离心式空压机工艺.docx

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离心式空压机工艺

离心式空压机工艺

一、概论

1.1紧缩机的分类：

（1）往复式活塞（柱塞）紧缩机；

（2）螺杆式紧缩机（类似罗茨式风机）；

（3）离心式紧缩机（类似离心式风机）；

风机除按工作原理分类外，还常按其产生全压的高低来分类：

（a）风扇指在标准状况下，风机产生的额定全压低于98Pa的风机。

这种风机无机壳，故又称自由风扇。

（b）通风机指在设计条件下，风机产生的额定全压值在98Pa～14700Pa之间的风机。

在各类风机中，通风机应用最为普遍，如发电厂顶用的各类风机大体上都是通风机。

（c）鼓风机指气体经风机后的压力升高在14700Pa～196120Pa之间的风机。

也称高压风机。

（d）紧缩机指气体经风机后的压力升高大于196120Pa，或紧缩比大于3.5的风机。

也称超高压风机。

1.2紧缩机的工作原理

依照工作方式的不同，紧缩机可分为两大类——容积型与速度型。

   容积型紧缩机是靠工作腔容积的改变来实现吸汽、紧缩、排汽等进程。

属于这种紧缩机的有往复式紧缩机和回转式紧缩机。

速度型紧缩机是靠高速旋转的叶轮对气体做功，压力升高，并完成输送气体的任务。

属于这种紧缩机的有离心式和轴流式紧缩机，目前经常使用的是离心式紧缩机。

1.2.2离心式紧缩机的大体知识

1）要紧性能参数

（1）         排气量Q（m3/min）

  指单位时刻内紧缩机在特定的进气状态下的排气量。

那个特定进气状态通常指进气口压力为一个标准大气压，温度为20℃（化工行业常取进气口温度为0℃）。

（2）         排气压力P2（Pa）

指紧缩机输出气体在最终排出处的绝对压力。

排气压力为气体的静压头与速度压头之和。

一样情形下，静压头占大多数的份额。

紧缩机的排气压力与进气压力之比，称压力比或压比，用ε表示；即ε＝排气压力/进气压力。

（3）         转速n（r/min）

   指紧缩机的转子速度。

对活塞式紧缩机，指其曲轴的转速。

（4）         轴功率Ps（kW）

指紧缩机在理想状态下工作的理论功率与各类损耗功率之和，也称实际功率。

紧缩机的驱动功率为原动机的输出功率。

原动机的额定输出功率常为紧缩机额定轴功率的（1.1～1.2）倍。

（5）  效率η（％）

  指紧缩机的理论功率与实际轴功率的比值。

效率η是评判紧缩机经济性的重要指标。

（6）  容积比能 （kW/（m3/min））

   紧缩机在排气压力必然的条件下，轴功率与排气量的比值，表示输出单位排气量所消耗的轴功率。

（7）  排气温度  （℃）

紧缩机工作时，压力比越大，效率越低，其排气温度就越高。

由于多种缘故，排气温度不能太高。

通常规定紧缩机排气温度不能高于160℃。

受工作介质理化性能的限制，工艺紧缩机的排气温度要求更低一些。

2）离心式紧缩机经常使用术语

级：

由一个叶轮与其相配合的固定元件所组成

段：

以中间冷却器作为分段的标志，如前所

述，气流在第三级后被引出冷却，故它为

二段紧缩。

缸：

一个机壳称为一缸，多机壳称为多缸（在

叶轮数较多时采纳）

列：

指紧缩机缸的排列方式，一列可由一至几

个缸组成

3）整机结构

1.2.3 离心式紧缩机的典型工作特性曲线见以下图。

转速n固按时，排气压力与排气量可用式P2=a-bQ2表示，式中a、b为实测数据用最小二乘法回归取得的系数。

降低转速后，P2—Q曲线向左下方移动。

虚线以左为紧缩机喘振区。

转速n固按时，轴功率与排气量可近似用式Ps=aQ-bQ3表示。

排气量过大时，由于发生阻塞工况，压比和效率都急剧下降。

改变转速n，可在相当大的范围内调剂排气压力和排气量；又因为可不能产生其他附加损耗，效率转变不大。

 紧缩机的工况调剂

紧缩机实际运行时，由于工艺参数的调整、工作介质理化性能的转变、外界环境条件的改变等缘故，常常需要对紧缩机工作状况作及时的调剂，以知足生产工艺的要求。

紧缩机的工况调剂，有排气压力不变下的排气量调剂，有排气量不变下的排气压力调剂，也有排气压力和排气量同时作调剂。

紧缩机的工况调剂，是通过改变紧缩机的工作点来完成的。

改变紧缩机气体负荷管网的阻抗曲线，或改变紧缩机自身的工作曲线，都能够改变系统的工作点，实现工况调剂。

a  出口节流阀调剂

   在紧缩机排气口安装调剂阀，见图6。

   出口节流阀V全开时，管网阻抗曲线为1，工作点为A。

关小阀V后，管网阻抗变大为2，工作点移到B，排气量从Q1下降到Q2，紧缩机排气压力那么从P1增大到P2，但压力（P2-P1）完全消耗在阀V的节流损失上。

因此，出口节流调剂是不经济的，而且调剂排气量范围越大越不经济。

b  入口节流阀调剂

   在紧缩机进气口安装调剂阀，见图7。

   入口节流阀V全开时，Ps’=Ps，紧缩机特性曲线为1，管网阻抗曲线为3，工作点为A。

关小阀V后，Ps’

C点为出口节流调剂到Q2时的工作点，显见h3>h2。

因此，入口节流调剂比出口节流调剂要经济。

c  入口导叶调剂

   在紧缩机叶轮入口前设置可转动的入口导向叶片，通过改变导向叶片的安装角，使进入叶轮的气流产生预旋绕，以改变紧缩机工作曲线实现工况调剂。

   加大入口导向叶片的安装角后，Q-P曲线下移，轴功率Ps曲线也下移，见图8。

调剂排气量较小时，入口导向叶片调剂的节能成效较好；随着排气量调剂范围的增大，入口导叶的节流作用慢慢增强，调剂的经济性也随之下降。

d  改变转速调剂

   改变紧缩机转子转速时，紧缩机的工作特性曲线呈大体平移态势。

排气压力与转速的平方近似成正比，工况可调剂的范围大。

当系统静能头为零即管网阻抗曲线过原点时，轴功率与转速的立方近似成正比，调剂工况的经济性最好。

改变转速调剂可不能造成其他附加损耗，紧缩机效率大体不降低，见图9。

变速调剂的实际节能成效受到转速效应、系统静能头不为零、变速设备自身耗能等因素的阻碍。

变速调剂装置还需要必然的初投资。

三种工况调剂方式的比较见图10。

1.2.5离心式紧缩机的工作原理和应用

离心式紧缩机通太高速旋转的叶轮，把原动机的能量传送给气体，使气体压力和速度提高，气体在紧缩机内固定元件中将速度能转换为压力能。

要紧用来紧缩和输送气体。

离心式紧缩机的工作原理是气体进入离心式紧缩机的叶轮后，在叶轮叶片的作用下，一边随着叶轮作高速旋转，一边在旋转离心力的作用下向叶轮出口流动，并受到叶轮的扩压作用，其压力能和动能均取得提高，气体进入扩压器后，动能又进一步转化为压力能，气体再通过弯道、回流器流入下一级叶轮进一步紧缩，从而使气体压力达到工艺所需的要求。

离心式紧缩机的原理与活塞式紧缩机有全然区别，它不是利用气缸容积减小的方式来提高气体的压力，而是依托动能的转变来提高气体压力。

离心式紧缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动气体运动或使气体取得动能，然后使部份动能转化为压力能，从而提高气体的压力。

这种紧缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向被甩出去，因此称这种型的紧缩机为离心式紧缩机。

它与离心式风机有专门大的相似的地方。

离心式空气紧缩机原理是由叶轮带动气体做高速旋转，使气体产生离心力，由于气体在叶轮里的扩压流动，从而使气体通过叶轮后的流速和压力取得提高，持续地生产出紧缩空气。

离心式空气紧缩机属于速度式紧缩机，在用气负荷稳固时离心式空气紧缩机工作稳固、靠得住。

①结构紧凑、重量轻，排气量范围大；②易损件少，运转靠得住、寿命长；③排气不受润滑油污染，供气品质高；④大排量时效率高、且有利于节能。

离心式空气紧缩机的结构特点：

 离心式空气紧缩机组结构简单，运行靠得住；离心紧缩机要紧由转子和定子两大部份组成。

转子包括叶轮和轴。

叶轮上有叶片，另外还有平稳盘和轴封的一部份。

定子的主体是机壳（气缸），定子上还安排有扩压器、弯道、回流器、迸气管、排气管及部份轴封等。

离心紧缩机的工作原理为，当叶轮高速旋转时，气体随着旋转，在离心力作用下，气体被甩到后面的扩压器中去，而在叶轮处形成真空地带，这时外界的新鲜气体进入叶轮。

叶轮不断旋转，气体不断地吸入并甩出，从而维持了气体的持续流动。

离心式空气紧缩机要紧构件、空气动力部份、级间冷却器、整体传动装置、润滑系统和操作控件的制造都能够保证提供靠得住的性能；在紧缩空气气道中，离心式空气紧缩机没有任何需润滑部件；离心式空气紧缩机精准平稳的挠性碟片式联轴器，将振动降至最低，而且不需要联接器润滑油，也能够提供其它联接方式；离心式空气紧缩机紧凑的成套底座，将框架、中间冷却器和润滑油箱集成在一路，从而具有超卓的扭转刚度。

  离心式空气紧缩机的应用：

离心式空气紧缩机普遍应用于汽车、化工、制药、采矿和空气分离等行业，离心式空气紧缩机也在这些行业有着良好的进展前景

离心式空气紧缩机的优势：

与往复式紧缩机比较，离心式紧缩机具有下述优势：

一、结构紧凑，尺寸小，重量轻；二、排气持续、均匀，不需要级间中间罐等装置；3、振动小，易损件少，不需要庞大而笨重的基础；4、除轴承外，机件内部不需润滑，省油，且不污染被紧缩的气体；五、转速高；六、维修量小，调剂方便。

紧缩机的要紧功能和用途:

空气压缩机的特点

　　由电动机直接驱动紧缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引发气缸容积转变。

由於气缸内压力的转变，通过进气阀使空气通过空气滤清器（消声器）进入气缸，在紧缩行程中，由於气缸容积的缩小，紧缩空气通过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关操纵而自动停机。

当储气罐压力降至0.5--0.6MPa时压力开关自动联接启动。

（2）空气紧缩机的选择

　　空气紧缩机的选择要紧依据气动系统的工作压力和流量。

MPa。

　　第一按空压机的特性要求，选择空压机的类型。

再依照气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确信空压机的输出压力pc和吸入流量qc，最终选取空压机的型号。

　　1）空压机的输出压力pc

　　pc=p+∑△p

　　pc：

空压机的输出压力

　　p：

气动执行元件的最高利用压力

　　∑△p：

气动系统的总压力损失。

　　一样情形下，∑△p=0.15~0.2MPa。

　　2）空压机的吸入流量qc

　　不设气罐，qb=qmax

　　设气罐，qb=qsa

　　qb：

气动系统提供的流量

　　qmax：

气动系统的最大耗气量

　　qsa：

气动系统的平均耗气量

　　空压机的吸入流量，qc=kqb

　　qc：

空压机的吸入流量

　　k：

修正系数。

要紧考虑气动元件、管接头等处的漏损、气动系统耗气量的估算误差、多台气动设备不同时利用的利用率和增添新的气动设备的可能性等因素。

一样k=1.5~2.0.

　　3）空压机的功率P

　　p=（n+1）*k*p1*qc*（pc/p1）^{[（k-1）/[（n+1）*k]-1}/（k-1）*0.06

（3）空气紧缩机的用途

　　a、传统的空气动力：

，、风镐、气动扳手，气动喷砂；

　　b、仪表操纵及自动扮装置，如加工中心的刀具改换等c、车辆制动，门窗启闭；

　　d、喷气织机顶用紧缩空气吹送纬纱以代替梭子；

　　e、食物、制药工业，利用紧缩空气搅拌浆液；

　　f、大型船用的起动；

g、风洞实验、地下通道换气、金属冶炼；

　　h、油井压裂；

　　i、高压空气爆破采煤；

　　j、武器系统，导弹发射、鱼雷发射；

　　k、潜艇沉浮、沉船打捞、海底石油勘探、气垫船；

　　l、轮胎充气；

　　m、吹