离心压缩机原理Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机 3、工作原理 气体由吸气室进入，气体由吸气室进入，通过旋转叶轮对气体作功，使气体通过旋转叶轮对气体作功，使气体的压力、温度和速度都提高了，然后使气体进入进入扩压器，的压力、温度和速度都提高了，然后使气体进入进入扩压器，把气体的速度能转换为压力能把气体的速度能转换为压力能。弯道。弯道 回流阀主要起导向作回流阀主要起导向作用，使气流均匀地进入下一级叶轮继续压缩，由于气体逐级用，使气流均匀地进入下一级叶轮继续压缩，由于气体逐级地被压缩，因此气体温度不断升高。为了降低气体温度减少地被压缩，因此气体温度不断升高。为了降低气体温度减少功能消耗，在气体经过三级压缩后，由蜗壳引出，经中间冷功能消耗，在气体经过三级压缩后，由蜗壳引出，经中间冷却后，再引至第四级叶轮入口继续压缩，经六级压缩后的高却后，再引至第四级叶轮入口继续压缩，经六级压缩后的高压气体由排出管排出。压气体由排出管排出。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机1流量大流量大。 离心压缩机中气体是连续流动，流通截面较大，同离心压缩机中气体是连续流动，流通截面较大，同时叶轮转速很高，故流量很大，进气量在时叶轮转速很高，故流量很大，进气量在5000m3/min以上。以上。 2转转速速高高。离离心心压压缩缩机机中中转转子子只只作作旋旋转转运运动动，转转动动惯惯量量小小，且且与静止部件不接触。这不仅减少了摩擦，还可大大提高转速。与静止部件不接触。这不仅减少了摩擦，还可大大提高转速。3结结构构紧紧凑凑。机机组组重重量量及及占占地地面面积积都都比比同同一一气气量量的的活活塞塞压压缩缩机机小得多。小得多。4运转可靠运转可靠。由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，因而。由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，因而运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一年以上。且不需运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一年以上。且不需备用机组，维修量小。备用机组，维修量小。 三、离心压缩机的特点三、离心压缩机的特点第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机5单单级级压压力力比比不不高高。目目前前排排气气压压力力需需在在500 105Pa以以上上时时，只只能使用活塞压缩机。能使用活塞压缩机。6效效率率稍稍低低。由由于于离离心心压压缩缩机机中中气气流流速速度度较较大大，造造成成能能量量损损失失较大，故效率较活塞压缩机稍低。较大，故效率较活塞压缩机稍低。7由于离心压缩机转速高、功率大、无备机由于离心压缩机转速高、功率大、无备机，因此一旦发生事，因此一旦发生事故，后果是严重的，需有一系列紧急安全保障设施。故，后果是严重的，需有一系列紧急安全保障设施。 离心式压缩机能够处理气体的大致流量范围见表离心式压缩机能够处理气体的大致流量范围见表1-1。表中数据。表中数据适用于单级压缩机，对于多级压缩，最小排量为适用于单级压缩机，对于多级压缩，最小排量为14.2m3 /min。 三、离心压缩机的特点三、离心压缩机的特点第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机四、离心式压缩机的主要结构四、离心式压缩机的主要结构 离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘。定子由机壳、隔板、密封（级间联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘。定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气室和蜗室等组成。其中密封和轴密封）、进气室和蜗室等组成。其中隔板由扩压器、弯道、回流隔板由扩压器、弯道、回流器等组成器等组成。有时在叶轮进口前设有进气导流器（预旋器）。有时在叶轮进口前设有进气导流器（预旋器）。1壳体壳体 离心式压缩机的壳体结构主要有离心式压缩机的壳体结构主要有水平剖分型水平剖分型和和垂直剖分型垂直剖分型两种。水平两种。水平剖分型的壳体分为上、下两半（图剖分型的壳体分为上、下两半（图1-4），出口压力一般低于），出口压力一般低于7.85MPa，是是用途最广泛的一种结构型式用途最广泛的一种结构型式。 第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机 垂直剖分型也称筒型（图垂直剖分型也称筒型（图1-5），壳体是圆柱形的整体，两端采用封），壳体是圆柱形的整体，两端采用封头。这种结构头。这种结构最适用于压缩高压力和低分子量、易泄漏的气体最适用于压缩高压力和低分子量、易泄漏的气体，由于气由于气缸是圆柱形的整体，能承受较高的压力。缸是圆柱形的整体，能承受较高的压力。 第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机2叶轮叶轮 离心式压缩机的叶轮又称工作轮，是使气体提高能量的唯一元件。离心式压缩机的叶轮又称工作轮，是使气体提高能量的唯一元件。叶轮按其整体结构可分为开式、半开式和闭式三种，叶轮按其整体结构可分为开式、半开式和闭式三种，压缩机中实际应用压缩机中实际应用的是半开式和闭式两种的是半开式和闭式两种。叶轮随叶片出口角。叶轮随叶片出口角 2（见（见1-6）的不同，可分为）的不同，可分为前向叶轮前向叶轮(不采用不采用) 、径向叶轮和后向叶轮。、径向叶轮和后向叶轮。 第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机2叶轮叶轮 3扩压器扩压器 常在叶轮后设置流通面积逐渐扩大的扩压器，用以常在叶轮后设置流通面积逐渐扩大的扩压器，用以把速度能转把速度能转化为压力能化为压力能，以提高气体压力。，以提高气体压力。 第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机4轴封轴封 在在离离心心式式压压缩缩机机的的各各级级之之间间和和主主轴轴穿穿过过机机壳壳处处，为为了了防防止止泄泄漏漏，安装轴封装置安装轴封装置。 轴封型式有轴封型式有迷宫密封迷宫密封、机械密封机械密封、浮环密封浮环密封和和抽气密封抽气密封等。等。 迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅片，迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅片，构成迷宫衬垫。构成迷宫衬垫。 翅片的材料有黄铜片、磷青铜片、铅青铜片、铝片和白合金翅片的材料有黄铜片、磷青铜片、铅青铜片、铝片和白合金片等。视气体的性质、有无灰尘或雾，以及气体温度而定。片等。视气体的性质、有无灰尘或雾，以及气体温度而定。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机 机机械械密密封封（图图1-11），由由动动环环和和静静环环组组成成的的摩摩擦擦面面，阻阻止止高高压压气气体体泄泄漏漏。密密封封性性能能好好，结结构构紧紧凑凑，但但摩摩擦擦副副的的线线速速度度不不能能太太高高，工工作作时时所所需需高高于于被被密密封封的的内内部部气气体体的的润润滑滑油油压压，要要比比采采用用浮浮环环密密封时高。封时高。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机五、离心式压缩机的辅助系统五、离心式压缩机的辅助系统1、润滑油和密封油系统、润滑油和密封油系统 离心式压缩机的润滑油系统由油箱、油过滤器、油冷却器、离心式压缩机的润滑油系统由油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、单向控制阀、油泵和驱动机、压力表等组成。安全阀、单向控制阀、油泵和驱动机、压力表等组成。 密封油系统包括油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、止回阀、密封油系统包括油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、止回阀、油泵及相应的电动机、管路和接头等组成。油泵及相应的电动机、管路和接头等组成。 机械密封一般在转速机械密封一般在转速n 3000r/min时采用。机构密封可适用于大多数时采用。机构密封可适用于大多数气体，但它主要是用于清洁的气体、重烃气体和冷剂气体等。气体，但它主要是用于清洁的气体、重烃气体和冷剂气体等。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机2、其它辅助系统、其它辅助系统 离离心心式式压压缩缩机机还还包包括括有有齿齿轮轮箱箱或或联联轴轴器器、轴轴向向位位移移安安全全器器和和冷冷却却分分离离器等辅助设备。器等辅助设备。离离离离心心心心式式式式压压压压缩缩缩缩机机机机的的的的驱驱驱驱动方式动方式动方式动方式第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机八、离心式压缩机的喘振和临界流速八、离心式压缩机的喘振和临界流速 1、喘振、喘振 任何离心压缩机按其结构尺寸，任何离心压缩机按其结构尺寸，在某一固定的转速下，都有一个最高在某一固定的转速下，都有一个最高的工作压力，在此压力下有一个相应的工作压力，在此压力下有一个相应的最低的流量。当离心压缩机出口的的最低的流量。当离心压缩机出口的压力高于此数值时，就会产生喘振。压力高于此数值时，就会产生喘振。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机给定压力下，流量小给定压力下，流量小给定压力下，流量小于最小喘振流量于最小喘振流量于最小喘振流量给定流量下，压力大给定流量下，压力大给定流量下，压力大于最高喘振压力于最高喘振压力于最高喘振压力喘振发生的条件：喘振发生的条件：喘振发生的条件：喘振发生的条件：第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机发生喘振时，机组开始强烈振动，伴随发生异常发生喘振时，机组开始强烈振动，伴随发生异常的吼叫声，而且是周期性地发生；的吼叫声，而且是周期性地发生；机壳相连接的出口管线也随之发生较大的振动；机壳相连接的出口管线也随之发生较大的振动；进口管线上的压力表指针大幅度摆动；进口管线上的压力表指针大幅度摆动；出口止回阀处发生周期性的开和关的撞击声响；出口止回阀处发生周期性的开和关的撞击声响；主电动机的电流表指针大幅度的摆动；主电动机的电流表指针大幅度的摆动；在操作仪表上，流量表等也发生大幅度的摆动。在操作仪表上，流量表等也发生大幅度的摆动。喘振发生的现象：喘振发生的现象：喘振发生的现象：喘振发生的现象：第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机喘振对压缩机的迷宫密封损坏较大，由于密封喘振对压缩机的迷宫密封损坏较大，由于密封喘振对压缩机的迷宫密封损坏较大，由于密封的损坏，将使润滑油窜入流道，影响冷却器和的损坏，将使润滑油窜入流道，影响冷却器和的损坏，将使润滑油窜入流道，影响冷却器和冷凝器的效率。冷凝器的效率。冷凝器的效率。严重的喘振很容易造成转子轴向窜动，烧坏止严重的喘振很容易造成转子轴向窜动，烧坏止严重的喘振很容易造成转子轴向窜动，烧坏止推轴瓦，叶轮有可能被打碎。推轴瓦，叶轮有可能被打碎。推轴瓦，叶轮有可能被打碎。极严重时，可使压缩机遭到破坏，会损伤齿轮极严重时，可使压缩机遭到破坏，会损伤齿轮极严重时，可使压缩机遭到破坏，会损伤齿轮箱，电动机以及连接压缩机的管线和设备等。箱，电动机以及连接压缩机的管线和设备等。箱，电动机以及连接压缩机的管线和设备等。喘振发生的危害：喘振发生的危害：喘振发生的危害：喘振发生的危害：第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机防止压缩机喘振的发生的措施：防止压缩机喘振的发生的措施：防止压缩机喘振的发生的措施：防止压缩机喘振的发生的措施： 1 1、防止进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等；、防止进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等； 2 2、防止管网堵塞使管网特性改变；、防止管网堵塞使管网特性改变； 3 3、要坚持在开、停车过程中，升、降速度不可太快，并、要坚持在开、停车过程中，升、降速度不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速；且先升速后升压和先降压后降速； 4 4、开、关防喘振阀时要平稳缓慢。关防喘振阀时要先低、开、关防喘振阀时要平稳缓慢。关防喘振阀时要先低压后高压，开防喘振阀时要先高压后低压。压后高压，开防喘振阀时要先高压后低压。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机压缩机喘振发生后的应急措施：压缩机喘振发生后的应急措施：压缩机喘振发生后的应急措施：压缩机喘振发生后的应急措施： 如万一出现如万一出现“旋转失速旋转失速”和和“喘振喘振”，首先应立即全部打，首先应立即全部打开防喘振阀，增加压缩机流量，然后根据情况进行处理。若是开防喘振阀，增加压缩机流量，然后根据情况进行处理。若是因进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等原因造成的，因进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等原因造成的，要采取相应措施使进气气体参数符合设计要求；如是管网堵塞要采取相应措施使进气气体参数符合设计要求；如是管网堵塞等原因，就要疏通管网，使管网特性优化；如是操作不当引起等原因，就要疏通管网，使管网特性优化；如是操作不当引起的，就要严格规范操作。的，就要严格规范操作。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机2、 临界转速 水平放置的轴都存在一定的临界转速，它是轴本身的一种特性。当轴还没有旋转时，由于重力的作用，轴向下弯曲（虽然弯曲量很小）。弯曲转动过来后，仍然是弯曲的。由于轴在转动，弯曲也不断出现，表现出来就是振动，称为自振。 第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机轴本身和轴上安装的零件，由于制造安装的原因，转子的重心和转动中心不可能在同一中心线上重合，由于中心偏差，转动起来就有一个离心力，此离心力使转子发生振动。振动的次数决定于转子的转速，转动一次就振动一次，所以叫强迫振动。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机当自振和强迫振动的频率相等时，叫共振。共振时的压缩机转速叫作临界转速。对一台离心压缩机来说，临界转速不止一个，转速最低的一个叫作第一临界转速。通常临界转速由制造厂确定。在产品样本中，常给出了第一临界转速和第二临界转速，作为运转时的参考。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机在第一临界转速以下运转的压缩机，应使工作转速低于临界转速的70%，即： 1.4工作转速临界转速在第一和第二临界转速之间运转的的压缩机，应使 1.4第一临界转速工作转速0.8第二临界转速 改变转速的调节方法，改变转速的调节方法，是几种调节方法中最省功率的是几种调节方法中最省功率的办法，但要受驱动机的限制。办法，但要受驱动机的限制。用燃气轮机或汽轮机作驱动机用燃气轮机或汽轮机作驱动机时，这种调节方法较适宜。用时，这种调节方法较适宜。用电动机作驱动机时，在变频器电动机作驱动机时，在变频器应用前由于变速较困难，常不应用前由于变速较困难，常不得不采用其它调节方法。得不采用其它调节方法。九、九、 离心式压缩机的流量调节离心式压缩机的流量调节 1 1、改变转速、改变转速第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机 在压缩机排气管上安装调在压缩机排气管上安装调节阀，来改变压缩机出口处节阀，来改变压缩机出口处的压力，以调节压缩机的流的压力，以调节压缩机的流量这种调节方法不改变压缩量这种调节方法不改变压缩机的特性曲线，但要增加功机的特性曲线，但要增加功率消耗率消耗 。2 2 2 2、排气管节流、排气管节流、排气管节流、排气管节流第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机3 3、进气管节、进气管节流流 进气管节流后，在转速不进气管节流后，在转速不变时，离心压缩机的体积流变时，离心压缩机的体积流量和压缩比的特性曲线不变。量和压缩比的特性曲线不变。但由于进气压力减少，离心但由于进气压力减少，离心压缩机的质量流量和排气压压缩机的质量流量和排气压力将和进气压力成比例地减力将和进气压力成比例地减少。少。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机3 3、进气管节、进气管节流流 在压缩机的进气管上装调节阀在压缩机的进气管上装调节阀在压缩机的进气管上装调节阀比排气管节流操作更稳定，调节比排气管节流操作更稳定，调节比排气管节流操作更稳定，调节气量范围更广，同时可以节省功气量范围更广，同时可以节省功气量范围更广，同时可以节省功率消耗。用电动机驱动的压缩机率消耗。用电动机驱动的压缩机率消耗。用电动机驱动的压缩机一般常用此方法调节气量，对大一般常用此方法调节气量，对大一般常用此方法调节气量，对大气量机组可省功率气量机组可省功率气量机组可省功率58%58%58%。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机4 4、进气管装导向片、进气管装导向片 在压缩机的叶轮进口处安装导向片，使气流旋绕以变更在压缩机的叶轮进口处安装导向片，使气流旋绕以变更流向，可以改变机组的排气压力和输气量。这种方法比进口节流向，可以改变机组的排气压力和输气量。这种方法比进口节流效率高，但结构要复杂一些。多级叶轮的压缩机上，只能在流效率高，但结构要复杂一些。多级叶轮的压缩机上，只能在第一级进口前设置导向片。第一级进口前设置导向片。第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机当生产要求的气量比压缩机排气量小时，将其剩余部分当生产要求的气量比压缩机排气量小时，将其剩余部分经冷却器返回到压缩机进口的方法叫作旁路调节。空气压缩经冷却器返回到压缩机进口的方法叫作旁路调节。空气压缩机则不返回进口而直接放入大气中，所以叫作机则不返回进口而直接放入大气中，所以叫作放空调节放空调节。 5 5、旁路或放空调节、旁路或放空调节、旁路或放空调节、旁路或放空调节第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机 旁路循环或放空调节使压缩机增加了放空量或循环量，白旁路循环或放空调节使压缩机增加了放空量或循环量，白白地消耗了功率，因此单独采用这种方法的很少。这种方法一白地消耗了功率，因此单独采用这种方法的很少。这种方法一般作为般作为反飞动反飞动反飞动反飞动措施使用。即用其它的调节方法使气量减少到喘措施使用。即用其它的调节方法使气量减少到喘振点附近，当还需要进一步把气量减少到喘振点以下时，再打振点附近，当还需要进一步把气量减少到喘振点以下时，再打开旁路或放空。调节旁路或放空阀的开度，使旁路循环或放空开旁路或放空。调节旁路或放空阀的开度，使旁路循环或放空的气量与生产需要的气量之和，比喘振点的流量稍大一些，以的气量与生产需要的气量之和，比喘振点的流量稍大一些，以避免压缩机进入喘振范围。避免压缩机进入喘振范围。5 5、旁路或放空调节、旁路或放空调节、旁路或放空调节、旁路或放空调节第三节第三节第三节第三节 离心压缩机离心压缩机离心压缩机离心压缩机