《化工機械結原理電子課件及素材第七章 離心式壓縮機》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《化工機械結原理電子課件及素材第七章 離心式壓縮機（53頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、【知識目標知識目標】掌握離心式壓縮機的結構、工作原理和工作過程，離心式壓縮機各零部件的組成?！灸芰δ繕四芰δ繕恕磕芊治鲭x心式壓縮機主要零部件的基本結構和特點。第五章第五章 離心式壓縮機離心式壓縮機離心式壓縮機整體結構離心式壓縮機整體結構第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、離心式壓縮機的應用一、離心式壓縮機的應用v逐步取代活塞式壓縮機壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體v在大型合成氨廠用于氮氣（N2）和氫氣（H2）的壓縮合成為氨。v大型乙烯生產(chǎn)廠的裂解氣壓縮機、乙烯壓縮機和丙烯壓縮機v還廣泛用于制氧、制冷、石油煉制、和原子能工業(yè) 二、離心式壓縮機的特點二、離心式壓縮機的特點 離心式壓縮機的優(yōu)點 與活塞式壓縮機相
2、比：1轉速高，氣量大，生產(chǎn)能力大，結構簡單緊湊，重量輕，機組尺寸小，占地面積小。2運轉平穩(wěn)，操作可靠，運轉率高，易損件少，備件需用量少，不需要備機，維護費用低，人員少。3對化工介質可以做到絕對無油壓縮，有利于化學反應和提高合成率，延長觸媒壽命。特別適用于壓縮氧氣等介質。4大型化工廠用副產(chǎn)蒸汽驅動工業(yè)汽輪機作動力帶動離心式壓縮機，熱能綜合利用好，節(jié)約動力投資，降低生產(chǎn)成本。5汽輪機驅動的離心式壓縮機與具有相同排氣量的由電機驅動的活塞式壓縮機相比投資費用較低。離心式壓縮機的缺點 1活塞式壓縮機每級的壓力比可達24以上，而離心式壓縮機的單級壓力比很少超過3，因此不易在高壓比的同時獲得小氣量。對高壓力
3、比、小流量的離心式壓縮機由于氣流通道較窄，使制造加工困難，同時，流動損失較大，壓縮機效率降低。2離心式壓縮機只能在設計工況下工作才能獲得最高效率，離開設計工況點操作效率就會下降，即穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟性較差。3由于氣流速度高，能量損失大，故離心式壓縮機效率一般比活塞式壓縮機低510%。第二節(jié)第二節(jié) 離心式壓縮機的結構及工作原理離心式壓縮機的結構及工作原理一、離心式壓縮機的總體結構及工作過程一、離心式壓縮機的總體結構及工作過程 離心式壓縮機主要由轉子、固定元件、軸承及密封裝置等部件組成。其中轉子由主軸、葉輪、聯(lián)軸器、平衡盤等組成；機殼、隔板、吸氣室、擴壓器、彎道及回流器等稱
4、為固定元件；離心式壓縮機的密封裝置包括級間密封和軸端密封。人們又習慣地將固定元件和密封裝置統(tǒng)稱為定子。吸氣室將所需壓縮的氣體，由進氣管或中間冷卻器的出口均勻地導入葉輪去進行增壓。因此，在每一段的第一級進口都設有吸氣室。BCH型離心式壓縮機 氣體進入葉輪后，高速旋轉的葉輪對氣體做功，增加氣體的能量，使流出葉輪的氣體壓力和速度均得到提高。氣體從葉輪中流出時具有較高的速度，通過流通截面積逐漸擴大的擴壓器，速度能轉變?yōu)殪o壓能，以提高氣體的壓力，如圖a所示。擴壓器后的氣體通過彎道均勻地引入下級葉輪的進口。蝸殼將擴壓器或葉輪后面的氣體匯集起來并引出機外。由于蝸殼外徑逐漸增大及流通截面逐漸增大，在匯集氣流的
5、過程中它還起到一定的降速擴壓作用，如圖b所示。離心式壓縮機的中間級和末級結構1-葉輪；2-擴壓器；3-彎道；4-回流器；5-蝸殼二、離心式壓縮機的工作原理 氣體由吸氣室吸人，流經(jīng)葉輪時葉輪對氣體作功，使氣體的壓力、速度、溫度提高，比容縮小。經(jīng)過葉輪出來而獲得能量的氣體，進入擴壓器，使速度降低，壓力進一步得到提高。最后經(jīng)彎道、回流器導入下一級葉輪而繼續(xù)壓縮。壓縮機共有6個葉輪，氣體經(jīng)過6級壓縮而獲得能量。為了節(jié)省功耗及防止氣溫過高，機體分成兩段，每段由3級組成。氣體經(jīng)過一段壓縮后，從蝸殼引出到外部的冷卻器中去冷卻，然后再重新引人機體的第二段進一步壓縮，直到由最后一級的蝸殼引出壓縮機。三、離心式壓
6、縮機的主要性能參數(shù)三、離心式壓縮機的主要性能參數(shù) 排氣壓力壓縮機出口處的絕對壓力，也稱終壓，單位常用Pa或Mpa表示。排氣量 單位時間內能壓送的氣體量。一般規(guī)定排氣量是按照壓縮機入口處的氣體狀態(tài)計算的體積流量。單位常用m3/min或m3/h.壓力比出口絕對壓力Pd與進口絕對壓力Ps的比值。表示壓縮機升高氣體壓力的能力。轉速轉子單位時間的轉數(shù)，單位常用r/min。功率指軸功率，即驅動機傳給壓縮機軸的功率，單位用KW表示。效率氣體增加能量與消耗機械能的比值，損失的能量越少，氣體獲得的能量就越多，效率也就越高。第三節(jié)第三節(jié) 離心式壓縮機的主要零部件離心式壓縮機的主要零部件 主要零部件 轉動元件 固定
7、元件 密封裝置 主軸 推力盤、軸套 緊圈、固定環(huán) 彎道、回流器 迷宮密封 葉輪 平衡裝置 吸氣室 擴壓器 蝸殼 浮環(huán)密封 滑動軸承 一、轉子一、轉子 由主軸以及套在軸上的葉輪、平衡盤，推力盤、聯(lián)軸器和卡環(huán)等組成。轉子示意圖1-主軸；2-葉輪；3-平衡盤；4-推力盤；5-軸套；6-螺母；7-鍵；8-聯(lián)軸器；9-平衡環(huán) 1主軸主軸 起支承旋轉零件及傳遞扭矩的作用。結構形式有階梯軸、節(jié)鞭軸和光軸之分，常采用35CrMo、40Cr、2Crl3等鋼材鍛制而成。2葉輪葉輪 用于對氣體做功，提高氣體壓力和流速，多用閉式葉輪。根據(jù)制造工藝不同分為焊接葉輪、鉚接葉輪、鑄造葉輪和電蝕加工葉輪。輪盤、輪蓋一般采用優(yōu)
8、質碳素結構鋼、合金結構鋼或不銹鋼，如45、35CrMo、35CrMoV、34CrNi3Mo、18CrMnMoB等；葉片可采用合金結構鋼或不銹鋼加工，如20MnV、30CrMnSi、2Crl3等。離心式壓縮機葉輪離心式壓縮機葉輪機床正在加工葉片3緊圈和固定環(huán)緊圈和固定環(huán) 葉輪等零件與主軸的配合一般都采用過盈配合，再采用埋頭螺釘加以固定，有的結構不允許采用螺釘固定則采用兩半固定環(huán)及緊圈加以固定。固定環(huán)由兩個半圈組成，加工時按尺寸加工成一圓環(huán)，然后鋸成兩半，其間隙不大于3mm。裝配時先把兩個半圈的固定環(huán)裝在軸槽內，隨后將緊圈加熱到大于固定環(huán)外徑，并熱套在固定環(huán)上，冷卻后即可牢固地固定在軸上。4軸向力
9、及平衡裝置軸向力及平衡裝置 離心式壓縮機軸向力產(chǎn)生原因同離心泵一樣，其方向從高壓端指向低壓端。軸向力過大，引起轉子竄動，使轉子上的零件和固定元件碰撞，嚴重的會使軸瓦燒壞，機器破壞。軸向力的平衡方法：葉輪對稱排列平衡盤裝置 安裝在汽缸末級(高壓端)的后端，一側受到末級葉輪出口氣體壓力的作用，另一側與壓縮機的進氣管相接，平衡盤兩側產(chǎn)生一個方向與葉輪軸向力相反的平衡力，平衡掉大部分軸向力，剩余軸向力由止推軸承承受。葉輪背面加筋 高壓離心式壓縮機可以在葉輪背面加筋，葉輪旋轉時可以大大減小輪盤帶筋部分的壓力。合理選擇筋的長度，可將葉輪的部分軸向力平衡掉。這種方法在介質密度較大時，效果更為明顯。5 5推力
10、盤推力盤 由于平衡盤只平衡部分軸向力，其余軸向力通過推力盤傳給止推軸承上的止推塊。6 軸套軸套 軸套的作用是使軸上的葉輪與葉輪之間保持一定的間距，防止葉輪發(fā)生軸向竄動。推力盤結構 軸套結構 固定元件包括：吸氣室、擴壓器、彎道、回流器和蝸殼等。1吸氣室吸氣室 其作用是把所需壓縮的氣體，由進氣管道或中間冷卻器的出口，均勻地引入葉輪進行增壓。二、固定元件二、固定元件2擴壓器擴壓器 把從葉輪流出較高速度的氣體減速，把速度能轉變?yōu)殪o壓能，以提高氣體的壓力。擴壓器一般有無葉、葉片、直壁等型式。無葉片擴壓器結構簡單，造價低，具有良好的適應性。但徑向尺寸較大，流動損失較大，效率較低。葉片擴壓器擴壓程度大，外形
11、尺寸小，效率較高，但穩(wěn)定工作范圍比無葉片擴壓器小。直壁擴壓器的通道基本上是直線形，有較高的效率和較好的擴壓效果，氣體流動損失較小。缺點是對工況適應性差，結構復雜，徑向尺寸太大，加工較困難，故僅適用于流量較小的壓縮機。無葉片擴壓器 葉片擴壓器 直壁擴壓器 3彎道和回流器彎道和回流器 擴壓器是由機殼和隔板構成的半環(huán)形空間。氣體擴壓后經(jīng)彎道引入下級葉輪?；亓髌鞯淖饔檬鞘箽饬靼此璧姆较蚓鶆虻剡M入下一級，它由隔板和導流葉片組成。4蝸殼蝸殼 蝸殼也稱排氣室，作用是將氣體導人中間冷卻器或壓縮機后面的輸氣管道。蝸殼曲率半徑及通流截面的逐漸擴大有一定的降速增壓作用。三、密封裝置三、密封裝置 分內密封，外密封兩
12、種。內密封防止氣體在級間倒流，如輪蓋處密封，隔板和轉子間的隔板密封；外密封減少和杜絕機器內部的氣體向機外泄漏，或外界空氣竄入機器內部，如機器的軸端密封。1、迷宮密封 迷宮密封又稱梳齒密封。氣體在梳齒狀密封間隙流過時壓力和溫度都下降，速度增加，使一部分靜壓能轉變?yōu)閯幽堋．敋怏w進入梳齒之間的空腔時，由于流道的截面積突然擴大，這時氣流形成很強烈的旋渦，速度幾乎完全消失，動能轉變成熱能，而空腔中的壓力不變。氣體依次通過各梳齒，壓力不斷降低，從而達到密封的目的。密封中氣體的流動曲折型迷宮密封平滑型迷宮密封 臺階型密封 蜂窩型密封 2、浮環(huán)密封 浮環(huán)密封主要由幾個浮動環(huán)組成，高壓油注入密封體向左右兩邊溢出
13、，左邊為高壓側，右邊為低壓側，流入高壓側的油通過高壓浮環(huán)、擋油環(huán)及甩油環(huán)由回油孔排出。流入低壓側的油通過幾個浮環(huán)流出密封體。浮環(huán)徑向活動掛在軸套上，當軸轉動時浮環(huán)被油膜浮起，所形成的油膜把間隙封閉以防止氣體外漏。由于是油膜起主要密封作用，所以又稱為油膜密封。浮環(huán)密封1-浮環(huán)；2-固定環(huán)；3-銷釘；4-彈簧；5-軸套；6-擋油環(huán)；7-甩油環(huán)；8-軸；9-迷宮密封10-密封；11回油孔；12-進油孔3、干氣密封 干氣密封也由動環(huán)、靜環(huán)、彈簧等組成，不同之處在動環(huán)端面開有氣體動壓槽。動環(huán)密封面分為外區(qū)和內區(qū)。外區(qū)由動壓槽和密封堰組成，內區(qū)又稱密封壩，是指動環(huán)的平面部分。工作時，動環(huán)隨轉子一起轉動，氣
14、體被引入動壓槽，在槽內被壓縮的同時，受密封堰的阻攔壓力進一步升高。這一壓力克服靜環(huán)后面彈簧力和作用在靜環(huán)上的流體靜壓力，把靜環(huán)推開，使動環(huán)和靜環(huán)之間的接觸面分開而形成一層穩(wěn)定的動壓氣膜，對動環(huán)和靜環(huán)的密封面提供充分的潤滑和冷卻，同時阻止氣體介質通過，從而實現(xiàn)氣體介質的密封。在壓縮機應用領域，干氣密封正逐漸替代浮環(huán)密封、迷宮密封和機械密封。干氣密封結構示意圖 動環(huán)密封面結構 1-動環(huán)；2-靜環(huán)；3-彈簧；4,5,8-形環(huán)；6-轉軸；7-組裝件4、磁流體密封 磁流體密封是一種新型的密封。永久磁環(huán)、極板和軸(或套)等構成磁路，在磁場作用下，誘附磁流體于靜止的極板與轉動軸之間的間隙通道中，形成流體O形
15、環(huán)，將間隙完全封堵，并且具有承壓能力，防止氣(或液)體由高壓側向低壓側的泄漏，達到完全密封的目的。磁流體是種大小為10010-10m左右的固體微粒（金屬氧化物）懸浮于載液中的膠狀流體。它具有流體的特點，在外界磁場作用下才顯磁性。選擇不同的固體微?；蜉d液以及改變它們的組成配比，可得到不同性質的磁流體。磁流體旋轉軸封示意圖1-箱體；2-永久磁環(huán)；3-極板；4-轉軸；5-磁流體形環(huán)；6-磁力線Pa-大氣側壓力；Pg-氣體側壓力四、滑動四、滑動軸承軸承 離心式壓縮機有徑向軸承和止推軸承。徑向軸承的作用是支承轉子重量和附加徑向力，保證轉子正常運轉。止推軸承則承受轉子上的剩余軸向力，限制轉子軸向竄動。1徑
16、向軸承 徑向軸承的結構形式很多，目前比較常用的是圓瓦軸承、橢圓瓦軸承和可傾瓦軸承。(1)圓瓦軸承 上下兩半瓦由螺釘連接在一起，用銷釘對正。軸瓦內孔澆鑄巴氏合金。潤滑油經(jīng)由下軸瓦墊塊上的孔進入軸瓦并由軸頸帶人油楔，經(jīng)由軸承的兩端而泄人軸承箱內。墊塊用于調整軸承位置，保證軸瓦在軸承殼中定位及對中。圓瓦軸承多用于低速、重載的離心式壓縮機上。圓瓦軸承(2)橢圓瓦軸承 橢圓瓦軸承的軸瓦內表面呈橢圓形，軸承側隙大于或等于頂隙，一般頂隙約為軸徑d的(115)/1000，側隙約為(13)d/1000。軸頸在旋轉中形成上下兩部分油膜，兩部分油膜的壓力產(chǎn)生的合力與外載荷平衡。與圓瓦軸承相比穩(wěn)定性好。在運轉中若軸向
17、上晃動，則上面的間隙變小，油膜壓力變大，下面的間隙變大，油膜壓力變小，兩部分力的合力變化會把軸頸推回原來的位置，使軸運轉穩(wěn)定；同時由于其側隙比圓柱軸承側隙大，所沿軸向流出的油量大，散熱好，軸承溫度低。但是，這種軸承的承載能力比圓瓦軸承低，功率消耗大，水平方向抗振性差。橢圓瓦軸承(3)可傾瓦軸承 又稱傾斜塊式徑向軸承。主要由軸承套、兩側油封和可以自由擺動的多個瓦塊構成。每塊瓦的外徑都小于軸承套的內徑。瓦背圓弧與軸承套孔是線接觸，用銷釘或螺釘定位。當機組轉速、負荷等運行條件變化時，瓦塊能在套的支承面上自由地擺動，自動調節(jié)瓦塊位置，形成最佳潤滑油楔。瓦塊澆注有巴氏合金?？蓛A瓦軸承與其他軸承相比，其特
18、點是由多塊瓦組成，每一瓦塊可以擺動，因而使可傾瓦軸承在任何情況下有利于形成最佳油膜，不易產(chǎn)生油膜振蕩。五油楔傾斜塊式徑向軸承1-瓦塊；2-上軸承套；3-螺栓；4-圓柱銷；5-下軸承套；6-定位銷釘；7-進油節(jié)流環(huán) 2止推軸承 止推軸承的止推盤與止推塊之間具有一定的間隙，止推塊可以擺動。當止推盤隨軸高速旋轉時，潤滑油被帶入止推盤和止推塊的間隙中，從而產(chǎn)生油壓來平衡軸向力，同時形成油膜使止推盤與止推塊處于液體摩擦狀態(tài)，以減少其摩擦，保證止推軸承正常運行。止推軸承簡圖1-止推盤；2-止推塊 (1)金斯泊爾軸承 其活動部分是由扇形止推塊、上搖塊、下?lián)u塊三層零件疊成，故又稱浮動疊層式止推軸承。扇形止推塊
19、底部鑲有硬質合金做成的支承面，支承在上搖塊上可以自由擺動，上搖塊則支在下?lián)u塊上，下?lián)u塊本身又可在殼內擺動，它們彼此間均能作相對擺動因此能更好地保證各塊扇形止推塊自動調位，受力更為均勻。金斯泊爾軸承承載能力大，允許推力盤有較高的線速度，磨損較慢，使用壽命長，更適宜用于高速重載的離心式壓縮機中。其缺點是軸向尺寸較大，制造工藝較復雜。金斯泊爾止推軸承1-扇形止推塊；2-上搖快；3-下?lián)u塊（2）米契爾軸承 米契爾軸承為徑向止推軸承結構。止推軸承由止推盤和止推塊組成。止推盤隨軸轉動，止推塊和支承螺釘一起裝在半圓套環(huán)及薄環(huán)上。止推塊通過塊下的球面支點與薄環(huán)接觸將軸向力傳到軸承座上。止推塊上面澆有巴氏合金，
20、底部的球面支承使止推塊能自動調位，形成適宜的油膜。徑向軸承左側也澆有巴氏合金，既能防止軸肩與軸瓦相摩擦，又能避免壓縮機在開車時，因氣體沖力而產(chǎn)生的轉子向高壓側竄動現(xiàn)象。徑向軸承的徑向位置可以通過改變墊塊的厚度來調整，并可以用調節(jié)墊片進行對中。1,3-墊塊；2-墊片；4-油孔；5銷釘；6,8-螺母；7,9,12,15,19-螺釘；10-套環(huán)；11-薄環(huán)；13-密封環(huán)；14-止推塊；16-上軸瓦；17,18-軸向墊塊；20-止推盤；21-下軸瓦離心式壓縮機組離心式壓縮機組【本章小結本章小結】1、離心式是速度式壓縮機，依靠離心力工作。2 、離心式壓縮機結構簡單緊湊，占地面積小，易損零件少，便于檢修，運轉可靠，連續(xù)運轉周期長，生產(chǎn)能力大，供氣量均勻，但流動損失大，效率低于活塞式壓縮機。3、轉動元件由主軸、葉輪、平衡盤、推力盤、聯(lián)軸器、套筒（或軸套）以及緊圈和固定環(huán)等組成；固定元件由吸氣室、擴壓器、彎道、回流室及蝸殼等組成。4、離心式壓縮機采用非接觸式節(jié)流密封，有迷宮密封、浮環(huán)密封、機械密封、干氣密封等5、離心式壓縮機采用動壓潤滑軸承，多油楔軸承抗油膜振蕩能力強。徑向軸承采用五油楔的可傾瓦，止推軸承金斯泊爾軸承和米契爾軸承。本課件中部分圖片和動畫本課件中部分圖片和動畫素材采集自北京東方仿真控制素材采集自北京東方仿真控制技術有限公司，特此致謝！技術有限公司，特此致謝！
化工機械結原理電子課件及素材第七章 離心式壓縮機
