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离心压缩机讲课

类别:公司新闻   发布时间:2025-02-15 01:38:44   浏览:

  1 密封件 为了减少机内的气体从高压处向低压处 泄漏,在各级叶轮的进口圈外径处均设有轮盖密 封,在级与级之间则有级间密封,这种密封通常 是用非接触式的迷宫式密封(或称梳齿式密封)。 此外,在转轴伸出机外之处也有密封,称为轴端 密封,简称轴封。轴封的型式对于低压密封也常 用迷宫式密封,对于高压密封则大多用浮环油膜 密封或机械密封

  为了适应大气量压缩机的需要,叶轮还 可作成双面进气的型式(如图示),即由两 个单吸叶轮并联、且背靠背地连在一起,这 种叶轮还具有轴向力自动平衡的优点,但制 造稍为困难些。

  从制造方法来看,叶轮有铆接、焊接、 精密铸造、钎焊及电蚀加工等制造方法,因 此为了适应制造工艺要求,叶轮又有不同结 构型式。目前大多采用铆接及焊接的结构型 式。制作轮盘及轮盖的材料大多采用低合金 钢如:34GrMo、34GrNi3Mo、CrMn4等,制 作叶片常用20MnV及30CrMnSi等。

  轴承 离心压缩机是高速回转机械,除了小型压缩 机有采用滚动轴承的以外,绝大多数采用特殊型式 的动压滑动轴承,有支撑轴承(或称径向轴承)及 止推轴承两种。支撑轴承承受压缩机转子的重力及 其他径向力,止推轴承则主要承担转子所受的不平 衡向力,并且保证转子的轴向定位,避免在机器运 行时发生转子与定子相碰。离心压缩机转子属于高 速轻载转子,为了保证其在轴承中能形成理想的油 膜,并防止轴承油膜振荡的不正常现象出现,一般 采用多块可倾瓦轴承或椭圆形等特殊滑动轴承。多 块可倾瓦轴承是利用几千瓦块在其支点附近作轻微 摇摆以形成多油楔,使高速转轴轴颈得到及时的足 够的油润滑,并且运转稳定。

  2密封原理及漏气量的计算式 密封原理及漏气量的计算式 迷宫密封是利用节流原理使气体每经过 一个齿片,压力就有一次下降,经过一定数 量的齿片后就有较大的压降,实质上迷宫密 封就是给气体的流动以压差阻力,从而减小 气体的通过量。

  迷宫密封设计及使用中应注意的问题为了 使密封效果好,应注意以下几项: 使密封效果好,应注意以下几项: (1) 梳齿密封除了轮盖密封齿数较少外,一般密封

  离心式压缩机是透平式压缩机的一种,具有 处理气量大,体积小,结构简单,运转平稳,维 修方便以及气体不受污染等特点。随着气体动力 学研究的成就使离心式压缩机的效率不断提高,又 由于高压密封,小流量窄叶轮的加工,多油楔轴 承等技术关键的研制成功,解决了离心压缩机向 高压力,宽流量范围发展的一系列问题,使离心 压缩机的应用范围大为扩展,以致在很多场合可 取代往复活塞式压缩机。作为高炉鼓风用的离心 式鼓风机的流量有大至7000m3/min,功率大的有 52900kw的,转速一般在1000r/min以上。

  叶轮的质量检验——超速试验及转子动平衡 叶轮的质量检验——超速试验及转子动平衡

  在叶轮制作过程中除了对其材料、加工质量需要逐项严 格检验以外,加工完成的叶轮还必须逐个进行超速试验。叶 轮超速试验合格后,把叶轮和轴以及其它转子上的附件组装 成转子,还必须进行转子的动平衡试验。超速试验是将叶轮 安装在高速回转试验台上,用超过压缩机额定转速15——20% (对电机驱动的压缩机叶轮只需超速10%)运转,然后测量叶 轮内孔及外缘的变形率是否在规定值之内,同时检验叶轮的 表面是否出现裂纹或其它缺陷。用超速试验可以检验叶轮的 材质、设计和加工的综合质量。转子的动平衡试验是在叶轮 以及其它附件(如间距套、平衡盘及止推盘等)装到轴上的 过程中多次进行的。美国石油协会标准(API)规定对离心式 压缩机转子的动平衡精度要求是:在转子允许的最高连续转 速下(110%额定转速),转子的最大不平衡力应不超过该转 子质量力的10%。

  按结构型式分,可分为闭式、半开式及开 式叶轮三种。离心压缩机大多采用闭式叶轮, 如图所示。 它由轮盘、轮盖和叶片组成,闭式叶轮的 效率较高,但轮盖内孔较大,该处因受轮盖旋 转惯性力的作用,切向应力较大,所以闭式叶 轮的圆周速度U2就受轮盖强度的限制,一般U2 不超过320m/s。因此也就限制了级压力比的提 高。

  半开式叶轮,特别是带导风轮的径向直叶 片叶轮(如图示)由于没有轮盖,且叶片本身 在旋转运动中不产生弯矩。且可起加强筋的作 用,所以U2max可达450—540m/s,一个级的压 力比高达6.5。半开式叶轮在叶片与固定壁面的 间隙的潜流泄漏又降低了压缩机的效率。开式 叶轮在压缩机中基本上不被采用。

  离心式压缩机由转子及定子两大部分组成。转子包括 转轴,固定在轴上的叶轮、轴套、联轴节及平衡盘等零部 件。定子则有气缸,定位于缸体上的各种隔板以及轴承等 零部件.在转子与定子之间需要密封气体之处还没有密封元 件。 气体的流动过程是:当驱动机使转子高速回转时,叶轮 的入口产生负压将进气管的气体连续吸入机内,气体在流 道中进行逐步压缩后,连续从排气口排出。机内的各段流 道根据其作用的不同,有不同的名称和构造型式,它们是 依据气体的热力学及动力学规律设计而成的,,气体从进气 口进入吸气室,再经高速旋转的叶轮,进入扩压器,然后通 过弯道进入回流器,从回流器出来便算完成一个级的压缩 过程.如需要进一步提高压力则再进入第二级、第三级…。 每级的过程与上述相同。气体从最后一级出来即进入一蜗 壳,最后从排气口排出。

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  气体从叶轮流出时,具有很高的速度, 扩压器 为了使这部分速度尽可地转化为压力能,在叶轮 外缘的周围设置了流通截面逐渐扩大的流通空间, 这就是扩压器。扩压器是由前后隔板组成的环形 通道。其中不装叶片的称为无叶扩压器,装有叶 片的称为叶片扩压器。

  弯道 为了把从扩压器流出来的气体引导到下一 级去进行再压缩,在扩压器外周设置了使气体由 离心方向改变为向心方向的环形通道,称为弯道。 弯道是由隔板和气缸内壁组成的环形空间。

  级是离心压缩机的基本单元,它是由一个叶轮 和一组与其相配合的固定元件所构成。例如型号为 DA120—61,D为即表示叶轮是单面进气,A是压缩 机,120是进气流量120m3/min,6为6个级别,1表示 第一次设计的产品。 压缩机的气体从进气口进入,经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、 级,出了第三级即排出机外,在机外进行冷却(或 抽、加气)后,再从第Ⅳ级的吸气室进入,从第Ⅵ 级排出,这称为两段压缩。每一进气口到排气口之 间的级组成为一个段,段由一个或几个级组成。该 压缩机是由一个缸组成。一个缸可容纳的级数最少 一级,最多达到十级。高压离心压缩机有时需由两 个或两个以上的缸组成。由一缸或几缸排列在一条 轴线上称为离心压缩机的列;不同的列,其转数也 不同,高压列的转数高于低压列。

  到机内气体压力的作用而产生的不平衡轴向力, 通常在轴上靠近最后一级叶轮处装有一旋转圆 盘,即为平衡盘。平衡盘的外缘和气缸壳体之 间也设有迷宫密封。使平衡盘的内侧和高压气 体相通,另一侧则与低压(或压缩机进气口) 相通。转子受到的未被平衡盘完全平衡的残余 轴向力则由止推轴承加以承担。

  功率以及运转时难免有一定振动的特点,所用 的联轴器既要能够传递大扭矩,又要允许径向 及轴向有少许位移,所以一般常用的是齿型联 轴节,依靠齿型的啮合传递扭矩,这种联轴节 需要润滑剂。近年来国外创造了一种鼓膜型联 轴器,利用膜片传递扭矩,膜片还可有少许变 形。这种联轴器不需要润滑剂,制造也容易, 很受欢迎。

  一般说,提高气体压力的主要目标就是增加 单位容积内气体分子的数量,也就是缩短气体分 子与分子之间的距离。为了达到这个目标,除了 采用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法以外, 还有一种用气体动力学的方法,即利用机器的作 功元件(高速回转的叶轮)对气体作功,使气体在 离心力场中压力得到提高,同时动能也大为增加, 随后在扩张流道中流动时这部分动能又转变为静 压能,而使气体压力进一步提高,这就是离心式 压缩机的工作原理或增压原理。

  叶片的弯曲形式是叶轮的主要特征,图所示出 后弯式、径向式及前弯式三种型式。在圆周速 度u2相同的情况下,它们的性能与叶片弯曲有密 切关系。

  其中的压缩机型叶轮(βA2=30°—60°)大 多用于大、中型流量的压缩机级,而水泵型 (βA2=15°—30°)则常用于中、小流量的高压 压缩机最后几级;径向叶片叶轮尤其是带导风轮 的直叶片叶轮则用于航空用增压器居多,也常被 大型离心压缩机的前两级所采用。前弯式叶片叶 轮只在通风机中应用。由于三元流动理论的不断 发展以及加工技术的进步,近二十多年来空间扭 曲叶片在宽叶轮中的应用也逐渐普遍,因为扭曲 叶片叶轮内气体流动比较均匀,速度分布和压力 分布比较合理,流动损失小,故级效率有明显提 高,稳定工况区也有所扩大,所以大、中型压缩 机的前几级采用扭曲叶片已愈来愈多。

  离心压缩机的驱动机除了中、小型压缩机有用 电动机外,一般是用汽轮机或燃气轮机直接驱动, 这样既可以满足大功率、高转速的要求,又可以直 接利用工厂的副产品——高压蒸汽机或高温燃气作 为动力,此外采用这类驱动机还可以使压缩机采用 调节转速的方法来调节压缩机流量或压力,这种调 节方法比较经济。 离心压缩机也有冷却水系统及要求很高的润滑 油系统,有时还有增速箱以提高压缩机整机或某一 转子的转速。离心压缩机的自控系统比活塞式压缩 机的要求为高,除了常规的操作参数测量、显示以 外,还有喘振控制系统、轴位移及振动的批示及报 警、自动停车等安全设施。

  为了使气流以一定方向(一般是轴向) 回流器 均匀地进入下一级的叶轮入口,又在弯道的出口 设置了回流器,使气体依靠回流器中的叶片导流 作用均匀地向心流动,然后流入下一级叶轮。回 流器是由两块隔板和装在隔板之间的叶片构成的。

  蜗壳 蜗壳的作用是将由扩压器(或由叶轮)出 来的气流有序地汇集起来而引出压缩机。在有些 情况下,由于蜗壳中的气流速度有所下降,这时 蜗壳也可起一定的扩压作用。 压缩机中间各级一般是由叶轮、扩压器、弯道及 回流器组成,第Ⅰ级还带有吸气室,末级则有蜗 壳,但没有回流器,末级也可能没有扩压器。

  迷宫密封的结构型式: 迷宫密封也称为梳齿形密封,是一种非接触 型密封。主要用于离心压缩机级内轮盖密封、 级间密封和平衡盘的密封上。在压力较低, 且允许流体少量泄出时,也可以作为轴封 (轴与壳体间的密封)使用。迷宫密封的结 构用得较多的是以下几种:

  (1)平滑形 如图,轴作成光轴,密封体上车有 梳齿或者镶嵌有齿片,结构很简单。 (2)曲折形 为了增加每个齿片的节流降压效果, 发展了曲折型的迷宫密封,密封效果比平滑型好, 如图,是整体曲折型,除了密封体上有密封齿 (或密封片)外,轴上还有沟槽。整体型的缺点 是密封齿之间的间距不可能加工得太短,因而密 封的轴向尺寸较长。如采用镶嵌型,见图,就可 以大缩短轴向尺寸。 (3)台阶形 如图,这种型式的密封效果也优于 光滑型,常用于叶轮轮盖的密封,一般有3——5 个密封齿。

  压缩机每段的第Ⅰ级入口都设有吸 吸气室 气室,其作用是将气体从进气管均匀地导入叶轮 的入口以减小气体进入时的流动损失。

  叶轮是离心压缩机中最重要的一个部 叶轮 件,驱动机的机械功即通过此高速回转的叶轮叶 片对气体作功而使气体获得能量,它是压缩机中 唯一的作功部件,故亦称工作轮。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。

  一 叶轮 叶轮是离心压缩机中唯一对气体作功的元件, 且是高速回转件,所以对叶轮的设计、材料和制 造要求都很高,对叶轮的要求主要是:第一、提 供尽可能大的能量头;第二、叶轮以及与之匹配 的整个级的效率要比较高;第三、所设计的叶轮 型式能使级及整机的性能稳定工况区较宽;第四、 强度与制造质量符合要求。能否达到以上要求, 首先与叶轮的选型和设计参数的正确选取有关。

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