机械设备原理

重庆天伦凯达新能源燃气有限公司培训—设备篇主讲人：安技部设备工程师——周汉华1主讲内容压缩机简介压缩机的结构压缩机的操作喘振及控制日常维护汽轮机机组的开机程序2压缩机简介什么是压缩机？压缩机是用来提高气体压力和输送气体的器械。按压缩机工作原理分为容积式和速度式两种，容积式压缩机是通过减少气体所占据封闭空间的容积来提高气体的压力，速度式压缩机是通过惯性的方法，通过气流的不断加速.继而减速，因惯性彼此被挤压，缩短分子间距离，进而提高气体的压力。3压缩机的分类按工作原理容积式速度式按运动件工作特性往复式回转式离心式轴流式涡旋式喷射式按运动件结构特性活塞式隔膜式柱塞式转子式滑片式液环式涡旋式罗茨式双螺杆单螺杆透平式（叶轮式）喷射泵4压缩机的使用范围回旋式压缩机使用在低压力.中小流量的场合；活塞式压缩机适用于高压力.中小流量场合；离心式压缩机适用于中低压力.大流量场合；轴流压缩机适用于低压.大流量场合。5按排气压力分类分类排气压力（表压）通风机<15kpa鼓风机0.015～0.25Mpa压缩机低压压缩机0.25～1.0Mpa中压压缩机1.0～10Mpa高压压缩机10～100Mpa超高压压缩机>100Mpa678压缩机的几个概念级所谓级就是由一个叶轮和与之相配合的固定原件构成的基本单元。包括进气室.叶轮.扩压室.弯道.回流器.排气室。段气体从气缸中排出，到外面经冷却后再回到气缸内继续压缩，称为二段压缩，将冷却器作为分段的标志。缸一个机壳及其内部的部件组成的一个缸。列几个气缸并列布置组成压缩机的列。9压缩机的几个概念正常工况经常运行并期望最佳效率的工况。额定工况压缩机满足最大工艺要求的工况。额定工况转速满足所规定工况点所要求的最高转速，也称100%转速。最大连续转速额定转速的105%。压缩比压缩机排气压力与进气压力的绝对压力比值。绝对压力.表压力.真空度P绝=P表+BP表=P绝-BP真=B-P绝B——当地大气压力10离心式压缩机的工作原理压缩机转子在电机带动下转动，在离心力作用下，气体被甩到叶轮轮后面的扩压器中去。而在叶轮中心形成稀薄地带，前面的气体从叶轮入口进入叶轮，由于叶轮不断旋转，气体能连续不断的被甩出去，从而保持了压缩机中气体的连续流动。气体以很大的速度离开叶轮，经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可通过用多级叶轮串联起来工作的方法来实现对出口压力的增压。这就是离心式压缩机的工作原理。11离心式压缩机的特点优点1.离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，尺寸小，占地面积小。2.运转平稳，操作可靠，运转效率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少。3.在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。4.离心式压缩机适宜于工业汽轮机或燃气轮机直接拖动，对一般大型化工厂，常用副产品蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能的综合利用提供了可能。缺点1.离心式压缩机目前还不适用于气量太小及压比过高的场合。2.离心式压缩机的稳定工况区比较窄，其气量调节虽较方便，但经济性较差。3.目前离心式压缩机效率一般比活塞式压缩机低。12压缩机的型号13压缩机的结构1.吸入室2.叶轮3.扩压器4.弯道5.回流器6.蜗壳7、8.轴端密封9.支承轴承10.止推轴承11.卡环12.机壳13.端盖14.螺栓15.推力盘16.主轴17.联轴器18.轮盖密封19.隔板密封20.隔板1415机壳压缩机机壳也称为气缸，是将介质与大气隔绝，使介质在其间完成能量转换的重要部件。它还具有支承其他静止部件，如隔板、密封等功能。机壳重量大，形状复杂，在其外部连接有进气、排气、润滑油、密封介质等管道，两侧端盖上带有轴承座和密封室。对于压缩机机壳的要求是要有足够的强度以承受气体介质的压力。16吸气室吸气室的作用是将介

质从进气管道或中冷

器均匀地引导至叶

轮的进口，以减少气

流的扰动和分离损失。

它的结构比较简单，有轴向进气和径向进气两种。径向进气结构多采用于多级双支承压缩机中。17叶轮叶轮亦称为工作

轮，是离心式压

缩机中唯一对气

体介质做功的部

件，它随轴高速

旋转，气体在叶

轮中受旋转离心

力和扩压作用，因此气体流出叶轮时的压力和速度都得到提高。叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮，也有没有轮盖的半开式叶轮和开式叶轮。18隔板与级间密封隔板将压缩机的

各级分隔开，并

由相邻的面构成

叶轮出口的扩压

器、弯道和回流

室。来自叶轮的

气体在扩压器通

道内将一部分动

能转化为压力能

并通过弯道和回

流室到达下一级

叶轮入口，气体在弯道和回流器的流动，可以认为压力和速度不变，仅改变气体的流动方向。隔板分为上、下两半，沿水平中心面分开。在隔板圆周方向装有齿形密封圈，与安装在叶轮轮颈上的耐磨环构成梳齿密封，从而防止气体在级间串通。19202122扩压器从叶轮出来的气体速度相当大，一般可达200~300m/s，高能量头的叶轮，出口气流速度甚至可达500m/s，这样高的速度具有很大的动能，对后弯式叶轮，约占叶轮功耗的25~40%，为了充分利用这部分，使气体压力进一步提高，在紧接叶轮出口处设置扩压器，扩压器可有导叶，也可以没有导叶，有导叶较无导叶扩压器转化率提高3~5%，但当工况变化时，叶片扩压器损失增加较快，，因此工况性能差，降低了机器的适应性。23蜗壳蜗壳的作用是

把扩压器流出

的气体汇集起

来，引到机外

输气管道中去

并把较高的气

流速度降低至

排气室出口的

气流速度，使

气体压力进一步提高。排气室可以有不同形式，在离心式压缩机中最典型的是一种形似蜗牛壳的排气蜗壳。24轴承离心压缩机轴承分为径向轴承（支承轴承）和止推轴承两类。径向轴承的作用是承受转子重量和其他附加径向力，保持转子中心和气缸中心一致，并在一定转速下正常旋转。止推轴承的作用是承受转子的轴向力，限制转子的轴向串动，保持转子在气缸中的轴向位置。25径向轴承径向轴承为多油楔、压力润滑的可倾瓦块式轴承。压力油径向进入，通过小孔润滑瓦块和支撑块，然后侧向排出。轴承由等距离分布在轴径圆周上的几个瓦块组成。瓦块是钢制的，内表面衬有巴氏合金，背面有凹进去的支撑座，相应地在瓦座上有支撑块。瓦面与轴径及瓦座均为同心圆，瓦块支撑座的圆弧曲率大于瓦座支撑块的圆弧曲率，这样瓦与瓦座在轴向上为线接触，以利于瓦块摇摆灵活更好地与轴间形成油楔，但瓦块在轴向上并不能摆动。径向轴承的优点：1、进一步改善轴瓦中流体的动力学性能。2、轴径圆周上受力均匀，因而运转平稳，以最大限度的吸收转子的径向振动。3、轴承抗油膜振荡性能好。2627止推轴承离心压缩机在正常工作时，由于出入口存在的压差形成推力—指向低压侧（入口侧）的轴向推力。压缩机的平衡装置平衡大部分的轴向力，残余轴向力则由止推轴承承担，其推块称为主止推块。另外，在启动时由于气流的冲击作用，往往产生一个反向的轴向推力，使转子向高压侧窜动，为此在主推块的对面增设副止推块。这种型式的止推轴承称为双作用面止推轴承。止推轴承一般安装在压缩机吸入侧。常用的型式为：金斯伯雷型。金斯伯雷止推轴承28平衡盘（鼓）由于叶轮两侧的压力不相等，在转子上受到一个指向叶轮进口方向的轴向推力。为了减少止推轴承的载荷，往往在末级之后设置一个平衡盘。因平衡盘左侧为高压，右侧与进气压力相通，因而形成一个相反的轴向推力，承担了大部分的轴向推力，减轻了止推轴承的负荷。29离心式压缩机踹振当压缩机的进口流量小到踹振流量的时候，会在整个扩压室及流道中产生严重的旋转失衡，压缩机的出口压力突然下降，使管网的压力比压缩机的出口压力高，迫使气流倒回压缩机，知道管网压力降到低于压缩机出口压力时，压缩机又恢复正常工作。当管网压力又恢复到原来压力时，流量仍小于机组踹振流量，压缩机又产生旋转失衡，出口压力下降，管网中的气流又倒回压缩机。如此周而复始，一会气流输送管网，一会儿又倒回到压缩机，使压缩机的流量和出口压力周期的大幅波动，引起压缩机的强烈气流波动，这种现象叫做压缩机的踹振。30离心式压缩机变工况和踹振的关系31防止压缩机的踹振为了防止当压缩机工况发生变化时发生踹振现象，机组中须采取防踹振措施。即从压缩机出口引一部分气流直接进入压缩机的吸入口，加大它的吸入量，从而避免踹振现象的发生。目前，在离心式压缩