化工设备使用与维护10第十章压缩机的使用与维护课件

1、第十章 压缩机的使用与维护化工设备使用与维护化工设备使用与维护压缩气体作为动力压缩气体用于制冷和气体分离压缩气体用于合成及聚合气体输送 压缩机是一种用于输送气体并提高气体压力的机器，各种气体通过压缩机提高压力后，主要有以下用途：化工设备使用与维护第一节 压缩机的类型一、按工作原理分类化工设备使用与维护化工设备使用与维护滑片式压缩机罗茨鼓风机化工设备使用与维护螺杆式压缩机化工设备使用与维护轴流式压缩机化工设备使用与维护二、按用途分类 按用途分类的方法，是以压缩气体的名称或压缩机在工艺过程中的作用对其进行分类的。如压缩氢气的压缩机称为氢气压缩机，压缩石油气的压缩机称为石油气压缩机，压缩空气的压缩机

2、称为空气压缩机。还有如二氧化碳压缩机、乙烯压缩机等。根据压缩机在工艺流程中的作用命名，如循环压缩机，用于对循环气体进行压缩；冰机，用于工艺系统的制冷等。化工设备使用与维护三、各类压缩机的适用范围由图可知，活塞式压缩机适用于中、小输气量，排气压力可以由低压至超高压;离心式压缩机和轴流式压缩机适用于大输气量、中低压情况;回转式压缩机适用于中小输气量、中低压情况。化工设备使用与维护第二节 活塞式压缩机一、活塞式压缩机的结构及工作原理化工设备使用与维护化工设备使用与维护二、活塞式压缩机的主要性能参数 压缩机的工作特性是通过其性能参数体现的，不同类型的压缩机其性能参数也不相同，活塞式压缩机的主要性能参数

3、包括排气压力、排气温度、排气量、功率、效率和比功率等。 （一）排气压力 活塞式压缩机的排气压力是由排气系统的压力所决定的。压缩机铭牌的压力是指设计时的目标工作压力，即额定压力，而实际运转时压缩机的排气压力取决于排气系统。如果压缩机的排气量大于系统的实际需要量，则排气系统的压力升高，于是压缩机的排气压力也随之升高。反之，若压缩机的排气量小于系统的实际需要量，排气压力就下降。只有当气量供需相等时排气压力才能稳定。化工设备使用与维护（二）排气温度 压缩机的排气温度可在紧挨排气阀室的排气管段上直接用温度计测得。对于有油润滑的固定式空气压缩机，为了防止高温下润滑油分解、积碳，规定排气温度不得超过160，

4、移动式空气压缩机排气温度不得超过180。无油润滑压缩机的排气温度则取决于活塞环和填料采用的润滑材料。石油化工用压缩机的排气温度主要是受被压缩气体的性质的限制。化工设备使用与维护（三）排气量 压缩机的排气量是指单位时间内，压缩机最后一级排出的气体体积，换算到第一级入口状态的压力和温度下的数值。化工设备使用与维护（四）压缩机的功率 1.指示功率 压缩机的实际循环功称为“指示功”，以 Wi 表示。单位时间内消耗的指示功称为“指示功率”，以 Ni 表示。对于已经使用的压缩机，可用示功仪实际测量在一个工作循环内缸内气体体积和压力的变化关系，描绘出一个封闭的图形，图形的面积就相当于压缩机曲轴每转一周活塞对

5、气体所做的功，再乘以转速就得到该汽缸的指示功率。对于双作用压缩机为活塞两侧功率之和，对于多级压缩机总功率应为各级汽缸功率的总和。化工设备使用与维护 2.轴功率 指示功率是压缩机直接对气体作功所消耗的功率，而轴功率N是驱动机传给曲轴的实际功率。轴功率N除了提供压缩气体所需的指示功率Ni以外，还必须提供运动部件摩擦消耗的功率。指示功率与轴功率之比称为机械效率。 机械效率与压缩机的结构型式、制造装配质量及润滑条件有关。化工设备使用与维护 3.驱动功率 确定驱动功率Nd时，需考虑驱动机到压缩机的传动损失，采用传动效率 来表示: 皮带传动 =0.850.97 齿轮传动 =0.970.99 联轴器传动 =

6、1.0化工设备使用与维护 考虑到压缩机运转时负荷的波动，进气状态、冷却水温度的变化以及压缩机的泄漏等因素，故在选择压缩机的驱动功率时还应保证有5%15 %的安全量(即储备功率)，因此，驱动功率: Nd=(1.051.15)化工设备使用与维护（五）压缩机的效率和比功率1.等温指示效率 在吸气压力、行程容积和压力比相同的条件下，压缩机的等温理论压缩循环功率Nis与实际压缩循环指示功率Ni之比称为等温指示效率，记做 等温指示效率 是一个经济性指标，用来评价水冷式压缩机的经济性能。 =0.60.7 化工设备使用与维护2.绝热指示效率 在吸气压力、行程容积和压力比相同的条件下，压缩机的绝热理论压缩循环功

7、率Nad与实际压缩循环指示功率Ni之比称为绝热指示效率，记做 绝热指示效率 是一个技术性指标，常用来评价压缩机吸排气阀的技术性能。 = 0.850.97。3.比功率 比功率是指在吸排气压力相同的条件下，单位排气量所消耗的轴功率。它很直观，特别是动力用空压机，常采用比功率作为评价经济性的指标。化工设备使用与维护三、活塞式压缩机的使用与维护 （一）活塞式压缩机的选用 1.压缩机种类的选择 石油化工生产用压缩机，虽然在工作原理和结构方面与空气压缩机基本相同，但由于被压缩气体的性质和生产工艺要求不同，使各种专用压缩机又有各自的结构特点。所以选择压缩机时首先应根据生产需要确定其种类。（1）仪表控制、动力

8、系统等工作过程常用空气压缩机。（2）合成氨、原油加氢等反应过程常用氮氢气和氢气压缩机。（3）空气分离、石油裂解和氧气加压装瓶常用氧气压缩机。（4）尿素和聚酯生产过程常用二氧化碳压缩机。化工设备使用与维护 2.压缩机结构型式的选择 （1）立式压缩机占地面积小，机身结构简单，汽缸摩擦均匀，当气量大且多级串联时机器高大，维修不便，中小气量级数不多的压缩机宜采用这种机型。 （2）L型压缩机大直径汽缸水平布置，小直径汽缸垂直布置，级间冷却器安装在机器上，动力用的固定式空气压缩机和工艺用的中型压缩机宜采用这种机型。 （3）角式无十字头结构的压缩机可用风扇冷却，机器重量轻，小型或需要移动的压缩机多采用这种机

9、型。 （4）对称平衡性的卧式压缩机相对其他卧式压缩机占地面积小，列数多，排气量大，工艺用大型压缩机一般都采用这种机型。化工设备使用与维护 （二）活塞式压缩机排气量的调节 1.回流调节 回流调节是将压缩机的排气管和吸气管连通，并在连通管路中装设旁通阀。当需要降低压缩机的排气量时打开旁通阀，使排出气体的一部分或全部回流到吸气管中，达到调节排气量的目的。这种调节方法装置简单，操作方便可靠，也可实现排气量的连续调节。但调节量的大小是由旁通阀的开度控制的，所以调节的节流损失较大，不经济，一般适用于短期的、不经常调节或调节幅度不大的场合。大型压缩机启动时常采用这种调节方法。化工设备使用与维护 2.切断吸气

10、调节 切断吸气调节是在吸气管段上装设一个称为停止吸气调节阀的阀门。当压缩机的排气量大于耗气量时，排出压力升高，高压气体推动停止吸气调节阀内的小活塞使停止吸气调节阀关闭，于是压缩机停止吸气，进入空转状态。 这种调节方法属于间歇调节，结构简单，工作可靠，经济性也好。但停止吸气后气缸内的气体温度升高，影响润滑油的润滑性能，并且气缸内会形成真空。对某些不允许漏入空气的压缩机严禁使用，对无十字头的压缩机也不能使用，以防润滑油被吸入气缸内。所以这种调节方法主要用于中、小型空气压缩机气量的调节。化工设备使用与维护 3.停转压缩机调节 停转压缩机调节是当排气量大于耗气量时，排气压力升高，这时通过压力继电器及时

11、切断电动机的电源使压缩机停转，直到压力下降到规定值时再通过压力继电器接通电动机的电源，启动压缩机供气。这种易于自动控制调节，经济性好。但频繁启动、停机，增加了零部件的磨损，并影响电网电压的稳定性，一般只用于小型压缩机的气量调节。 4.顶开吸气阀调节 顶开吸气阀调节是在压缩机的运转过程中，将吸气阀顶开使气体只通过吸气阀进出汽缸，机器空转，排气量为零。若在压缩机的工作循环中吸气阀始终是开的，称为完全顶开吸气阀调节。若压缩开始吸气阀被顶开而当压缩终了时吸气阀关闭，使剩余部分的气体从排气阀排出，称为部分行程顶开吸气阀调节。化工设备使用与维护 5.补充余隙容积调节 补充余隙容积调节是除了汽缸本身的余隙容

12、积外，在汽缸上另外连通一个固定或可变的空间，这个空间称为补充余隙容积。补充余隙容积内存有的高压气体不能排出，当活塞返回时这部分高压气体膨胀，体积增大，使吸气量减少，从而减少了排气量。固定余隙容积能够调节的气量是固定的，可变余隙容积可根据需要改变调节的气量。化工设备使用与维护第三节 离心式压缩机一、离心式压缩机的结构及性能参数 离心式压缩机的工作原理与离心泵相同，其结构也与离心泵有许多相似之处，除了少量需要超高压、小流量的场合仍然采用活塞式压缩机外，其他大都用离心式压缩机。 离心式压缩机之所以得到广泛的应用，是由于它与活塞式压缩机相比具有排气量大、机组占地面积小，没有气阀、填料及活塞环等易损件，

13、连续运转时间长，机器利用率高，操作维护费用低，汽缸内不需要加润滑油，不污染被压缩的气体，机器转速高，适宜采用汽轮机、烟气轮机直接驱动，使生产过程产生的蒸汽、烟气等副产品得到利用，降低生产成本等优点。离心式压缩机的缺点是气量调节的经济性较差，偏离设计流量时效率较低，总体上的效率也不如活塞式压缩机高；小流量、高压缩比的离心式压缩机制造有难度。化工设备使用与维护 （一）离心式压缩机的构造 离心式压缩机由转子和定子两个部分组成。转子包括转轴及安装在其上的叶轮、轴套、平衡盘以及联轴器等转动元件，定子由机壳、扩压器、弯道、回流器、蜗壳、吸气室、排气室等固定元件组成。此外，还有轴承、轴端密封及级间密封装置等

14、。 在离心式压缩机中，将一个叶轮以及与其相配套的固定元件称为压缩机的“级”，它是组成气体升压的基本单元。为了防止连续压缩后气体温度升得过高，在机壳外设置了中间冷却器，气体经过几级压缩后引入中间冷却器进行冷却。将由中间冷却器隔开的连续的几个级称为压缩机的一个“段”，每段可以包括2-4级，也可只有一个级。一个或几个段装在同一个机壳内称为压缩机的一个“缸”。用联轴器将几个缸串联在一起称为压缩机的一个“列”。由同一台驱动机驱动一个列或几个列称为压缩机的一个机组。化工设备使用与维护 DA120-61离心式压缩机纵剖面构造图 1-吸气室；2-叶轮；3-扩压器；4-弯道；5-回流器；6-蜗室；7、8-轴端密

15、封； 9-隔板密封；10-轮盖密封；11-平衡盘；12-推力盘；14-卡环；15-主轴； 16-机壳； 17-支持轴承；18-止推轴承； 19-隔板；20-回流器导流叶片；21-联轴器化工设备使用与维护 （二）离心式压缩机的性能参数 1.排气压力 排气压力是指压缩机出口处的绝对压力，单位为kPa或MPa。 2.排气量 离心式压缩机排气量的定义与活塞式压缩机相同，是指单位时间内从最后一级排气管中排出的气体量换算到第一级进气状态下的体积。与活塞式压缩机不同的是其排气量随排气压力的升高而减小，反之则增大。排气量常用的单位是m3/min。 3.功率 离心式压缩机一个级所消耗的功包括压缩气体耗功、内泄漏

16、耗功、叶轮旋转时与周围气体摩擦耗功3个方面，各级的耗功之和为压缩机的总耗功。单位时间内的总耗功称为压缩机的内功率，再考虑轴承等处的机械运动摩擦耗功率，可得压缩机的轴功率。轴功率是压缩机在运行时需要由驱动机所提供的最小功率，单位为kW。 4.效率 由以上对功率的表述可见，驱动机提供给压缩机的轴功率只有一部分用于提高气体的压力。将提高气体压力所消耗的功率与轴功率的比值称为压缩机的总效率，它是衡量压缩机性能优劣的重要指标。化工设备使用与维护 二、离心式压缩机的工作点和流量调节 当用离心式压缩机向管网中输送气体时，希望气体流量和排出压力都很稳定，要达到这一要求必须具备两个条件：一是压缩机的排气量等于管

17、网的进气量；二是压缩机提供的压力等于管网需要的压力。由于压缩机工作时是串联在管网中的，所以离心式压缩机的工作点是压缩机性能曲线和管网特性曲线的交点，因为这个点符合上述的相关条件。通过改变压缩机工作点的位置来实现对流量的调节。化工设备使用与维护 （一）离心式压缩机的性能曲线 离心式压缩机的性能曲线可在一定的进气状态和转速下，输送某种气体时通过实验测定得到，如图10-10所示为某压缩机的性能曲线。图中Qj表示排气量，表示压缩比，N表示轴功率，pol表示压缩过程为多变过程时的效率，Pj表示进气压力，Tj表示进气温度。化工设备使用与维护 从图中可以看出，随着排气量的减小，压缩比增大，流量与压缩比具有对

18、应关系，在最小流量时压缩比最大。压缩机的流量有最小流量和最大流量两个极限值，最小流量对应的工况称为喘振工况，最大流量对应的工况称为堵塞工况，喘振工况与堵塞工况之间为压缩机的稳定工作区。效率曲线上的最高点为设计工况点，轴功率曲线在流量较小时随流量的增加而上升，但当流量增加到某一值时随流量的增加而下降。化工设备使用与维护 （二）离心式压缩机的工作点及稳定工作区 压缩机要能正常运行，工作点必须在稳定的工作范围内，即图10-10所给出的最小流量与最大流量之间的曲线段内。因为离心式压缩机在运行过程中，如果流量小于最小流量或管网压力高于压缩机的排出压力，则会出现如下现象：首先是管网中的气体倒流入压缩机中，

19、接着压缩机又把气体压回管网中，然后管网中的气体再一次倒流入压缩机中。这种周而复始的低频率大振幅的气体忽进忽出的振荡现象称为压缩机的喘振。出现喘振现象时压缩机所对应的工况称为喘振工况，在喘振工况下压缩机出现周期性的吼声及整个机器的强烈振动，如不及时采取措施压缩机的轴承和密封将首先遭到破坏，严重时甚至发生转子与固定元件相互碰擦造成恶性事故。压缩机不发生喘振的最小流量称为喘振流量。 压缩机的流量也不是越大越好。当流量超过最大流量时，由于流道内气体的流速很大，使流动阻力损失增大，这时压缩机提供的能量绝大部分用于克服气体的流动阻力以维持这样大的流量，而用于提高气体压力的能量也就所剩无几，因此气体的排出压力也就很小。这种现象称为压缩机的阻塞现象。应避免出现阻塞现象。化工设备使用与维护 （三）离心式压缩机的流量调节 离心式压缩机在运行过程中为了满足生产的要求，有时需要对压缩机的