离心空压机问答.docx
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离心空压机问答
离心式压缩机技术
1离心式压缩机组的辅助设备包括哪些：
离心式压缩机组主机的平稳运行是以辅助系统设备的正常运行为前提的辅助系统设备包括如下几方面的内容：
润滑系统（润滑系统包括润滑油箱润滑油泵润滑油过滤器冷却器和高位油罐等设备）
密封油系统（密封油系统有密封油箱密封油泵密封油过滤器冷却器以及密封油高位油罐等设备）
真空复水系统（该系统包括复水泵复水器以及两级抽汽器等设备）
电气仪表系统（该系统有电控柜仪表箱电动机等设备以及调节控制元件）
2离心式压缩机与管网的联接方式有几种管网合理布局的原则是什么：
离心式压缩机与管网的联接有上进上出和下进下出等两种主要方式。
上进上出式 即压缩机的进口和出口均在机体上方，管网在机体上方与之联接形成密闭的气体介质输送系统。
下进下出式即压缩机的进出口均设在机体下方，管网在机体下方与之联接以形成密闭的气体介质输送系统。
离心式压缩机与管网的联接不论采取哪种方式都应本着有利于检修方便操作，以及降低损耗和减少组装应力等原则。
3离心式压缩机为什么会得到广泛的应用
离心式压缩机是一种回转式机械介质气体在高速旋转叶轮的作用下获得速度能和压力能通过扩压器的作用速度能进一步转化为压力能以利于气体压力的增加，由于石油化工化肥以及钢铁工业的发展离心式压缩机的应用越来越广泛其原因有：
离心式压缩机结构紧凑重量轻体积小占地面积小、运行效率高。
一般较往复式压缩机高510%，流量大这一点正符合大型企业生产发展的需要。
摩擦件少因此较往复式压缩机运行平稳噪音小维修工作量小，气缸内无润滑介质气体不会受到润滑油的污染，适于与汽轮机或燃气轮机直接联接有利于能源的综合利用。
第二章离心式压缩机的结构和工作原理
离心式压缩机有几种类型其结构特点是什么？
离心式压缩机按结构特点可分为水平剖分式垂直剖分式以及等温压缩式等3种类型。
其结构特点如下：
水平剖分离心式压缩机-水平剖分离心式压缩机由定子和转子两部分组成。
定子被通过轴心线的水平面剖分为上下两部分通常称它为上下机壳上下机壳用联接螺栓联成一个整体便于拆装检修。
上下机壳均为组合件由缸体和隔板组成隔板组装于缸体内并构成气体流动需要的环形空间缸体和隔板可用铸铁铸钢和合金钢铸成隔板还可由锻钢制成。
转子由主轴叶轮轴套以及平衡组件组成主轴和轴套等组件多用合金钢锻制而成。
叶轮多为焊接结构该类型压缩机适于低中压工艺最高工作压力一般不大于5MPa。
垂直剖分离心式压缩机 垂直剖分离心式压缩机其缸体为筒形两端盖用联接螺栓与筒形缸体联成一个整体。
隔板与转子组装后用专用工具送入筒形缸体隔板为垂直剖分隔板与隔板由联接螺栓联成一个整体检修时需打开端盖将转子和隔板同时由筒形缸体拉出以便进一步分解检修。
该机筒形缸体端盖隔板和主轴多用碳钢或合金钢锻制而成叶轮为碳钢或合金钢组焊件该类压缩机最高工作压力可达70MPa。
等温压缩离心式压缩机。
等温压缩离心式压缩机有两种结构形式一种是4个叶轮，装于两根从动轴上，两从动轴布置在与原动机相联的主动轴两侧通过不同齿数的齿轮使两从动轴获得不同的转速从而使不同级的叶轮均能在最佳状态下运行中间冷却器设在机体下面每级压缩后的气体均经过一次冷却再进入下一级，两轴等温压缩离心式压缩机。
另一种是叶轮串在一根轴上冷却器对称地布置在压缩机机壳的两侧，并与机壳铸成一体气体经每级压缩后经冷却进入下一级因此接近等温压缩机组运行效率较高。
单轴等温压缩离心式压缩机
4离心式压缩机由哪些主要组件组成？
离心式压缩机有3种基本类型每种类型又有繁多的品种和规格有时因特殊需要还需专门研制设计新的品种以满足生产发展的需求因此离心式压缩机的品种和规格是较多的但是就它们的组成而言可概括为定子和转子两大部分而每个部分又由一些基本的组件组成：
（1）定子。
定子由气缸和隔板组成气缸通过猫爪与机座联成一体使机组运行时稳固可靠隔板组装固定于气缸之内。
由于隔板组装后所处位置不同则隔板有进气隔板中间隔板段间隔板和排气隔板之分生产使用经验证明由气缸和隔板组成的定子必须满足以下要求：
要有足够的刚度以免在长期使用中产生变形。
要有足够的强度以承受气体介质的压力。
中分面及出入口法兰结合面要有可靠的密封性能以免气体介质泄漏至机壳之外
（2）转子
转子是压缩机的关键组件它通过旋转对气体介质作功使气体获得压力和速度能，以满足生产工艺的要求转子由主轴叶轮平衡盘推力盘以及定距套等件组成。
转子是高速旋转组件因此要求装配在立轴上的叶轮平衡盘等组件必须有防止松动的技术措施以免运行中产生位移造成摩擦撞击等故障转子组装时要进行严格的动平衡试验以便消除不平衡引起的严重后果。
转子组件主轴级叶轮级定位套平衡盘推力盘
5叶轮的作用是什么它有几种类型
叶轮是离心式压缩机对气体介质做功的唯一组件气体介质在高速旋转的叶轮的推动下随叶轮一起作旋转运动从而获得速度能和压力能并在离心力的作用下由叶轮出口甩出沿扩压器弯道回流器进入下一级叶轮进一步压缩增压直至由压缩机出口排出才算完成气体介质输送和增压的任务。
叶轮按结构特点可分为开式半开式和闭式等3种形式其结构特点如下
"开式叶轮结构最简单由轮毂和叶片组成叶片两侧面无前后盖板，气体的信道直接由机壳构成气体流动损失较大叶片与机壳易产生摩擦因此这种形式的叶轮在压缩机中应用较少。
半开式叶轮与开式相比结构有所改进叶轮后面由轮盘封死前面仍处于敞开状态。
因此这种叶轮流动损失仍然较大使用效率低于闭式叶轮。
气体被密闭于叶轮流道内流动流动损失较小效率较高因此在压缩机中得到广泛应用
叶轮按叶片、出口角的不同可分为前向叶轮径向叶轮和后向叶轮等3种形式
6轴向力的危害是什么
高速运行的转子始终作用着由高压端指向低压端的轴向力转子在轴向力的作用下将沿轴向力的方向产生轴向位移转子的轴向位移将使轴颈与轴瓦间产生相对滑动因此有可能将轴瓦或轴颈拉伤更严重的是由于转子位移将导致转子组件与定子组件的摩擦碰撞乃至机器损坏由于转子轴向力有导致机件摩擦磨损碰撞乃至破坏机器的危害因此应采用有效的技术措施予以平衡以提高机器运行的可靠性。
轴向力有哪些平衡方法其原理是什么？
轴向力的平衡是多级离心式压缩机设计时需要重点考虑的技术课题目前一般多采用以下两种方法：
叶轮对置排列单级叶轮产生的轴向力其方向指向叶轮入口即由高压侧指向低压侧如果多级叶轮按顺排方式排列。
则转子总的轴向力为各级叶轮轴向力之和显然这种排列方式转子的轴向力很大。
如果多级叶轮采用对置排列，则入口相反的叶轮产生一个方向相反的轴向力可相互得到平衡因此它是多级离心式压缩机最常用的轴向力平衡方法之一。
设置平衡盘衡盘是多级离心式压缩机常用的轴向力平衡装置，平衡盘一般多装于高压侧外缘与气缸间设有迷宫密封从而使高压侧与压缩机入口联接的低压侧保持一定的压差该压差产生的轴向力其方向与叶轮产生的轴向力相反
转子轴向力平衡的目的主要是减少轴向推力减轻止推轴承负荷一般情况下轴向力的70%应通过平衡措施消除剩余的30%由止推轴承负担生产实践证明保留一定的轴向力是提高转子平稳运行的有效措施因此设计平衡机构时应充分考虑这一问题。
7何为扩压器其作用是什么
它由隔板截面所构成的环形扩压器进口为截面出口为截面实验证明收敛形扩压器对减少流动损失提高升压效率较为有利因此工程上常采用略带收敛的扩压器扩压器的直径也是设计扩压器的主要参数取值太大或太小都会影响气体流动状况降低动能向静压能转变的转化率。
扩压器设在叶轮出口其作用是将气体的速度能转化为压力能气体介质在高速旋转的叶轮的推动下获得速度能和压力能一般情况下叶轮出口气体流速均在200300m/s高能头叶轮出口气体流速高达500m/s这部分速度能约占气体介质从后向叶轮获得能量的2540%就径向叶轮而言这部分能量更高约占总能量的50%显然这部分速度能应转化为有用的压力能扩压器就具有降速增压的功能它可使大部分速度能转化为压力能从而提高气体介质压力满早生产工艺的需求。
8扩压器有几种形式其结构特点是什么？
扩压器由叶轮出口两侧隔板按设计构思形成的环形信道根据环形信道内结构形式的不同则扩压器可分为无叶扩压器叶片扩压器和直壁扩压器3种形式其结构特点分别如下所述：
无叶扩压器无叶扩压器通常只有两个平行光滑的壁面组成，它结构简单造价低廉而且具有性能曲线平坦稳定工况范围较宽的优点但无叶扩压器直径较长气体流动损失较大因此目前工程上应用较少；
叶片扩压器叶片扩压器是在无叶扩压器平行光滑的壁面内沿圆周均布一定数量的叶片而组成，气体介质在无叶扩压器内流动时方向角a基本保持不变，但在叶片扩压器内气体必须按照叶片方向流动所以流动状况较好流动损失小效率高在设计工况运行时较无叶扩压器效率高35%因此叶片扩压器在工程上获得广泛应用但是在流量减少的情况下叶片扩压器易产生旋转脱离引起压缩机的喘振这是叶片扩压器的不足也是我们使用中应注意的问题
直壁扩压器直壁扩压器也是一种叶片扩压器，只是在叶片出口有一段直壁信道故称直壁扩压器由于直壁扩压器的气流通道接近直线形所以气体流动速度和压力分布比较均匀不易产生边界分离和二次涡流因此在设计工况下运行效率较高偏离设计工况运行气体在进口将发生冲击所以适应性较差同时由于结构复杂制造难度大这是它难以广泛应用的重要原因。
9弯道及回流器的作用是什么
弯道和回流器位于扩压器之后。
由叶轮甩出的气体介质经扩压器减速增压后进入弯道气流经弯道使流向反转180接着流入回流器为保证气体介质沿轴向进入下一级叶轮则回流器内均设有一定数量的叶片以改善气体流动状况引导气流顺利进入下一级叶轮显然弯道和回流器是沟通前一级叶轮与后一级叶轮的信道是实现气体介质连续升压的条件。
弯道和回流器有一定流动损失一般约占每级能量的5%左右
10进气室的作用是什么按结构特点可分几种类型
进气室也称吸气室其作用是将气体从进气管中引至叶轮入口进气室是离心式压缩机工作的重要环节因此在设计进气室时要注意避免出现气流速度不均和分离现象。
降低流动损失保证气流在叶轮入口有较均匀的速度场和压力场并要作到便于加工制造有利于安装维修
进气室按结构特点可分为以下几种类型
轴向进气室这种进气室结构简单便于制造和安装并常采用收敛形结构因此气流均匀损失较小流动性能较好常用于单级悬臂式鼓风机和增压机径向进气室，径向进气室是使气体由径向转为轴向流动的一种结构形式。
由于气流有转向流动有可能造成叶轮入口气流速度和压力不均匀因此设计时要选用适当的弯曲半径以利于改善气体流动条件满足叶轮入口对气流速度和压力分布均匀性的要求
两端支承径向进气室。
它由进气信道螺旋信道和环形收敛信道等3部分组成其结构简单轴向尺寸小常用于多级离心式压缩机
图2-21 两端支承径向进气室示意图
&r9~;Y%[ I _（[半蜗形进气室 半蜗形进气室也叫水平进气室如图2-22所示进气管与机壳上盖
#a;h7D%R$e不连有利于组装和检修但因流动损失较大所以应用较少 $t.p8k'`7I6a
+~/T7~4d;t图2-22 半蜗形进气室示意图
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t2c&N9|'Y11/91离心式压缩机技术问答%r（r9c!
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11排气室的作用是什么按结构特点可分为几种类型 ,L!
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t#J-`;y
排气室的外形近似蜗牛壳所以也叫排气蜗壳其作用是汇集由扩压器或叶轮（无扩压
/P7L,b d7O8O6U）e0N器时）内排出的气体以便引至机外管网系统同时还有降低气流速度提高气体压强的功
.n4\（d.C,^'A能 ,m/F:
G）S/g&e5o%['e
排气蜗壳按其设计位置有蜗壳前为扩压器蜗壳前为叶轮和不对称内蜗壳等3种类
（h3Z）j.O/S,n1z1`:
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_型如图2-23所示 k%\$S（W1x*B#\&d
排气蜗壳按截面形状可分为圆形截面梯形截面矩形截面和梨形截面等4种形式0J!
q"D/y,p+u-j C
如图2-24所示蜗壳截面形状对气体流动状态影响不大因此采用哪种形式的截面
0Q$s3c7[1U+@）L1X可优先考虑结构设计的合理性以及制造组装的方便条件 /A-J0b*\%O"C,i,Z3W
$i;X（Q*p W6f8b
图2-23 蜗壳结构示意图8k!
k（Y2t8Y0X s5x
a蜗壳前为扩压器b蜗壳前为叶轮c不对称内蜗壳
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-T&p.f/h9Q5p8k1]*~
+R8y*y,J（y/p图2-24 蜗壳截面形式图$O:
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1梯形截面2圆形截面 3梨形截面4矩形截面
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12/91离心式压缩机技术问答
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F3|（C1X"S:
i12轴流式压缩机和离心式压缩机各有什么特点
#i8h&g（K2k5j9N6P轴流式压缩机与离心式压缩机的特点详见表2-1 2k,b5P,|'e9G+u
表2-1 轴流式与离心式压缩机特点对照表 g*@6n.\%Q'\.D
轴流式压缩机 离心式压缩机
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（n4T8W-U气体沿轴向运动
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.l+f$f/b R气体径动叶和静叶叶栅减速增压 ;o3h9f!
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[*]:
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用于大流量低能头工况稳定工况较窄
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效率范围8090%
3F&W9t&^!
Q"H9U对气体中杂质较敏感叶片易磨损 0f5_5N!
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主要通流组件进气室收敛器进气导流
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%|-i器动叶栅静叶栅出口导流器扩压器及排气'O;W"|4j+B;T+b
室 ;U&z&m!
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气体沿径向运动
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u1q+`气体经叶轮作用产生离心力和能量头
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_7S%L#l/n$u用于中小流量较高能头工况稳定工况宽 "D:
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效率范围7080%
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道和回流器以及蜗壳
6t%P/E）q8n/H#J8r5}13轴流式压缩机的结构特点是什么 J*R$F2Y3x&J5Q$~+`+K
轴流式压缩机的结构具有以下特点
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@"r,p&n O8w;v由于每级叶栅（包括一排动叶片和其后的静叶片）增压较小所以级数较多轴向尺
%m4V3V9p5J#W3{寸较长 o/N+o）r5f$N/r&t0[
气缸有单层双层和三层等3种形式如图2-25和图2-26所示单层结构比较简!
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单静叶片直接组装于气缸体上如静叶角度需要调节则气缸往往设置3层内气缸组
5S$^#g8Q,^1{2f装静叶片所以常称它为静叶承缸中间气缸为静叶角度调节传动机构通称静叶调节缸
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c+v&B（M#x h.R最外层为机壳这种双层和三层设计结构减少了热应力以及由热膨胀而引起的变形 0H%M'_#g'H#T+~
由于静叶角度需要调节所以静叶不是在承缸上固定死而是可绕自身轴自由转动
1v（F-\0Z）{6G5Z以便实现静叶角度的调节因此静叶承缸上设置了特制的静叶轴承
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a）T1w-U-L8a$?
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v*e
图225 Z3250-46轴流式压缩机-j,l#s,Z K+D*U）p;L6M
1止推轴承2径向轴承3转子4静叶5动叶6前气缸7后气缸8出口导流器 $q8Q"t（m1~$z+i#p'p
9扩压器10排气室11进气室12收敛器
%N0j5X/U）z7~5| A'[13/91离心式压缩机技术问答2y6x$z5L8a8@
（E*t+@"b4z%t.t,s
图2-26 AV系列轴流压缩机结构图（AV50-12）&f:
m"m#|7x（u3~+g&r+d
1机壳2静叶承缸3调节缸4驱动环5轴承箱6径向轴承7油封8密封套（进气
4j$p u$X6F0K"{侧）9密封套（排气侧）10进口收敛信道11扩压器12螺栓13垫圈14支腿15导向
:
@7~*A）b#D0d-o-P（x9B'}键
7f&^$F+M+C%G/o-T"|-W16转子17联轴器18调节缸支撑19伺服马达（右）20伺服马达（左）21位移监测器 .r h.t（m'v,k
22止推轴承23径向轴承24热电偶
8}0s!
a1y"d$u1y表2-2 轴流式压缩机转子结构分类/L8x+{/},a1Y6h4@
分类 简图 特点4~3M8O.q b&O
鼓筒式8V$\:
`2G+R.N
9A$b*y#J h0J&N
结构简单加工量少刚性好（多为刚轴）7V7X&w0{+T8R
动叶周向装入但强度差轮缘许用周向速"L'N3z）e）g1p-S6F7_-b
度低（150180m/s） $L;s V:
Z+S5C
盘轴式/~,{0o!
Y/`%K6w.G1C
#@+C1?
1m#Z.F6Y/g#K1Q叶轮与轴用过盈紧固可以不用键而靠
.t）k4^$Y/G（Q1e.X过盈预紧力传扭动叶可轴向装配刚性较0t2c9R1m:
A
差一般为柔轴
4S8U&g"I;g焊接式
6Q0}9j4|.a4d*e6Y/V%t;],P/X
径向销*|&f-f _%U）Y/^5o
钉式,C2R/I0q'Z0L
$i3W/D9h$A,r!
@'r
盘
9Z }-R3G（x（O6R鼓
+s5y,|0l%O"U3k*F!
v4_式
*H+b$P-D1F拉杆式3w8p:
v+Z"G,G6U
&a9v5P%h#`9n6\4D%~
刚性强度都较好使用最广泛它又4R）I"m"^'k m5I
分 （R*h,r6q8^0O9I*a）`6X9q）[.l
1）焊接式 要求焊接技术较高薄叶轮$`1B3A+{（R#p
要求使用先进焊接技术如电子束焊等 ）p0u!
l.Z.H*G
2）径向销钉式 叶轮过盈配合并压入轴
*C#H.o）G8R"w5g向销钉 #c!
B"b%|;m*R
3）拉杆式 有中心拉杆和外围拉杆两3N;U（g（P!
J8Y#y"Q+t*Q
种传递扭矩有轴向销钉传扭端面齿传
'S）B9@5c#g.v3t扭端面摩擦传扭
*O;I$}&C-H-e,a Z:
]14/91离心式压缩机技术问答*n）C'L,b8q
为确保静叶调节的灵活性避免杂质进入静叶轴承因此轴流式压缩机均有特制%U7}-~;g8|&g.Q8Q8Q（S
的入口过滤装置以提高介质气体的清洁度
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V7d/p为使介质气流均匀的进入轴流式压缩机内除设置了进气室外还专门设计了收敛!
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9G）P
器和进气导流器等机构以利于介质气流形成均匀的速度场和压力场转子较长直径,u（a!
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较大为保证转子有足够的强度和刚度以及较为紧凑的结构则轴流式压缩机的转子通2?
2G.W（K6\3H$p5T:
t3K.r
常采用如表2-2所示的结构
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M#e8q:
~2S'~:
o14轴流式压缩机通流组件的功能是什么 *L0s;S/x.J+E"S$|8d;g&y
轴流式压缩机通流部分的组件包括进气室收敛器进气导流器动叶栅静叶栅
/R+D8J5_:
w）I出口导流器扩压器及排气室等组件其功能分别为 2\（G-W7q v2p0A9O
进气室 进气室是轴流式压缩机的首要环节其作用是将大气或进气管来的介质气"^）e:
U8g u&["`!
F2U q
体较均匀的送至环形收敛器
8o0C5}!
x.y%P收敛器 收敛器是轴流式压缩机的特有组件其作用是使进气室的气流适当加速）s y!
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并使气流进入进气导流器之前获得较均匀的速度场和压力场 2~.K5K;o&t7}9G3a
进气导流器 即第一排静叶其作用是使气流按需要的方向和速度均匀的进入第一't）b:
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级动叶 /y"t,@1R-I;F,J8E
动叶 即组装在转鼓上的叶片每一级动叶与其后的静叶组成轴流式压缩机的级
5F:
U9^#I;G:
D2d动叶是对气体做功的唯一组件它使气流流出时速度和压力都有所提高 #Z$X-I%_%_9q:
E9t2T
静叶 即导流器由气缸上的叶片组成其作用有两方面一是将动叶出来的气流
&f3C*T:
F&I的动能尽量转换为压力能二是使气流按照一定方向和速度进入下一级继续压缩
.}6h!
w2N&n!
F+E*z$O出口导流器 位于末级静叶即末级导流
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