离心式压缩机知识问答

第二章离心式压缩机 (2)第一节概述 (2)第二节离心压缩机的基本工作原理 (2)第三节工作轮与转子 (3)第四节离心压缩机的固定元件 (5)第五节离心压缩机组 (6)第六节压缩机的特性曲线及调节方法 (7)第七节离心式压缩机的操作 (7)第二章离心式压缩机第一节概述一、离心压缩机简介及分类1、谓离心压缩机，故名思议，它是利用了叶片机构的旋转产生气体的离心力，然后又设法把气体获得的动能转换为压力能的机械。

2、离心式压缩机主要由机壳、主轴、工作轮、轴承、止抵支撑轴承、及固定元件、进气管、排气管等所组成，气体由进气管进入机壳，流经由主轴带动的工作轮，然后再流入固定元件、进入排气管；气体流过此路径后则被压缩，产生了们预先设计好的压力，因为气体在工作轮中的流动是远离轴心的因之称为离心式压缩机。

3、离心式压缩机是指排出压力在0.35MPa以上的机械。

鼓风机的排气压力在0.01～0.35 MPa。

通风机的排气压力在0.01～0.015 MPa 。

扇风机的排气压力在0.01 MPa以下。

二、离心式压缩机的用途离心式压缩机广泛用于航空、冶金、石油、化工、电力、采矿、纺织等各行业，尤其是离心式压缩机跨入可以排出高压气体后，更加扩大了它的使用范围，加上离心式压缩机与活塞式压缩机相比具有结构简单、工作可靠、效率高、排气连续，使用维修方便等优点，因之离心式压缩机具有广阔的发展前景。

第二节离心压缩机的基本工作原理一、离心压缩机的工作原理离心压缩机的工作原理是利用机器的做功元件（高速回转的叶轮）对气体做功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩张流道中流动时这部分动能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心压缩机的增压原理二、离心压缩机的主要部件1、回转部分由主轴、工作轮及其定位件如键、轴套、推力盘，平衡活塞组成。

2、固定部分，由吸气室、扩压器（包括无叶扩压器与叶片扩压器）、弯道回流器、蜗壳、进口导流器等组成。

三、各主要部分的作用1、吸气室：是把要压缩的气体，均匀地引入叶轮去增压，为了使气体能均匀在吸气室中设有导流板或进口导流器，其目的一是使气体流束均匀，二是用来对气体的流量进行调节。

2、工作轮：也叫叶轮，气体随着叶轮做高速回转运动，使得它的能量增加，增加的途径主要是工作轮对气体作用，使气体产生旋转，导致离心力产生，在离心式压缩机中，叶轮是唯一加给气体能量的部件，因此一个工作轮效率的高低，主导了整个压缩机的效率，所以工作轮的理论研究是非常重要的。

最初的工作轮采用直叶片，那时只考虑了气流的径向流动，后来发展到考虑切向流动即所谓二元流动，为了使气体的流道形状更加接近于实际的流动，以减少工作轮的能量损失，随着计算机的发展，人们对轴向流动也予以考虑，这就是今天的三元流动，采用三元流动后，大大地提高了离心式压缩机的效率。

3、扩压器：从叶轮高速流出的气体依据F·ｖ＝Q的原理（F－截面积ｖ－流速Q－流量），及P/δ＋ｖ2/2ｇ＝常数的原理，随着流动面积的增大，在流量连续的条件下则流速下降，由能量定律可知，当ｖ下降时则气体的压力P升高，这样就把高速流动的气体的动能利用扩压原理转变为压力能，提高了气体的压力。

扩压器依其结构与形状的不同，可以分为无叶扩压器，叶片扩压器及直臂扩压器。

4、弯道：当气体速度能转变为压能后，为了进一步进行压缩，则需要把气体再返转回下一级的入口，弯道实际就是为了达到转弯的目的而形成的。

5、回流器：与吸气室具有同样的效力，是把从弯道流过来的气体，均匀地输送到下一级压缩的入口，气流均匀是依靠回流中的导流叶片来完成的，在回流气中气体的速度是稍有增加的，这主要是防止压缩机轴向尺寸过长。

6、蜗壳：把完成压缩后的气体，导入冷却器或导出机外，并使气体的动能降低，使其转化为压能。

7、其它还有支撑轴承，支撑止推轴承，平衡活塞、密封等件。

四、离心压缩机的级、段及罐每个工作轮与其后部的扩压器、弯头、回流器构成了一个级，一般的压缩机都是由两个以上或多个工作轮的转子构成运动件，因此有n个工作轮的压缩机就叫n级压缩机；由于冷却的出现，又把压缩机分成段，如有两次中间冷却的压缩机即为三段，若每段有两级，则叫三段六级离心压缩机。

如果需要的压力过高亦即级数过多，只靠一个轴是不行的，这就形成数个气缸，这样的压缩机叫多缸压缩机，多缸压缩的气体流动是串联的，多缸中的各个轴可以是同一转速，也可以不同转速运动，可以全安置在电动机一侧，也可以分置于电动机两旁当然如何放置是无关紧要的。

第三节工作轮与转子一、工作轮的典型结构及相互比较1、闭式、半开式和双面进气工作轮工作轮一般由轮盘、轮盖及夹在其中间的叶片组成。

2、后弯式、径向及前弯式叶片二、转子1、转子的结构及其基本作用：转子是由主轴、工作轮、轴套、平衡活塞、抵力盘、联轴器等组成。

⑴、工作轮与主轴的联接一般采用键连接，大型转子每工作轮都是对面键，在装配转子时各级工作轮的键的方向要错开，以保证转子平衡，静配合一般采用加热红装，工作轮及转子要做1.15倍设计转速超速试验。

⑵、轴套是主要用于保护轴不被腐蚀、不被密封片刮坏，另外它还有对于工作轮的定位作用，同时供以形成气体流道的光滑。

⑶、平衡活塞主要是为了抵消一部分轴向力，而其余的轴向力则依靠推力盘来承担，因此推力盘也是固定转子轴向位置的唯一部件。

2、刚轴、柔轴及临界转速：任何物体自己均有一个自振频率，自振频率分为第一音调、第二音调等。

当工作转速低于轴的第一音调自振频率时这个轴叫做刚性轴，而当工作转速高于第一音调自振频率时这个轴叫做柔性轴，同时把轴的第一音调自振频率叫做轴的第一阶临界转速，而把第二音调的自振频率叫做第二阶临界转速，离心式压缩机一般采用工作转速在第一阶临界转速与第二阶临界转速之间，因此是属于柔性轴，所以离心式压缩机在启动时将有一个通过第一阶临界转速的问题，如何避免因产生共振而导致压缩机的损坏是压缩机启动的一个重要问题。

3、压缩机转子的动平衡：压缩机转子是一个不十分规则的组合部件，因之各个角度的质量是不可能绝对相等的，这就存在着静不平衡与动不平衡的问题，为了避免转子在高旋转时由于质量分布不均而产生的振动，则需要对转子进行动平衡校验，以消除转子质量上的不平衡。

动平衡是在专用的动平衡校验机上进行的，要注意的是做动平衡试验时要把转子上所有的全部运动件都一起去做，不能有一点遗忘。

动平衡试验及调正绝不能做到完全平衡，残余的不平衡量总是存在的，残余不平衡量一般是用重心偏移量来规定的，另外对动不平衡量的规定当然也与工作轮的转速有关，当转速为10,000r.p.m以上时重心偏移不得大于2μ面当转速小于100,000r.p.m时重心偏移可允许在5μ以下。

三、轴向力及其平衡作为压缩气体的工作轮，由于气流进入工作轮及排出工作轮的压力不同，则产生了在工作轮前后压力的不相等，这样就使得工作轮在转子轴向承有一个轴向力，这个轴向力将使得转子由高压侧向低压侧有一个运动。

平衡轴向力有几种方法简介如下：⑴、采用平衡活塞来进行平衡：平衡活塞是安装在高压侧转子上的一种为了平衡一部分轴向力的平衡装置。

它的左侧是末段高压气体，右侧为由通气孔与大气压力或吸入的压力。

因而导致了转子轴向力的部分抵消使转子轴向力下降。

⑵、采用双面进气工作轮：双面进气的工作轮轴向力正好相互抵消，因此双面进气工作轮不存在轴向力，。

但是双面进气由于结构上的原因，只能在一级中使用，由于双面进气就使得气体流道宽度增加，流量也增加，因此这种形式只能在气体流量较大的压缩机上的第一级工作轮上使用，故具有一定的局限性。

⑶、利用工作轮，进气方向不同来抵消轴向力。

其中1、2级工作轮与3级工作轮安装不同。

人们在轴向力及其平衡上想了很多办法，目的是要尽是降低总轴向力，轴向力在机器正常运转时是一个定值，而在起动或停机时，轴向力就发生了变动，同时还要注意到，当吸入状态及排出状态改变时压缩机的轴向力也是在随着变化的。

第四节离心压缩机的固定元件除了转动部分之外其余部分都叫做压缩机的固定元件，转子把能量传递气体使气体具有较高的动能（速度）及压能，而固定元件就是要将这部分动能再转化为压能，除此之外固定元件还要起到将气体导入下级工作或送入中间气体冷却器，直至送出机器外，因而固定元件包括吸气室、扩压器、弯道与回流器、蜗壳、密封元件，机壳。

1、吸气室：是为了气体从进气管外或冷却器中均匀地引入工作轮中的装置，吸气室除了要使气流外还要尽可能小的流动损失，及在吸气室中气流不产生切向的旋绕，亦即要保证轴向进气，吸气室的型式有直接轴向进气，径向转轴向进气等，一般吸气室效率在0.70～0.90之间。

2、扩压器：气体经过工作轮在提高了压力的同时增加了速度，在工作轮出口处的绝对速度是很大的，一般可达300米/秒，这部分能量占了工作轮加给气体能量的很重要的部分，对于径向直叶片达50%而对于闭式工作轮也达25～40%，因此如何把这部分动能转化为压能，在压缩机中是占有举足轻重的地位的。

扩压器按结构分为无叶扩压器，叶片扩压器，直臂扩压器等几种类型。

⑴、无叶扩压器时一种结构最简单的扩压器，这种扩压器一般是由两个相互平等的壁面构成的环形通道，无叶扩压器是依靠直径的增大来减小速度的，当通道宽度b不变时，直径增加一，则速度减小一半，具有结构简单，造价低，性能曲线平坦，工作适应范围大（无冲角影响），能适应较高马赫数M的气流，不产生冲波，介是它的直径如太大则导致了压缩机径向尺寸的增大。

⑵、直臂扩压器的进口部分呈圆弧形，而且沿着半径有着不变的扩张角，及流动方向不变的角度，因而它比其它开式的扩压器的结构要复杂一些。

⑶、有叶扩压器因叶片的存在，所以有扩压叶片的压缩机比无扩压叶片的压缩机的稳定工作范围要窄一些。

3、弯道与回流器：弯道的作用仅仅是使气流转弯进入回流器，因之弯道使气流折转180º，为了减少弯道的流动损失，往往使气流在转弯时略有加速。

回流器内气体流动稍有加速目的是减少回流器中气流的流动损失，回流器的叶片数一般采用12－18片，4、蜗壳（排气室）蜗壳的形状可分为梯形、等宽梯形、半等宽梯形、矩形、园形等。

一般情况下采用圆形和梯形截面的比较多。

蜗壳一般采用铸铁铸造并与气缸铸成一体，当压力较高时采用铸钢材料，蜗壳截面形状，对流动的影响不大。

5、密封：为了减少转子与固定元件之间的间隙造成的漏气损失，高潮使回转件与固定件之间少漏气或不漏气的装置叫做密封。

在离心式压缩机中有油密封与气密封两种。

⑴、油封是设置在压缩机的每个轴承的两外侧，以防止压缩机的润滑油漏出轴承外。

它是利用在轴上加工一个轴齿与油封上的两个密封片构成了一组密封，其中轴齿是随轴转动而油密封装在轴承盖上，当一侧有油通过时时首先受到一片密封片的限制，微量通过第一密封片的油当漏到轴齿时受到离心力的作用被甩到油腔中又流回轴承内，。