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　　浅谈离心式压缩机 学习目录 1 离心式压缩机组概述及分类 2 离心式压缩机的特点及应用场合 3 离心式压缩机的主要零部件 4 离心式压缩机密封装置 5 离心式压缩机运行中出现的问题 1 离心式压缩机组概述 离心压缩机是利用旋转叶轮实现能量转换，使气体主要沿离心方向流动从而提高气体压力的机器。 压缩机按其工作原理可分为： （1）往复式（活塞式）压缩机 （2）离心回转式（旋转式）压缩机 （3）（涡轮式、水环式、透平）压缩机 （4）轴流式压缩机 （5）喷射式压缩机 （6）螺杆压缩机。 离心式压缩机的分类 按气体运动方向分类 1、离心式：气体在压缩机内大致沿径向流动 2、轴流式：气体在压缩机内大致沿轴向流动 3、轴流离心组合式：有时机组在轴流的高压段配上离心式。 按排气压力分 1、通风机： PD〈0.0142MPa 表压 2、鼓风机：0.0142MPa〈 PD〈0.245MPa 表压 3、压缩机：PD〉0.245MPa 表压 按剖分形式分 1、 中低压水平剖分型 2、 垂直剖分（高压圆筒）型 3、 多轴式 水平剖分型：气缸剖分为上下两部分，螺栓连接。上下机壳为组合件，由缸体和隔板组成。适于中低压压缩机（一般低于5MPa）。 垂直剖分型：气缸为筒形。隔板上下剖分（螺栓连接成为整体，气缸两侧端盖用螺栓紧固。隔板转子组装后送入筒形缸体。抗内压能力强，密封好，刚性好，温度、压力引起的变形均匀，适于压力高、易泄漏的气体。 多轴式：齿轮箱中一个大齿轮驱动几个小齿轮，每个轴的一端或两端安装有叶轮。叶轮轴向进气，径向排气，以管道连接各级。从动轴转速不同，各级均在最佳状况下运行。适于中低压空气、蒸汽或惰性气体。 2、离心式压缩机的特点 离心式压缩机与活塞式压缩机相比较，具有下列特点： ① 在相同功率时，其外形尺寸小、重量轻、占地面积小。 ② 无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单。 ③ 磨损部件少，连续运行周期长，维修费用低，使用寿命长。 ④ 易于实现多级压缩和节流，达到同一台制冷机多种蒸发温度的操作运行。 ⑤ 能够经济地进行无级调节。 ⑥ 对大型压缩机，若用经济性高的工业汽轮机直接带动，实现变转速调节，节能效果更好。 ⑦ 转速较高，用电动机驱动的一般需要设置增速器。 ⑧ 当入口压力太低时，压缩机组会发生喘振而不能正常工作。 石化行业中压缩机的应用场合 压缩气体用于合成及聚合 在化学工业中，气体压缩至高压，常有利于合成和聚合。例如氮和氢合成氨、氢与二氧化碳合成甲醇，二氧化碳与氨合成尿素等。又如在化学工业中，聚乙烯工业发展很快，所用聚合压力范围很广，有些甚至达到3200公斤/平方厘米。 压缩气体用于油的加氢精制 石油工业中，用人工办法把氢加热加压后与油反应，能使碳氢化合物的重组份裂化成碳氢化合物的轻组份，如重油的轻化、润滑油加氢精制等。 压缩气体用于气体输送 用与管道输送气体的压缩机，加压后便于气体输送。要视管道的长短以及输送气体的成分决定起压力。 3、离心式压缩机的主要构件 结构组成：机壳，转子，定子，以及辅助系统。 气缸上部（缸盖） 隔板 气缸（下部） 转子（主轴） 密封 轴承 弹性膜片联轴器 齿式联轴器 离心式压缩机组成与工作过程 组成 转子：叶轮与轴的组件。 叶轮 ——离心式压缩机中唯一的作功部件。它随轴高速旋转，气体在叶轮中受旋转离心力和扩压流动作用，因此气体流出叶轮时的压力和速度都得到明显提高。 半开式 闭式 定子：扩压器、弯道、回流器、吸气室和蜗壳等固定元件 。 （1）扩压器 ——离心式压缩机中的转能部件。气体从叶轮流出时速度很高，为此在叶轮出口后设置流通截面逐渐扩大的扩压器，以将这部分速度能有效地转变为压力能。 （2）弯道——设置于扩压器后的气流通道。其作用是将扩压器后的气体由离心方向改为向心方向，以便引入下一级叶轮去继续进行压缩。 （3）回流器 ——使气流以一定方向均匀进入下一级叶轮入口。回流器中一般都装有导向叶片。 （4）吸气室 ——将气体从进气管（或中间冷却器出口）均匀地引入叶轮进行压缩。 （5）蜗壳 ——把从扩压器或直接从叶轮出来的气体收集起来，并引出机外。在蜗壳收集气体的过程中，由于蜗壳外径及通流截面的逐渐扩大，因此它也起着一定的降速扩压作用。 1－吸入室 2－轴 3－叶轮 4－固定部件 5－机壳 6－轴端密封 7－轴承； 8－排气蜗室 1 1 离心式压缩机的级 1—叶轮  2—扩压器 3—弯道  4—回流器 “级”是离心式压缩机的基本单元，从级的类型来看，一般可分为中间级: 由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成； 止推轴承：金斯伯雷型 由止推瓦块、上摇块、下摇块和基环组成，它们之间以球面支点接触，止推块下垫有上水准块、下水准块、基环，相当于三层零件叠放在基环上，保证止推瓦块和摇块可自由摆动，使载荷分布均匀。 优点：瓦块间载荷分布均匀，调节灵活，能自动补偿转子不对中、偏斜。 缺点：结构复杂，需要轴向安装尺寸较长。 止推轴承：米契尔型 止推瓦块同基环直接接触，是单层的。 优点：对变动载荷的适应能力较强，结构简单，轴向尺寸小。 缺点：当瓦块厚度稍有差别或轴承基环同止推盘平行度有误差时，每块瓦块间负荷不能调节，会造成部分瓦块过载，使瓦块磨损不均。 径向轴承 径向轴承指承受径向载荷的轴承。 其结构分为轴瓦、轴承座、垫圈等。 （1）普通的圆柱轴承 （2）椭圆轴承 （3）多油叶轴承 （4）多油楔轴承 （5）可倾瓦轴承 轴瓦的瓦块一般用钢材内浇一层1～3mm厚的巴氏合金制成，轴瓦的底部有进油孔，可使润滑油进入轴瓦，形成油膜，支持转轴，同时带走产生的热量。 椭圆轴承 这种轴承由上下两段圆弧所构成，如图所示，由于加工方便，使用较广泛。其特点是上、下两段圆弧都距轴承中心有较大的偏心，并产生两个油楔。其上瓦油楔的油膜压力就会对前述的轴颈失稳起到抑制作用，由于几何的对称性，这种轴承允许轴颈正反转。 多油叶轴承 这种轴承由几块圆弧形瓦块组成，可以是对称的，也可是不对称的，它与椭圆轴承的性能类似，每段都有较大的偏心，且油楔数更多，因轴颈受多方油楔的作用，故抑振性能优于椭圆轴承。 多油契轴承 抑振性能与多油叶轴承相似。由于油契不对称性，故只允许轴单项旋转。 可倾瓦轴承 1、可保证其稳定运转，并可避免在高速下可能产生的油膜振荡。 2、由于瓦块通过销子的偏心作用而自由摆动，在压缩机运行过程中瓦块可自行调整。 3、止推轴承的止推块可自动浮动以保证其受力均匀在轴向力发生变化时能起自动调节作用。 4 离心机的密封 密封件：轴端密封：防止气体外泄漏。 ——低压端用迷宫密封； ——高压端用浮环机械密封。 （压力油膜与浮环密封及干气密封） 级间密封：防止各级间气窜（内泄漏）。 ——采用非接触式迷宫密封。 密封 内密封 轮盖密封 级间密封（径向密封） 外密封 主轴与机壳间的密封（轴向密封） 液膜浮环密封 浮动环是活动的，当轴转动时，由于存在偏心而产生流体动压力将环浮起。由于它具有自动对正中心的优点，故形成液体摩擦状态，且其间的间隙可以做到比轴承间隙还要小得多，因而漏油量也就大大减少。为了防止浮动环转动，需加防转销钉3.在正常工作情况下，浮动的环与轴不会发生接触摩擦，故运行平稳。 优点：安全，使用寿命长，并特别适合于大压差、高转速的场合。从两边渗出的油经处理后方可继续使用。 干气密封 干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的简称。 干气密封是基于现代流体动压润滑理论而设计的一种新型非接触式气膜密封,在气膜密封动环或静环端面上,通常开微米级流槽,主要依靠端面相对运转产生的流体动压效应在两端面形成流体动压力来平衡闭合力,实现密封端面的非接触运转。 优点 特点：干气密封与机械密封、液膜密封最大的不同是采用气体密封，省去了密封油系统，具有运行可靠性高、使用寿命长、密封气泄漏量小、功耗极低、工艺回路无油污染，工艺气不污染润滑油系统等优点。另外，取消了庞大的密封油供给系统及测控系统，使占地面积减少，重量轻、运行维护费用低，缩减了计划外维修费用和生产停车时间，故日益受到重视与推广应用。目前在国内应用的干气密封最高压力在10Mpa。干气密封除了常应用于压缩机、泵设备的密封外，还可应用于反应釜等其他转动设备。 干气密封应具有两种功能： 一、是要防止转动期间主环与配对环接触，避免摩擦。 二、是当轴不转动时，密封应为零泄漏量。 干气密封主要有三种形式： 单端面密封结构 串联式密封结构 双端面密封结构 实际应用中可根据压缩介质和压力等级选定 单端面 清洁隔离气 工艺侧 大气侧 双端面密封 双端面密封 泄漏到火炬 清洁隔离气 工艺侧 大气侧 配中间迷宫的串联密封 惰性隔离气 火炬 清洁隔离气 工艺侧 大气侧 中间进气串联密封 轴承 缓 冲 气 第二级隔离气 排放 二级隔离器气 工艺气 过 滤 工 艺 气 一级放空去火炬 动环- 双向螺旋槽 动环-单向螺旋槽 旋向 气体向中心泵送 气体受压，压力升高，产生间隙 密封坝 旋转方向 迷宫密封 为了尽量减少漏气损失，在固定部件与轮盖、隔板与轴套，以及整机轴的端部需要设置密封件。常用的有梳齿式（亦称迷宫式）的密封结构。 其工作原理是每经过一个梳齿密封片， 等于节流一次，多次的节流减压能有效地减少漏气量 润滑系统 设备停车后，油循环应保证工作30分钟！ 润滑油箱：是润滑油供给、回收、沉降和储存的设备。 高位油箱（停车槽）：是一种保护性设施，当主、辅助油泵供油中断时，高位油箱的润滑油进入沿油管靠重力作用进入各润滑部位；以维持机组润滑的需要。高位油箱的储油量应至少维持5min的供油时间。 润滑油泵：一般采用齿轮泵或螺杆泵。 油冷却器：用于对出油泵后的润滑油进行冷却，以控制进入润滑部位的油温。为始终保持供油温度在35℃～45℃的范围内。常用的结构形式有列管式和板式。 油过滤器：润滑油过滤器装于泵的出口，用于进压缩机润滑油的过滤。有筒式、盘式和网式三种基本类型。筒式滤器使用最普遍，需要定期更换滤芯；而另外两种可清洗后再用。 密封油系统或干气密封过滤加压系统：对保障离心式压缩机械密封的工作可靠性、防止浮环磨损具有极其重要的影响。 2、油膜振荡及防治措施 1、半速涡动 3、压缩机的喘振及防治措施 4、压缩机的临界转速及防治措施 离心式压缩机运行中出现的问题 半速涡动和油膜振荡 涡动的特点： 涡动角速度约为转子角速度的一半或稍低，故称之为半速涡动； 涡动与转子的转向相同； 涡动一旦产生，就在相当广的转速范围内持续下去，而且始终保持半速。 若转子旋转的角速度与转子弯曲振荡的固有圆周频率相重合，则转子发生强烈的共振导致转子破坏，转子与此相应的转速称为转子的临界转速。 一旦转速远离临界转速，则转子运转平稳不发生强烈振动。 转子弯曲振动的临界转速可有1、2…… i 阶个。但实际转子工作转速不会太大，所以关注1、2阶临界转速。 涡动可能的三种情况： 收敛的，油膜阻尼力大于推动力。 稳定的，油膜推动力做功与阻尼力吸收的功相等，只要在允许范围内稳定运转，则无危害。 发散的，油膜推动力大于阻尼力，危险。 当转子转速升高到二倍于一阶临界转速时，半速涡动的角速度恰好等于一阶临界转速，则转子－轴承等发生共振性振荡，称为油膜振荡。 防止油膜振荡的方法： 提高转子刚度，即提高转子的一阶临界转速。但多级压缩机多用高速轻载柔性转子，提高刚度较困难。 采用抑振性能良好的轴承，改变轴承的结构或参数。 喘振时的处理方法 离心式压缩机常见故障

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