流体机械常识问答

压缩机知识问答一、什么叫压缩机？

答：压缩机是一种压缩气体提高气体压力或输送气体的机器，叫压缩机又叫压气机和压风机、

各种压缩机都属于动力机械，能将气体体积缩小，压力增高，具有一定的动能，可作为机械动力或其他用途。根据所压缩的气体不同，称空气压缩机，氧气压缩机、氨压缩机、天然气压缩机等等。二、压缩机有什么用途？

答：随着国民经济的飞跃发展，压缩机在工业上应用极为广泛。压缩机因其用途广泛而被称为“通用机械”。根据压缩气体的使用性质不同的特点可分下列几种：

1、压缩空气作为动力

驱动各种风动机械，风动工具排气压力为7～8公斤/平方厘米，用于控制仪表及自动化装置，压力约为6公斤/平方厘米，车辆自动，门窗启闭，压力为2～4公斤/平方厘米，制药业，酿酒业中的搅拌，压力为4公斤/平方厘米，喷气织机中的纬纱吹送压力为1～2公斤/平方厘米，中大型柴油机的启动压力为25～60公斤/平方厘米，油井的压裂，压力为150公斤/平方厘米，“二次法”采油，压力约为50公斤/平方厘米，高压爆破采煤压力约为800公斤/平方厘米，国防工业中的压力压缩空气为其动力。潜水艇的沉浮，鱼雷的射击及驱动以及沉船的打捞等等，都以不同的压力压缩空气为其动力。

2、压缩气体用于制冷和气体分离

气体经压缩、冷却、膨胀而液化，用于人工制冷（冷冻冷藏及空气调节等）如氨或氟利昂压缩机。其压缩压力多为8～12公斤/平方厘米，这一类压缩机通常成为“制冷机”或“冰机”。另外在液化的气体若为混合气时，可在分离装置中，将各组份分别地分离出来，得到合格的各种气体。如空气液化分离后能得到的纯氧、纯氮、和纯的氙、氪、氩、氦等稀有气体。

3、压缩气体用于合成及聚合

在化学工业中，气体压缩至高压，有利合成及聚合。例如氮氢合成氨，氢与二氧化碳合成甲醇、二氧化碳与氨合成尿素等。化学工业中，例如高压聚乙烯的压力达1500～3200公斤/平方厘米。

4、压缩气体用于油的加氢精制

石油工业中，用人工方法把氢加热，加压后与油反应，能使碳氢化合物的重组份裂化成碳氢化合物的轻组分，如重油的轻化，润滑油加氢精制等。

5、气体输送

用于管道输送气体的压缩机，视管道长短而决定其压力。送远程煤气时，压力可达30公斤/平方厘米。氯气装瓶压力为10～15公斤/平方厘米，二氧化碳装瓶压力为50～60公斤/平方厘米。三、压缩机是怎样分类的？

答：压缩机按结构形式的不同分类如下：

按其原理可分为：

往复式（活塞式）压缩机、回转式（旋转式）压缩机（涡轮式、水环式、透平）压缩机，轴流式压缩机，喷射式压缩机及螺杆压缩机等各种型式，其中应用最为广泛的是往复式（活塞式）压缩机。四、活塞式压缩机怎样分类？

答：活塞式压缩机分类的方法很多，名称也各不相同，通常有如下几种分类方法：

（一）按压缩机的气缸位置（气缸中心线）可分为：

1、卧式压缩机，气缸均为横卧的（气缸中心线成水平方向）。

2、立式压缩机气缸均为竖立布置的（直立压缩机）。

3、角式压缩机，气缸布置成L型、V型、W型和星型等不同角度的。

（二）按压缩机气缸段数（级数）可分为：

1、单段压缩机（单级）：气体在气缸内进行一次压缩。

2、双段压缩机（两级）：气体在气缸内进行两次压缩。

3、多段压缩机（多级）：气体在气缸内进行多次压缩。

（三）按气缸的排列方法可分为：

1、串联式压缩机：几个气缸依次排列于同一根轴上的多段压缩机，又称单列压缩机。

2、并列式压缩机：几个气缸平行排列于数根轴上的多级压缩机，又称双列压缩机或多列压缩机。

3、复式压缩机：由串联和并联式共同组成多段压缩机。

4、对称平衡式压缩机：气缸横卧排列在曲轴轴颈互成180度的曲轴两侧，布置成H型，其惯性力基本能平衡。（大型压缩机都朝这方向发展）。

（四）按活塞的压缩动作可分为：

1、单作用压缩机：气体只在活塞的一侧进行压缩又称单动压缩机。

2、双作用压缩机：气体在活塞的两侧均能进行压缩又称复动或多动压缩机。

3、多缸单作用压缩机：利用活塞的一面进行压缩，而有多个气缸的压缩机。

4、多缸双作用压缩机：利用活塞的两面进行压缩，而有多个气缸的压缩机。

（五）按压缩机的排气终压力可分为：

1、低压压缩机：排气终了压力在3～10表压。

2、中压压缩机：排气终了压力在10～100表压。

3、高压压缩机：排气终了压力在100～1000表压。

4、超高压压缩机：排气终了压力在1000表压以上。

（六）按压缩机排气量的大小可分为：

1、微型压缩机：输气量在1米3/分以下。

2、小型压缩机：输气量在1～10米3/分以下。

3、中型压缩机：输气量在10米3/分～100米3/分。

4、大型压缩机：输气量在100米3/分。

（七）按压缩机的转速可分为：

1、低转数压缩机：在200转/分以下。

2、中转数压缩机：在200～450转/分。

3、高转数压缩机：在450～1000转/分。

（八）按传动种类可分为：

1、电动压缩机：以电动机为动力者；

2、气动压缩机：以蒸汽机为动力者；

3、以内燃机为动力的压缩机；

4、以汽轮机为动力的压缩机。

（九）按冷却方式可分为：

1、水冷式压缩机：利用冷却水的循环流动而导走压缩过程中的热量。

2、风冷式压缩机：利用自身风力通过散热片导走压缩过程中的热量。

（十）按动力机与压缩机之传动方法可分为：

1、装置刚体联轴节直接传动压缩机或称紧贴接合压缩机。

2、装置挠性联轴节直接传动压缩机。

3、减速齿轮传动压缩机。

4、皮带（平皮带或三角皮带）传动压缩机。

5、无曲轴--连杆机构的自由活塞式压缩机。

6、正体构造压缩机--即摩托压缩机动力机气缸与压缩机座整体制成，并用共同的曲轴的压缩机。

此外，压缩机还有固定式和移动式之分，及有十字头无十字头之分。离心式压缩机和轴流式压缩机之比较

离心式压缩机和轴流式压缩机都属于透平式压缩机，二者最大的不同就是气体流动方向不同，离心式压缩机中气体沿径向流动，轴流式压缩机中气体沿轴向流动。

离心式压缩机和轴流式压缩机的特点见下表：

轴流式压缩机离心式压缩机1、气体沿轴向运动2、气体经动叶作用获得能量头并在静叶中减速增压3、用于大流量、低压力场合，稳定工况窄1、气体沿径向运动2、气体经叶轮作用获得能量头并在扩压器中减速增压3、用于大流量、中高压力场合，稳定工况宽

使水泵轴向推力平衡的方法

轴向推力平衡的方法很多，一般来说单级泵不同于多级泵。

对单级泵来说，平衡轴向推力的方法主要有三种：

1、平衡孔；

2、平衡管；

3、采用双吸式叶轮。

前两种方法的目的是使叶轮后的压力等于叶轮前的压力，从而使轴向推力平衡。为了把叶轮后压力降下来，叶轮后盖板还设有密封环，其直径与前盖板密封环直径相等。后一种方法是自身达到平衡。纵然如此，单级泵也不是百分之百的平衡，所以还采用止推轴承。

对于多级泵来说，平衡方法主要有两种：

1、叶轮对称布置，

2、采用平衡盘。

方法1是把两组叶轮的进水方式相反地装在轴上，其轴向推力相互抵消。对称布置的多级泵大都是蜗壳泵，为了把水从上一级引到另一级，泵壳上设有导管。

方法2用在分段式多级泵上。平衡盘的作用道理是：从末级叶轮出来的带有压力的水，经过调整套径向间隙流入平衡盘前的水室中，水室处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵入口相连，其压力近似为入口压力。这样平衡盘两侧压力不相等，因而也就产生了向后的轴向推力——即平衡力。自动地平衡了叶轮的轴向推力。

当叶轮的轴向推力大于平衡盘上的平衡力时，水泵转子就会向入口侧移动，并由于惯性的作用，这种移动并不会立即停止在平衡位置上，而是要超出限度，引起平衡盘密封面间隙过量减小，使泄漏量减少，水室中压力升高，于是平衡盘上的平衡力增加，并超出叶轮的轴向推力，把转子又拉向出口侧。同样这个过程是有惯性的，使平衡盘的轴向间隙过量增大，引起平衡力小于轴向推力，转子又向入口侧移动，重复上述过程。这个过程是自动的，在水泵工作时，转子始终是在某一平衡位置上这么轴向窜动着。不过窜动量极小，从外观上很难看出来。

平衡盘直径D'与叶轮密封环直径Dw大小有关，一般是：

D'=1.05Dw什么是水泵的工作点以及如何调整

水泵的特性曲线与管路的特性曲线的相交点，就是水泵的工作点。

因为水泵是与管路相连的，所以他必然要受管路的制约。比如：泵每小时可供水二百立方米，但当它连接到一小口径的管路上时，该泵的供水量就受此小口径管的制约，供水量就要改变（变少）。

这里就引出了管路的阻力损失问题。损失与流量的关系为：

hw=AQ²

式中

A——管路阻力系数；

Q——通过管路的流量。

它与前面讲的沿程摩擦阻力损失的表达式相同。如果画在坐标上就是一条抛物线，这条抛物线就是管路的特性曲线。

如果泵的扬水地形高度为Hi,则水泵扬程公式就是：

H=Hi+hw

也就是说扬水地形高度（或容器压力）总是小于泵的总扬程，因管路消耗去了一部分能量。

当扬水地形高度为Hi时，工作点的流量为水泵的最大流量。只有将扬水地形高度（或容器压力）降低，流量才会增大，这是因为管路特性曲线CF的起始位置向下平移的缘故。

为使流量减少，可关小泵的出口阀门，利用阀门产生的附加阻力hA，使工作点左移至D。也就是增大了管路阻力系数A，使管路特性曲线变为更加徒峭呈为CE。离心泵的扬程高、低是由什么决定的？

一、与叶片出口安置角β2A的关系

当其它为定值时，叶片出口角越大，随着流量的增大理论扬程也相应增加，叶片出口安置角越小，随着流量的增大，理论扬程相应减小。二、与叶片数量的关系

其它为定值时，不考虑流动损失的情况下，叶片数量越多，理论扬程越大。这是由于有限叶片的叶轮所能给予液体的能量较无限叶片的叶轮有所减少。三、与转速的关系

由欧拉方程可以得出，转速越高，理论扬程就越大。压缩机的油压过低保护装置的常识润滑油和密封油系统是蒸汽透平压缩机机组的重要组成部分，在离心压缩机运行时，一般由同一个油系统供油。它不仅提供机组的汽轮机和压缩机的轴承、联轴器、齿轮增速箱不同压力的润滑油，而且向汽轮机调速器提供一定压力的调速油，还向低、高压气缸提供不同压力的密封油。如果在短时间内油量减少或断油，就将会使高速运行的离心式压缩机遭到严重损坏。因此，油压过低保护装置正是确保离心式压缩机安全运行，保证化工、石油化工正常生产的重要保护措施。润滑油通常使用的油压范围为0.098~0.196MPa(1.0-2.0kgf/cm2)，当润滑油或密封油压力由于某种原因下降过低(下降40%-50%)时，便通过传感部件(一般采用电磁导向阀或压力开关)向设置在蒸汽进口处的危急遮断阀发出信号，使调节油接通动力缸，顶开挂钩造成脱扣，危急遮断阀立即动作，紧急关闭阀门，于是使汽轮机连同压缩机一起自动紧急停机以保护轴承。此外，机组上还配备用泵(即辅助油泵，一般由电动机或小型汽轮机带动)，在润滑油和密封油压大幅度降低时，可通过压力开关，自动接通辅助油泵，以便在主油泵发生故障进行检修时立即启用。此时，从主油泵突然停机(如烧瓦事故)到辅助油泵开始供油的几秒钟内仍有可能造成油压瞬时剧降，因此，还必须在压力油的管道上增设压力油箱(或蓄能器)。为了保证从危急停机开始到汽轮机和离心式压缩机转子完全停止运转这段时间内所需的油量，通常在辅助油泵出油管路上安装高位油槽以供给轴承和油膜密封的压力油。由于各轴承所需的油压和油量都与高位油槽的管道尺寸和长度有很大关系，因此，在油管路系统设计时尤其慎重。在经常停电情况下，为保证油压和油量，还需在辅助油泵处并联高位油槽。对于活塞式压缩机、离心机也有相应的油压过低保护装置。转子弓形弯曲的诊断方法是什么？故障原因是什么？如何治理？

转子弓形弯曲是指转子轴线呈弓形，可从以下的振动特征来判断：

（1）振动频率主要为基频，常伴有二倍频；

（2）机组在升速时，在低速阶段振动幅值就比较大，并随转速的升高而增大，且在运行一段时间后振值无明显下降。

转子的弓形弯曲是由于转子结构不合理、制造误差大、材质不均匀、转子长期存放不当或热态停机时未及时盘车、热稳定性差、长期运行后转轴自然弯曲加大等原因造成的永久性弯曲。

当前生产中，可从以下方面治理转子弓形弯曲：

（1）机组热态停机时，要及时盘车；

（2）转子在长期存放时，要按规定将转子垂直放置；

（3）转子存在弓形弯曲，振动剧烈，影响到生产时，就必须将转子拆下，进行校正，合格后再使用。特殊介质的压缩机

一、氧气压缩机

氧气是很好的助燃剂，与油混合后易燃易爆，故氧气压缩机要绝对禁油，要求采用无油润滑或用加含6%~8%甘油的蒸馏水润滑；检修中也禁止与油脂接触，检修后必须用四氯化碳溶剂清洗脱脂。为避免材料因干摩擦起火花和防锈，3MPa以下的气缸、阀座等可采用铝青铜或锡青铜材料铸造；大于3MPa时，可采用3CrB、38CrMoAlA制造；电机要防爆。二、二氧化碳压缩机

二氧化碳遇水汽有较强的腐蚀性，所以，与气体接触的零部件要用不锈钢。二氧化碳的密度较大，应充分估计气阀及管道的阻力损失；线速度也不宜太高。由于临界温度高，在常温（31.1℃）、中压（7.15MPa）下即液化，故在冬季时级间冷却温度不能过低。三、一氧化碳压缩机

一氧化碳有毒、故对压缩机的填料密封要求高，以免外泄中毒，为此可采用与氯气压缩机相类似的双室密封结构。气体介质若含水分也具有腐蚀性，所以气缸套及与气体接触的零部件，在大于3MPa时要采用不锈钢；在3MPa以下时可采用铝青铜或锡青铜。四、二氧化硫压缩机

二氧化硫含水将产生有腐蚀性的硫酸，所以，气体在进入压缩机之前，要进行干燥处理。五、乙炔压缩机

乙炔的性质很活泼，高温下将被分解成炭黑和氢，并大量放热可引起爆炸。它与铜作用将产生爆炸性化合物——乙炔铜，所以，其零部件禁止使用铜或铜合金材料。当空气中的乙炔含量达到2.5%~8%时，均可引起爆炸。为控制爆炸条件，要求线速度要小于1m/s，或转速小于200r/min，排气温度要低于90℃，气流速度要小于20m前置诱导轮在水泵中的作用

诱导轮有比离心叶轮高的多的抗汽蚀性能，所以在一些汽蚀性能要求较高的水泵中，广泛采用前置诱导轮（即在首级叶轮前面装置一个诱导轮）。

为什么诱导轮有比离心叶轮高得多的抗汽蚀性能呢？这是因为在离心叶轮中，液体在进入叶片头部时，方向要急速转弯，流速要增加，所以压力还要降低，这就极易发生汽蚀，使汽体与液体分离；初生汽蚀产生后，离心叶轮不能限制它的发展，因为液体在叶轮里的流动方向是沿着离心力的作用方向的，液体在离心力的作用下，高速向外甩去，从而更增加了汽体与液体的分离，然而在诱导轮中，情况就不是这样，首先液体在进入诱导轮时不经过转弯，动压降较下，因而不易发生汽蚀；就是发生了汽蚀（主要发生在入口外缘，因为此处相对速度最大），其汽泡会立即受到两方面的夹攻：一方面，因外缘汽泡沿轴向流到高压区域时，受压立即凝结；另一方面，在离心泵的作用下，轮毂处的液体冲向诱导轮外缘，同样使汽泡受压凝结。

诱导轮实际上是一个轴流式叶轮，不过它与一般的轴流泵相比，有如下几个特点：1、叶轮外径与轮毂的比值较小；

2、叶片数目少；

3、叶片安置角小；

4、叶栅稠密度L/t大。

当诱导轮与离心泵叶轮一起工作时，诱导轮产生的扬程则对离心叶轮增压。

诱导轮叶型有平板式和带弯度式二种。平板式叶型，其叶片出入口安置角相等，又称等螺距诱导轮。而带弯度叶型的诱导轮，其进口安置角小，出口安