不采用其它调节较困难，常不得不采用其它调节方法。方法。 1、改变转速改变转速九、九、 离心式压缩机的流量调节离心式压缩机的流量调节 2、排气管节流 在压缩机排气管上安装在压缩机排气管上安装调节阀，来改变压缩机出口处调节阀，来改变压缩机出口处的压力，以调节压缩机的流量的压力，以调节压缩机的流量这种调节方法不改变压缩机的这种调节方法不改变压缩机的特性曲线，但要增加功率消特性曲线，但要增加功率消耗耗 。3、进气管节流 进气管节流后，在进气管节流后，在转速不变时，离心压缩转速不变时，离心压缩机的体积流量和压缩比机的体积流量和压缩比的特性曲线不变。但由的特性曲线不变。但由于进气压力减少，离心于进气压力减少，离心压缩机的质量流量和排压缩机的质量流量和排气压力