离心式压缩机 离心式喷雾干燥机

根据压缩气体的不同方式，压缩机通常分为两类:

容积式压缩机适用于中小流量场合；透平压缩机适用于大流量场合。

从能量的角度来看，压缩机是一种将原动机的机械能转化为气体能量的机械。

容积式压缩机气体压力的增加是通过减少气体体积来实现的；

涡轮压缩机气体压力的提高是通过叶轮与气体之间的相互作用来实现的。

根据气体压缩模式:

根据气流运动的方向:

离心式-压缩机中气体的流动方向大致垂直于旋转轴。

轴流-压缩机中气流的方向大致平行于旋转轴。

复合式——在同一台压缩机中，既有轴流式工作叶轮，也有离心式工作叶轮，一般轴流式在前，离心式在后。

按压力等级分类:

风机:指大气压力为101.325千帕，温度为20℃，出口总压小于15千帕（表压）的风机。

鼓风机:指增压压力在15千帕至200千帕（表压）之间或压力比大于1.15小于3的鼓风机。

压缩机:指增压压力大于200 Kpa（表压）或压力比大于3的风扇。

工作原理:气体由吸入室吸入，叶轮对气体做功，使气体的压力、速度和温度得到提高。然后它流入扩散器，这降低了速度并增加了压力。弯管和回流装置主要起导向作用，使气体流入下一级继续压缩。最后，来自最后一级的高压气体通过涡流室和出气管输出。

离心式压缩机有许多部件，这些部件根据其功能形成各种部件。我们把离心式压缩机的可旋转部分称为转子，不可旋转部分称为定子。

结构和组件:

主轴:所有旋转部件都安装在主轴上，其作用是支撑旋转部件并传递扭矩，因此主轴应具有一定的强度和刚度。主轴的轴线也决定了每个旋转部件的几何轴线。

叶轮:叶轮又称工作轮，是压缩机最重要的部件。气体在叶轮叶片的作用下随叶轮高速旋转。然而，由于旋转离心力和叶轮中膨胀流的作用，气体通过叶轮后的压力得到提高。此外，叶轮中的气体速度能量也得到了提高。因此，可以认为叶轮是提高气体能量的唯一途径。

垫片:垫片是热装在轴上的，它可以将叶轮固定在适当的位置，并且可以保护没有叶轮的轴，使轴可以避免与气体接触，并且还可以起到引导流动的作用。

平衡盘:平衡盘是利用其两侧的气体压力差来平衡轴向力的零件。它位于高压端，其一侧的压力约为末级出口压力（高压），另一侧与进气管相连（低压）。因为平衡盘也是用热套的方法套在主轴上的。两侧之间的压力差导致转子受到与轴向力相反的力。它的大小取决于平衡板的受力面积。通常，平衡盘只平衡一部分轴向力。剩余的轴向力由推力盘（推力轴承）承担。

底盘:底盘又称汽缸，是定子中最大的部分。通常是铸铁或铸钢。一般情况下，机壳具有水平的中分面，便于组装和维护。

吸入室和蜗壳也是机壳的一部分，其功能是将气体均匀地引入叶轮，然后将其平稳地导出机壳。

扩散器:当气体流出叶轮时，它具有高流速。为了充分利用这种速度能，通常在叶轮后面设置一个流动面积逐渐扩大的扩压器，将速度能转化为压力能，以增加气体的压力。

一般来说，扩压器有多种类型，如无叶扩压器、叶片式扩压器和直壁扩压器。

弯管和回流装置:在多级离心压缩机中，气体要进入下一级必须转弯，因此应采用弯管。弯管是由外壳和隔板组成的弯曲环形通道空。回流装置的作用是使气流按要求的方向均匀地进入下一级。它由挡板和导流叶片组成。

蜗室:蜗室的主要作用是收集扩压器或叶轮后面的气体，将气体引导到压缩机外部，并使其流向气体管道或冷却器进行冷却。此外，在收集气体的过程中，大多数情况下，由于蜗壳外径的逐渐增大和过流截面的逐渐扩大，也对气体流动起到了一定的减缓和扩大作用。

它具有自调心和平衡外载荷、抑制油膜自激涡动、抗振性能好、不易产生油膜振荡等优点。

压缩机辅助系统:

油系统:压缩机的油系统对压缩机的安全运行起着重要作用。它不仅在压缩机运行时充分了摩擦部件，而且减少了各部件接触面上的负荷，还有效地扩散了压缩机运行摩擦产生的热量。还可以减少设备的腐蚀，降低设备的故障率，从而延长压缩机的使用寿命。

油的作用:密封、、冲洗、冷却、减震、卸载和保护。

密封系统:

内部密封:

迷宫密封:是一种由一系列节流齿隙和膨胀空空腔组成的非接触式密封形式，主要用于密封气体介质。

结构形式:在固定件和轮盖、隔板和轴套的端部设置密封，采用梳齿（迷宫）密封。

特点:

适用于高温、高压和高速场合。

结构简单，性能稳定可靠。

广泛用作汽轮机、燃气轮机、离心压缩机和鼓风机等热力机械的轴端密封或级间密封。

缺点是泄漏量大。

工作原理:利用节流原理，使流道截面积减小，经过多次节流减压后，尽可能减少压差作用下的漏气。也就是说，密封装置前后的压差被产生的压降平衡。

减少反冲；增加密封齿的数量；

增加空型腔和齿间流道的曲折度。

干气密封:

气膜密封:由几微米的气膜的机械密封，也称为干气密封。

与其他密封相比，气膜密封可以节省密封油系统。

泄漏少、磨损小、寿命长、能耗低、操作简单可靠、密封流体不受油污染。

结构:类似于传统的液相机械密封。其特点是在动环表面加工了一系列凹槽（深度一般为0.0025 ~ 0.01毫米），可抑制轴转动时气体溢出。当气体压力和弹簧力平衡时，在移动环和移动环之间形成气膜，使得移动环彼此不接触。

工作原理:密封气体注入密封装置后，动环和静环都受到流体的静压力。当动环随轴旋转时，螺旋槽内的气体被剪切产生动压，气体从外缘向中心流动，而密封坝抑制气体流动，气体压力增大，动静环分离。当气体压力和弹簧平衡时，保持最小间隙以形成气膜并密封工艺气体。

双面干气密封:

适用于不允许工艺气体泄漏到大气中，但允许密封气体（如氮气）进入机器的工况。

系列干气密封:

适用于工艺气体不允许泄漏到大气中，密封气体不允许进入机器的工况。

转向系统:

冲击盘车装置:

盘车装置的作用:如果机组热态停机，转子停止转动，在冷却过程中，转子会因受力不均而弯曲，从而导致转子偏心，动平衡被破坏。当它重新启动时，会引起明显的振动，这会对叶片和空气密封件造成严重损坏，同时振动还会使滑动轴承过早磨损。

如果在停机冷却阶段转子连续旋转并均匀冷却，将避免上述情况。冲击盘车装置使汽轮机转子在每个运行周期内旋转一定角度以满足这一条件。

电磁阀用于改变液压油的流向，使其以一定的时间间隔注入油缸活塞的上下部位，带动活塞上下运动，通过棘轮系统将活塞的往复运动转化为主轴的转动，达到翻转汽车的目的。

喘振是离心压缩机的固有特性。当离心式压缩机的进口流量小到一定值（喘振值）时，会在整个扩压器流道内造成严重的旋转失速，压缩机进出口的压力和流量会发生周期性的大幅度波动，引起压缩机组的强烈振动和风啸声。这种现象称为压缩机喘振。

浪涌的特征:

喘振时压气机极不稳定，气动参数会周期性波动，幅度大、频率低，平均排气压力下降。喘振时有强烈的周期性气流噪声，并出现气流轰鸣声。喘振期间，机器强烈振动，机体和轴承的振幅急剧增加。

浪涌的危害:

激增原因:

系统压力增加:系统压力大于压缩机出口压力，这使压缩机出口流量降至喘振流量以下，气体流回压缩机形成喘振。

中等密度变化:

被压缩介质的密度突然发生较大变化，导致在一定压力下出口压力和流量下降，造成喘振。

浪涌的预防和治疗:

防喘振控制系统:

喘振控制策略:

安全裕度:喘振线与控制线之差称为安全裕度；

工作裕度:工作点和喘振点之间的差值称为工作裕度。

如果系统检测到工作点越过喘振线，则表明发生了喘振，喘振控制线将向右移动一个校准量，通常为2 ~ 4%，以提高安全裕度。

当工作点在喘振控制线的右侧时，防喘振控制器的设定点（悬停点）以一定的速率跟踪当前工作点（2%/s），两者之间的偏差距离可以设定，一般为5%左右。当工作点移动到左侧喘振区域并越过跟踪区间（越过悬停点）时，防喘振阀打开以防止喘振。

临界速度:

临界转速:转子在运行过程中会发生振动，转子的振幅会随着转速的增加而增加。当它达到一定速度时，振幅将达到最大值（通常称为共振）。超过这个速度后，振幅会随着速度的增加而逐渐减小，并在一定范围内保持稳定。转子振幅最大的转速称为转子的临界转速。该转速等于转子的固有频率。当转速继续增加时，当接近固有频率的2倍时，振幅将再次增加。当转速等于固有频率的2倍时，称为二阶（等级）临界转速，依次有三阶或四阶。

离心压缩机轴的额定工作速度高于或低于转子的一阶临界速度n1，或者在一阶临界速度n1和二阶临界速度n2之间。前者称为刚性轴，后者称为柔性轴。

刚性轴要求:n ≤ 0.7n1

软轴要求:1.3 NL ≤ N ≤ 0.7N2

对于软轴，机组的提速过程需要快速通过临界转速范围。

本文来源于网络，作者:大庆石化。南方暖通空调学会编辑。