陕西鼓风机厂轴流压缩机培训教材

目录

一、轴流压缩机的发展概况

二、轴流压缩机的基本工作原理

三、机组的自动调节及保安系统

四、轴流压缩机选型

五、轴流压缩机与管网联合工作

六、轴流压缩机配套辅机设备

七、其他

一、轴流压缩机的发展概况

在十九世纪，轴流式鼓风机已应用于矿山通风和冶金工业的鼓风。但限于当时的理论研究和工业水平还比较落后，这种风机的全压只有10～30mmH2O，效率仅达15～25%。

1853年都纳尔（Tournaire）向法国科学院提出了多级轴流式压缩机的概念。1884年英国C.A.帕森斯（Parsons）将多级反动式透平反向旋转，得出了第一台实验用轴流式压缩机，但效率很低。二十世纪初期，帕森斯制造了第一台轴流式压缩机，19级，流量85m3/min，压力12.1kPa·G，转速4000r/min，效率约60%。由于效率低，故轴流式压缩机未能成功地推广应用。

从二十世纪三十年代开始，由于航空事业发展的需要，对航空燃气轮机进行了大量的理论和试验研究，特别是对轴流式压缩机的气体动力学的理论研究和平面叶栅吹风的实验研究，使轴流压缩机的理论和设计法不断完善，效率提高到80～85%。从四十年代开始，轴流式压缩机已广泛应用于航空燃气轮机中，迄今仍占有很重要的地位。现代轴流式压缩机的效率可高达89～91%，甚至更高。

瑞士尔寿（SULZER）公司是世界上轴流压缩机设计制造技术的先进代表。1932年尔寿公司制造了世界上第一台增压锅炉使用的工业轴流压缩机，1945年尔寿公司制造了第一台轴流式高炉鼓风机，其流量为1200～1800m3/min，压力为78775～142179Pa(G)，转速为5200r/min，功率为3900kW，由电动机驱动。此后轴流式高炉鼓风机逐渐被采用，多为固

定静叶式，由汽轮机驱动，通过改变汽轮机的转速来调节高炉使用工况。这种压缩机的缺点是稳定工作区较窄，而且在部分负荷时压缩机的效率比较低。为了改善变工况时压缩机性能，瑞士BBC公司（尔寿公司前成员之一）研制了静叶可调机构，并于1960年制造出第一台静叶可调轴流式高炉鼓风机。其优点是在压力不变的情况下，流量围较宽而且变工况运行时效率降低不多，因而在大型高炉鼓风机中得到广泛应用。

静叶可调机构的主要问题是解决静叶支承轴承的可靠性和耐用性。BBC 公司采用了特殊的墨轴承，在200℃的条件下进行了5×106次转动试验，轴承磨损只有18微米。按每小时转动25次计算，轴承寿命可达20万小时，如果每年工作时间按8000小时计算，可使用25年以上，故可认为是足够可靠耐用的。

随着世界各国氧气炼钢的飞跃发展，轴流压缩机在大型空气分离装置中亦获得了广泛应用。六十年代初期，日本日立公司在10000Nm3/h的制氧机装置中采用了轴流压缩机，其空气流量为1083Nm3/min，出口压力为6.03bar(G)，功率为6300kW，压缩机为双缸，气缸间设有中间冷却器。近代制氧机装置中的空气压缩机多采用轴流式加离心式的复合式机型，如瑞士尔寿公司的等温压缩机ARI型和德国GHH公司的AGR、AKF型。

静叶可调轴流压缩机具有效率高、适于大中流量和工况调节围宽等特点，除了高炉、空分装置、炼油厂催化裂化装置、大型风源风洞、各种燃气轮机等传统用途外，随着油、化工等行业的发展而不断扩大新的应用领域，如热压缩装置、液化天然气装置、制药及动力装置等。在能源日益紧

缺的今天，世界各国把节能做为一项重要工作来不断开发新技术和新工艺，其中电站增压流化床燃气/蒸汽联合循环发电装置（PFBC-CC）已从试验进入实用阶段，轴流压缩机做为增压锅炉主风机得到推广应用。大型钢铁厂为提高综合热效率，也成功地研制了高炉煤气单燃气燃烧综合循环发电装置（CCPP），其中的煤气压缩机采用了轴流压缩机。另外，以前300～700m3高炉鼓风机多采用效率较低和工况调节围较窄的离心式鼓风机，由于轴流压缩机效率高、能耗低，以及没有放风损失，没有进口节流调节时压力损失等优点，现已开始广泛推广应用取代离心式压缩机。

我国的轴流压缩机发展起步较晚，也是从燃气轮机中的压缩机研究开始起步的，到20世纪六十年代未期第一台试制成功，1970年开始投运。该轴流压缩机为全部静叶固定，效率约为85～86%。1979年鼓风机（集团）有限公司从已有五十多年轴流压缩机生产历史、具有世界先进水平的瑞士尔寿兄弟有限公司引进了轴流压缩机的专利和技术秘密，包括试验研究、气动设计、结构设计、强度计算、产品图纸、工艺文件、工装图纸、质量控制、检验文件、技术标准和设计与工艺等的全新计算机软件，为中国的轴流压缩机设计制造技术的发展揭开了新篇章。通过对尔寿轴流压缩机技术的消化、吸收、掌握、改进，到1986年完全实现国产化，设计、制造、加工水平完全符合国际有关通用标准以及用户的技术规，实现了替代进口的目标并销往国外，先后为冶金、油及化工、电站、制药和风洞试验等行业设计制造了140多台套轴流压缩机产品。目前，陕鼓集团已成为国唯一独立设计、制造全静叶可调轴流压缩机的企业，其轴流压缩机技术处于国

际先进水平，并为我国轴流压缩机的发展和设计应用起到了巨大推动作用。

二、轴流压缩机的基本工作原理

1、典型结构

一台全静叶可调轴流压缩机主要由机壳、转子、叶片承缸、调节缸、进口圈、扩压器、轴承等组成。

a、机壳：又称外缸，即为支承部件（如叶片承缸、调节缸等）之用，又辅助作为进气、排气蜗室。

b、调节缸：又称中缸，通过轴向移动改变静叶角度，从而改变压缩机的工作工况。若为静叶固定型轴流压缩机，则无调节缸。

c、叶片承缸：又称缸，支承静叶，又作为气体在压缩过程中气流通道。

d、转子：是压缩机的最重要部件，转子上装有多级动叶。通过转子的高速旋转来提高气体压力。

e、进口圈：又称收敛器，它使气流逐渐均匀和适当加速。

f、扩压器：它将压缩气体中一部分动能进一步有效转达化为压力能。

g、轴承：支撑压缩机转子用。包含支承轴向（径向）和轴向推力轴承。