透平压缩机的操作原理及故障处理汇编Word文档下载推荐.docx
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西门子工业（原来的德马格－德拉瓦）、盖哈哈-波尔西克（GHH-BORSIG）；
⑷瑞士有一家：
苏尔寿（SULZER）；
⑸瑞典有一家：
阿特拉斯（ATLASCOPCO）；
⑹韩国有一家：
三星动力。
⒈国外压缩机企业简介：
美国英格索兰公司是一家在全球五百家，最大工业企业中名列前茅的跨国公司，成立于1871年，至今已有129年的历史。
瑞士苏尔寿公司公司”是世界著名跨国工业集团公司，创建于1834年，已有一百多年历史。
2.在选型时应注意：
⑴使用进口设备，注意电控、仪控、机械备件等方面的配置，同时注意国内厂家可替代的备件，维修时费用可以降低。
⑵使用空气作介质时，应同时考虑机前过滤器的选型；
灰尘进入机组，易使振动升高，发生的故障率较高。
使用洁净介质时，发生的故障率相对较少。
⑶从使用的角度来看，国外的压缩机真正能够“洋为中用”才是重要的。
二、国内著名的压缩机企业
沈阳气体压缩机股份有限公司：
杭州杭氧股份有限公司：
[br]
第二章离心压缩机
第一节离心压缩机概述
离心压缩机是产生压力的机械，是透平压缩机的一种。
透平是英译音“TURBINE”，即旋转的叶轮。
在全低压空分装置中，离心压缩机得到广泛应用，逐渐出现了离心压缩机取代活塞压缩机的趋势。
指气体在压缩机中的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。
二、工作原理：
是具有叶片的工作轮在压缩机的轴上旋转，进入工作轮的气体被叶片带着旋转,增加了动能（速度）和静压头（压力）,然后出工作轮进入扩压器内,在扩压器中气体的速度转变为压力,进一步提高压力,经过压缩的气体再经弯道和回流器进入下一级叶轮进一步压缩至所需的压力。
打个比方说：
一般是由一台原动机（电机）带动一根轴，轴上装有有4个叶轮，就好象一根轴带了4个电扇，一个电扇的风传给了第二个电扇，又传给了另一个电扇，最后你感觉到风的力量很大一样。
离心压缩机就是这样通过叶轮把气体的压力提高的。
气体在叶轮中提高压力的原因有两个:
一是气体在叶轮叶片的作用下,跟着叶轮作高速的旋转,而气体由于受旋转所产生的离心力的作用使气体的压力升高,其次是叶轮是从里到外逐渐扩大的,气体在叶轮里扩压流动,使气体通过叶轮后压力得到提高。
三、特点：
离心压缩机是一种速度式压缩机，与其它压缩机相比较：
优点：
⑴排气量大，排气均匀，气流无脉冲。
⑵转速高。
⑶机内不需要润滑。
⑷密封效果好，泄露现象少。
⑸有平坦的性能曲线，操作范围较广。
⑹易于实现自动化和大型化。
⑺易损件少、维修量少、运转周期长。
缺点：
⑴操作的适应性差，气体的性质对操作性能有较大影响。
在机组开车、停车、运行中，负荷变化大。
⑵气流速度大，流道内的零部件有较大的摩擦损失。
⑶有喘振现象，对机器的危害极大。
四、适用范围：
大中流量、中低压力的场合。
五、分类：
⑴按轴的型式分：
单轴多级式，一根轴上串联几个叶轮。
双轴四级式，四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端，旋转*电机通过大齿轮驱动小齿轮。
⑵按气缸的型式分：
水平剖分式和垂直剖分式。
⑶按级间冷却形式分类：
级外冷却，每段压缩后气体输出机外进入冷却器。
机内冷却，冷却器和机壳铸为一体。
⑷按压缩介质分类：
空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。
第二节操作机组
介绍沈鼓空压机、杭氧氧气透平压缩机、瑞士苏尔寿空压机、美国英格索兰压缩机
下面将以下使用的压缩机为例，结合相关书籍、说明书、规程以及相关论坛、网站的资料，汇集内容，共同作好这份资料。
⑴沈鼓空压机：
DH90-6型空气透平压缩机系单进气、双轴、齿轮式、四级等温压缩机。
设计压力0.52MPA,流量75500NM3/H.低速轴转速7142转/分,高速轴9090转/分，由一台电压10000伏,功率7400KW的同步电动机拖动,为空分提供原料气源。
⑵杭氧氧气透平压缩机：
3TYS892TYS60型氧气透平压缩机系双缸，10级，水平剖分型式。
设计压力2.9MPA,流量16000NM3/H，配置了一台功率3400kw的异步感应电动机。
2TYS1002TYS76型氧气透平压缩机系双缸，8级，设计压力2.9MPA,流量23500NM3/H。
⑶瑞士苏尔寿空压机系单进气、齿轮式、等温压缩，设计压力0.52MPa，流量120000NM/M3；
为空分提供原料气源。
（4）美国英格索兰压缩机：
4C90M×
4N2型氮气透平压缩机系单进气，四轴离心式压缩机，设计压力在生产上主要向炼钢压送氮气。
另外为空分设备液体工况提供原料气源，以及作各氧透机组的密封气。
2CLL35M×
3N2型氮气透平压缩机系单进气，三轴离心式压缩机，设计压力2.3MPA,流量5042Nm3/H，在生产上主要向炼钢压送氮气。
目前另两种英格索兰压缩机型号不详，只是流量有所增大变化。
（5）15000Nm3/h～20000Nm3/h空分装置配套
第三节空气透平压缩机情况简介
一、制造商
15000Nm3/h～20000Nm3/h空分装置配套空气透平压缩机制造商有：
a、瑞士MAN-turbo公司（苏尔寿）
b、德国ATLASCOPCO公司
c、美国COOPER公司
二、技术评价
（1）瑞士MAN-turbo公司（苏尔寿）是世界上著名的压缩机制造商，德国ATLASCOPCO公司、美国COOPER公司相对于前一家公司要逊色一些，但他们均具有设计、制造此类空压机的实力。
从技术上看，各制造商均有自己的特点，德国ATLASCOPCO公司、美国COOPER公司两家均采用齿轮式多轴三段压缩，而瑞士MAN-Turbo公司则采用单轴四级压缩。
（2）齿轮式多轴压缩机与单轴压缩机两种方案的比较：
a）齿轮式多轴压缩机由主电机通过联轴器直接驱动大齿轮再由大齿轮带动两根小齿轮轴，每根小齿轮轴上分别有二个或一个叶轮，由于两根小齿轮轴的转速不同，可以实现叶轮与转速的良好匹配且单级压缩比可以比较高；
单轴压缩机由主电机经齿轮箱驱动压缩机主轴，在主轴上安装了四只同方向的各级叶轮，每级叶轮的转速相同；
因此一个转速不能良好的照顾到各个叶轮的匹配。
这种结构前面段叶轮的线速度高，后面段线速度低，因而导致每级压缩比要小一些。
这就是单轴压缩机采用四级压缩而齿轮式多轴压缩机只需三级的原因。
b）齿轮式多轴压缩机一根小轴上最多带两个叶轮，轴向长度短，有利于机器布置及转子、临界转速的提高。
另外小轴上的两个叶轮属背*背形式，转子的轴向力能部分抵消。
单轴压缩机各级叶轮均朝一个方向，各叶轮的轴向力互相叠加，轴向力很大，只能*加平衡盘来平衡轴向力，且对止推轴承要求很高。
c）MAN-Turbo单轴压缩机采用内置式气体冷却器，结构紧凑，由于冷却器布置在转子的两侧，具有吸音的作用，同时单轴压缩机叶轮线速度较小，因此整机噪音较小。
由于单级压缩比小且级间有三个中冷，气体出口温度较低。
但与齿轮式多轴压缩机相比，单轴压缩机耗水量要增加不少。
d）多轴齿轮式压缩机叶轮与主轴的联接，德国ATLASCOPCO公司采用端面齿（HIRTH）联接，这种结构的特点是紧固力大，叶轮可拆卸，重复拆卸对转子的动平衡几乎无影响；
美国COOPER公司叶轮与主轴采用热套型式，属不可拆卸结构。
这一点对今后的转子维修很不利。
MAN-Turbo公司单轴压缩机由于在一根主轴上布置四只叶轮，均采用热套，也属不可拆卸结构。
e）从制造要求看，齿轮式多轴压缩机对齿轮的加工精度要求高。
如果叶轮与主轴采用HIRTH联接，则HIRTH的加工精度也有很高的要求。
（3）从德国ATLASCOPCO公司和美国COOPER两家齿轮式压缩机来看，特别是美国COOPER公司生产的压缩机叶轮采用半开式叶轮，机组效率要低一些。
而且此机型美国COOPER公司来说属非常大的型号，业绩不多。
综上所述，三家制造商从技术上来说，MAN-Turbo公司在空气透平压缩机方面是世界一流的，技术成熟、运行稳定、质量可*，业绩众多，是此类机型的主导产品。
特别是MAN-Turbo公司的单轴空气透平压缩机等温效率高，轴功率低，噪声低，深得用户欢迎。
德国ATLASCOPCO公司、美国COOPER齿轮式压缩机结构相对简单，效率要低一些，轴功率要高一些。
但德国ATLASCOPCO公司和美国COOPER公司相比，德国ATLASCOPCO公司采用闭式叶轮和端面齿（HIRTH）联接，技术和质量均比美国COOPER公司要好。
（6）空气透平压缩机的技术比较及选择
空气透平压缩机作为空分重要部机，其可*性及能否达到高效、稳定的运行，直接关系到空分装置正常生产。
因此，空气透平压缩机选择原则是在满足长期稳定运行的前提下，尽量使用效率高、调节性能好的设备。
一、大型空压机组的型式
目前中大型空压机主要型式有：
1、多轴齿轮式多级离心压缩机；
2、单轴多级离心式压缩机。
多轴压缩机特点：
1、效率高，每级叶轮与转速匹配较好；
2、调节范围大；
3、单级压比大；
4、噪音较高；
5、结构紧凑。
单轴压缩机特点：
1、机组运行平稳可*；
2、单级压比较小，级数较多；
3、级数较多意味需更多次的中间冷却；
4、更接近等汽压缩；
5、噪音小；
二、国内大型压缩机情况
目前，国内大型空压机（15000Nm3/h以上）基本上采用进口，主要原因：
1、沈鼓配15000Nm3/h空分的齿轮式压缩机在各个用户现场由于振动在而引起事故，并且至今仍未有大的改进，杭氧的齿轮式压缩机最大只能配到18000Nm3/h空分，再大就没有做过，业绩较小；
2、国内压缩机等汽效率较低，等汽效率约为66～70%，而国外压缩机效率为78～81%，能耗相差较大；
3、可*性方面，进口设备要远优于国产。
三、国外大型压缩机生产厂家
目前，空分配套的大型空压机多选用进口产品，主要生产厂家有：
1、德国siemens公司；
2、Man\turbo公司；
3、德国Atlas公司；
4、美国Cooper公司，这四家公司均能生产齿轮式多轴压缩机，Man-turbo公司还生产单轴压缩机。
Siemens和Man-turbo的生产大型压缩机为主（主要配20000Nm3/h以上空分），Atlas和Cooper主要配10000～20000Nm3/h空分。
这几家国外公司在技术实力和品牌上有一定的差别，但价格上也相关较大，因此，在最终选择供应商时，可根据技术、商务等方面进行多方比较，根据性能价格比后最终确定。
第三章离心压缩机的基本原理
第一节离心压缩机的工作原理分析
一、常用名词解释：
⑴级：
每一级叶轮和与之相应配合的固定元件（如扩压器等）构成一个基本的单元，叫一个级。
如：
杭氧2TYS1002TYS76氧气透平压缩机高低压气缸共有八个叶轮，就叫八级。
⑵段：
以中间冷却器隔开级的单元，叫段。
这样以冷却器的多少可以将压缩机分成很多段。
一段可以包括很多级，也可仅有一个级。
⑶标态：
0℃，1标准大气压。
⑷进气状态：
一般指进口处气体当时的温度、压力。
⑸重量流量：
一秒时间内流过气体的重量。
⑹容积流量：
一秒时间内流过气体的体积。
⑺表压（G）：
以当地大气为基准所计量的压强。
⑻绝压（A）：
以完全真空为基准所计量的压强。
⑼真空度：
与当地大气负差值。
⑽压比：
出口压力与进口压力的比值。
二、压缩机级中的气体流动叶轮被驱动机拖动而旋转，气体进入叶轮后，对气体作功。
那么气体既随叶轮转动，又在叶轮槽中流动。
反映出气体的压力↑，温度↑、比容↓。
叶轮转动（理解“转动”）的速度即气体的圆周速度，在不同的半径上有不同的数值，叶轮出口处的圆周速度最大。
气体在叶轮槽道内相对叶轮的流动（理解“流动”）速度为相对速度。
因叶片槽道截面积从进口到出口逐渐增大，因此相对速度逐渐减少。
气体的实际速度是圆周速度与相对速度的合成，又称之为绝对速度。
三、级内气体流动的能量损失分析
（一）、能的定义：
度量物质运动的一种物质量，一般解释为物质作功的能力。
能的基本类型有势能、动能、热能、电能、磁能、光能、化学能、原子能等。
一种能可以转化为另一种能。
能的单位和功的单位相同。
能也叫能量。
（二）、级内气体流动的能量损失分析
压缩机组实际运行中，通过叶轮向气体传递能量，即叶轮通过叶片对气体作功消耗的功和功率外，还存在着叶轮的轮盘、轮盖的外侧面及轮缘与周围气体的摩擦产生的轮阻损失，还存在着工作轮出口气体通过轮盖气封漏回到工作轮进口低压低压端的漏气损失。
都要消耗功。
这些损失在级内都是不可避免的，只有在设计中精心选择参数，再制造中按要求加工，在操作中精心操作使其尽量达到设计工况，来减少这些损失。
另外，还存在流动损失以及动能损失以及在级内在非工况时产生冲击损失。
冲击损失增大将引起压缩机效率很快降低。
还有高压轴端，如果密封不好，向外界漏气，引起压出的有用流量减少。
故此，我们有必要研究这些损失的原因，以便在设计、安装、操作中尽量减少损失，维持压缩机在高效率区域运行，节省能耗。
1、流动损失：
定义：
就是气流在叶轮内和级的固定元件中流动时的能量损失。
产生的原因：
主要由于气体有粘性，在流动中引起摩擦损失，这些损失又变成热量使气体温度升高，在流动中产生旋涡，加剧摩擦损耗和流动能量损失，因旋涡的产生就要消耗能量；
在工作轮中还有轴向涡流等第二次流动产生，引起流量损失。
在叶轮出口由于出口叶片厚度影响产生尾迹损失。
弯道和回流器的摩擦阻力和局部阻力损失等。
2、冲击损失
是一种在非设计工况下产生的流动损失。
叶轮进口叶片安装角β1A（实际）一般是按照设计气流的进口角β1（设计）来决定的。
一般是β1=β1A，此时进气为无冲击进气。
但是当工况发生偏离设计工况时，气流进口角β1大于或小于β1A将发生气流冲击叶片的现象。
习惯把叶轮进口叶片安装角β1A（实际）与设计气流的进口角β1（设计）之
差叫做冲击角，简称冲角。
用i表示。
β1A＜β1，i＜0，叫负冲角。
β1A＞β1，i＞0，叫正冲角。
在正负冲角的情况下，都将出现气流与叶片表面的脱离，形成旋涡区，使能量损失。
冲击损失的增加与流量偏离设计流量的绝对值的平方成正比。
3、轮阻损失
叶轮的不工作面与机壳之间的空间，是充满气体的，叶轮旋转时，由于气体有粘性，也会产生摩擦损失。
又由于旋转的叶轮产生离心力，靠轮的一边气体向上流，靠壳的一边气体向下流，形成涡流，引起损失。
轮阻损失的计算，有实验公式，有兴趣可查书籍。
4、漏气损失：
包括内漏和外漏。
内漏气是指泄露的气体又漏回到压缩气体中。
包括两种情况：
一种是从叶轮出口的气体从叶轮与机壳的空间漏回到进口。
另一种是单轴的离心压缩机，由于轴与机壳之间也有间隙，气体从高压的一边经过间隙流入低压一边。
外漏是指压缩气体通过轴与机壳密封处间隙或机体的间隙直接漏到大气中。
漏气损失是一个不可忽视的问题，我们在维修、操作中应特别注意，有些空压机出现气量打不到设计值就是内漏和外漏引起的
第四章离心压缩机的基本结构
第一节离心压缩机系统组成
众说周知，整套离心压缩机组是由电气、机械、润滑、冷却、控制等部分组成的一个系统。
虽然由于输送的介质、压力和输气量的不同，而有许多种规格、型式和结构，但组成的基本元件大致是相同的，主要由转子、定子、和辅助设备等部件组成。
第二节主机部件
一、离心压缩机的转子
转子是离心压缩机的关键部件，它高速旋转。
转子是由叶轮、主轴、平衡盘、推力盘等部件组成。
叶轮
叶轮也叫工作轮，是离心式压缩机的一个重要部件，气体在工作路轮中流动，其压力、流速都增加，同时气体的温度也升高。
叶轮是离心式压缩机对气体作功的唯一元件。
1.在结构上,叶轮典型的有三种型式：
⑴闭式叶轮：
由轮盘、轮盖、叶片三部分组成。
⑵半开式式叶轮：
无轮盖、只有轮盘、叶片。
⑶双面进气式叶轮：
两套轮盖、两套叶片，共用一个轮盘。
⒉叶轮的结构以叶片的弯曲形式来分：
⑴前弯叶片式叶轮：
叶片弯曲方向与叶轮的旋转方向相同。
叶片出口角＞90°
。
⑵后弯叶片式叶轮：
叶片弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，叶片出口角＜90°
⑶径向叶片式叶轮：
叶片出口方向与叶轮的半径方向一致，叶片出口角＝90°
我们使用的英格索兰压缩机的叶轮就是半开式后弯型结构。
主轴主轴的作用就是支撑安装其上的旋转零部件（叶轮、平衡盘等）及传递扭矩。
在设计轴确定尺寸时，不仅考虑轴的强度问题，而且要仔细计算轴的临界转速。
所谓临界转速就是轴的转速等于轴的固有频率时的转速。
平衡盘推力盘
在多级离心压缩机中，由于每级叶轮两侧的气体作用力不一致，就会使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力，我们称为轴向力。
轴向力对于压缩机的正常运转是不利的，它使转子向一端窜动，甚至使转子与机壳相碰，发生事故。
因此应设法平衡它，平衡盘就是利用它的两侧气体的压力差来平衡轴向力的零件。
热套在主轴上，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承来承受。
推力盘是固定在主轴上的止推轴承中的一部分，它的作用就是将转子剩余的轴向力通过油膜作用在止推轴承上，同时还确定了转子与固定元件的位置。
二、离心压缩机的定子定子是压缩机的固定元件，由扩压器、弯道、回流器、蜗壳及机壳组成。
扩压器：
扩压器的功能主要是使从叶轮出来的具有较大动能的气流减速，把气体的动能有效地转化为压力能。
扩压器一般分为：
无叶扩压器、叶片扩压器、直壁式扩压器。
弯道：
其作用使气流转弯进入回流器，气流在转弯时略有加速。
回流器：
其作用使气流按所须方向均匀的进入下一级。
蜗壳：
其主要作用是把扩压器后面或叶轮后面的气体汇集起来，并把它们引出压缩机，流向输送管道或气体冷却器，此外，在会聚气体过程中，大多数情况下，由于蜗壳外径逐渐增大和流通面积的逐渐增大，也起到了一定的降速扩压作用。
轴承：
支撑轴承：
用于支撑转子使其高速旋转。
止推轴承：
作用是承受剩余的轴向力。
第三节辅助设备
㈠离心压缩机传动系统空分装置中采用的离心压缩机由于转速高，一般采用电动机通过齿轮增速箱来拖动。
对于齿轮的材质要求相当高，一般采用优质合金钢，并经渗碳处理，以提高硬度，同时要求提高加工精度。
在出厂前，并经严格的静、动平衡实验。
平衡：
包括静平衡、动平衡两种。
静平衡是检查转子重心是否通过旋转轴中心。
如果二者重合，它能在任意位置保持平衡；
不重合，它会产生旋转，只有在某一位置时才能静止不动。
通过静平衡实验，找出不平衡质量，可以在其对称部位刮掉相应的质量，以保持静平衡。
动平衡：
经过静平衡试验的转子，在旋转时仍可能产生不平衡。
因为每个零件的不平衡质量不是在一个平面内。
当转子旋转时，他们会产生一个力矩，使轴线发生挠曲，从而产生振动，因此，转子还需要做动平衡试验。
动平衡试验就是在动平衡机上使转子高速旋转，检查其不平衡情况，并设法消除其不平衡力矩的影响。
㈡离心压缩机的冷却系统
一、冷却的方式主要有风冷、水冷。
二、冷却的主要方面主电机、压缩后的气体、润滑油。
1、冷却主电机:
主要为了防止电机过度温升、烧损。
通常采用的冷却方式有风冷、水冷。
有的大型电机兼而有之。
2、冷却压缩后的气体:
主要为了降低各级压缩后气体的温度，减少功率消耗。
通常设置水冷却器。
在一台机组上设有多个冷却器，有的一级一个。
有的两级一个，这样根据冷却器的多少，又可以把压缩机分成几个段。
冷却器内介质流动情况：
⑴冷却器管程走气，壳程走水；
英格索氮压机、杭氧氧透就是这样，同时可以减少噪音。
⑵冷却器管程走水，壳程走气。
3、冷却润滑油：
压缩机的油站设有油冷却器。
降低油温和在一定范围内调节油温。
㈢离心式压缩机组润滑系统（内部论坛已发过）
第四节安全保护系统
为了保证压缩机的安全稳定运行，必须设置一个完整的安全保护系统。
温度保护系统观察、控制压缩机各缸、各段间的气体温度、冷却系统温度、润滑系统油温、主电机定子温度以及各轴承温度，当达到一定的规定值就发出声光讯号报警和联锁停机。
压力保护系统
观察、控制压缩机各缸、各段间的气体压力、冷却系统压力、润滑系统油压、当达到一定的规定值就发出声光讯号报警和联锁停机。
流量保护系统
观察、控制压缩机冷却系统水流量，当达到一定的规定值就发出声光讯号报警。
机械保护系统
⒈轴向位移保护离心式压缩机产生轴向位移，首先是由于有轴向力的存在。
而轴向力的产生过程如下：
在气体通过工作轮后，提高了压力，使工作轮前后承受着不同的气体压力。
由于轮子两侧从外径D2到轮盖密封圈直径Df的轴向受力是互相抵消的，因此，它的轴向力由以下三部分组成：
⑴F1---在轮盘背部从直径Df到轴颈密封圈直径df这块面积上所承受的气体的力。
⑵F2---在工作轮进口部分，从直径Df到d这块面积上所承受的气体压力。
⑶F3---进口气流以一定的速度对轮盘所产生的冲击力。
在一定的情况下，F1＞（F2F3），所以每个叶轮的轴向推力都是有叶轮的轮盘侧指向进口侧（轮盘侧）。
如果所有叶轮同向安装，则总轴向力相当可观。
从机组设计、制造、安装方面为了平衡压缩机的轴向力，通常采取了：
⑴设置平衡盘⑵设置止推轴承⑶采用双进气叶轮⑷叶轮背*背安装。
但是在运行中由于平衡盘等密封件的磨损、间隙的增大、轴向力的增加、推力轴承的负荷加大，或润滑油量的不足，油温的变化等原因，使推力瓦块很快磨损，转子发生窜动，静动件发生摩擦、碰撞、损坏机器。
为此压缩机必须设置轴向位移保护系统，监视转子的轴向位置的变化，当转子的轴向位移达到一定规定值时就能发出声光讯号报警和联锁停机。
常见的轴向位移保护器的类型及工作原理如下：
⑴电磁式：
当转子发生轴向窜动时，间隙变动而引起磁组变化，时两侧铁芯磁极绕组产生不同电势，经继电器传给指示仪表。
⑵电触式：
转子窜动时，触动电触点，即发出报警或停车信号。
⑶电涡流式：
由传感器、交换器和指示器三部分组成。
传感器是一个电感应线圈，由于高频信号的激励，产生一高频交变磁场，轴表面相应产生交变磁场相交链的电涡流磁场。
由于间隙的变化，引起阻抗的变化，导致输出电压的变化。
由变换器完成轴向位移与电压间的转换，通过指示器发出讯号。
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