q7v离心式压缩机基础知识

1、离心式压缩机基础知识第一节概述一、离心式压缩机的应用 离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机(即透平式压缩机)。在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。早期，由于这种压缩机只适于低，中压力、大流量的场合，而不为人们所注意。但近来，由于化学工业的发展，各种大型化工厂，炼油厂的建立，离心式压缩机就成为压缩和输送化工生产中各种气体的关键机器，而占有极其重要的地位。随着气体动力学研究的成就使离心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，

2、使离心式压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。工业用高压离心压缩机的压力有（150350）105pa的，海上油田注气用的离心压缩机压力有高达700105pa的。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10000r/min以上。有些化工基础原料，如丙烯，乙烯，丁二烯，苯等，可加工成塑料，纤维，橡胶等重要化工产品。在生产这种基础原料的石油化工厂中，离心式压缩机也占有重要地位，是关键设备之一。除此之外，其他如石油精炼，制冷等行业中，离心式压缩机也是极为关键的设备。离心式压缩机之所以能获得这样广泛的

3、应用，主要是比活塞式压缩机有以下一些优点。1、离心式压缩机的气量大，结构筒单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。2、运转平衡，操作可靠，运转率高，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、离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能综合利用提供了可能。但是，离心式压缩机也还存在一些缺点。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

4、一般比活塞式压缩机低。我国在五十年代已能制造离心式压缩机，从七十年代初开始又以石油化工厂，大型化肥厂为主，引进了一系列高性能的中、高压力的离心式压缩机，取得了丰富的使用经验，并在对引进技术进行消化、吸收的基础上大大增强了自己的研究、设计和制造能力。二、离心压缩机的种类离心压缩机的种类繁多，根据其性能、结构特点，可按如下几方面进行分类。分类 名称 说明按排气压力分 低压压缩机 排气压力在310kg/cm2 中压压缩机 排气压力在10100kg/cm2 高压压缩机 排气压力在1001000kg/cm2 超高压压缩机 排气压力1000kg/cm2按功率分 微型压缩机 轴功率小于10kw 小型压缩机

5、轴功率处于10100kw 中型压缩机 轴功率处于1001000kw 大型压缩机 轴功率处于1000kw以上按吸入气体的流量分 小流量压缩机 流量小于100nm3/min 中流量压缩机 流量处于1001000nm3/min 大流量压缩机 流量大于1000nm3/min按结构特点分 水平剖分型 垂直剖分型 第二节离心压缩机的工作原理及结构一、工作原理 汽轮机（或电动机）带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮，由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离

6、心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体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，可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通，回流器来实现。 这就是离心式压缩机的工作原理。二、基本结构 离心式压缩机由转子及定子两大部分组成，结构如图6-1所示。转子包括转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴节等零部件。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设有密封元件。各个部件的作用介绍如下。1、叶轮 叶轮是离心式压缩机中最重要的一个部件，驱动机的机械功即

7、通过此高速回转的叶轮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，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。 2、主轴主轴是起支持旋转零件及传递扭矩作用的。根据其结构形式。有阶梯轴及光轴两种，光轴有形状简单，加工方便的特点。3、平衡盘在多级离心式压缩机中因每级叶轮两侧的气体作用力大小不等，使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力即称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常运行是有害的，容易引起止推轴承损坏，使转子向一端窜动，导致动件偏移与固定元件之间失去正确的相对位置，情况严重时，转子可能与固定部件碰撞造成事故。平衡盘是利用它两边气体压力差来平衡轴向力

8、的零件。它的一侧压力是末级叶轮盘侧间隙中的压力，另一侧通向大气或进气管，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余轴向力由止推轴承承受，在平衡盘的外缘需安装气封，用来防止气体漏出，保持两侧的差压。轴向力的平衡也可以通过叶轮的两面进气和叶轮反向安装来平衡。4、推力盘由于平衡盘只平衡部分轴向力，其余轴向力通过推力盘传给止推轴承上的止推块，构成力的平衡，推力盘与推力块的接触表面，应做得很光滑，在两者的间隙内要充满合适的润滑油，在正常操作下推力块不致磨损，在离心压缩机起动时，转子会向另一端窜动，为保证转子应有的正常位置，转子需要两面止推定位，其原因是压缩机起动时，各级的气体还未建立，平衡盘二侧的压差还不存在，

9、只要气体流动，转子便会沿着与正常轴向力相反的方向窜动，因此要求转子双面止推，以防止造成事故。5、联轴器由于离心压缩机具有高速回转、大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，联轴器分齿型联轴器和膜片联轴器，目前常用的都是膜片式联轴器，该联轴器不需要润滑剂，制造容易。6、机壳机壳也称气缸，对中低压离心式压缩机，一般采用水平中分面机壳，利于装配，上下机壳由定位销定位，即用螺栓连接。对于高压离心式压缩机，则采用圆筒形锻钢机壳，以承受高压。这种结构的端盖是用螺栓和筒型机壳连接的。7、扩压器气体从叶轮流出时，它仍具有较高的流动速度。为了充分利用这部

10、分速度能，以提高气体的压力，在叶轮后面设置了流通面积逐渐扩大的扩压器。扩压器一般有无叶、叶片、直壁形扩压器等多种形式。8、弯道在多级离心式压缩机中级与级之间，气体必须拐弯，就采用弯道，弯道是由机壳和隔板构成的弯环形空间。9、回流器在弯道后面连接的通道就是回流器，回流器的作用是使气流按所需的方向均匀地进入下一级，它由隔板和导流叶片组成。导流叶片通常是圆弧的，可以和气缸铸成一体也可以分开制造，然后用螺栓连接在一起。10、蜗壳蜗壳的主要目的，是把扩压器后，或叶轮后流出的气体汇集起来引出机器，蜗壳的截面形状有圆形、犁形、梯形和矩形。11、密封 为了减少通过转子与固定元件间的间隙的漏气量，常装有密封。密

11、封分内密封，外密封两种。内密封的作用是防止气体在级间倒流，如轮盖处的轮盖密封，隔板和转子间的隔板密封。外密封是为了减少和杜绝机器内部的气体向外泄露，或外界空气窜入机器内部而设置的，如机器端的密封。离心压缩机中密封种类很多，常用的有以下几种：1）迷宫密封迷宫密封目前是离心压缩机用得较为普遍的密封装置，用于压缩机的外密封和内密封。迷宫密封的气体流动(见图6-2) ，当气体流过梳齿形迷宫密封片的间隙时，气体经历了一个膨胀过程，压力从p1降至右端的p2，这种膨胀过程是逐步完成的，当气体从密封片的间隙进入密封腔时，由于截面积的突然扩大，气流形成很强的旋涡，使得速度几乎完全消失，密封面两侧的气体存在着压差

12、，密封腔内的压力和间隙处的压力一样，按照气体膨胀的规律来看，随着气体压力的下降，速度应该增加，温度应该下降，但是由于气体在狭小缝隙内的流动是属于节流性质的，此时气体由于压降而获得的动能在密封腔中完全损失掉，而转化为无用的热能，这部分热能转过来又加热气体，从而使得瞬间刚刚随着压力降落下去的温度又上升起来，恢复到压力没有降低时的温度，气流经过随后的每一个密封片和空腔就重复一次上面的过程，一直到压力p2为止。由此可见迷宫密封是利用节流原理，当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。常用的迷宫密封用的较多

13、的有以下几种。平滑形见图6-3，轴作成光轴，密封体上车有梳齿或者镶嵌有齿片，结构简单。 图6-3平滑形迷宫密封曲折形见图6-4，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，密封效果比平滑形好。 图6-4曲折形迷宫密封台阶形见图6-5，这种型式的密封效果也优于平滑形，常用于叶轮轮盖的密封，一般有35个密封齿。 2）油膜密封，即浮环密封浮环密封的原理是靠高压密封在浮环与轴套间形成的膜，产生节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧，浮环密封既能在环与轴的间隙中形成油膜，环本身又能自由径向浮动。靠高压侧的环叫高压环，低压侧的环叫低压环，这些环可以自由沿径向浮动，但不能转动，密封油压力通常比工艺气

14、压力高0.5kg/cm2 左右进入密封室，一路经高压环和轴之间的间隙流向高压侧，在间隙中形成油膜，将高压气封住，另一路则由低压环与轴之间的间隙流出，回到油箱，通常低压环有好几只，从而达到密封的目的。浮环密封用钢制成，端面镀锡青铜，环的内侧浇有巴氏合金，以防轴与油环的短时间的接触，巴氏合金作为耐磨材料。浮环密封可以做到完全不泄露，被广泛地用作压缩机的轴封装置。3）机械密封机械密封装置有时用于小型压缩机轴封上，压缩机用的机械密封与一般泵用的机械密封的不同点，主要是转速高，线速度大，pv值高，摩擦热大和动平衡要求高等。因此，在结构上一般将弹簧及其加荷装置设计成静止式而且转动零件的几何形状力求对称，传

15、动方式不用销子、链等，以减少不平衡质量所引起的离心力的影响，同时从摩擦件和端面比压来看，尽可能采取双端面部分平衡型，其端面宽度要小，摩擦副材料的摩擦系数低，同时还应加强冷却和润滑，以便迅速导出密封面的摩擦热。4）干气密封随着流体动压机械密封技术的不断完善和发展，其重要的一种密封型式螺旋槽面气体动压密封即干气密封在石化行业得到了广泛的应用。相对于封油浮环密封干气密封具有较多的优点：运行稳定可靠易操作，辅助系统少，大大降低了操作人员维护的工作量，密封消耗的只是少量的氮气，既节能又环保。图6-6所示为螺旋槽面干气密封的示意图。它由动环1、静环2、弹簧4、o形环3、5、8，组装套7及轴6组成。图6-7

16、所示为动环表面精加工出螺纹槽而后研磨、抛光的密封面。一般来讲螺旋槽深度约2.510m，密封环表面平行度要求很高，需小于1m，螺旋槽形状近似对数螺旋线。如图6-7示，当动环旋转时将密封用的氮气周向吸入螺旋槽内，由外径朝向中心，径向方向朝着密封堰流动，而密封堰起着阻挡气体流向中心的作用，于是气体被压缩引起压力升高，此气体膜层压力企图推开密封， 形成要求的气膜。此平衡间隙或膜厚h典型值为3m。这样，被密封气体压力和弹簧力与气体膜层压力配合好，使气膜具有良好的弹性既气膜刚度高，形成稳定的运转并防止密封面相互接触，同时具有良好刚度的氮气膜可有效的阻止被介质的泄漏。干气密封作用力情况见图6-8在正常运转条

17、件下该密封的闭合力（弹簧和气体作用力）等于开启力（气膜作用力），当受到外力干扰，间隙减小，则气体剪切率增大，螺旋槽开启间隙的效能增加，开启力大于闭合力，恢复到原间隙，若受到外扰间隙增大，则间隙内膜压下降，开启力小于闭合力，密封面合拢恢复到原间隙 。12、轴承离心式压缩机有径向轴承和推力轴承。径向轴承为滑动轴承，它的作用是支持转子使之高速运转，止推轴承则承受转子上剩余轴向力，限制转子的轴向窜动，保持转子在气缸中的轴向位置。(1)径向轴承径向轴承主要有轴承座、轴承盖、上下两半轴瓦等组成。轴承座：是用来放置轴瓦的，可以与气缸铸在一起，也可以单独铸成后支持在机座上，转子加给轴承的作用力最终都要通过它直

18、接或间接地传给机座和基础。轴承盖：盖在轴瓦上，并与轴瓦保持一定的紧力，以防止轴承跳动，轴承盖用螺栓紧固在轴承座上。轴瓦：用来直接支承轴颈，轴瓦圆表面浇巴氏合金，由于其减摩性好，塑性高，易于浇注和跑合，在离心压缩机中广泛采用。在实际中，为了装卸方便，轴瓦通常是制成上下两半，并用螺栓紧固，目前使用巴氏合金厚度通常在12mm。轴瓦在轴承座中的放置有两种：一种是轴瓦固定不动，另一种是活动的，即在轴瓦背面有一个球面，可以在运动中随着主轴挠度的变化自动调节轴瓦的位置，使轴瓦沿整个长度方向受力均匀。润滑油从轴承侧表面的油孔进入轴承，在进入轴承的油路上，安装一个节流孔板，借助于节流孔板直径的改变，就可以调节进

19、入轴承油量的多少，在轴瓦的上半部内有环状油槽，这样使得润滑油能更好地循环，并对轴颈进行冷却。(2)推力轴承推力轴承与径向轴承一样，也是分上下两半，中分面有定位销，并用螺栓连接，球面壳体与球面座间用定位套筒，防止相对转动，由于是球面支承或可根据轴挠曲程度而自动调节，推力轴承与推力盘一起作用，安装在轴上的推力盘随着轴转动，把轴传来的推力压在若干块静止的推力块上，在推力块工作面上也浇铸一层巴氏合金，推力块厚度误差小于0.010.02mm。离心压缩机中广泛采用米切尔式推力轴承和金斯泊雷式轴承离心压缩机在正常工作时，轴向力总是指向低压端，承受这个轴向力的推力块称为主推力块。在压缩机起动时，由于气流的冲力

20、方向指向高压端，这个力使轴向高压端窜动，为了防止轴向高压端窜动，设置了另外的推力块，这种推力块在主推力块的对面，称为副推力块。推力盘与推力块之间留有一定的间隙，以利于油膜的形成，此间隙一般在0.250.35mm以内,最主要的是间隙的最大值应当小于固定元件与转动元件之间的最小轴向间隙,这样才能避免动、静件相碰。润滑油从球面下部进油口进入球面壳体，再分两路，一路经中分面进入径向轴承，另一路经两组斜孔通向推力轴承，进推力轴承的油一部分进入主推力块，另一部分进入副推力块。第三节 离心压缩机的调节离心式压缩机的工况点都表现在其特性曲线上，而且压力与流量是一一对应的。但究竟将稳定在哪一工况点工作，则要与压

21、缩机的管网系统联合决定。压缩机在一定的管网状态下有一定的稳定工况点，而当管网状态改变，压缩机的工况也将随之改变。一、管网特性曲线所谓管网，一般是指与压缩机连接的进气管路，排气管路以及这些管路上的附件及设备的总称。但对离心式压缩机来说，管网只是指压缩机后面的管路及全部装置。因为这样规定后，在研究压缩机与其管网的关系时就可以避开压缩机的进气条件将随工况变化的问题，使问题得到简化。图5-6-8表示压缩机与排气系统中第一个设备相连的示意图，排气管上有调整阀门。为了把气体送入内压力为pr的设备去，管网始端的压力（称为压缩机出口的背压）pe为：pe=prp=praq2 （1）式中p包括管网中的摩擦损失和局

22、部阻力损失，a为总阻力损失的计算系数。 q 图6-9 管网性能曲线将式（1）表示在图6-9上，即为一条二次曲线，它是管网端压与进气量的关系曲线，称为管网性能曲线。管网性能曲线实际上相当于管网的阻力曲线，此曲线的形状与容器的压力及通过管路的阻力有关。当从压缩机到容器的管网很短、阀门全开，因而阻力损失很小时，管网特性曲线几乎是一水平线如线1。当管路很长或阀门关小时，阻力损失增大，管网性能曲线的斜率增加，于是变成线2所示。阀门开度愈小，曲线变得愈陡，如线3。如果容器中压力下降，则管网性能曲线将向下平移；当pr为常压时，管网性能曲线就是线4，可见管网的性能曲线是随管网的压力和阻力的变化而变化的，二、离

23、心压缩机的工作点当离心压缩机向管网中输送气体时，如果气体流量和排出压力都相当稳定（即波动甚小），这就是表明压缩机和管网的性能协调，处于稳定操作状态。这个稳定工作点具有两个条件：一是压缩机的排气量等于管网的进气量；二是压缩机提供的排压等于管网需要的端压。所以这个稳定工作点一定是压缩机性能曲线和管网性能曲线交点，因为这个交点符合上述两个相关条件。为了便于说明，把容积流量折算为质量流量g。图6-10中线1为压缩机性能曲线，线2为管网性能曲线，两者的交点为a点。假设压缩机不是在a点而是在某点a1工况下工作，由于在这种情况下，压缩机的流量g1大于a点工况下的g0，在流量为g1的情况下管网要求端压为pb1

24、，比压缩机能提供的压力pa1还大p，这时压缩机只能自动减量（减小气体的动能，以弥补压能的不足）；随着气量的减小，其排气压力逐渐上升，直到回到a工况点。假设不是回到工况点a而是达到工况点a2，这时压缩机提供的排气压力大于管网需要的压力，压缩机流量将会自动增加，同时排气压力则随之降低，直到和管网压力相等才稳定，这就证明只有两曲线的交点a才是压缩机的稳定工况点。 图6-10离心压缩机的稳定工况点三、最大流量工况及喘振工况1、最大流量工况当压缩机流量达到最大时的工况为最大流量工况。造成这种工况有两种可能：一是级中流道中某喉部处气流达到临界状态，这时气体的容积流量已是最大值，任凭压缩机背压再降低，流量也

25、不可能再增加，这种情况称为“阻塞”工况。另一种情况是流道内并未达到临界状态，即尚未出现“阻塞”工况，但压缩机在偌大的流量下，机内流动损失很大，所能提供的排气压力很小，几乎接近零能头，仅够用来克服排气管的流动阻力以维持这样大的流量，这也是压缩机的最大流量工况。2、喘振工况离心压缩机最小流量时的工况为喘振工况。如图6-10所示，线1为带驼峰形的离心压缩机p-g特性曲线，a3点为峰值点，当离心式气压机的流量减少到使气压机工作于特性曲线a3点时，如果因某种原因压缩机的流量进一步下降，就会使气压机的出口压力下降，但是管路与系统的容积较大，而且气体有可压缩性，故管网中的压力不能立即下降，仍大于压缩机的排压

26、，就会出现气体倒流入机器内。气压机由于补充了流量，又使出口压力升高，直到出口压力高于管网压力后，就又排出气体到系统中。这样气压机工作在a3点左侧时造成气体在机内反复流动振荡，造成流量和出口压力强烈波动，即所谓的喘振现象。当压缩机发生喘振时，排出压力大幅度脉动，气体忽进忽出，出现周期性的吼声以及机器的强烈振动。如不及时采取措施加以解决，压缩机的轴承及密封必将首先遭到破坏，严重时甚至发生转子与固定元件相互碰擦，造成恶性事故。a3点所对应的工况就是压缩机的最小流量工况。出现喘振的原因是压缩机的流量过小，小于压缩机的最小流量，管网的压力高于压缩机所提供的排压，造成气体倒流，产生大幅度的气流脉动。防喘振

27、的原理就是针对着引起喘振的原因，在喘振将要发生时，立即设法把压缩机的流量加大。3、喘振实例分析 当压缩机的性能曲线与管网性能曲线两者或两者之一发生变化时，交点就要变动，也就是说压缩机的工况将有变化，从而出现变工况操作。离心压缩机的特性曲线（-q）与压缩机的转速、介质的性质及进气状态有关。性能曲线的变化如图5-6-11所示。图6-11性能曲线的变化离心压缩机的变工况有时并不是在人们有意识的直接控制下（例如调节阀门等）发生的，而是间接地接受到生产系统乃至驱动机的意外干扰而发生。化工厂离心式压缩机经常发生意料之外的喘振。举例如下。图6-12离心压缩机性能变化造成喘振的情况a、某压缩机原来进气温度为2

28、0，工作点在a点（见图6-12a），因生产中冷却器出了故障，使来气温度剧增到60，这时压缩机突然出现了喘振。究其原因，就是因为进气温度升高，使压缩机的性能曲线下移，由线1下降为1，而管网性能曲线未变，压缩机的工作点变到a点，此点如果落在喘振限上，就会出现喘振。b、某压缩机原在图6-12b所示的a点正常运行，后来由于某种原因，进气管被异物堵塞而出现了喘振。分析其原因就是因为进气管被堵，压缩机进气压力从pj下降为pj使机器性能曲线下降到1线，管网性能曲线无变化，于是工作点变到a，落入喘振限所致。c、某压缩机原在转速为n1下正常运行，工况点为a点（见图6-12c）。后来因为生产中高压蒸汽供应不足，作

29、为驱动机的蒸汽轮机的转速下降到n2，这时压缩机的工作点a落到喘振区，因此产生喘振。此外，还有因为气体分子量改变而导致喘振的事例。以上几种情况都是因压缩机性能曲线下移而导致喘振的，管网性能并未改变。有时候则是因为管网性能曲线发生变化（例如曲线上移或变陡）而造成喘振。 图6-13管网性能变化造成喘振的情况某压缩机原在a点工作(见图6-13),后来因为生产系统出现不稳定,管网中压力大幅度上升，管网性能曲线由2上移到线2（此时压缩机的性能曲线未变），于是压缩机出现了喘振。还有一种类似情况就是当把排气管阀门关得太小时，管网性能曲线变陡，一旦使压缩机的工作点落入喘振区，喘振就突然发生。当某种原因使压缩机和

30、管网的性能都发生变化时，只要最终结果是两曲线的交点落在喘振区内，就会突然出现喘振。譬如说在离心压缩机开车过程（升速和升压）和停车过程（降速和降压）中，两种性能曲线都在逐渐变化，改变转速就是改变压缩机性能曲线，使系统中升压或降压就是改变管网性能曲线。在操作中必须随时注意使两者协调变化，才能保证压缩机总在稳定工况区内工作。四、离心压缩机的工况的调节压缩机调节的实质就是改变压缩机的工况点，所用的方法从原理上讲就是设法改变压缩机的性能曲线或者改变管网性能曲线两种。具体地说有以下几种调节方式：a、 出口节流调节，即在压缩机出口安装调节阀，通过调节调节阀的开度，来改变管路性能曲线，改变压缩机的工作点，进行

31、流量调节。出口节流的调节方法是人为的增加出口阻力来调节流量，是不经济的方法，尤其当压缩机性能曲线较陡而且调节的流量（或者压力）又较大时，这种调节方法的缺点更为突出，目前除了风机及小型鼓风机使用外，压缩机很少采用这种调节方法。b、 进口节流调节，既在压缩机进口管上安装调节阀，通过入口调节阀来调节进气压力。进气压力的降低直接影响到压缩机排气压力，使压缩机性能曲线下移，所以进口调节的结果实际上是改变了压缩机的性能曲线，达到调节流量的目的。和出口节流法相比，进口节流调节的经济性较好，据有关资料介绍，对某压缩机进行测试表明：在流量变化为6080 %的范围内，进口节流比出口节流节省功率约为45%。所以这是

32、一种比较简单而常用的调节方法。但也还是存在一定的节流损失以及工况改变后对压缩机本身效率有些影响。进口节流法还有个优点就是：关小进口阀，会使压缩机性能曲线向小流量区移动，因而可使压缩机在更小的流量工况下工作，不易造成喘振。c、 改变转速调节。当压缩机转速改变时，其性能曲线也有相应的改变，所以可用这个方法来改变工况点，以满足生产上的调节要求。离心压缩机的能量头近似正比于n2，所以用转速调节方法可以得到相当大的调节范围。变转速调节并不引起其他附加损失，只是调节后的新工况点不一定是最高效率点导致效率有些降低而已。所以从节能角度考虑，这是一种经济的调节方法。改变转速调节法不需要改变压缩机本身的结构，只是

33、要考虑到增加转速后转子的强度、临界转速以及轴承的寿命等问题。但是这种方法要求驱动机必须是可调速的。 第四节 离心式压缩机组的开停车一、压缩机组运行前的准备与检查1、驱动机及齿轮变速器应进行单独试车和串联试车，并经验收合格达到完好备用状态。装好驱动机、齿轮变速器和压缩机之间的联轴器，并复测转子之间的对中，使之完全符合要求。2、机组油系统清洗调整已合格，油质化验合乎要求，储油量适中。检查主油箱、油过滤器、油冷却器，油箱油位不足则应加油。检查油温若低于24，则应使用加热器，使油温达到24以上。油冷却器和油过滤器也应充满油，放出空气，油冷却器与过滤器的切换位置应切换到需要投用的一侧。检查主油泵和辅助油

34、泵，确认工作正常，转向正确。油温度计、压力表应当齐全，量程合格，工作正常。用干燥的氮气充入蓄压器中，使蓄压器内气体压力保持在规定数值之内。调整油路系统各处油压，达到设计要求。检查油系统各种联锁装置运行正常，确保机组的安全。3、压缩机各入口滤网应干净无损坏，入口过滤器滤件已换新，过滤器合格。4、压缩机缸体及管道排液阀门已打开，排尽冷凝后关小，待充气后关闭。5、压缩机各段中间冷却器引水建立冷却水循环，排尽空气并投入运行。6、工艺管道系统应完好，盲板已全部拆除并已复位，不允许由于管路的膨胀收缩和振动以后重量影响到气缸本体。7、将工艺气体管道上的阀门按起动要求调到一定的位置，一般压缩机的进出口阀门应关

35、闭，防喘振用的回流阀或放空阀应全开，通工艺系统的出口阀也应全闭。各类阀门的开关应灵活准确，无卡涩。8、确认压缩机管道及附属设备上的安全阀和防爆板已装备齐全，安全阀调校整定，符合要求，防爆板规格符合要求。9、压缩机及其附属机械上的仪表装设齐全，量程、温度、压力及精确度等级均符合要求，重要仪表应有校验合格证明书。检查电气线路和仪表空气系统是否完好。仪表阀门应灵活准确，自动控制保安系统经检验合格，确保动作准确无误。10、机组所有联锁已进行试验调整，各整定值皆已符合要求。防喘振保护控制系统已调校试验合格，各放空阀、防喘回流阀应开关迅速，无卡涩。11、根据分析确认压缩机出入阀门前后的工艺系统内的气体成分

36、已符合设计要求或用氮气置换合格。12、盘车检查机组转子能否顺利转动，不得有摩擦和卡涩现象。二、汽轮机驱动机组的开停车汽轮机驱动离心式压缩机组的系统结构较为复杂，汽轮机又是一种高温高速运转的热力机械，其起动开停车及操作较为复杂而缓慢，机组安装和检修完毕后也需要进行试运转，按专业规程的规定首先进行汽轮机的单体试运，进行必要的凋整与试验。验收合格后再与齿轮变速器相联，进行串联空负荷运转。完成试运项目并验收合格后才能与压缩机串联在起进行试运和开停车正常运行，该类机组的开停车运行要点如下。1、油系统的起动压缩机的起动与其他动力装置相仿，主机末开，辅机先行，在接通各种外来能源后(如电、仪表空气、冷却水和蒸

37、汽等）先让油系统投入运行。般油系统已完全准备好，处于随时能够起动开车的状态。油温若低则应加热直到合格为止。油系统投入运行后，把各部分油压调整到规定值，然后进行如下操作：检查辅助油泵的自动起动情况；检查轴承回油情况，看油流是否正常；检查油过滤器的油压降，灌满润滑油油箱；检查高位油箱油位，应在液位控制器控制的最高液位和最低液位之间。2、气体置换 被压缩介质为易燃、易爆气体时，油系统正常运行后，开车之前必须进行气体置换，首先用氮气将压缩机系统设备管道内的空气置换出去。然后再用压缩介质将氮气置换干净，使之符合设计所要求的气体组分，这种两步置换的主要程序是：关闭压缩机出、入口阀，通过压缩机的管道、分液罐

38、、缓冲罐和压缩机缸体的排放接头，充入压力一般为0.30.6mpa(表)的氮气，如果条件许可，必要时可开启压缩机入口阀，使压缩机和工艺系统同时置换。待压缩机系统已充满氮气并有一定压力时，打开压缩机管道和缸体排放阀排放氮气卸压，此时必须保证系统内压力始终大于大气压力，以免空气漏入系统。然后再关排放阀向系统内充入氮气，如此反复进行，直到系统内各处采样分析气体含氧量小于0.5为止。 氮气压力稳定后，在引入压缩介质前应及时投入密封系统，并正常运行。检查工艺系统置换情况，合格后验收。气体置换时必须注意：在正式引入工艺气体之前，压缩机油系统联锁调试工作应全部完成，各项试验结果均应符合设计要求。对入口气体压力

39、较高的压缩机，开启入口阀置换时应特别缓慢，严禁气体流动使转子旋转。压缩机干气密封不漏气，各系统管道不漏，如发现泄漏要及时查明原因并设法消除。3、压缩机的起动离心式压缩机组做好一切准备，并经检查验收合格之后，才能按规程规定的程序开车。对汽轮机驱动的离心式压缩机来讲，起动后转速是由低到高逐步上升的，不存在电动机驱动的那样由于升速过快而产生超负荷问题，所以一般是将入口阀全开，防喘振用的回流阀或放空阀全开。按照有关工艺的要求进行准备后，全部仪表、联锁投入使用，中间冷却器通水畅通。一切准备就绪之后，首先按照汽轮机运行规程的规定进行暖管、盘车、冲动转子和暖机。在5001000rmin下暖机稳定运行半小时，

40、全面检查机组，包括润滑油系统的油温、油压，特别是轴承油温度；检查调节动力油系统、真空系统、汽轮机汽封系统、蒸汽系统以及压缩机各段进、出口气体的温度、压力，有无异常声响。如一切正常，汽轮机暖机达到要求，润滑油油箱油温已达到32以上时，则可以开始升速。油温达到40时，可停止给油加热，并使油冷器通冷却水。机组按规定的升速曲线升速。升速过程中，要注意不得在靠近任何一个转子的临界转速的10转速范围内停留。通过临界转速时升速要快，一般以每分钟升高设计转速的20左右为宜。通过临界转速时，要严密注意机组的振动情况。在离开临界转速范围之后可按每分钟升高设计转速的7进行。从低速的5001000rmin到正常运行转

41、速，中间应分阶段作适当的停留，以避免因蒸汽负荷变化太快而使蒸汽管网压力波动，同时还便于对机组运行情况进行俭查，一切正常时才可继续升速，直到调速器起作用的最低转速(一般为设计转速的85左右)。4、压缩机的升压压缩机在运转后，压缩机的排气进行放空或打回流，此时排气压力很低，并且没有向工艺管网输送气体，转速也不高。这时压缩机处于空负荷，或者确切点说，是属于低负荷运行。长时间轻负荷运行，无论对汽轮机和压缩机都是不利的。对汽轮机组来说，长时间低负荷运行，会加速汽轮机调节汽阀的磨损；低转速时汽轮机可以达到很高的扭矩。如果流经压缩机重量流量很大，机组的轴可能产生过大的应力；此外，长时间低压运行也影响压缩机的

42、效率，对密封系统也有不利影响。因此在机组稳定、正常运行后，适时地进行升压加负荷是非常必要的。升压一般应当在汽轮机调速器已投入工作，达到正常转速后开始。压缩机升压(加负荷)可以通过增加转速和关小直到关死放空阀或旁通回流阀门来达到，但是这种操作必须小心谨慎，不能操作过快、过急，以免发生喘振。压缩机升压时需要注意几个问题：压缩机的升压，有的先采用关闭放空阀来达到，有的采用关闭旁通阀来达到，有的机组放空阀还不止一个。压缩机在起动时这些放空阀或旁通阀是开着的，为了提高出口压力，可以逐渐关闭放空阀或旁通阀。关阀升压过程中要密切注意喘振，发现喘振迹象时，要及时开大阀门，出口放空阀门全关后，逐渐打开流量控制阀

43、，此时流量主要由流量控制阀来控制。当放空阀全关后，使防喘振流量控制阀投入自动控制。逐渐关小流量控制阀，压缩机出口压力升到规定值。关阀过程中，同样需要注意避免喘振。如果通过阀门调节，压力不能达到预定数值，则需将汽轮机升速，升速不可太猛过快，以防止发生压缩机的喘振。升压的操作程序的总原则是在每一级压缩机内，避免出口压力低于进口压力，并防止运行点落入喘振区。对各机组应当确定关闭各放空阀和旁路阀的正确顺序和操作的渐变度。压缩机的出口阀只有在正常转速下，压缩机管路的压力等于或稍高于管网系统内的压力时才可以打开，向管网输送气体。升压时要注意控制中间冷却器的水量，使各段入口气温保持在规定数值。升压后将防喘振

44、自动控制阀拨到“自动”位置。要特别注意压缩机绝对不允许在喘振的状态下运行，压缩机的喘振迹象可以从压缩机发生强烈振动、吼声以及出口的压力和流量的严重的波动中看出来。如果发现喘振迹象应当打开放空阀或旁通阀，直到压力和流量达到稳定为止。5、压缩机防喘振试验为了安全起见，在压缩机并入工艺管网之前，对防喘振自动装置应当进行试验，检查其动作是否可靠，尤其是第一次起动时必须进行这种试验。在试验之前，应研究下压缩机的特性线，查看下正在运行的转速下，该压缩机的喘振流量是多少，目前正在运转的流量是多少。压缩机没有发生喘振，当然输送的流量是大于喘振流量。然后改变防喘振流量控制阀的整定值，将流量控制整定值调整到正在运

45、行的流量，这时防喘自动放空阀或回流阀应当自动打开。如果未能打开，则说明自动防喘系统发生故障，要及时检查排除。在试验时千万要注意，不要使压缩机发生喘振。6、压缩机的保压与并网送气当汽轮机达到调速器工作转速后，压缩机升压将出口压力调整到规定压力，压缩机组通过检查确认一切正常，工作平稳，这时可通知主控制室，准备向系统进行导气，即工艺部门压缩机出口管线高压气体导入到各用气部位。当压缩机出口压力大于工艺系统压力，并接到导气指令后，才可逐步缓慢地打开压缩机出口阀向系统送气，以免因系统无压或压力太大而使压缩机运转状况发生突然变化。当各用气部位将压缩机出口管线中气体导入各工艺系统时，随着导气量的增加，势必引起

46、压缩机出口压力的降低。因此在导气的同时，压缩机必须进行“保压”，即通过流量调节，保持出口压力的稳定。导气和保压调整流量时，必须注意防止喘振。在调整之前，应当记住喘振流量，使调整流量不要靠近喘振流量；调整过程中应注意机组动静，当发现有喘振迹象时，应及时加大放空流量或回流流量，防止喘振。如果通过流量调节还不能达到规定出口压力时，此时汽轮机必须升速。在工艺系统正常供气的运行条件下，所有防喘振用的回流阀或放空阀应全关。只有当减量生产而又要维持原来的压强时，在不得已情况下才允许稍开一点回流阀或放空阀，以保持压缩机的功率消耗控制在最低水平。进入正常生产后，一切手控操作应切换到自动控制，同时应按时对机组各部

47、分的运行情况进行检查，特别要注意轴承的温度或轴承回油温度，如有不正常应及时处理。要经常注意压缩机出口、入口气体参数的变化，并对机组加以相应的调节，以避免发生喘振。7、运行中例行检查机组在正常运行时，对机器要进行定期的检查，一些非仪表自动记录的数据操作者应在机器数据记录纸上记上，以便掌握机器在运行过程中的全部情况，对比分析，帮助了解性能，发现问题及时处理。压缩机组在正常速度下运行时，般要作如下的检查：汽轮机进汽压力和温度；抽汽流量、温度和压力；冷凝器真空度；油箱油位；油温在规定范围内；油压(包括油泵出口油压、过滤器的油压力降、滑油总管油压、轴承油压、以及干气密封的氮气压力)；回油管内的油流情况(

48、定期从主油箱中取样进行分析)；压缩机的轴向推力、转子的轴向位移和机组的振动水平；压缩机各段进口和出口气体的温度和压力以及冷却器进出口水温。8、压缩机的停机压缩机组的停机有两种，种是计划停机，即正常停机，由手动操作停机；另一种是紧急停机，即事故停机，是由于保安系统动作而自动停机，或者手动“打闸”进行紧急停机。 计划停机的操作要点及程序是：接到停机通知后，将流量自动控制阀拨到“手动”位置，利用主控制室控制系统或现场打开各段旁通阀或放空阀，关闭出口阀，使压缩机与工艺系统切断，全部进行自我循环。从主控制室或者在现场使汽轮机减速，直到调速器的最低转速。在降低负荷的同时进行缓慢降速，避免压缩机喘振。根据汽

49、轮机停机要求和程序，进行汽轮机的停机。润滑油泵和密封油泵，应在机组完全停运并冷却之后停运。根据规程的规定可以关闭压缩机的进口阀门，则应关上；如果需要阀门开着，并且处在压力状态下，则密封系统务必保持运转。润滑油泵和密封油泵必须维持运转，直到压缩机机壳出口端温度降到20以下。检查润滑油温度，调整油冷器水量，使出口油温保持在50左右。停车后将压缩机机壳及中间冷却器排放阀门打开，关闭中间冷器进水阀门。压缩机机壳上的所有排放阀或丝堵在停机后都应打开，以排除冷凝液，直到下次开车之前再关上。如果压缩机停机后，压缩机内仍存留部分剩余压力的话，密封系统要继续维持运转，密封油油箱加热盘管应继续加热，高位油槽和密封

50、油收集器应当保持稳定。如果周围环境温度降到5以下时，某些管路系统，应对系统的伴管进行供热保温。三、压缩机的防反转压缩机停车后要严禁发生反转。当压缩机转子静止后，此时管路当中尚残存很大容量的工艺气体，并具有一定的压力，而此时压缩机转子停止转动，压缩机内压力低于管路压力。这时如果压缩机出口管路上没有安装逆止阀门或者逆止阀门距压缩机出口很远的话，管路中的气体便会倒流，使压缩机发生反转，同时也带动汽轮机或电动机及齿轮变速器等转子反转。压缩机组转子发生反转会破坏轴承的正常润滑，使止推轴承受力状况发生改变，甚至会造成止推轴承的损失，干气密封也会因为压缩机的倒转而损坏。为了避免压缩机发生反转，应当注意几个问

51、题：压缩机出口管路上一定要设置逆止阀门，并且尽可能安装在靠近出口法兰的地方，使逆止阀距离压缩机出口距离尽量减小，从而使这段管路中气体容量减到最小，不致造成反转。根据各机组情况，安设放空阀、排气阀或再循环管线，在停机时要及时打开这些阀门，将压缩机出口高压气体排除，以减少管路中贮存的气体容量。系统内的气体在压缩机停机时可能发生倒灌，高压、高温气体倒灌回压缩机，不仅能引起压缩机倒转，而且还会烧坏轴承和密封。由于气体倒灌在国内造成事故较多，非常值得注意！为了切实防止上述事故的发生，在降速、停机之前必须做好下列各项工作：打开放空阀或回流阀，使气体放空或者回流。切实关好系统管路的逆止阀。做好上述工作后，进

52、行逐渐降速、停机。四、压缩机在封闭回路下的操作由于压缩机的某种特殊需要，可能在封闭回路下进行操作。在封闭回路下用空气、氧气和含氧气的气体进行操作时是危险的，很容易引起爆炸。因此不允许利用这些气体做为介质在封闭回路中操作。气体燃烧、爆炸，一般需要具备三个条件，即燃料、助燃剂和热量。热量的产生是气体经过压缩后，随着压力的升高而温度显著升高；对气体所加的压缩功转换成热量，蕴藏在气体之中，这是不可避免的。光有热量没有燃料和助燃剂也不会引起燃烧、爆炸。如果压缩介质是空气、氧气或含有氧的气体，这就提供了助燃条件。燃料一般是油，即漏入汽缸与介质接触的润滑油、密封油或安装、检修时残留的油质。这些因素凑在一起就

53、很容易引起燃烧、爆炸。为了避免燃烧、爆炸必须将构成燃烧、爆炸三因素-氧、油和热量因素中设法消除一个因素，而热量是不可能消除的，所以只好设法消除油和氧了。为了防止爆炸，决不允许用空气或其他含有氧的气体在压缩机封闭网路内进行操作。如果由于某种需要(例如检查、试车等)，确实必须采用封闭回路运行的活，应当根据需要的分子量采用惰性气体(如氦)、氮或二氧化碳等。防止油进入压缩机与气体接触，也是防止爆炸的重要措施。要保证压缩机内部零件和联结管线的清洁，确保无油是很重要的。这对压缩含氧的气体介质尤其重要。压缩机密封系统投入运转之前，润滑油不要通过轴承；在密封系统停运之前，应先停润滑油泵；密封系统压力不足时，压

54、缩机应当自动停车。以上只是概要介绍，有关具体注意事项应遵照有关专门规定。五、压缩机的喘振与防喘振离心式压缩机运行中一个特殊现象就是喘振，防止喘振是压缩机运行中极其重要的问题，许多事实证明，压缩机的大量事故都与喘振有关。喘振所以能造成极大的危害，是因为在喘振时气流产生强烈的往复脉冲，来回冲击压缩机转子及其他部件；气流强烈的无规律的振荡引起机组强烈振动，从而造成各种严重后果。喘振曾经造成转子大轴弯曲；密封损坏，造成严重的漏气、漏油；喘振使轴向推力增大，烧毁止推轴承；破坏对中与安装质量，使振动加剧；强烈的振动可造成仪表失灵；严重持久的喘振可使转子与静止部分相撞、主轴和隔板断裂，甚至整个压缩机报废，这

55、在国外已经发生过，喘振在运行中是必须时刻提防的问题。1、喘振的迹象在运行中，压缩机发生喘振的迹象，一般是首先流量大幅度下降，压缩机排气量显著降低，出口压力波动，压力表的指针来回摆动，机组发生强烈振动并伴有间断的低沉的吼声，好象人在干咳一般。判断喘振除凭人的感觉之外，还可以根据仪表和运行参数配合性能曲线查出。 2、喘振发生的条件根据喘振的原理可知，喘振在下述条件下发生：在流量减小时，流量降到该转速下的喘振流量时发生。压缩机特性决定了在转速一定的条件下，一定的流量对应于定的出口压力或升压比，并且在一定的转速下存在一个极限流量喘振流量。当压缩机运行中实际流量低于这个喘振流量时压缩机便不能稳定运行，发

56、生喘振。这些流量、出口压力、转速和喘振流量的综合关系构成压缩机的特性线，也叫性能曲线。在一定转速下使流量大于喘振流量就不会发生喘振。管网系统内气体的压力大于一定转速下对应的最高压力时，发生喘振。如果压缩机与系统管网联合运行，当系统压力大大高出压缩机在该转速下运行对应的极限压力时，系统内高压气体便在压缩机出口形成很高的“背压”，使压缩机出口阻塞，流量减少，甚至管网气体倒流；入口气源减少或切断，如压缩机当供气不足，压缩机没有补充气源等。所有这些情况如不及时发现并及时调节，压缩机都可能发生喘振。机械部件损坏脱落时可能发生喘振。机械密封、平衡盘密封、o形环等部件安装不全，安装位置不准或者脱落，会形成各级之间或各段之间串气，可能引起喘振；过滤器阻力太大，逆止阀失效或破坏，也都会引起喘振。操作中，升速升