离心压缩机1(8)讲述

1、 定子：工作时不转动的零部件定子：工作时不转动的零部件主要包括：吸入室、机壳主要包括：吸入室、机壳( (气缸气缸) )、隔板、密封和平衡盘等。、隔板、密封和平衡盘等。转子：工作时转动的零部件转子：工作时转动的零部件主要包括：轴、叶轮、平衡盘、推力盘等。主要包括：轴、叶轮、平衡盘、推力盘等。气缸是压缩机的壳体，又称为机壳。由壳体和进排气室组成，内装有隔板、密封体、轴承等零部件。对它的主要要求是：有足够的强度以承受气体的压力，法兰结合面应严密，主要由铸钢组成。 气缸气缸水平剖分型水平剖分型筒型筒型 隔板是形成固定元件的气体通道。进气隔板和气缸形成进气室，将气体导流到第一级叶轮入口。中间的隔板用处有

2、2个，一是形成扩压室，使气体流出后具有的动能减少，转变成压强的增高：二是形成弯道流向中心，流到下级叶轮入口。排气隔板除了与末级叶轮前隔板形成末级扩压式之外，还要形成排气室。 隔板隔板 叶轮的主要设计参数：叶轮的主要设计参数：要求：要求： 单级叶轮使气体获得较大理论能头（压力增值）；单级叶轮使气体获得较大理论能头（压力增值）； 级有较高效率，稳定工况区宽；级有较高效率，稳定工况区宽； 叶轮强度高，有较大的圆周速度，及大的单级压比叶轮强度高，有较大的圆周速度，及大的单级压比。 等。等。、以及叶片数、以及叶片数轮径比轮径比、叶轮相对宽度、叶轮相对宽度、流量系数、流量系数、叶片安装角叶片安装角zDDD

3、brAA2122221 1 1、叶片弯曲形式：、叶片弯曲形式：60302A压缩机型压缩机型 30152A水泵型水泵型 （1 1） TH 分析分析 ：前弯：前弯TH大大 后弯后弯TH小小 径向径向TH中中 （2 2）级效率）级效率 反作用度反作用度 ArRctg222121 ，在，在rcu22,相同时相同时 后弯后弯R大，绝速小大，绝速小 损失损失小小 效率高效率高 前弯前弯R小，绝速大小，绝速大 损失损失大大 M M 较高较高 效率低效率低 p 扩压度及分离损失：扩压度及分离损失： 前弯：叶道短前弯：叶道短 当量扩张角大当量扩张角大 易生分离损失易生分离损失 效率低效率低 后弯：叶道长后弯：叶

4、道长 当量扩张角小当量扩张角小 不易分离损失不易分离损失 效率高效率高uwcuwwwucuFcnFcFnFFF p 速度分布不均匀程度：速度分布不均匀程度： 前弯不均匀程度大前弯不均匀程度大 效率低；效率低； 后弯不均匀程度小后弯不均匀程度小 效率高。效率高。34301A压缩机型压缩机型 30251A水泵型水泵型 叶片入口安装角1A的确定是要尽量避免气体进入叶道时的冲击损失。 静压能头：前弯叶轮理论能头大，但静压能头小。反作用度表示静压能头与理论能头之比。从提高级压力比的角度，在离心压缩机中，一般用后弯和径向叶轮，通风机中有时用前弯。小小，稳稳定定工工况况范范围围宽宽A2 级稳定工况范围2.2

5、.叶轮结构叶轮结构叶轮常用型式：闭式、半开式。叶轮常用型式：闭式、半开式。闭闭 式：由轮盘、叶片和轮盖三部分组成，轮盖开孔大、式：由轮盘、叶片和轮盖三部分组成，轮盖开孔大、强强 度低，限制了圆周速度度低，限制了圆周速度u2u2的提高。具有较高的级效率，主的提高。具有较高的级效率，主要应用于离心式压缩机和鼓风机。要应用于离心式压缩机和鼓风机。半开式：通常采用径向直叶片，强度好，允许圆周速度及半开式：通常采用径向直叶片，强度好，允许圆周速度及单级压力比较高。但是叶轮侧面泄露损失较大，级效率稍低。单级压力比较高。但是叶轮侧面泄露损失较大，级效率稍低。以提高单级压力比、减轻重量和结构尺寸为目的，主要用

6、于以提高单级压力比、减轻重量和结构尺寸为目的，主要用于运输式离心压缩机和鼓风机。运输式离心压缩机和鼓风机。作用：将部分速度能转化为静压能，同时收集及引出气作用：将部分速度能转化为静压能，同时收集及引出气体。体。包括：无叶扩压器、叶片扩压器和直壁扩压器包括：无叶扩压器、叶片扩压器和直壁扩压器 无叶扩压器：平行板无叶扩压器：平行板环形通道环形通道 优点：结构简单；工况优点：结构简单；工况适应性好、稳定工况区较宽，适应性好、稳定工况区较宽，不会形成激波。不会形成激波。 缺点：扩压度低、气流缺点：扩压度低、气流方向角不变，流动路程长，方向角不变，流动路程长，摩擦损失大、设计工况下级摩擦损失大、设计工况

7、下级效率较低。效率较低。 无叶扩压器：无叶扩压器：动量矩守恒定律动量矩守恒定律2233DcDcuuDDccuu33 无叶扩压器：无叶扩压器：连续性定理连续性定理rrcDbcbDm3333rrcbbDDc3333rrcDDc33 无叶扩压器：无叶扩压器：33233233cDDcDDcDDcur22urccc无叶扩压器的扩压（降速）能力主要是依靠直径无叶扩压器的扩压（降速）能力主要是依靠直径D的增大的增大来达到的，这就是扩压器的扩压原理。来达到的，这就是扩压器的扩压原理。为常数。 叶片扩压器：叶叶片扩压器：叶片引导气流，强制气片引导气流，强制气流按叶片方向运动流按叶片方向运动 优点：扩压度大、流优

8、点：扩压度大、流道短，摩擦损失小道短，摩擦损失小 缺点：结构复杂、偏缺点：结构复杂、偏离设计工况时，有冲击离设计工况时，有冲击损失，性能曲线陡、稳损失，性能曲线陡、稳定工况区窄。定工况区窄。 叶片扩压器：叶片扩压器：sinsin3333DDcc 直壁扩压器：叶片引导、直壁扩压直壁扩压器：叶片引导、直壁扩压 优点：速度、压力分布均匀，设计工况下不易优点：速度、压力分布均匀，设计工况下不易产生边界层分离和二次涡流，流动损失小产生边界层分离和二次涡流，流动损失小 缺点：结构复杂、缺点：结构复杂、易产生冲击损失，易产生冲击损失，性能曲线陡、稳性能曲线陡、稳定工况区窄。定工况区窄。主要型式：机械密封、迷

9、宫密封、浮环密封、干气密封等。主要型式：机械密封、迷宫密封、浮环密封、干气密封等。1. 1. 迷宫密封迷宫密封 又称梳齿密封，用于空气、氮气二氧化碳等无毒害气又称梳齿密封，用于空气、氮气二氧化碳等无毒害气体的轴封，另外轮盖、级间平衡盘上也常用。体的轴封，另外轮盖、级间平衡盘上也常用。 型式：型式： 平滑形平滑形 曲折形曲折形 阶梯形阶梯形 平滑行迷宫密封平滑行迷宫密封曲折形迷宫密封曲折形迷宫密封台阶形迷宫密封台阶形迷宫密封径向排列的迷宫密封径向排列的迷宫密封 蜂窝形迷宫密封蜂窝形迷宫密封 原理：原理： 气流在齿缝中绝热膨胀，气流在齿缝中绝热膨胀，vv、PP、TT； 气流在密封片之间，等压膨胀气

10、流在密封片之间，等压膨胀( (涡流使动能消失涡流使动能消失) )，TT；逐次重复气流、逐次重复气流、p p越来越低，比容越来越大，最后压力趋越来越低，比容越来越大，最后压力趋于背压于背压p pd d，温度保持不变，达到密封目的。，温度保持不变，达到密封目的。 特点：特点： 有一定漏气量，靠漏气造成的压降平衡密封前后压差。有一定漏气量，靠漏气造成的压降平衡密封前后压差。密封效果应从密封效果应从3 3方面着手：方面着手： 减小齿缝面积；减小齿缝面积； 增加片数，减小每个密封片前后压差；增加片数，减小每个密封片前后压差； 增大局部阻力（曲折形），动能增大局部阻力（曲折形），动能热量热量 齿数齿数 6

11、Z35,6Z35,齿数太多，轴向尺寸大，效果并不明显。齿数太多，轴向尺寸大，效果并不明显。C有关漏气量的计算公式：有关漏气量的计算公式：aababazpppppDsm12111zpDsmaacr齿缝中气流为音速时齿缝间隙中气速小于音速时机械密封：机械密封：(1) 机械密封的组成及工作原理机械密封的组成及工作原理端面密封端面密封动密封动密封组成组成 主要密封件主要密封件： 辅助密封件：辅助密封件： 压压 紧紧 元元 件：件： 传传 动动 元元 件件：动环（旋转）、静环（紧固静止）动环（旋转）、静环（紧固静止）密封圈（密封圈（O形、形、V形等形等弹簧、推环等弹簧、推环等弹簧座、键、固定螺钉等弹簧座

12、、键、固定螺钉等由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。1-静环，2-动环，3-压盖，4-弹簧，5-弹簧座，6-固定螺钉，78-密封圈，9-防转销四个可能泄漏点：四个可能泄漏点：A：动密封点。：动密封点。动环与静环之间的接触面上，动环与静环之间的接触面上，主要依靠泵内液体压力及弹簧力主要依靠泵内液体压力及弹簧力将动环压贴在静环上防止泄漏。将动环压贴在静环上防止泄漏。B、C、D：静密封点静密封点。较容易通过垫片、较容易通过垫片、O O形圈等实现密形圈等实现密封效果。封效果。机械密封的特点：机械密封的

13、特点：将容易泄漏的轴封改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封将容易泄漏的轴封改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封。与填料密封相比，机械密封具有泄漏量小、能耗低、寿命长等优点。与填料密封相比，机械密封具有泄漏量小、能耗低、寿命长等优点。同时也存在造价高、制造安装要求高等缺点。同时也存在造价高、制造安装要求高等缺点。 适用：适用：高压、高速、密封要求高场合。可以做到零高压、高速、密封要求高场合。可以做到零泄露。泄露。为了防止密封液从浮环与固定环间短路，在浮环与固定环接触的端面处装有橡胶密封圈，这种浮环结构因密封圈摩擦力大，使浮环的浮动性较差，在开车时容易损坏。高压侧的浮环，因流过的液量少

14、，环易发热，严重时会使浮环与轴套相互摩擦而烧坏。故有的在浮环上开有许多轴向孔，同时使进液口偏置在高压侧，使密封液通过浮环上的轴向孔以加强环的冷却也有在高压浮环上开若干条径向槽来代替孔。 原理原理 浮环与轴套之间充满液体，轴浮环与轴套之间充满液体，轴转动时，类似于滑动轴承原理，在转动时，类似于滑动轴承原理，在环、套形成的偏心圆柱间隙内形成环、套形成的偏心圆柱间隙内形成油膜，产生流体动压力，将浮环托油膜，产生流体动压力，将浮环托起；油膜起到节流降压作用，阻止起；油膜起到节流降压作用，阻止了高压侧气体泄露。称油膜密封。了高压侧气体泄露。称油膜密封。2323112lpDcQ1 1 转子承受的轴向力转子

15、承受的轴向力(1)(1)闭式叶轮轴向推力的计算闭式叶轮轴向推力的计算(2)(2)半开式叶轮轴向推力的计算半开式叶轮轴向推力的计算2 2 轴向推力的平衡措施轴向推力的平衡措施(1)(1)叶轮对排叶轮对排(2)(2)叶轮背面加筋叶轮背面加筋(3)(3)采用平衡盘采用平衡盘( (亦称平衡活塞亦称平衡活塞) )C一、 轴向力的产生b、液体流动动反力；、液体流动动反力；a、叶轮两边压力分布不均匀、叶轮两边压力分布不均匀；方向指向叶轮入口。（方向指向叶轮入口。（A1）方向指向轮盘侧。（方向指向轮盘侧。（A2）（1 1） 闭式叶轮轴向推力的计算闭式叶轮轴向推力的计算 后一页图为闭式叶轮侧面的受力情况。向右的

16、轴向力由F0和F1组成，其中220111()4jmZFpDdq C向左的轴向力为F2，故叶轮总的向左的轴向推力为210FFFF2222442221211111221()()()()43224mmmjmZuDdpDdDdDdpq CD(2) (2) 半开式叶轮轴向推力的计算半开式叶轮轴向推力的计算整个叶轮轴向推力为22222222222222222212()()()4322mDdrmmmuFpdrDdpDdDdD1112121()rrrpppprr214432222212121212222122128 ()2()4()641962432DDrppDDD DD DFpdrDDpDD210FFFF假

17、定在D1到D2之间Pr1的分布为 叶轮的各种排列方式如下图所示，图(a)是叶轮顺排，转子上各叶轮轴向力相加；图(b)和带有中间冷却器酌图(c)是叶轮对排，可使转子上的轴向力相互抵消，总轴向力大大降低。(1) (1) 叶轮对排叶轮对排a b ca b c 轴向推力的平衡措施轴向推力的平衡措施 在轮盘背面加几条径向筋片，如图所示，相当于增加一个半开式叶轮。使间隙中的流体旋转角速度增加一倍，从而使离心力增加压力减小图中eij线为无筋时的压力分布，而eih为有筋时的压力分布。可见靠内径处的压力显著下降，故使叶轮轴向力减少，这种措施对流体密度大的高压压缩机减小叶轮轴向力有效

18、。（2 2） 叶轮背面加筋叶轮背面加筋 如左图所示，在末级叶轮之后的轴上安装一个平衡盘。并使平衡盘的另一侧与吸气管相通，靠近平衡盘端面安装梳齿密封，可使转子上的轴向力大部分被平衡掉。平衡盘是最常用的平衡轴向推力的措施。（3 3） 采用平衡盘采用平衡盘 （亦称平衡活塞）（亦称平衡活塞）CC推力轴承的结构就是在推力盘的正反面各安装了若干块推力瓦片。推力轴承的结构就是在推力盘的正反面各安装了若干块推力瓦片。靠发电机侧的我们一般称之为靠发电机侧的我们一般称之为工作瓦工作瓦，主要，主要承受正向轴向推力。承受正向轴向推力。另一侧的我们称为另一侧的我们称为非工作瓦非工作瓦，主要承受有时，主要承受有时瞬时出现的反推力瞬时出现的反推力 C推力轴承两个面之间形成油膜的三个条件：1.两表面之间应构成楔形间隙。2.两表面之间必须有足够量的粘度合适的润滑油。3.两表