离心压缩机的基本结构

关于离心压缩机的基本结构第一节

离心压缩机系统组成众说周知，整套离心压缩机组是由电气、机械、润滑、冷却、控制等部分组成的一个系统。

虽然由于输送的介质、压力和输气量的不同，而有许多种规格、型式和结构，但组成的基本元件大致是相同的，主要由转子、定子、和辅助设备等部件组成。第2页,共33页，2024年2月25日，星期天第二节

主机部件一、离心压缩机的转子

转子是离心压缩机的关键部件，它高速旋转。转子是由叶轮、主轴、平衡盘、推力盘等部件组成。

叶轮

叶轮也叫工作轮，是离心式压缩机的一个重要部件，气体在工作路轮中流动，其压力、流速都增加，同时气体的温度也升高。叶轮是离心式压缩机对气体作功的唯一元件。

1.在结构上,叶轮典型的有三种型式：

⑴闭式叶轮：由轮盘、轮盖、叶片三部分组成。

⑵半开式式叶轮：无轮盖、只有轮盘、叶片。

⑶双面进气式叶轮：两套轮盖、两套叶片，共用一个轮盘。

第3页,共33页，2024年2月25日，星期天⒉叶轮的结构以叶片的弯曲形式来分：⑴前弯叶片式叶轮：叶片弯曲方向与叶轮的旋转方向相同。叶片出口角＞90°。⑵后弯叶片式叶轮：叶片弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，叶片出口角＜90°。⑶径向叶片式叶轮：叶片出口方向与叶轮的半径方向一致，叶片出口角＝90°。

例如：我们使用的英格索兰压缩机的叶轮就是半开式后弯型结构。

第4页,共33页，2024年2月25日，星期天主轴主轴的作用就是支撑安装其上的旋转零部件（叶轮、平衡盘等）及传递扭矩。在设计轴确定尺寸时，不仅考虑轴的强度问题，而且要仔细计算轴的临界转速。

所谓临界转速就是轴的转速等于轴的固有频率时的转速。第5页,共33页，2024年2月25日，星期天

平衡盘

推力盘

在多级离心压缩机中，由于每级叶轮两侧的气体作用力不一致，就会使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力，我们称为轴向力。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，发生事故。因此应设法平衡它，平衡盘就是利用它的两侧气体的压力差来平衡轴向力的零件。热套在主轴上，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承来承受。

推力盘是固定在主轴上的止推轴承中的一部分，它的作用就是将转子剩余的轴向力通过油膜作用在止推轴承上，同时还确定了转子与固定元件的位置。

第6页,共33页，2024年2月25日，星期天二、离心压缩机的定子

定子是压缩机的固定元件，由扩压器、弯道、回流器、蜗壳及机壳组成。

扩压器

扩压器的功能主要是使从叶轮出来的具有较大动能的气流减速，把气体的动能有效地转化为压力能。

扩压器一般分为：无叶扩压器、叶片扩压器、直壁式扩压器。

弯道

其作用使气流转弯进入回流器，气流在转弯时略有加速。

回流器

其作用使气流按所须方向均匀的进入下一级。

第7页,共33页，2024年2月25日，星期天

蜗壳

其主要作用是把扩压器后面或叶轮后面的气体汇集起来，并把它们引出压缩机，流向输送管道或气体冷却器，此外，在会聚气体过程中，大多数情况下，由于蜗壳外径逐渐增大和流通面积的逐渐增大，也起到了一定的降速扩压作用。

轴承

支撑轴承：用于支撑转子使其高速旋转。

止推轴承：作用是承受剩余的轴向力。第8页,共33页，2024年2月25日，星期天第三节

辅助设备㈠离心压缩机传动系统

空分装置中采用的离心压缩机由于转速高，一般采用电动机通过齿轮增速箱来拖动。

对于齿轮的材质要求相当高，一般采用优质合金钢，并经渗碳处理，以提高硬度，同时要求提高加工精度。在出厂前，并经严格的静、动平衡实验。

第9页,共33页，2024年2月25日，星期天

平衡：包括静平衡、动平衡两种。

静平衡是检查转子重心是否通过旋转轴中心。如果二者重合，它能在任意位置保持平衡；不重合，它会产生旋转，只有在某一位置时才能静止不动。通过静平衡实验，找出不平衡质量，可以在其对称部位刮掉相应的质量，以保持静平衡。

动平衡：经过静平衡试验的转子，在旋转时仍可能产生不平衡。因为每个零件的不平衡质量不是在一个平面内。当转子旋转时，他们会产生一个力矩，使轴线发生挠曲，从而产生振动，因此，转子还需要做动平衡试验。动平衡试验就是在动平衡机上使转子高速旋转，检查其不平衡情况，并设法消除其不平衡力矩的影响。

第10页,共33页，2024年2月25日，星期天㈡离心压缩机的冷却系统

一、冷却的方式

主要有风冷、水冷。二、冷却的主要方面

主电机、压缩后的气体、润滑油。第11页,共33页，2024年2月25日，星期天冷却的主要方面

主电机、压缩后的气体、润滑油

1、冷却主电机

主要为了防止电机过度温升、烧损。通常采用的冷却方式有风冷、水冷。有的大型电机兼而有之。

2、冷却压缩后的气体

主要为了降低各级压缩后气体的温度，减少功率消耗。

通常设置水冷却器。在一台机组上设有多个冷却器，有的一级一个。有的两级一个，这样根据冷却器的多少，又可以把压缩机分成几个段。

冷却器内介质流动情况：

⑴冷却器管程走气，壳程走水；如：英格索氮压机、杭氧氧透就是这样，同时可以减少噪音。

⑵冷却器管程走水，壳程走气。

3、冷却润滑油：

压缩机的油站设有油冷却器。降低油温和在一定范围内调节油温。

第12页,共33页，2024年2月25日，星期天（三）离心式压缩机组润滑系统

第一节

润滑

润滑根据其存在状态可分为：固体润滑剂、气体润滑剂、液体润滑剂、和半固体润滑剂等。

一、润滑油

1、定义：润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂。

第13页,共33页，2024年2月25日，星期天2、润滑油的作用⑴润滑减摩：防止机件干摩擦，减少摩擦阻力，在零件表面形成油膜。⑵冷却降温：通过润滑油的循环带走热量防止烧结。⑶清洁：通过润滑油的流动冲洗零件工作表面摩擦产生的金属和其它脏物。⑷密封：减少外界的污染物进入。⑸锈防蚀：能吸咐在零件表面防止水、空气、酸性物质及害气体与零件的接触。⑹减震缓冲：压缩机运行负荷很大，这个负荷经过轴承的传递润滑，使承受的冲击负荷起到缓冲的作用。

第14页,共33页，2024年2月25日，星期天3、润滑油的性能指标、定义

⑴粘度：表示油品流动性大小的指标。粘度越小，流动性就越好；粘度越大，流动性就越差。粘度的常见单位是厘斯（cSt）。

⑵运动粘度：表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以mm2/s表示。

⑶粘度指数：表示油品的粘度随温度变化的特性。粘度指数越大，油品的粘度随温度的变化越小。通过加大粘度指数可以提高油品在不同温度下使用性能。一般以VI表示。

⑷密度：表示在规定温度下的单位体积内所含物质的质量。一般以KG/L或kg/m3表示.

第15页,共33页，2024年2月25日，星期天润滑油的性能指标、定义⑸倾点：用温度表示油品在储运和使用时的低温流动性的指标。倾点越低，油品的低温性就越好。在某种程度上也表示了油品脱蜡精制的深度。以℃表示。

⑹闪点：用温度表示油品在高温下蒸发性及着火危险性的指标。一般来说，闪点越高，油品的使用温度也越高，油品中混入汽油或柴油时，闪点会明显降低。以℃表示。

⑺抗氧化安定性：表示油品在使用和储存过程中，在高温和金属催化下，油品抗氧化作用的能力。抗氧化安定性越好，油品的使用寿命就越长。

⑻总碱值：表示在规定条件下，中和存在于1g油品中全部碱性组分所需的酸量，以相当的氢氧化钾毫克数表示。是测定油品中有效添加剂成分的指标，表示内燃机油的清净性与中和能力。第16页,共33页，2024年2月25日，星期天二、润滑脂:1、定义：是将稠化剂分散于液体润滑剂中所形成的一种稳定的半固体。2、作用：润滑脂涂于机械摩擦部位，在机械表面形成一定强度的油膜，以减小摩擦磨损，还可以防止金属氧化，填充机件空隙，防止漏气、漏油、漏水，保证设备正常运转。3、润滑脂的选用要根据机械的工作温度、运转速度、负荷大小、工作环境和供脂方式的不同，综合考虑，一般应考虑以下四个方面的因素：

⑴温度。温度对润滑脂的影响很大，环境温度高和机械运转温度高的，应选用耐高温的润滑脂，一般润滑脂的是温度都应低于其滴点20~30摄氏度。

⑵转速。高速运转的机件温升高，温升快，易使润滑脂变稀而流失，使用时应选用稠度较大的润滑脂。

⑶负荷。根据负荷选用润滑脂是保证润滑的关键之一。润滑脂锥入度的大小关系到使用时所能承受的负荷。负荷大应选用锥入度小（稠度较大）的润滑脂。如果既承受重负荷又承受冲击负荷，应选用含有极压添加剂的润滑脂，如含有二硫化钼的润滑脂。

⑷特殊部位的要求。机械工作环境的不同，应选用不同的润滑脂，在潮湿环境下应选用具有抗水性能的润滑脂；在尘土较多的环境下，可选用浓稠的含有石墨的润滑脂；在含酸的环境下可选用经基脂；如对密封有特殊要求，应选用钡基脂。第17页,共33页，2024年2月25日，星期天㈣机前进口过滤器

相关知识

在工业区空气的含尘量一般每立方米1-5毫克（《氧气及相关气体规程》要求不大于每立方米30毫克）。灰尘粒度0.5-20微米，以10000制氧机的加工空气量计算，每天进入的灰尘就有10公斤之多。空压机如果直接吸入，后果可想而知。

固体杂质颗粒直径大于100微米的在重力作用下会自然降落，小于0.1微米的不致引起危害，故净除的对象是0.1---100微米的尘粒。显然。粒度越小越难清除。空气过滤器捕集的对象主要是0.1--10微米的尘粒。净除后空气中含尘量小于每立方米0.5毫克。

对空气过滤器考核的性能指标主要是除尘效率、阻力、及过滤器的容尘量。

除尘效率-----过滤器所捕集的尘量占气体带入过滤器总尘量的百分比。第18页,共33页，2024年2月25日，星期天机前进口过滤器

相关知识

阻力----就是气体通过过滤器的压降。当然随着捕集灰尘的积累，阻力越来越大。会影响空气量。

容尘量---表示过滤器滤料开始工作到需要更换滤料的时间内，过滤器单位面积所捕集的尘量，这一指标反映了过滤材料的消耗，过滤器的制作成本及气体净化成本。

为了防止不洁净介质进入压缩机组，造成设备部件磨损、叶轮和气体冷却器污染从而降低效率。同时氧透机组又为了防止因摩擦导致着火、爆炸重大事故发生。故此设置机前过滤器。第19页,共33页，2024年2月25日，星期天第二节

离心压缩机润滑油系统

（具体参阅各机组油路）

为了保证压缩机组的安全运行，离心压缩机组需要配备完善的润滑油系统。用以向压缩机组的轴承、齿轮、增速机、电机轴承供油，使机组动件与静件在相对运行过程中实现液体（油膜）与固体的摩擦，并带走产生的热量以及微小的金属粒子。另外还有部分机组使用的轴位移计，是依*压力油工作。因此，维护和调试好压缩机组的润滑油系统就显得非常重要。第20页,共33页，2024年2月25日，星期天一、离心式压缩机组润滑油系统组成：整个润滑油系统由以下主要机件组成：油箱、泵前过滤器、油泵、油冷却器、油过滤器、油气分离器、排烟风机、高位油箱、阀门及连接管路。一般组装在油箱的上面及周围，构成一集中式的供油系统。由操作员通过仪、电控制系统完成作业。⑴主路线：油箱油→泵前过滤器→油泵加压→油冷却器→油过滤器→调压阀→各润滑点→油箱⑵辅助路线：油过滤器→高位油箱→窥镜→油箱

高位油箱→各润滑点→油箱第21页,共33页，2024年2月25日，星期天二、各机件分叙如下：

⑴油箱：用钢板焊成的储存润滑油的箱体。设有液位计、低液位报警开关、就地温度计、电加热器、以及充油口、排油阀等。

⑵泵前过滤器：防止机械杂质进入油泵磨损部件。

⑶油泵：介绍两种情况：

A、润滑油系统装有两台相同流量和压力的油泵，均用电机拖动，一个是主油泵、另一个是辅助油泵。正常工作时，只需一个油泵运行，就能满足整个油系统的需要。运行中的主油泵在工作中必须保证连续运转，辅助油泵是*“当前油压值低于设定的油压值”自投的。

B、润滑油系统装有两台油泵，一台小电机拖动，另一台*大电机（压缩机配套的主电机）拖动。因大电机拖动的油泵一般装在电机主轴的一端，我们习惯称之为“轴头泵”。正常工作时，*“轴头泵”运行来满足整个油系统的需要，压缩机启动前和停车后*小电机拖动的油泵供油。

第22页,共33页，2024年2月25日，星期天

⑷油冷却器：在一定范围内用来降低和调节油温。

⑸油过滤器：一般设置两个。介绍两种情况：

A、一个使用，一个备用。可以定期倒换，但是在机组开车前应作实验，确定是否会造成油压降低，防止运行中造成停车。

B、两个并联使用。

⑹调压阀：用来控制总油管的压力，以保证润滑系统油压的稳定。

⑺油气分离器、排烟风机：

油气分离器装在油箱盖上，把润滑系统产生的油雾中的油气分开，分离出的油回到油箱，烟气排至大气中。一般油气分离器的排出口连接排烟风机。

⑻高位油箱：用于停电停泵造成事故停车时的供油，以保证机组惰转过程中各润滑点的供油，确保安全。

正常运转时油泵向高位油箱供油，油满后经上部溢流管会油箱，这样始终保持高位油箱充满油。

⑼油管路：上油油管的材质为不锈钢。油管路上设有压力和温度表，以及通过相关仪控系统，必要时发出报警，启动辅助油泵和联锁停车。

第23页,共33页，2024年2月25日，星期天三、机组启动前，润滑油系统的相关调试

离心压缩机组在安装、检修结束后，正式启动前，应对润滑油系统进行全面、认真的调试工作，为离心压缩机组在运行周期内运行正常打下坚实的基础。调试工作主要包括油泵试运转，仪电控系统的完善，油泵互投试验，油压联锁报警、停车的相关试验，高位油箱的静、动态试验。

1、油泵试运转

启动油泵之前应严格按照油泵启动前的准备工作进行，特别需要注意的是氧透和氮透机组需要先通入密封气，并按要求调整密封气的压力至正常范围。

为保证油泵的安全供油，应分别轮换启动两台油泵。

启动油泵后，应进行相关的检查：

⑴检查油泵运行中的振动、声音是否正常，以便及时处理泵体、以及安装、调试存在的问题。例如：基础螺丝松动、泵体与电机对中不好、泵体本身调压阀开度不合适引起的振动过高，噪音过大等等。

第24页,共33页，2024年2月25日，星期天⑵检查电机的电流是否过载，检验电机的配置是否合适。

⑶对油温、油压进行调整：

a.调整油温可以通过控制油冷却器的水量和开、停电加热器来达到设计要求的参数，需要注意的是启动电加热器时应启动油泵，防止加热器周围油温传热不良而皂化，破坏油的质量。氧透系统正常运行中也可以是依*自力式调温阀自动完成对油温的调节。

b.调整机组总供油压可以通过油路系统的设置的手动回流阀、低压安全阀、自力式调压阀以及泵体本身带有调压阀进行调节和控制。例如：氧透系统正常运行中是依*自力式调压阀自动完成对油压的调节；空透系统配置的是螺杆式油泵，泵体本身就带有调压阀，可以通过调整该阀对出油泵的油压进行调整。

c.压缩机组各润滑点的供油压力，可以通过分别设置在润滑油系统各供油管道上的节流阀进行调节。在机组启动前，应通过节流阀将各润滑点油压调整到说明书要求的“设定运行压力+60kPa”。但是需要注意的是，在机组启动后应根据机组正常运行中的实际油压再做最终调整。

第25页,共33页，2024年2月25日，星期天2、仪电控系统的完善

随着制氧机各系统稳定性的不断提高，对离心式压缩机自动控制系统也提出了更高的要求。鉴于润滑油系统的重要性，要求其仪、电控制必须设计严密、安全可*、满足工艺要求。

在压缩机组正式启动前，应参照机组说明书对润滑油系统油泵互投、联锁控制等相关参数的进行认真核对和检查，避免因参数设定错误而导致事故

3、油泵互投试验：

油泵互投是在机组正常运行时，运行油泵故障或断油时，备用油泵能够及时投运的仪电联合联锁控制。油泵互投的安全、可*将直接关系到机组的安全性，可以避免因机组断油而导致烧瓦等事故的发生。因此，在机组启动前，必须对润滑油系统的油泵互投进行系统、全面的试验，确保机组正常运行时的安全性。

第26页,共33页，2024年2月25日，星期天4、油压联锁报警、停车的相关试验：

油压联锁报警、停车的相关试验的目的是：通过模拟压缩机正常运行时，油压降低后，微机可以立刻发出声光报警和信息提示；备用油泵联锁启动后，油压是否能够马上稳定并上升到正常值，避免机组停运；一旦油泵互投没有及时启动，机组是否能够及时停运，以达到保护机组的作用。

5、高位油箱的静、动态试验：高位油箱的设置，是为了保证因断油导致压缩机停车后，机组惰转时转子与轴承的润滑，防止烧坏轴瓦。高位油箱的安装一般高于压缩机组转轴中心线6米--9米以内的位置，在回油管线上设置透明窥镜，便于检查高位油箱工作是否正常。

在压缩机组初次安装或年度检修后，应对高位油箱供油情况作相应“静态”与“动态”的实验，原则上高位油箱供油的时间应大于压缩机惰转时间3倍以上。

四、润滑油系统的操作（参阅说明书、规程）

⑴油泵的操作、倒泵的操作

⑵油过滤器的倒换

⑶加油

第27页,共33页，2024年2月25日，星期天五、润滑系统的维护：⑴油箱检查：

油位：保证各机组运行中，主油箱油位在2/3以上。对于氮压机，因主电机轴承依*轴承油箱内无压油润滑，应注意电机油箱油位偏低时及时补加。

油质：根据规定，3个月化验一次油质。⑵油泵检查：无异常声响，测量振动速度应＜2.8mm/s。⑶油冷却器检查：油温可以在规定范围内调节，油冷却器工作正常，无跑、冒、渗、漏，并在年度检修时对油冷却器清洗。⑷油过滤器检查：油过滤器阻力＜0.15MPa，并在年度检修时清洗或更换油过滤器滤芯。⑸注意季节、昼夜温差对润滑油温的变化，要缓慢调整，以免对压缩机组振动造成大的影响。

⑹注意润滑油路系统的跑、冒、滴、漏对运行参数的影响。

总之，在压缩机组的辅助装置中，润滑油系统发挥着不可忽视的重要作用。做为操作、维护压缩机组的相关人员，应该在机组检修后，对润滑油系统进行全面、认真的调试工作；在机组正常运行时，认真点检、加强维护、按照规程操作。第28页,共33页，2024年2月25日，星期天第四节

安全保护系统

为了保证压缩机的安全稳定运行，必须设置一个完整的安全保护系统。

温度保护系统

观察、控制压缩机各缸、各段间的气体温度、冷却系统温度、润滑系统油温、主电机定子温度以及各轴承温度，当达到一定的规定值就发出声光讯号报