压缩机11.17

离心式压缩机的主机零件
（2）轴承结构 离心式压缩机的轴承一般有两大类，一是支持 轴承，二是推力轴承。 （a）支持轴承 支持轴承的作用是承受转子重量和其它附加径 向力，保持转子转动中心和汽缸中心一致，并 在一定的转速下正常旋转。透平压缩机采用最 早和最普遍的是圆瓦轴承，后来逐渐采用椭圆 轴承、多油楔轴承和可倾瓦轴承。
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图15-4 支持轴承中的油楔
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轴承油膜的形成和油膜压强的大小受轴的 转速、润滑油粘度、轴承间隙以及轴承负 荷和轴承结构等因素的影响。一般转速越 高，油的粘度越大，被带进的油就越多， 油膜压强越大，承受的载荷也越大。但是， 油的粘度过大，会使油分布不均匀，增加 摩擦损失，不能保持良好的润滑效果。轴 承间隙过大，对油膜形成不利，并增大油 量的消耗；

离心式压缩机的特点
离心式压缩机的特点主要包括以下八个方面:
（1）排气量大； （2）结构紧凑，尺寸小，机组占地面积及重量都比相同 气量的活塞式压缩机小得多； （3）运转平稳可靠，连续运转时间长，机器利用率高， 维护费用低； （4）不污染被压缩的气体； （5）转速高； （6）对气量太小、压力比过高的场合不适用； （7）稳定工作区较窄，气量调节方便但经济性较差； （8）总效率一般低于活塞式压缩机。
压缩机检修技术培训班
维达公司 2009年3月
离心式压缩机检修技术
主讲人：王守杰
维达公司
离心式压缩机的分类
离心式压缩机是一种速度式压缩机，品种很多， 一般分为以下几类。 （1）按轴的型式分类：有单轴多级式，一根轴上 串联几个叶轮；双轴四级式，四个叶轮分别悬臂 地装在小齿轮轴的两端，气体经过每级压缩后被 送到机组外的冷却器，原动机通过大齿轮来驱动 机组； （2）按汽缸型式分类：分为水平剖分式和垂直剖 分式（筒型缸）； （3）按压力等级分类：分低压压缩机，出口压力 为0.245MPa~0.98MPa；中压压缩机，出口压力 为0.98MPa~9.8MPa；高压压缩机，出口压力大 于9.8MPa；
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第一，必须使油隙呈楔状，进油口大，出油口 小；第二，止推盘（或轴颈）对瓦块有相对速 度；第三，油具有一定的粘性。前面提到的止 推轴承和支持轴承油膜都具有这些特点，因而 能起到轴承的作用。轴承油膜各处的压强并不 一致，如图15-4所示，从油楔进油口起沿下半 瓦油膜压强逐渐升高至最大压强Pmax，然后逐 渐减少。支持轴承的任务就是在一定的负荷P、 转速和供油情况下，形成油膜压力P，承受负荷， 保持轴颈与轴瓦之间有一定的最小间隙hmin， 而且油温不宜过高。
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拆装时，一般要把上下壳体打开，注意不 要刮伤巴氏合金表面，在维修过程中，间 隙测量是很重要的，通常采用压铅法测量。 五块可倾瓦轴承顶部没有瓦块，顶部间隙 不能直接测量，而是通过测量上部轴瓦3、 4的压铅厚度S（图15-8），再换算成轴 承间隙△，用数学式表达如下：
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离心式压缩机的工作原理
通过叶轮对气体做功，将能量传递给气体， 使其压力得到升高，温度升高，比容缩小，气 体在叶轮中既随叶轮转动又在叶轮槽中流动。 这时，气体速度很高，为了充分利用这部分速 度能，在叶轮后设置流通截面逐渐扩大的扩压 器，以便将速度能转变为压力能。一般常用的 扩压器是一个环形通道，其中装有叶片的叫叶 片扩压器，不装叶片的称为无叶片扩压器。 为了把由扩压器出来的气流引入下一级叶轮去 进行压缩，在扩压器后设置了使气流由离心方 向改变为向心方向的弯道，在通过回流器使气 流以一定方向均匀地进入下一级叶轮进口。

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3 隔板 隔板是定子的主要部件，它形成固定元件的 气体通道。根据隔板在压缩机中所处的位置， 可将隔板分为四种类型，即进气隔板、中间隔 板、段间隔板和排气隔板。其中，中间隔板是 由扩压器、弯道和回流器组成。 隔板上装有轮盖密封和叶轮距套密封，所有密 封环一般都做成上下两半，以便拆装。
离心式压缩机的分类
（4）按级间冷却方式分类：分机外冷却，每段 压缩后的气体输出机外进入冷却器；机内冷却， 冷却器壳体与压缩机的机壳铸为一体，冷却器 对称地布置在机壳的两侧，气体每经过一级压 缩后都得到冷却； （5）按压缩机介质分类：分为空气压缩机、氮 气压缩机、氧气压缩机、合成气压缩机、二氧 化碳压缩机等； （6）按压缩机用途分类：分制冷压缩机、远程 输送压缩机等。
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图15-2 水平剖分式压缩机
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2
转子
转子是压缩机的关键部件，它高速旋转， 对气体做功。转子由主轴、叶轮、平衡盘、推 力盘、半联轴节等部件组成（如图15-3）。
图15-3 压缩机转子结构图
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（1）主轴：有足够的强度和刚度，轴一般选用 优质钢锻造而成，淬火调质后应具有良好的机 械性能。主轴截面过度圆角特别是螺纹退刀槽 根部要有足够的圆角，尽量减少应力集中，粗 糙度要低。 （2）叶轮：在装配前，所有叶轮应作超速实验， 检查叶轮的变形和表面质量情况，通常用磁粉 （对钢制叶轮）或着色法（对不锈钢叶轮）进 行检查，对铆接叶轮要特别注意铆钉是否有松 动现象。
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这种轴承和圆瓦轴承比较起来有如下优点：首 先，它稳定性好，在运转中若轴上下晃动，比 如向上晃动，上面的间隙变小，油膜压力变大， 下面的间隙变大，油膜压力变小，两部分力的 合力变化会把轴颈推回原来的位置，使轴运转 稳定。其次，由于侧隙较大，沿轴向流出的油 量大，散热好，轴承温度低。因此它的顶隙可 以比同样尺寸的圆瓦轴承的顶隙小。但是，这 种轴承的承载能力比圆瓦轴承低，由于产生上 下两个油膜，功率消耗大，在垂直方向抗振性 好，但水平方向抗振性差些。
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离心式压缩机的主机零件主要有汽缸、 转子、隔板、轴承、密封。
离壳体，又称机壳，由壳身和进、 排气室构成，内装有隔板、密封体、轴承体等 零部件。汽缸应达到如下要求： （1）有足够的强度，以承受气体的压力； （2）结合面应严密，保持气体不向机外泄露； （3）有足够的刚度，以免变形。
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图15-6椭圆瓦轴承油膜压力
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③可倾瓦轴承 可倾瓦轴承（如图15-7）。这种轴承由多 瓦块组成，瓦块可以摆动，在工况变化 时都能形成最佳油膜，抗振性好，不容易 产生油膜振荡。

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图15-7 可倾瓦轴承结构示意图
1—轴承瓦背；2—油封；3—油封；4—销子；5—螺钉；6—瓦块； 7—瓦块；8、9—螺钉、垫圈；10—安全螺钉；11—销子
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汽缸可分为水平剖分式和垂直剖分式（又称 筒型）两种。水平剖分式（如图15-2）在中面 处用螺栓连接，一般进、排气管都装在下汽缸， 以便于拆卸，打开上汽缸，内部零件都容易进 行拆装。垂直剖分式适用于中、高压汽缸，是 一个圆筒，两端均有端盖板，用螺栓把紧。和 水平剖分式汽缸比较起来，圆筒缸体强度高， 泄露面小，在相同条件下变形小，但拆装困难， 检修不便。
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我国瓦块一般用25钢或35钢制成，内表面浇铸 一层巴氏合金（通常用锡基巴氏合金chsnsb116），国外用的也是锡基巴氏合金。这层合金厚 度很薄，一般都在1～3mm,要求巴氏合金有较 高的抗疲劳强度，与钢背贴合紧密。这类轴承 在加工时的主要要求是：瓦壳与瓦块配合内径 公差一般应控制在0.025mm范围内，等分的定 位销孔中心距公差亦应在此数据范围内；瓦块 厚度公差应保证在0.0125mm范围内，这样可保 证瓦块的互换性，在装配时可不必刮研找正。
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4 轴承
（1）.动压轴承工作原理
透平压缩机采用的滑动轴承属于动压轴承类，即依 靠轴颈（或止推盘）本身的旋转，把润滑油带入轴颈 （或止推盘）与轴瓦之间，形成楔状油膜，受到负荷 的挤压建立起油膜压力以承受载荷（图15-4）。为什 么这种油楔会有承载能力呢？可以这样简单加以说明。 以止推轴承油楔为例，首先假定瓦块不倾斜，保持和 止推盘平行，由于止推盘旋转，当然也会把油带进瓦 块和止推盘之间的间隙中来形成油膜，止推盘旋转时 带进多少油也会带出多少油。如果借助止推盘对油膜 施加压力，就会将油从间隙中挤出，也会从进油口挤 出，
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①圆瓦轴承 图15-5是圆瓦轴承结构图，上下两半瓦由螺钉 联接在一起，为保证上下瓦对正中心设有销钉 11。轴瓦内孔浇铸巴氏合金，它具有质软、熔 点低和良好的耐热性能。巴氏合金应结合紧密， 不允许有裂纹、伤痕、气孔及脱落现象。轴静 放在轴瓦上时，轴颈与轴瓦上方之间的间隙 （顶隙）等于两侧间隙之和。轴颈和轴瓦的接 触角不小于60o～70o，在此区域内保证完全接 触。
图15-8 压铅厚度计算
△=ξS ξ=2/(1+cosα) 对五块均布可倾瓦来说α=36o, ξ=1.1, 故对这类轴承的换算式为△=1.1S
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（b）止推轴承 推力轴承的作用是承受转子的轴向力，限制转 子的轴向窜动，保持转子在汽缸中的轴向位置。 压缩机止推轴承一般采用米契尔和金斯伯雷轴 承。这些轴承的共同点是活动多块式，在止推 块下有一个支点，这个支点一般偏离止推块的 中心，止推块可以绕支点摆动，根据载荷和转 速的变化形成有利的油膜。米契尔轴承是止推 块直接与基环接触，是单层的；金斯伯雷轴承 是止推块下有上水准块、下水准块，然后才是 基环，相当于三层叠起来的。
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（4）推理盘：推理盘是固定在转子上的止推轴 承的一部分，它的作用是将转子剩余的轴向力 传递给止推轴承的推力块，实现力的平衡。 （5）联轴器：联轴器是轴与轴相互连接的一种 部件，用来传递扭矩。联轴器对运转的转子中 心产生的偏差有一定的调心作用，一般采用锥 形与轴配合，更换轴端密封件时便于拆装。安 装联轴器的轴端、轴颈不宜过长，以免影响转 子的弯曲临界转速。

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叶轮和转子上的其它零部件都必须紧密装在轴 上，在运行中不能有松动，叶轮装配采用热装法。 转子装配后应进行动平衡校验，有关部位的径向和 轴向跳动值应小于允许值。 （3）平衡盘：在多级压缩机中，由于每级叶轮两 侧的气体作用力大小不等，使转子受到一个指向低 压端的合力，这个合力称轴向力。平衡盘就是利用 它的两边气体压力差来平衡轴向力的零件，它位于 高压端。通常，平衡盘只平衡一部分轴向力（约 70%），剩余轴向力（约30%）由止推轴承承受。 平衡盘的外缘安装气封，可以减少气体的泄露。
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其结果和未施加压力时相比，从进油口流进的 油的平均速度比出油口流出的速度小，进入间 隙的油量反比流出的油量小，因而这种油膜不 能持久。如果适当增加进油口的面积，随着流 动方向呈收敛形，在载荷的作用下，保持进油 和出油的量相当，这样应能维持稳定的油膜， 产生持续的油膜压力，承受轴承的载荷。从这 个简单分析可以看出：要使油膜具有稳定承载 能力，

离心式压缩机的结构
图15-1 离心压缩机结构图
1-一段排气；2-二段排气；3-二段吸气；4-径向轴承；5-缸体；6-叶轮； 7-隔板;8-平衡盘；9-轴；10-止推轴承；11-推力盘；12-径向轴承； 13-护罩；14-一段吸入
离心式压缩机的结构
基本结构由两大部分组成（见图15-1）


（1）转动部分：包括主轴、叶轮、平衡盘、 止推盘以及连轴用的串联轴器等部件，称为 转子； （2）固定部分：包括汽缸、隔板（扩压器、 弯道和回流器）、支承轴承、止推轴承和轴 端密封等零件，常称为定子。每一段叶轮和 与之相应配合的固定原件（如扩压器、弯道 和回流器）构成一个基本单元，常称为一级。
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图15-5 圆瓦轴承
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润滑油经由下轴瓦垫块’之孔进入轴瓦并由轴颈 带入油楔，经由轴承的两端而泄入轴承箱内。一 般润滑油压强（表压）为0.039～0.049MPa。垫 块3、7保证轴瓦在轴承壳中定位及对中，可以通 过磨削垫片4、5来调整轴承位置。 ②椭圆瓦轴承 椭圆瓦轴承的轴瓦内表面呈椭圆形，轴承侧隙大 于或等于顶隙，一般顶隙约为轴径d的（1～1.5） ／1000，而侧隙约为（1～3）d／1000。轴颈在 旋转中形成上下两部分油膜（图15-6），这两部 分油膜的压力产生的合力与外载荷平衡。