离心式压缩机的结构设计探析

离心式压缩机的结构设计探析
摘要：随着我国工业的不断进步，压缩机在生产领域的重要性越来越突出。

其内部结构设计直接关系到设备的性能，成为压缩机产品的核心竞争要素之一。

合理的设计不仅能够提升制冷效果，而且还保障了设备运行的安全性。

在本文中，笔者首先简要介绍了离心式压缩机的结构特点；其次，逐一说明了内部零件的结构；最后，通过对压缩机串、并联的讨论提出了压缩机设计的调节优化方法，以供参考。

关键词：离心式压缩机；内部结构；设计优化
引言
压缩机的工作原理是通过提升气压来达到制冷的效果，其做功过程对内部的元件结构要求极为苛刻。

这种设备以其运行平稳、设备小巧的特点，一经出现就受到了企业的广泛青睐。

但需要注意的是，离心式压缩机的做功效率相比其他压缩机而言稍差。

而且该设备的稳定工况区间较小，在运行过程中喘振的问题也十分常见。

由此可见，对离心式压缩机的内部结构进行研究，并提出行之有效的优化手段就显得十分迫切了。

一、离心式压缩机的特点
（一）水平剖分型
在压缩机的运行过程中，最核心的结构要属转子和定子。

定子在压缩机内部能够产生一个磁场，并实现驱动轴的正常工作。

而转子则安装在机座上，当设备电源开打时转子和定子就会受到电磁的作用，从而转动运送空气。

水平离心式压缩机在设计上，将气缸一分为二变成均等的上下两个部分。

这种设计结构方便零件的组装，而且投产使用后运行维护也相对较为容易，能够直接拆解。

不过水平剖分型压缩机在高气压的工况中表现欠佳，因此通常在一些大分子量的气体压缩或者输送中使用。

（二）垂直剖分型
垂直剖分型压缩机的设计大致为圆柱形，转子和定子的安装也就显得比较特殊。

首先，在转子的主轴部分一侧安装有推力盘。

在传统的压缩机中，一旦开展高负荷的运行则会由于叶轮处气压不均，而产生一个轴向力。

这个力可能导致设备不稳，严重影响正常工作的进行。

而推力盘的安装缓解了这个问题，使转子能够始终保持稳定。

此外，在推力盘与平衡盘之间，还设计安装了若干叶轮。

当叶轮转动时，内部的气体被逐渐压缩进扩压器里，新空气又源源不断的补充进来。

值得一提的是，垂直剖分型压缩机机壳和端盖并没有采取O型设计，而借助于各班来实现密封。

这种结构不仅能够达到更好的封闭效果，而且还显著减少了生产成本。

二、该类型压缩机的主要零部件
（一）叶轮
从压缩机的工作原理来看，叶轮的作用无疑是至关重要的。

气体的运送与增压都离不开叶轮的引导和做功，因此叶轮的形状与数量设计就需要合理优化。

一方面叶轮在转动中给气体提供了动力，从而实现对气体的整体增压；另一方面叶轮的设计通常为圆盘状，在运行过程中能够带动并抛出气体，在离心力的推动下向指定方向运输。

在设计中技术人员应该对叶轮的强度进行计算，不仅要选用合适的材料，而且还需要满足过盈利量的相关要求。

而在叶轮的结构方面也需要注
意以下两个问题。

其一，调整轮盖厚度。

在满足设备正常运行的前提下，尽可能
的减小轮盖质量。

这样一来可以控制叶轮的离心力大小，从而提高设备的性能。

其二，应该降低叶轮的内径大小。

这种设计方法可以增大叶轮和主轴的接触面积，是转子的整体结构更加稳定。

（二）弯道及回流器
空气从扩压器排出后，需要通过弯道与回流器导入下一级工序。

通常而言，
弯道与回流器的设计采用隔板和叶片，不仅可以顺利的引导气流，而且还通过叶
片来控制气体运行方向。

回流器安装子在多级叶轮之间，不断对气体进行增压。

不难看出，在引流增压过程中弯道发挥着重要的作用，其通道结构与形状直接影
响着气体的回流。

在设计时，应该首选对弯道型线进行优化。

目前业界是生产制
造中大多以双圆弧结构为主，实际上并未达到合理的优化。

随着技术的成熟，尤
其是信息技术标准化的发展给弯道设计也提供了一些新的方法。

技术人员可以利
用专业的软件来建立几何模型，并通过具体数值的运算给弯道和回流器的设计提
供可靠的依据。

（三）密封
密封是压缩机设计中重要的一环，由于定子与转子之间的页数结构，对设计
提出了更高的要求。

若是密封性较差，就会使设备的工作效率大幅降低，影响生
产的开展。

而若是在密封的过程中没有处理好定子和转子的关系，也容易造成两
者的碰撞摩擦。

这不仅会造成零部件的快速老化，而且还可能埋下安全隐患。

因此，在设计的过程中必须确保定子与转子之间留有一定的缓冲部分，使设备在运
行中不产生碰撞冲突。

但也要减少和避免气体泄漏的现象，使气体压力能够保持
在较高的水平。

笔者建议，离心式压缩机在结构设计上可以采用双密封的方式，
确保工艺系统内部的封闭性。

利用较高的压力来进行密封，在高压力的作用下气
体则不会外流。

（四）润滑
前文也曾提到过，离心式压缩机的零部件相当冗杂，在运行中就难免产生一
些摩擦。

比如在转子运行过程中，轴承与轴颈之间就会相互产生作用力。

这不仅
会导致工艺系统产生大量的热能，而且还可能对元器件造成一定的损害。

而润滑
就是要解决这个现象，使设备工作效率得到进一步提高，同时延长设备的生命周期。

目前业界在设计中采用的方式较为多样，其中包括润滑油箱、阀门以及冷却
器等多种办法。

笔者认为，在离心式压缩机设计中可以增添一个辅助油泵，用来
减小摩擦作用力。

通过在轴承等部位加入润滑剂，将以往的干摩擦转变为液体摩擦，极大的减小了对设备的危害。

三、压缩机的串联与并联
压缩机的串联与并联在工作方面的表现也各不相同，这需要根据具体的生产
需求来决定。

比如在生产中需要大量的气体，传统的方式显然满足不了这个需求，因此就必须采用并联的方式。

技术人员可以将多台压缩机进行并联，从而增大气
体流量，提高工艺系统的效率。

亦或是生产过程中对气体的需求浮动区间较大，
采用并联的方式也能够灵活的应对。

在气体需求量较小时，可以令一台正常运作；当需求增加时，则令两台压缩机同时运作。

而压缩机并联则是针对工艺系统压力
过高的问题，减小企业的成本投入。

一般来说，工艺系统压力要求大或者变动范
围大，对设备的性能有着较高的要求。

而通过串联的方式，也能达到预期的效果，使生产能够有序开展。

因此，在具体结构设计中技术人员仍需要考虑到实际需求，对方案进行合理的优化。

四、离心式压缩机调节任务与方法
压缩机的工作离不开与工艺系统管网的协调，同样需要因地制宜。

在不同的生产要求下，气体的流量和压力也有着较大的差别。

技术人员就需要根据实际情况来合理调节，以方便生产的有序进行。

比如在部分产品的制造中，需要对工艺系统的压力进行调节。

那么技术人员就可以保持排气压的稳定，改变气体的流量来实现工艺系统压力的控制。

又或者生产对于气体流量的要求较为苛刻，那么就可以改变排出压力，而保持气体流量的稳定。

此外，为了避免设备在运行中出现喘振的现象，技术人员还可以按照一定的压力比来调节。

使不同气体之间的成分组成含量大致相同，也能实现生产效率的提升。

结语
综上所述，随着工业和制造业的不断发展，离心式压缩机逐渐在各行各业得到了广泛的应用。

而由于其内部设计结构较为复杂，且对设备性能的影响较为显著。

因此，技术人员应该针对叶轮、回流器、密封等重点环节进行控制，同时兼顾具体生产的需求，不断提高离心式压缩机的工作性能。

参考文献：
[1]王学军,葛丽玲,谭佳健.我国离心压缩机的发展历程及未来技术发展方向[J].风机技术,2015,57(03):65-77.
[2]舒林森,曹华军,许磊,李浩.离心压缩机再制造叶轮结构特征三维建模方法及应用[J].机械工程学报,2014,50(03):184-190.
[3]慈蕾,谢蓉,孙涛,黄钟岳.离心式压缩机蜗壳优化设计[J].燃气轮机技
术,2005(03):40-43+30.。