压缩机基础理论资料.pptx

压缩机基础理论知识离心式压缩机基础理论离心式压缩机基础理论+压缩机分类：容积式压缩机和压缩机分类：容积式压缩机和速度速度式压缩机两大式压缩机两大类类+1.1.容积式压缩机：包括活塞式、螺杆式压缩机等。容积式压缩机：包括活塞式、螺杆式压缩机等。以活塞式为代表，这类压缩机可统称为活塞式压以活塞式为代表，这类压缩机可统称为活塞式压缩机。气体压力提高是利用气体容积缩小达到的。缩机。气体压力提高是利用气体容积缩小达到的。+2.2.速度速度式压缩机：和容积式压缩机不同，是一种式压缩机：和容积式压缩机不同，是一种叶片旋转式机械，气体压力的提高是利用叶片和叶片旋转式机械，气体压力的提高是利用叶片和气体的相互作用完成的。按排气量大小通常又分气体的相互作用完成的。按排气量大小通常又分为通风机、鼓风机和压缩机。排气压力为通风机、鼓风机和压缩机。排气压力0.30.30.35MPa0.35MPa以上为以上为速度速度式压缩机。式压缩机。+速度速度压缩机分两类：压缩机分两类：+离心式流动路线和压缩机轴线垂直。离心式流动路线和压缩机轴线垂直。+轴流式流动路线和压缩机轴线平行。轴流式流动路线和压缩机轴线平行。+3.3.离心式压缩机优点：离心式压缩机优点：+（1 1）输气量大，尺寸小，结构紧凑，重量轻，占地少，不用备机。）输气量大，尺寸小，结构紧凑，重量轻，占地少，不用备机。+（2 2）易损部件少（如活塞式压缩机进出气口活门，活塞环，驱轴，）易损部件少（如活塞式压缩机进出气口活门，活塞环，驱轴，十字头等），运转平稳，运行周期长，维修简单，所以操作费用低。十字头等），运转平稳，运行周期长，维修简单，所以操作费用低。+（3 3）可直接有透平驱动，有利于生产中副产蒸汽的合理利用，节约）可直接有透平驱动，有利于生产中副产蒸汽的合理利用，节约能量消耗。能量消耗。+（4 4）供气均匀，运行平稳，调节方便，易于自动化控制。）供气均匀，运行平稳，调节方便，易于自动化控制。+（5 5）气缸内不需注入润滑油，被压缩介质不受油污染。）气缸内不需注入润滑油，被压缩介质不受油污染。+一一 离心式压缩机结构：分为定子和转子两大部分离心式压缩机结构：分为定子和转子两大部分+1.1.定子：固定原件，包括气缸和气缸内的固定原件，由吸定子：固定原件，包括气缸和气缸内的固定原件，由吸气室、气室、扩压器、扩压器、弯道和回流器、排气蜗壳、轴承、密封等弯道和回流器、排气蜗壳、轴承、密封等组成。组成。+A.A.气缸气缸是压缩机的壳体，又称机壳。是静止元件中最是压缩机的壳体，又称机壳。是静止元件中最大的部件。对气缸有如下要求：大的部件。对气缸有如下要求：+（1 1）有足够强度承受气体压力。）有足够强度承受气体压力。+（2 2）法兰结合面应严密，保持气体不向机外泄露。）法兰结合面应严密，保持气体不向机外泄露。+（3 3）有足够的刚度以免变形。）有足够的刚度以免变形。第一节第一节 离心式压缩机的结构离心式压缩机的结构+气缸可分为气缸可分为水平剖分型水平剖分型和和垂直剖分型垂直剖分型（又称筒型）（又称筒型）两种。一般气体压力低于两种。一般气体压力低于5MPa5MPa多采用多采用水平剖分型水平剖分型气缸，气体压力较高或易泄露的，要采用气缸，气体压力较高或易泄露的，要采用筒型筒型缸缸体。体。+a.a.水平剖分型气缸：水平剖分型气缸：有中分面，将气缸分为上下有中分面，将气缸分为上下两半，上半称气缸盖，下半称下气缸。气体进出两半，上半称气缸盖，下半称下气缸。气体进出口接管一般都位于气缸下部，使安装检修时起吊口接管一般都位于气缸下部，使安装检修时起吊气缸盖方便。气缸盖方便。+b.b.垂直剖分型垂直剖分型气缸：是一个圆筒，所以又称气缸：是一个圆筒，所以又称筒型筒型，两端密，两端密封，外壳筒型，内缸仍为水平剖分，转子及固定原件都装封，外壳筒型，内缸仍为水平剖分，转子及固定原件都装在内缸里，然后在套入外缸。和水平剖分型缸体相比，筒在内缸里，然后在套入外缸。和水平剖分型缸体相比，筒型气缸有许多优点：型气缸有许多优点：（1 1）筒体强度高。（）筒体强度高。（2 2）缸体泄露面）缸体泄露面少，气密性好。（少，气密性好。（3 3）刚性比水平剖分型好，在相同条件）刚性比水平剖分型好，在相同条件下气缸变形小。下气缸变形小。+筒型气缸筒型气缸最大缺点是拆装困难，对检修不利。最大缺点是拆装困难，对检修不利。+B.B.吸气室吸气室每段第一级入口都设有吸气室，将气体从进每段第一级入口都设有吸气室，将气体从进气管均匀的引入叶轮进行压缩。气管均匀的引入叶轮进行压缩。+C.C.扩压器扩压器将叶轮流出气体的速度能转化为压力能。将叶轮流出气体的速度能转化为压力能。+D.D.弯道和回流器弯道和回流器为把气体引至下一级去继续为把气体引至下一级去继续压缩，设有弯道和把气流均匀的引入下一级的叶压缩，设有弯道和把气流均匀的引入下一级的叶轮的扩压器。弯道是由隔板和气缸组成的通道。轮的扩压器。弯道是由隔板和气缸组成的通道。+E.E.排气蜗壳排气蜗壳把从扩压器或叶轮（在没有扩压把从扩压器或叶轮（在没有扩压器时）出来的气体汇集起来，并引出机外。器时）出来的气体汇集起来，并引出机外。+F.F.轴承轴承离心式压缩机轴承分为离心式压缩机轴承分为支撑轴承支撑轴承（又（又叫径向轴承）和叫径向轴承）和止推轴承止推轴承两类。两类。+（1 1）支撑轴承支撑轴承的作用：承受转子重量和其它附加的作用：承受转子重量和其它附加径向力，保持转子转动中心和气缸中心一致，并径向力，保持转子转动中心和气缸中心一致，并在一定转速下正常旋转。在一定转速下正常旋转。+（2 2）止推轴承止推轴承的作用：承受转子的轴向力，限制的作用：承受转子的轴向力，限制转子的轴向窜动，保持转子在气缸内的轴向位置。转子的轴向窜动，保持转子在气缸内的轴向位置。支撑轴承采用可倾瓦轴承。这种轴承有数个活动瓦块，瓦支撑轴承采用可倾瓦轴承。这种轴承有数个活动瓦块，瓦支撑轴承采用可倾瓦轴承。这种轴承有数个活动瓦块，瓦支撑轴承采用可倾瓦轴承。这种轴承有数个活动瓦块，瓦块可绕其支点摆动，以保证运转时处于最佳位置，不会产块可绕其支点摆动，以保证运转时处于最佳位置，不会产块可绕其支点摆动，以保证运转时处于最佳位置，不会产块可绕其支点摆动，以保证运转时处于最佳位置，不会产生油膜振荡，运转平稳可靠生油膜振荡，运转平稳可靠生油膜振荡，运转平稳可靠生油膜振荡，运转平稳可靠 推力轴承推力轴承推力轴承推力轴承 压缩机的止推轴承采用可倾瓦式轴承。轴承体水平剖分为压缩机的止推轴承采用可倾瓦式轴承。轴承体水平剖分为压缩机的止推轴承采用可倾瓦式轴承。轴承体水平剖分为压缩机的止推轴承采用可倾瓦式轴承。轴承体水平剖分为上、下两半，有两组止推元件置于旋转推力盘两侧。推力上、下两半，有两组止推元件置于旋转推力盘两侧。推力上、下两半，有两组止推元件置于旋转推力盘两侧。推力上、下两半，有两组止推元件置于旋转推力盘两侧。推力瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受轴上变化的轴瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受轴上变化的轴瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受轴上变化的轴瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受轴上变化的轴向推力向推力向推力向推力2024/9/18 周三10离心式压缩机结构图离心式压缩机结构图+2 2.转子：转子：压缩机气缸内的转动部分称为转子。包括主轴压缩机气缸内的转动部分称为转子。包括主轴和安装在主轴上的若干个叶轮、定距套、平衡盘及推力和安装在主轴上的若干个叶轮、定距套、平衡盘及推力盘等部件。盘等部件。+A.A.叶轮叶轮离心压缩机主要部件，由轮盘、轮盖和和若离心压缩机主要部件，由轮盘、轮盖和和若干个叶片组成。干个叶片组成。+B.B.定距套定距套每个转子上有多个叶轮，与主轴过盈配合每个转子上有多个叶轮，与主轴过盈配合并用定距套定位。并用定距套定位。+C.C.平衡盘、推力盘平衡盘、推力盘：由于叶轮前后两侧受力不同，相互：由于叶轮前后两侧受力不同，相互抵消后还有一部分轴向力作用于转子，所有叶轮轴向力抵消后还有一部分轴向力作用于转子，所有叶轮轴向力之和就是整个转子的轴向推力，作用方向总是从高压端之和就是整个转子的轴向推力，作用方向总是从高压端压向低压端。设置平衡盘和推力盘作用就是平衡和承受压向低压端。设置平衡盘和推力盘作用就是平衡和承受轴向推力。轴向推力。转子外形图转子外形图转子转子转子的临界转速转子的临界转速：所谓所谓临界转速临界转速就是轴发生共振时的转速。就是轴发生共振时的转速。由于由于主轴的几何中心主轴的几何中心与其与其重心重心不可能完全重合，不可能完全重合，因此在旋转过程中产生了周期变化的离心力。这因此在旋转过程中产生了周期变化的离心力。这个力的大小与制造精度有关，而其频率就是转子个力的大小与制造精度有关，而其频率就是转子的转数。如果产生的离心力的频率与的转数。如果产生的离心力的频率与轴的固有频轴的固有频率率一致时，就会由于共振而产生强烈振动以致损一致时，就会由于共振而产生强烈振动以致损坏机器。这个转数就是临界转数。坏机器。这个转数就是临界转数。这个转数不只一个，分别称为这个转数不只一个，分别称为第一临界转数第一临界转数和和第第二临界转数。二临界转数。+压缩机转子不能在接近于各临界转数下工作压缩机转子不能在接近于各临界转数下工作+一般离心泵的正常转数比第一临界转数低，这一般离心泵的正常转数比第一临界转数低，这种轴叫种轴叫刚性轴刚性轴。+压缩机的临界转数往往高于第一临界转数而低压缩机的临界转数往往高于第一临界转数而低于第二临界转数，这种轴叫于第二临界转数，这种轴叫挠性轴挠性轴。+压缩机转子本身就是一个振动系统，它本身存压缩机转子本身就是一个振动系统，它本身存在着一个在着一个固有的自振频率。固有的自振频率。在运转过程中总受在运转过程中总受到一些干扰力的作用，如气流力、传动齿轮的到一些干扰力的作用，如气流力、传动齿轮的作用力、相邻转子不对中联轴器传来的作用力。作用力、相邻转子不对中联轴器传来的作用力。而而残余偏心残余偏心产生的旋转离心力横向振动影响最产生的旋转离心力横向振动影响最大。大。压缩机定子和转子一个不动压缩机定子和转子一个不动,一个高速旋转一个高速旋转,两者两者之间必有一定间隙之间必有一定间隙.为防止气体泄漏以及级与级为防止气体泄漏以及级与级之间窜气之间窜气,必须设置密封，他是压缩机的一个重必须设置密封，他是压缩机的一个重要组成部分。级间密封一般为迷宫式，有要组成部分。级间密封一般为迷宫式，有3 32020个靠得很近梳齿组成。如图示：个靠得很近梳齿组成。如图示：如果气体不允许外泄，压力不太高的情况下可采如果气体不允许外泄，压力不太高的情况下可采用机械密封，而高压气体则采用浮动油环密封或用机械密封，而高压气体则采用浮动油环密封或是干气密封。是干气密封。密封密封19密封原理 迷宫密封是利用节流原理使气体每经过一个齿片，压力就下降一次，经过一定数量的齿片后就形成较大的压降，实质上迷宫密封就是给气体的流动以压差阻力，从而减小气体的通过量。离心式压缩机离心式压缩机的做功是通过装在转子上的叶轮实的做功是通过装在转子上的叶轮实现的，其工作原理与离心泵相似。现的，其工作原理与离心泵相似。气体从中心流入叶轮，在高速转动的叶轮叶片作气体从中心流入叶轮，在高速转动的叶轮叶片作用下，随叶轮做高速旋转并沿半径方向甩出去，用下，随叶轮做高速旋转并沿半径方向甩出去，由于受旋转离心力的作用，气体压力得到提高，由于受旋转离心力的作用，气体压力得到提高，同时气流速度也加快了。叶轮的机械能变成了气同时气流速度也加快了。叶轮的机械能变成了气体的压力能和动能。气体又流过扩压器、弯道和体的压力能和动能。气体又流过扩压器、弯道和回流器或蜗壳等通道，由于流通面积不断增大，回流器或蜗壳等通道，由于流通面积不断增大，速度降低，气体压力又得到进一步提高，这一部速度降低，气体压力又得到进一步提高，这一部分动能也变成了压力能。分动能也变成了压力能。第二第二 节离心式压缩机的工作原理节离心式压缩机的工作原理离心式压缩机的离心式压缩机的级、缸、段级、缸、段一个叶轮和他相配合的固定原件构成压缩机的一一个叶轮和他相配合的固定原件构成压缩机的一个个级级。气体流过一级后，压力提高有限，再要求。气体流过一级后，压力提高有限，再要求升压较高的情况下需要由若干个级组成，安装在升压较高的情况下需要由若干个级组成，安装在一个机壳内，叫做一个机壳内，叫做缸缸。一个缸最多能装。一个缸最多能装1010级左右。级左右。更多的级需要采用多缸。气体经压缩后温度要升更多的级需要采用多缸。气体经压缩后温度要升高，当要求压缩比较高时，将气体压缩到一定压高，当要求压缩比较高时，将气体压缩到一定压力后从缸内引出，在外设冷却器内降温，分离液力后从缸内引出，在外设冷却器内降温，分离液滴，以便保护设备减少功耗，然后再导入缸内进滴，以便保护设备减少功耗，然后再导入缸内进入下一级压缩。这样以冷却次数的多少，将压缩入下一级压缩。这样以冷却次数的多少，将压缩机分成几个机分成几个段段。一个一个段段可以是一个可以是一个级级，也可以包括多个，也可以包括多个级级。一。一缸缸可以分一可以分一段段或多或多段段。气体的压缩过程气体的压缩过程：等温压缩等温压缩气体在压缩过程中温度保持不变。理气体在压缩过程中温度保持不变。理想状态，难以实现。想状态，难以实现。绝热压缩绝热压缩气体在压缩过程与外界不传递热量，气体在压缩过程与外界不传递热量，又无损失存在，实际过程不进又无损失存在，实际过程不进 行行缸内冷却，比较接近绝热。损失忽略不计。缸内冷却，比较接近绝热。损失忽略不计。多变压缩多变压缩气体的压缩过程实际是有损耗存在，气体的压缩过程实际是有损耗存在，压缩机的实际压缩过程是多变的压缩过程。压缩机的实际压缩过程是多变的压缩过程。对同样压缩比，等温压缩功耗最低，多变压缩功耗对同样压缩比，等温压缩功耗最低，多变压缩功耗最大，绝热压缩介于二者之间。最大，绝热压缩介于二者之间。第三节第三节 离心式压缩机的操作性能及喘振离心式压缩机的操作性能及喘振对于同一台离心式压缩机，对于同一台离心式压缩机，相同转速相同转速，分子量分子量重重的气体比轻的气体排气压力高。的气体比轻的气体排气压力高。气体分子量气体分子量越轻，一个叶轮产生的压力比越小，越轻，一个叶轮产生的压力比越小，可以理解为低分子量的气体的离心力小。可以理解为低分子量的气体的离心力小。离心式压缩机，离心式压缩机，叶轮越大或转速越高叶轮越大或转速越高，可增大一，可增大一个叶轮的升压能力。个叶轮的升压能力。每一台压缩机是根据所压缩气体的性质而设计制每一台压缩机是根据所压缩气体的性质而设计制造，操作中要注意分子量变化对压缩机运行的影造，操作中要注意分子量变化对压缩机运行的影响，特别是压缩不同气体的时。响，特别是压缩不同气体的时。离心压缩机的特性曲线离心压缩机的特性曲线离心压缩机的特性曲线离心压缩机的特性曲线1 1、在一定的转速和进口条件下表示压力比与流量，在一定的转速和进口条件下表示压力比与流量，效率与流量的关系曲线称压缩机的特性曲线（或效率与流量的关系曲线称压缩机的特性曲线（或性能曲线）。曲线上某一点即为压缩机的某一运性能曲线）。曲线上某一点即为压缩机的某一运行工作状态，所以该特性曲线也即压缩机的变工行工作状态，所以该特性曲线也即压缩机的变工况性能曲线。这种曲线表达了压缩机的工作特性，况性能曲线。这种曲线表达了压缩机的工作特性，使用非常方便。由于设计时只能确定一个工况点使用非常方便。由于设计时只能确定一个工况点的流量、压力比和效率。非设计工况下压缩机内的流量、压力比和效率。非设计工况下压缩机内的流动更为复杂，损失有所增加，尚不能准确的的流动更为复杂，损失有所增加，尚不能准确的计算出非设计流量下的压力比和效率，故压缩机计算出非设计流量下的压力比和效率，故压缩机的特性曲线只有通过实验得出。的特性曲线只有通过实验得出。离心压缩机性能曲线离心压缩机性能曲线喘振现象喘振现象 离心压缩机的性能曲线不能达到流量为零的点。当流离心压缩机的性能曲线不能达到流量为零的点。当流量减小到某一值（称为最小流量量减小到某一值（称为最小流量QminQmin）时，离心压缩机就）时，离心压缩机就不能稳定工作，发生强烈震动及噪音，这种不稳定工况称不能稳定工作，发生强烈震动及噪音，这种不稳定工况称为为“喘振工况喘振工况”，QminQmin称为称为“喘振流量喘振流量”。压缩机性能曲。压缩机性能曲线的左端只能到线的左端只能到QminQmin，流量不能再减了。，流量不能再减了。原因：入口流量低、出口压力高原因：入口流量低、出口压力高 调节手段：通过调节出口反飞动量来调节入口流量；调节手段：通过调节出口反飞动量来调节入口流量；降低出口压力；改变机组转速。降低出口压力；改变机组转速。防止喘振的措施防止喘振的措施 由于喘振的危害性很大，压缩机在运行中应严格防止由于喘振的危害性很大，压缩机在运行中应严格防止发生喘振，防止喘振的措施有以下几条，供参考。发生喘振，防止喘振的措施有以下几条，供参考。（1 1）压缩机应备有标明喘振界限的性能曲线。为安全考虑）压缩机应备有标明喘振界限的性能曲线。为安全考虑应在喘振线的流量大出应在喘振线的流量大出5-105-10的位置上加一条防喘振警戒的位置上加一条防喘振警戒线，以提醒操作者的注意。最好设置测量与显示系统，用线，以提醒操作者的注意。最好设置测量与显示系统，用屏幕显示工况点的位置，严加注意工况点接近喘振线。屏幕显示工况点的位置，严加注意工况点接近喘振线。（2 2）在压缩机入口安装流量、温度监侧仪表，出口安装压）在压缩机入口安装流量、温度监侧仪表，出口安装压力监侧仪表，该监侧系统与报警、调节和停机联锁，一旦力监侧仪表，该监侧系统与报警、调节和停机联锁，一旦进入喘振能自动报警、调节和停机。进入喘振能自动报警、调节和停机。（3 3）通过降低压缩机转速使流量减少而不至于发生喘振。）通过降低压缩机转速使流量减少而不至于发生喘振。（4 4）在压缩机出入口设置返飞动线，此方法使压缩机出口）在压缩机出入口设置返飞动线，此方法使压缩机出口流量部分返回入口，增加压缩机入口流量，机组消耗功率流量部分返回入口，增加压缩机入口流量，机组消耗功率但不发生喘振。但不发生喘振。（5 5）操作者应了解压缩机的性能曲线，熟悉各监测系统和）操作者应了解压缩机的性能曲线，熟悉各监测系统和控制调节系统的管理和操作，尽量使压缩机不进入喘振状控制调节系统的管理和操作，尽量使压缩机不进入喘振状态。态。防止发生喘振的办法防止发生喘振的办法+在操作中任何时候，包括减负荷生产的时候，都要保证压缩机的实际吸入量。由于工艺条件的变化，吸入流量可能有变化，因此设计上采用加入回流量的办法来避免发生喘振。为了压缩机的安全运转，回流量加吸入流量的和应大于极限流量，这个关系用防喘裕度来表示；不要把防喘裕度控制过大，造成蒸气紧张浪费动力。条件变化时，不要让实际流量降到极限流量以下。2024/9/18 周三31 油系统是汽轮机和压缩机所共有的，具备完整的油路系统是保证大机组正常运行的必要条件。1）油路主要构件：油箱、油泵、蓄压器、油冷器、油过滤器、滑润油高位槽、密封油处理装置。2）油系统提供三种油：a、调速油；b、润滑油；c、密封油。（丙烯酸装置的两台压缩机K1101和K1102没有密封油系统）压缩机的油系统压缩机的油系统总结总结+压缩机操作规则可以归纳为以下几句话：入口加流量，出口保通畅；背压要降低，回流或空放；升压先升速，降速先降压。