压缩机结构原理.ppt

1、第1章：概述什么是压缩机？用来压缩气体以增加气体压力的机器叫做压缩机。当提升压力小于0.2兆帕时，称为鼓风机。当提升压力小于0.02兆帕时，称为通风机。根据工作原理对压缩机进行分类1容积式压缩机直接压缩可变容积的气体，从而减少这部分气体的体积并增加压力。其特征在于，所述压缩机具有工作室，所述工作室的容积可以周期性地改变。2离心式压缩机首先增加气体流速，即增加气体分子的动能；然后，气体流速依次降低，使动能转化为压力能，同时气体体积也相应减小。其特征在于，压缩机具有叶轮，该叶轮驱动气体以获得流速。根据排气压力分类，根据压缩级数分类，单级压缩气体仅通过一个工作腔或叶轮压缩两级压缩气体，通过多个工作腔

2、或叶轮依次压缩多级压缩气体，并相应地经过若干次，即多级压缩机。体积流量分类称为体积流量(m3min)小型压缩机1小型压缩机110中型压缩机10100大型压缩机100。压缩机根据结构或工作特性分类，包括活塞式、转子式、叶片式、单螺杆和几种特殊的压缩机。第二章离心压缩机的工作原理和结构。吸气室吸入气体，叶轮对气体做功，从而提高气体的压力、速度和温度。然后它流入扩散器，降低速度并增加压力。弯曲和回流主要起导向作用，使气体流入下一级继续压缩。最后，来自最后一级的高压气体通过涡流室和气体出口管输出。由于气体在压缩过程中温度上升，当气体在高温下被压缩时，功耗会增加。为了降低压缩的功耗，压力较高的离心式压缩

3、机在压缩过程中采用中间冷却器，即中间级出口的气体不直接进入下一级，而是通过蜗壳室和出口管引入外部中间冷却器进行冷却，冷却后的低温气体通过吸入室进入下一级进行压缩。离心式压缩机有许多部件，这些部件根据其功能由不同的部件组成。我们把离心式压缩机的可旋转部分称为转子，不可旋转部分和部件称为定子。转子是离心式压缩机的主要部件，由主轴、叶轮和平衡板组成。1.叶轮叶轮，又称工作轮，是压缩机中最重要的部件。在叶轮叶片的作用下，气体随叶轮高速旋转。然而，由于旋转的离心力和叶轮中的扩散流，气体通过叶轮后的压力得到提高。此外，叶轮内气体的速度能也得到了提高。因此，可以认为叶轮是增加气体能量的唯一途径。叶轮由轮盘、

4、轮盖和叶片组成，称为闭式叶轮。根据工艺方法的不同，叶轮可分为铆接叶轮、焊接叶轮、铣削焊接叶轮和整体铸造叶轮。所有旋转部件都安装在主轴上，其功能是支撑旋转部件和传递扭矩。主轴的轴线也决定了每个旋转零件的几何轴线。主轴通常是阶梯轴，以便于零件的安装。每个台阶的肩部起到轴向定位的作用。光轴也可以使用，因为它具有形状简单、加工方便的特点。平衡鼓在多级离心式压缩机中，由于每个叶轮吸入口两侧的气体力不相等，转子受到指向低压端的合力，这种力称为轴向力。轴向力不利于压缩机的正常运行，使转子向一端移动。甚至转子与外壳碰撞，造成事故。所以试着平衡(消除)它。平衡鼓是利用两侧气压差来平衡轴向力的部件。它位于高压端因

5、为平衡板也通过热套方法套在主轴上。两侧的压力差导致转子受到与轴向力相反的力。它的大小取决于平衡盘的受力面积。通常，平衡鼓只平衡一部分轴向力。剩余的轴向力由推力盘(推力轴承)承受。气体密封安装在平衡鼓的外缘，可以减少气体泄漏。第二节定子各部分不能转动，由外壳、扩散器、弯头、回流装置、蜗壳和密封等组成。首先，外壳也称为汽缸，外壳是定子中最大的部分。它通常用铸铁或铸钢铸造。高压离心式压缩机采用桶形锻钢外壳来承受高压。吸入室和蜗壳也是壳体的一部分，其功能是将气体均匀地引入叶轮，然后将其平稳地导出壳体。转向肋通常铸造在吸气室中，以使气流更加均匀，并增加机柜的刚性。当扩散气体流出叶轮时，它具有高流速。为了

6、充分利用这种速度能，通常在叶轮后设置一个逐渐扩大流动面积的扩散器，将速度能转化为压力能，提高气体压力。一般来说，有许多类型的扩散器，如无叶片，叶片和直壁扩散器。3.曲线在多级离心式压缩机中，气体进入下一级时必须转弯，因此采用曲线是必要的。弯管是由壳体和隔板组成的弯曲环形通道空间。回流装置的作用是使气流按照要求的方向均匀进入下一级。它由隔板和导向叶片组成。通常，隔膜和导向叶片整体铸造在一起。隔板通过销或外法兰肩与外壳一起定位。5.蜗室的主要目的是收集扩散器或叶轮后面的气体，将气体引导到压缩机外部，并使其流向气体传输管道或冷却器进行冷却。此外，在收集气体的过程中，在大多数情况下，由于蜗壳外径的逐渐

7、增大和流动截面的逐渐扩大，它也起到了一定的减速和扩散气流的作用。6.密封包括隔膜密封、轮盖密封和轴端密封。密封的作用是防止气体在级间倒流和向外泄漏。为了防止流动通道中的气体在该阶段回流，在轮盖上设置了轮盖密封件。隔膜密封件布置在隔膜和转子之间。这两种类型的密封件统称为内密封件。为了减少和防止机器内部的气体向外泄漏或外部空气进入机器，在机器端部安装了端部密封。这种密封被称为外密封。迷宫密封是最常用的一种，密封片由软金属制成，嵌在密封体内。由于密封板是软的，当转子振动并与密封板碰撞时，密封板容易磨损而不会损坏转子。密封件的作用原理是利用通过密封件的气流阻力来减少泄漏。如上所述，为了节省压缩机的功率

8、消耗，压缩机通常具有中间冷却器，该中间冷却器将所有级分成几个部分。在每一段中，都有一个或几个级，每个级都由一个叶轮及其匹配的固定部件组成。离心压缩机级根据其基本结构可分为中间级和末级。一、中间级中间级由叶轮、扩散器、弯管和回流装置组成。通过中间级后，气体将直接流向下一级继续增压。离心式压缩机的每个部分都属于这个中间级，除了该部分的最后一级。末级末级由叶轮、扩压器和蜗壳组成。在此加压阶段后，气体将被排放到机器外部。流到冷却器进行冷却，或送到排气管进行输出。对于这两个级的结构类型，叶轮是这两个级所共有的，但是它们在固定元件上是不同的。在最后一级，它用蜗室代替中间级的弯管和回流装置，有时也代替级内的

9、扩散器。一、压缩机a的形成原因从图中可以看出，在从Ds到D2的区域中，轮罩和轮盘上的压力大小相等，方向相反，但是在从Ds到Ds的环形区域中，轮盘后面的压力是P2 P0，因此形成了从轮盘到轮盘的力，这是压缩机的轴向力。对于多级压缩机，转子的总轴向力是每个叶轮轴向力的总和。轴向力的平衡方法和原理。单级叶轮产生的轴向力从高压侧指向低压侧。如果多级叶轮按顺序分布，如图2-13所示，很明显在这种布置中转子的轴向力很大。如果采用2-14布置，具有相反入口的叶轮将产生相反的轴向力，该轴向力可以彼此平衡。叶轮相对设置，并设置平衡盘，平衡盘通常安装在外缘和缸体之间的高压侧。因此，高压侧的压力P2大于连接到压缩机

10、入口的低压侧的压力P1，并且压差产生的轴向力与叶轮产生的轴向力相反，因此最终可以根据计算确定平衡盘的尺寸。轴向力的平衡主要是减少轴向推力和减少推力轴承的负荷。正常情况下，70%的轴向力应通过平衡措施来平衡和消除，剩余的30%应由推力轴承承担。生产实践表明，保持一定的轴向力是提高转子平稳运行的有效措施。因此，在设计中应充分考虑这一点。压缩机轴端密封通常采用浮动环密封、机械密封、干气密封等。浮动环油膜密封，如图所示，泄漏到高压环的内侧和低压环的外侧，由于转子的高速旋转，流入浮动环间隙的密封油在旋转轴的作用下形成具有一定承载能力的油膜。一方面，油膜提升浮动环，实现浮动环与轴之间的液体润滑，从而减少摩

11、擦和磨损；另一方面，由于油膜充满整个浮环，可以防止气体介质泄漏，起到密封作用。浮动环密封适用于高速场合，因为它没有固体摩擦。使用可靠，寿命长，但泄漏量大。此外，还需要配备复杂的液封控制系统和油站，这就要求主机的制造精度高。浮环密封系统和干气密封：干气密封是20世纪60年代末从体动压轴承发展而来的一种新型非接触密封。基于流体动力学原理，密封端面开有动压槽，实现密封端面的非接触操作。由于密封的非接触操作，密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，适用于高速高压设备的轴封。在压缩机应用领域，干气密封正逐渐取代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。烯烃厂的所有离心式压缩机都采用英国约翰克兰公司的这种密封形式。

12、干气密封具有以下优点：1)不磨损，使用寿命长，运行稳定可靠；2)密封功耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；3)与其他非接触密封相比，干气密封气体泄漏少，是一种环保密封；4)密封辅助系统简单可靠，不需要密封油系统，消除了工艺流程中油造成的气体污染，使用中无需维护。干气密封的缺点：密封本身结构复杂，零件多，对加工工艺、产品设计和装配能力要求高。适应工作条件变化的能力不强。必须允许过程介质与密封干燥气体混合。需要一定压力的气源，气源的压力至少比介质压力高0.2兆帕。微量气体进入工艺流程。用于密封的干燥气体以略高于介质压力的压力注入主密封室，并与过程介质混合以进入主密封的动环和静环。由于动压槽o的加压

13、干气密封的工作原理如图所示，图中显示了干气密封的动环。动环的端面设有螺旋槽，动环的内侧设有密封坝，防止停车时漏气。工艺介质，显示为11-C-3501系列干气密封。11-静环12-动环19-衬套25-梳形密封a-密封干气b-一次排放口c-测试口d-二次排放口e-外隔离气、级间密封、第三章压缩机级的各种能量损失，包括级内三种能量损失：流量损失和空气泄漏损失当流体从叶轮进口到出口与壁面接触时，会有边界层产生摩擦损失。(2)分离损失：通道截面突然变化，速度降低，壁面附近边界层增厚，造成分离损失。尺寸：大于沿途的摩擦损失。(3)冲击损失原因：气流偏离设计工作点，使叶轮进口角i0和叶片扩压器在叶片进口附近

14、产生较大的膨胀角，导致气流对叶片的冲击，造成分离损失。减少措施：控制设计工作点附近的操作；可旋转的导向叶片安装在叶轮的前面。(4)二次流损失，原因：叶片通道同一截面上气流速度和压力分布不均匀、压差、流量、干扰主气流流动和能量损失。它出现在叶轮和弯管的急转弯处。减少措施：增加刀片数量，避免急转弯。(5)尾流损失原因：叶片尾部有一定的厚度。当气体流出叶片通道时，流动面积突然扩大，气流速度降低，边界层突然分离，在叶片尾部外缘形成气流涡流区和尾流区。尾流区的空气速度与主空气速度和压力有很大不同，它们相互混合，导致能量损失。减少措施：用翼型叶片代替等厚度叶片；将叶片出口处的非工作表面减薄至同等厚度。漏气

15、损失，(1)漏气损失的原因，有一个缺口；有一个压力差。出口压力大于入口压力，级出口压力大于叶轮出口压力，这导致叶轮侧面和固定部件之间的间隙以及轴端的间隙漏气和能量损失。密封类型：机械密封、干气密封、浮环油膜密封和梳齿密封(2)密封结构类型：密封设置在固定件和轮罩、隔板和轴套的端部，采用梳齿密封。工作原理：利用节流原理。通过多次节流减压，减小了流动的截面积，尽可能减少了压差作用下的漏气。也就是说，密封装置前后的压差由产生的压降来平衡。密封特性：非接触密封，有一定的泄漏。设计时应注意：减小齿隙；增加密封齿的数量；增加牙齿之间的洞和沟的弯曲度。车轮阻力造成的损失叶轮旋转造成的损失车轮盖和轮盘的外缘和

16、轮辋与周围的气体摩擦，导致损失。圆形轴承具有自调心、平衡外载荷、抑制油膜自激涡动、抗振性能好、不易产生油膜振荡等优点。轴承温度测量采用预埋温控元件，测量点在巴氏合金附近，可随时直接监测轴瓦温度。第四章离心压缩机轴承介绍可倾瓦轴承和推力轴承承受转子的残余轴向力，防止转子轴向移动，保证转子在机壳内的轴向位置，并承受膜片联轴器产生的轴向推力。一般来说，它们不是整体推力轴承，米切尔推力轴承和金斯伯里推力轴承。我厂压缩机组使用的推力轴承有米切尔型和金斯伯里型。下面主要介绍上述两种推力轴承。麦克尔斯推力轴承的主、副推力面均由68块推力瓦组成，一般与径向轴承配合使用，备件由推力瓦推动。m楔形推力轴承结构特点1主、副推力面为斜面结构，2主推力面由68个推力块组成，3每个油楔或油垫独立供油，4个调节环调节轴向间隙，5轴承各部分为分体结构，6主推力面预留有现场测温孔测量回油温度，7主推力面配有两个热电偶接头， 8润滑油从轴承上部和油封与转子止推盘之间的回油孔排出到轴承箱9，用于单向旋转，销用于防止止推盘和轴承体1之间的旋转。 高速稳定性好。能够承受较大的轴向力。主推力面承载能力相同，4。低摩擦功耗，5。轴承温升低，6。无自平衡系统，垫片