压缩机结构原理

1、第一章：概述第一章：概述什么是压缩机？ 用来压缩气体气体借以提高气体气体压力的机械称为压缩机。提升的压力小于0.2MPa时，称为鼓风机。提升压力小于0.02MPa时称为通风机。活塞式转子式 滑片式单螺杆几种特殊的压缩机 图 4-8 半开式和闭式叶轮 (a)开式 (b)闭式 1、轮盘 2、叶片 3、轮盖 二、主轴 主轴上安装所有的旋转零件，它的作用就是支持旋转零件及传递转矩。主轴的轴线也就确定了各旋转零件的几何轴线。 主轴通常为阶梯轴，以便于零件的安装。各阶梯的突肩起轴向定位作用。也可采用光轴，因为它具有形状简单，加工方便的特点。 三、 平衡鼓 在多级离心压缩机中,由于每级叶轮吸入口两侧的气体作

2、用力的大小不等,使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常运转是不利的，它使转子向一端窜动。甚至使转子与机壳相碰，造成事故。因此要设法平衡（消除）它。 平衡鼓就是利用它的两边气体压力差来平衡轴向力的零件。它位于高压端，它的一侧压力可以认为是末级叶轮轮盘侧 的间隙中的气体压力(高压)。另一侧通向大气或进气管，它的压力是大气压或进气压力（低压）。 由于平衡盘也是用热套法套在主轴上。上述两侧压力差就使转子受到一个与轴向力反向的力。其大小决定于平衡盘的受力面积。通常，平衡鼓只平衡一部分轴向力。剩余的轴向力由止推盘（止推轴承）承受。 平衡鼓的外缘安装气封，可以减少气体泄漏

3、。 第2节 静子 静子中所有零件均不能转动，它是由机壳、扩压器、弯道、回流器、蜗室和密封等组成。一、 机壳 机壳也称为气缸、机壳是静子中最大的零件。它通常是用铸铁或铸钢浇铸出来的。对于高压离心压缩机，采用圆桶形锻钢机壳，以承受高压。 吸气室、蜗壳也是机壳的一部分，它的作用是把气体均匀地引入叶轮，然后顺畅地导出机壳。吸气室内通常浇铸有分流肋，使气流更加均匀，也起到增加机壳刚性的作用。 二、 扩压器 气体从叶轮流出时，它具有较高的流动速度，为了充分利用这部分速度能，常常在叶轮后面设置了流通面积逐渐扩大的扩压器，用以把速度能转化为压力能，以提高气体的压力。扩压器一般有无叶型、叶片型、直壁型扩压器等多

4、种形式。 三、 弯道 在多级离心式压缩机中，气体欲进入下一级就必须拐弯，为此要采用弯道。弯道是由机壳和隔板构成的弯环形通道空间。 四、 回流器 回流器的作用是使气流按所需要的方向均匀地进入下一级。它由隔板和导流叶片组成。通常，隔板和导流叶片整体铸造在一起。隔板借销钉或外缘凸肩与机壳定位。 五、 蜗室 蜗室的主要目的是把扩压器后面或叶轮后面的气体汇集起来，把气体引导到压缩机外面去，使它流到气体输送管线或流到冷却器去进行冷却。此外，在汇集气体的过程中，在大多数情况下，由于蜗室外径的逐渐增大和通流截面的渐渐扩大，也对气流起到一定的降速扩压作用。 六、密封 密封有隔板密封、轮盖密封和轴端密封。密封的作

5、用是防止气体在级间倒流及向外泄漏。为了防止通流部分中的气体在级向倒流，在轮盖处设有轮盖密封。在隔板和转子之间设有隔板密封。这两种密封统称为内密封。 为了减少和杜绝机器内部的气体向外泄漏，或外界空气向机器内部窜入，在机器端安置端密封。这种密封称为外密封。 最常用的是迷宫密封，密封片为软金属制成，将它嵌入密封体内。由于密封片较软，当转子发生振动与密封片相碰时，密封片易磨损，而不致使转子损坏。密封的作用原理，是利用气流经过密封时的阻力来减少泄漏量。 第三节 段和级 正如前述，为了节省压缩机的耗功，压缩机常常有中间冷却器，中间冷却器把全部级分隔成几个段。在每段里，有一个或几个级，每个级是由一个叶轮及与

6、其相配合的固定零件所构成。对于离心式压缩机级来说，从其基本结构上来看，它可以分为中间级和末级两种。 一、中间级 中间级由叶轮、扩压器、弯道和回流器等组成。气体经过中间级后将直接流到下一级去继续进行增压。 在离心压缩机的每一段里，除了段中的最后一级外，都属于这种中间级。 二、末级 末级由叶轮、扩压器、蜗室等组成。 气体经过这一级增压后将排出机外。流到冷却器进行冷却，或送往排气管道输出。 对于这两种级的结构型式来说，叶轮是这两种级所共同具有的，只是在固定元件上有所不同。对于末级来说，它是以蜗室取代中间级的弯道和回流器，有时还取代了级中的扩压器。 压缩机轴向力的形成的原因转子在运行过程中，叶轮两侧具

7、有一定压力的气体介质，如图所示。从图中可以看出，Ds到D2面积上，轮盖与轮盘承受的压力大小相等，方向相反，但di到Ds的环形面积上，轮盘后压力P2 P0，这样就形成了一个由轮盘向轮盖的力，这就是压缩机的轴向力。对于多级压缩机，转子总的轴向力为各叶轮轴向力的总和。轴向力的平衡方法和原理单级叶轮产生的轴向力由高压侧指向低压侧，若多级叶轮按顺序派了，如图2-13，显然这种排列方式转子的轴向力很大，如果采用2-14方式排列，则入口相反的叶轮产生一个相反的轴向力，可以互相平衡叶轮对置排列设置平衡盘平衡盘一般多装在高压侧，外缘与缸体间设有迷宫密封，从而使高压侧的压力P2大于压缩机入口连接的低压侧的压力P1

8、，该压差产生的轴向力，其方向与叶轮产生的轴向力相反，根据计算可最终确定平衡盘的尺寸。轴向力的平衡主要是减少轴向推力，减轻止推轴承的负荷。一般情况下，轴向力的70应通过平衡措施平衡消除，剩余30由止推轴承承担，生产实践表明，保留一定的轴向力，是提高转子平稳运行的有效措施，因此在设计时，应充分考虑这一点压缩机的轴端密封压缩机轴端密封通常采用浮环密封、机械密封、干气密封等浮环油膜密封如图所示，浮环在注入压力油后，向高压环里侧和低压环外侧泄露，由于转子处于高速旋转之中，流入浮环间隙内的封油在旋转轴的作用下，形成了具有一定承载能力的油膜，该油膜一方面将浮环抬起，使浮环和轴间实现了液体润滑，从而减轻摩擦，

9、降低磨损，另一方面，由于油膜充满整个浮环，所以可以阻止气体介质的外漏，起到密封的作用。浮环密封因无固体摩擦，适用于高速场合，使用可靠，寿命长，但泄露量较大，此外需配置复杂的液封控制系统和油站，要求主机制造精度高浮环密封系统右图所示为干气密封的动环，在动环端面开有螺旋槽，在动环内侧，有密封坝，在停车时，防止气体泄漏。工工艺艺介介质质图示为图示为11-C-11-C-35013501的串联的串联干气密封干气密封。11-静环12-动环19-衬套25-梳齿密封A-密封干气B-一级排放口C-试验口D-二级排放口E-外侧隔离气级级间间密密封封第三章第三章 压缩机级内的各种能量损失压缩机级内的各种能量损失级中

10、能量损失包括三种：流动损失、漏气损失、轮阻损失级中能量损失包括三种：流动损失、漏气损失、轮阻损失级内的流动损失级内的流动损失 （1 1）摩阻损失）摩阻损失 产生原因：流体的粘性是根本原因。从叶轮进口到出口有流产生原因：流体的粘性是根本原因。从叶轮进口到出口有流体与壁面接触，就有边界层存在，就将产生摩阻损失。体与壁面接触，就有边界层存在，就将产生摩阻损失。（2 2）分离损失）分离损失产生原因：通道截面突产生原因：通道截面突然变化，速度降低，近然变化，速度降低，近壁边界层增厚，引起分壁边界层增厚，引起分离损失。离损失。大小：大于沿程摩阻损大小：大于沿程摩阻损失。失。（3 3）冲击损失）冲击损失 产

11、生原因：流量偏离设计工况点，使得叶轮和叶片扩压器的产生原因：流量偏离设计工况点，使得叶轮和叶片扩压器的进气冲角进气冲角i0，在叶片进口附近产生较大的扩张角，导致气流，在叶片进口附近产生较大的扩张角，导致气流对叶片的冲击，造成分离损失。对叶片的冲击，造成分离损失。减少措施：控制在设计工况点附近运行；在叶轮前安装可转减少措施：控制在设计工况点附近运行；在叶轮前安装可转动导向叶片。动导向叶片。11Ai其中进气冲角（4 4）二次流损失）二次流损失产生原因：叶道同一产生原因：叶道同一截面上气流速度与压截面上气流速度与压力分布不均匀，存在力分布不均匀，存在压差，产生流动，干压差，产生流动，干扰主气流的流动

12、，产扰主气流的流动，产生能量损失生能量损失 。在叶轮和弯道处急剧在叶轮和弯道处急剧转弯部位出现。转弯部位出现。减少措施：增加叶片数，避免急剧转弯。减少措施：增加叶片数，避免急剧转弯。（5 5）尾迹损失）尾迹损失 产生原因：叶片尾部有一定厚度，气体从叶道中流出时，产生原因：叶片尾部有一定厚度，气体从叶道中流出时，通流面积突然扩大，气流速度下降，边界层发生突然分离，通流面积突然扩大，气流速度下降，边界层发生突然分离，在叶片尾部外缘形成气流旋涡区，尾迹区。尾迹区气流速在叶片尾部外缘形成气流旋涡区，尾迹区。尾迹区气流速度与主气流速度、压力相差较大，相互混合，产生的能量度与主气流速度、压力相差较大，相互

13、混合，产生的能量损失。损失。减少措施：采用翼型减少措施：采用翼型叶片代替等厚叶片；叶片代替等厚叶片；将等厚叶片出口非工将等厚叶片出口非工作面削薄。作面削薄。漏气损失漏气损失（1）产生漏气损失的原因）产生漏气损失的原因存在间隙；存在压力差。存在间隙；存在压力差。出口压力大于进口压力，级出口压力出口压力大于进口压力，级出口压力大于叶轮出口压力，在叶轮两侧与固大于叶轮出口压力，在叶轮两侧与固定件之间的间隙、轴端的间隙，产生定件之间的间隙、轴端的间隙，产生漏气，存在能量损失。漏气，存在能量损失。密封型式：机械密封，干气密封，浮环油膜密封，梳密封型式：机械密封，干气密封，浮环油膜密封，梳齿密封齿密封（2

14、）密封件的结构形式）密封件的结构形式结构形式：结构形式：在固定部件与轮盖、隔板与轴套、轴的在固定部件与轮盖、隔板与轴套、轴的端部设置密封件，采用梳齿式（迷宫式）密封。端部设置密封件，采用梳齿式（迷宫式）密封。工作原理：利用节流原理。工作原理：利用节流原理。减小通流截面积，经多次节减小通流截面积，经多次节流减压，使在压差作用下的流减压，使在压差作用下的漏气量尽量减小。即通过产漏气量尽量减小。即通过产生的压力降来平衡密封装置生的压力降来平衡密封装置前后的压力差。前后的压力差。密封特点：非接触式密封，密封特点：非接触式密封，有一定的泄漏量。有一定的泄漏量。设计中应注意：设计中应注意：减小齿逢间隙；减

15、小齿逢间隙；增加密封齿数；增加密封齿数；加大齿片间的空加大齿片间的空腔和流道的曲折腔和流道的曲折程度。程度。轮阻损失轮阻损失产生原因产生原因叶轮旋转，轮盖、轮盘的外缘和轮缘与周围的气体发生摩擦，产叶轮旋转，轮盖、轮盘的外缘和轮缘与周围的气体发生摩擦，产生的损失生的损失 具有自动调心平衡外载和抑制油膜自激涡动,抗振性能好，不易产生油膜振荡。轴承测温采用予埋式测温元件，测点在巴氏合金附近，可随时直接监视轴瓦温度。 第四章 离心压缩机轴承介绍可倾瓦轴承米楔尔止推轴承 主付推力面均由68止推瓦块组成,一般与径向轴承组合使用，备件为止推瓦块。米楔尔止推轴承结构特点1 主、付推力面为斜-平面结构2 主推力面由68止推块组成3 各油楔或瓦块单独供油4 调整环调整轴向间隙5 轴承各部均为中分结构6 主推力面预留有现场温度计插孔测回油温度7