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离心式压缩机基础知识讲解【一文掌握】
作者:钛灵特空压机 | 发布时间:2024-08-12 10:59:29 | 295 次浏览

  压缩机类型有很多,离心式压缩机就是其中一种。离心式压缩机具有处理/气量大、结构简单、运行稳定、维修方便和气体不会油污染等特点,从而深受企业的喜欢。关于离心式压缩机你了解多少?下面我们有请钛灵特压缩机无锡有限公司经验丰富的工程师为您详细介绍离心式压缩机以及其基本知识,赶快收藏起来!

  一、离心式压缩机的工作原理

  离心压缩机是产生压力的机械,是透平(旋转的叶轮)压缩机的一种。离心压缩机气体的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。

  为了达到缩短气体分子与分子之间的距离,提高气体压力的目标,采用气体动力学的方法,即利用机械的作功元件(高速回转的叶轮),对气体作功,使气体在离心式的作用下压力得到提高,同时动能也大为增加,随后在扩压流道内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。

  二、离心式压缩机的分类

  1)按轴的型式分:

  单轴多级式,一根轴上串联几个叶轮;双轴四级式,四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端,旋转靠电机通过大齿轮驱动小齿轮。

  2)按气缸的型式分:水平剖分式和垂直剖分式。

  3)按级间冷却形式分类:

  级外冷却,每段压缩后气体输出机外进入冷却器;机内冷却,冷却器和机壳铸为一体。

  4)按压缩介质分类:

  空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。

  级、段、缸、列的定义

  级是离心式压缩机的基本单元,由叶轮和与其配合的一组固定元件组成;段是每一进气口和排气口之间的级构成一个段;缸是由一个或几个段构成;列是由一个气缸或几个气缸排列在一条轴线上,不同的列转速是不一样的。

  三、离心式压缩机的基础结构

  钛灵特压缩机无锡有限公司小编为您介绍,下面分别叙述压缩机流道中各组成部分(或称为通流元件)的作用。

  吸气室:压缩机每段的第1级入口都设有吸气室,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:叶轮是离心压缩机中很重要的一个部件,驱动机的机械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/一的作动部件,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,也没有轮盖的半开式叶轮。

  扩压器:气体从叶轮流出时,具有很高的速度,为了使这部分速度能尽可能地转化为压力能,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,在扩压器外围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。

  回流器:为了使气流以一定方向(一般是轴向)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的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1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。

  除了以上所述直接使气体得到压缩的通流元件以外,离心压缩机还具有以下几个重要零部件:

  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边宫式的密封,对于高压密封则大多用浮环油膜密封或机械密封。

  2、平衡盘:为了减少或平衡掉离心压缩机转子受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zui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。

  3、轴承:离心压缩机是高速回转机械,除了小型压缩机有采用流动轴承的以外。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。支持轴承承受压缩机转子的重力与其他径向力,止推轴承则主要承担转子所受的不平衡轴向力,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。离心压缩机转子属行高速轻载转子,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,一般都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。

  4、联轴器:由于离心压缩机具有高速回转,大功能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。

  离心压缩机的驱动机除了中、小型压缩机有用电动机以外,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、轴位移及振动的指示及报警、自动停车等安/全设施。

  四、离心式压缩机的性能参数

  1、常用性能参数名词解释:

  级:每一级叶轮和与之相应配合的固定元件(如扩压器等)构成一个基本的单元,叫一个级。

  段:以中间冷却器隔开级的单元,叫段。这样以冷却器的多少可以将压缩机分成很多段。一段可以包括很多级。也可仅有一个级。

  标态:0℃,1标准大气压。

  进气状态:一般指进口处气体当时的温度、压力。

  重量流量:一秒时间内流过气体的重量。

  容积流量:一秒时间内流过气体的体积。

  表压(G):以当地大气为基准所计量的压强。

  绝压(A):以完/全真空为基准所计量的压强。

  真空度:与当地大气负差值。

  压比:出口压力与进口压力的比值。

  比容:单位质量的物质所占有的容积,符号V表示,数值为密度的倒数。

  2、离心式压缩机性能参数:

  离心压缩机的主要性能参数是流量、排气压力、有效功率、效率、轴功率、转速、压缩比和温度。

  流量:单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体量,通常以体积流量和质量流量两种方法来表示。

  体积流量——是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体体积,其单位为m3/s。因气体的体积随温度和压力的变化而变化,当流量以体积流量表示时,须注明温度和压力。

  质量流量——是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体质量,其单位为kg/s。

  排气压力:即指压缩机出口压力。

  有效功率:有效功率是指在气体的压缩过程中,叶轮对气体所作的功,绝大部分转变为气体的能量,另有一部分能量损失,该损失基本上包括流动损失、轮阻损失和漏气损失三部分,我们将被压缩气体的能量与叶轮对气体所作功的比值称为有效功率。

  轴功率:离心式压缩机的转子在为气体升压提供有用功率,以及在气体升压过程中产生的流动损失功率、轮阻损失功率和漏气损失功率外,其本身也产生机械损失,即轴承的摩擦损失,这部分功率消耗约占总功率的2%~3%。

  如果有齿轮传动,则传动功率消耗同样存在,约占总功率的2%~3%。以上六个方面的功率消耗,都是在转子对气体作功的过程中产生的,它们的总和即为离心式压缩机的轴功率。轴功率是选择驱动机功率的依据

  效率:效率主要用来说明传递给气体的机械能的利用程度。由于气体的压缩有等温压缩、绝热压缩和多变压缩等三种过程,所以,压缩机的效率也有等温效率、绝热效率和多变效率之分。

  转速:转速是指压缩机转子旋转的速度。其单位是r/min。

  压缩比:出口压力与进口压力的比值。

  温度:一般用t℃表示,工程上也用绝/对温度TK来表示,两者换算关系为TK=t+273。

  3、离心式压缩机级的性能曲线一般具有以下特点

  (1)随着流量的减小,压缩机能提供的压力比将增大。在z小流量时,压力比达到z大。反过来说,如果压缩机的背压有所减小的话,其流量也将自动增加。离心压缩机流量和压力比的关系是一一对应的,流量与其它参数的关系也是对应的关系,表现在各条性能曲线上。

  (2)离心式压缩机有z大流量和z小流量两个极/限流量;当然,排出压力也有z大值和z小值。

  (3)效率曲线有z高/效率点,离开该点的工况效率下降较快;

  (4)功率N与Ghrh大致成正比,所以功率曲线一般是随Qj增加而向上倾斜,但当ε—Qj曲线向下倾斜很快时,功率曲线也可能先向上倾斜而后逐渐向下倾斜。