空气分离制氧技术-第6章 离心式空气压缩机

第六章离心式空气压缩机6.1 H型离心压缩机6.1.1 结构：H型离心压缩机，为双轴四级结构型式。

压缩机的大齿轮转子通过齿的两端，构成高低速二个转子，各个叶轮与各自独立的蜗壳构成流道，高低速转子分别布置在大齿转子的两侧，由大齿轮带动，高低速转子及大齿轮转子的轴承部位都是滑动轴承，并用强制供油润滑。

压缩机下部装有三个中间冷却器及疏水器，通过管道进行连结，所有进出口管均为圆形载面，气体在压缩机中经四级压缩，三级中间冷却。

压缩机主要有由机壳、进气调节器、叶轮及转子、蜗壳组、轴承、增速齿轮对、齿轮联轴器、中间冷却器等部分组成。

润滑系统主要由油站、油管路系统、高位油箱等部分组成，油站主要包括油箱、油泵、油冷却器及滤油器等。

1、机组的主要部分结构特征概述如下：⑴机壳本机器的机壳同时也是增速器齿轮箱，它用高级铸铁铸造（或用钢板焊接）而成，是水平剖分式，中分面及盖板，蜗壳的各结合面经精密加工或刮研，以保证壳内的油气及蜗壳内的高压气体不致外泄。

在下机壳水平结合面上装有两只导杆，可以保证上机壳装拆，吊装过程中不致碰坏机壳内的齿轮、转子及密封，吊装前必须取下机壳上的温度计，以免损坏。

⑵进气调节器进气调节器设置在一级叶轮进口前，用来控制压缩机的进气量，改变进气调节器叶片的角度，可以改变气流的进口预旋，很方便地改变流量和压比，比其它的调节方法经济性好。

进口调节器是由一组在支承体内沿用均匀布置的扇形叶片组成，叶片通过一套齿轮转动装置，由电动执行器控制该开度，开度的大小由开度指示盘指示，可以在00（全闭）至900（全开）范围内调节，电动执行器操作可遥控，也可手动。

⑶叶轮及转子本压缩机共分四段压缩，每级为一段，四级的四个叶轮，全都有是采用三元流动的叶片，比常规的二元叶型叶轮有更高的流动效率。

叶轮是对气体做动功的唯一元件，是压缩机的核心。

气体在这里获得一定的压力和较高的速度。

叶轮由轮盘、轮盖、叶片焊接而成，材料为34CrNi3M。

高级优质合金钢，焊接均匀经精心修成圆角，以保证气流流动时阻力最小，每个叶轮均经过静、动平衡和超速试验，以保证叶轮运转的可靠性及安全性。

四个叶轮分别热套装于二个小齿轮轴上，不可简单的拆下来，加上推力盘、油封环、轴封套零件构成高、低速二个转子。

转子的二只叶轮，反向对置套装在轴的两端，这样可以将大部分轴向推力平衡掉，剩余的推力由转子的推力盘平衡。

整个转子在套装成后，再经过动平衡校正，以保证运转的平衡性。

叶轮和转子的损伤是导致性能下降和引起振动的原因，因此，拆卸组装和使用时都必须十分小心。

⑷扩压器隔板及蜗壳从叶轮出来的气体进入扩压器隔板，扩压器隔板的作用是将气体一部分动能转变为压力能，同时将气体导向蜗壳，扩压器隔板是由扩压器叶片和隔板组成，其叶片是焊接在隔板上的。

蜗壳分别装在机壳两侧，它们的作用是汇集扩压器出来的气流，通过出口喇叭管，将气体送至排气管道或冷却器，气体在此流动时，有一部分动能进一步变成了压力能。

蜗壳采用圆形截面，偏心配置的等内径结构型式，由高级铸铁铸造而成。

在拆卸和移动蜗壳时，必须十分小心，先从水平方向抽出蜗壳，并要小心支撑蜗壳，再向其他方向移动，安装时也要注意，以免损伤叶轮密封等零件。

为了吸收由于温度引起的热能膨胀，在各个蜗壳的出气管处及中间管路上留有间隙，在其处用膨胀节联接，这样既可将压缩气体密封，又可吸收伸缩和弯曲变形。

⑸密封在压缩机每级叶轮进口端面处和靠近叶轮转子轴处的机壳上都有铝合金制成的迷宫式密封，以减少由于气流压力不等而产生的泄漏损失，机壳内还装有铝合金油封与转子上油封盘一起构成对润滑油的密封，以防止润滑油的漏出。

在转动部件和密封齿轮之间保持有适当的间隙。

⑹增速齿轮组系统包括大齿轮及布置在两侧的两个小齿轮，由主电机通过联轴器直接带动大齿轮，再由大齿轮带动两小齿轮进行增速传动。

其主要零件均采用优质合金钢制成。

大小齿轮都经过高精度精细地加工，齿轮均为渐开线齿形，单斜齿结构。

精度达国家标准4级精度，小齿轮直接在齿轮轴上滚出，大齿轮热套在齿轮轴上。

在小齿轮两端设有推力环，在大齿轮轴上一侧也设有推力环，以承受由于斜齿而产生的轴向推力，大小齿轮均经动平衡校正，其轴承和啮合区的润滑油量由箱体进油管上各自的节流孔的孔径来控制和调整。

⑺轴承大齿轮轴、低速及高速小齿轮各用两套轴承支撑。

每套轴承分为两个部分，上下对开，轴承体为25#低碳钢，由表面浇铸巴氏合金。

为了限制转子轴向位移，本机器除大齿轮轴联轴器端轴承外，其余轴承都有止推面，止推轴承的止推面上开有油槽，油从油泵进入润滑油管，然后经过节流孔进入各轴承，适当地调整节流孔的孔径可控制轴承的油量，调节轴承温度。

⑻齿轮联轴器压缩机通过齿轮联轴器与电机联接，齿轮联轴器主要包括：联轴器接套、联轴器外套、联轴器内套Ⅰ和联轴器内套Ⅱ等。

内外套均为合金结构钢35CrMoVA制成。

内外套必须啮合好，内套（带有外齿的套）端部有一段短齿，做为外套（带有内齿的套）对应处内圆径向定位用。

内套的端面外圆为轴中心找正时的测量部位，所以这些部位不能损坏，联轴器的接套内装30#齿轮油，供啮合齿轮间的润滑，各联接间隙用“O”型环密封。

当拆卸或安装时必须按照定位标记，使内套和外套对准，同时联轴器的螺栓也必须按照标志安装定位，除非绝对需要，不要拆卸，以免破坏动平衡。

2、机组辅助设施⑴中间冷却器及疏水器压缩机共设有几个中间冷却器，用以降低各级压缩后空气温度，减少压缩功的消耗。

各级冷却器的管束由数组带散热器翅片的冷却管组成。

冷却管为大套片，经高压扩张与散热片紧密结合，冷却管的两端与管板涨紧，冷却水走管内，空气流过冷却管外进行冷却。

在中间冷却器中管束的气体出口侧，装有水气分离器，将冷凝水分离出来，冷却器下部设有疏水器，用以自动排放冷凝水。

⑵膨胀节压缩机管路在运行中产生热变形，为了吸收这些变形量，特采用了膨胀节。

膨胀节里边用特殊橡胶圈嵌入配管法兰上，外面是四块法兰节套保护，法兰节套用螺栓固定，橡胶圈有两个唇边，用于密封管内气体，随着管内气体压力增高，密封性更好。

⑶逆止阀为防止压缩机排气管中的气体倒流而引起压缩机反转事故，在排气管路上装有逆止阀，在压缩机停车或管网事故时，该阀能够自动关闭。

⑷油箱油箱为矩形载面，用钢板焊成，在箱体内中间装有过滤网，以清除油中外来杂质，保持油泵齿轮的安全运转。

在箱体侧面装有油标可检查箱内油位情况，下部装有电加热器，以便气温太低时，加热润滑油，保证油泵正常启动。

⑸油泵采用两台油泵并联，一用一备可以交替使用（也采用主机带主油泵，油箱安有启动油泵）。

⑹油冷却器油站配置有壳式油冷却器，由外壳、芯子等部件，芯子是由翅片管与管板采用铺锡焊成。

⑺油过滤器油过滤器由一套特殊结构的三通旋塞和两组并列的可切换滤油芯组成。

每组滤油芯为一级，分内外两层，每层均有一个笼壳和过滤元件。

6.1.2启动操作必须确认压缩机、仪表电器、阀门、管道、冷却器和供油系统等设备完好，安装正确，并确认高低压电源、仪表气源正常才能启动。

1、打开冷却水管路系统的所有控制阀门，检查冷却水路应畅通，并无漏水现象。

2、水压达到正常值。

3、供油总管油压在启动前调整到比正常工作值高0.05Mpa。

4、检查机组气管路系统各阀门处于以下位置：进口导叶：启动位置（5～10%）手动放空阀：全开位置送气阀：全关位置防喘振阀：全开位置5、按规定启动主电机，把进口导叶缓慢开至60～70%。

6、开启送气阀。

7、保持防喘振阀全开，缓慢关闭手动放空阀。

8、逐步关小防喘振阀，缓慢将空压机排气压力升压到～0.45 Mpa。

6.1.3 停机1、压缩机的正常停车⑴接空分通知后，徐徐打开放空阀至全开。

⑵把进口导叶关到启动位置。

⑶在DCS（或就地）操作停车按钮，停主电机。

⑷停车后，及时盘车。

⑸主电机停止20分钟后再停主油泵、排烟风机。

⑹关闭所有上、回水阀。

⑺空压机如长期停用或冬季停车，应拧开放水器下面的丝堵和中间冷却器下面的水腔阀门，放出积水。

2、紧急停车⑴若机组出现下列情况，需紧急停车：①机组出现强烈振动。

③机壳内出现异常声响或摩察声。

④电机或机组任一部分出现起火或冒烟。

⑤突然停电。

⑥冷却水突然中断，导致各部分温度达到报警值而仍未恢复供水时。

⑦自动联锁停车。

⑧确信某一联锁停车信号达到联锁值，而没有联锁停车。

⑵紧急停车操作①停车后应保持或及时恢复系统正常供油，同时保持油温。

②及时盘车。

③将导叶置启动位置，防喘振阀置全开。

④及时查找引起联锁停车的原因，记录并处理。

6.1.4 维护与检修1、维护⑴机组运转时应经常查看机器是否有不正常的振动，当发生不正常的振动时，机组应立即停车，并进行仔细检查，必要时开壳检查，以便找出原因，经过处理后，方可重新启动。

⑵机组运转时应注意控制气体冷却器的出口气体温度，尽可能达到设计值。

⑶机组运转时应注意监视各级轴承温度尽可能不超过65℃，为此应控制进油温度和各润滑点油压在设计要求范围内，否则要进一步查明原因并消除。

⑷机组运转时注意保持一定的供油压力。

⑸机组运行期间应注意油箱油位不得低于允许的最低油位。

⑹根据汽轮机油的技术标准（GB2537-81），定期检查油的质量指标，必要时更换新油。

⑺定期检查和清洗油过滤器，机组运行期间如发现油过滤器前后的差压过大时，则应对油过滤器进行清洗。

⑻油泵在运行期间如发现产生异常的振动和噪音时，多半是该油泵的进口过滤器阻力太大所致，应当处理。

2、检修⑴压缩机、增速器箱及一切辅助设备，必须进行定期检查，最好每年不少于两次，但是机组的大修无需每年进行，是否需要进行大修，由实际情况决定。

⑵检修内容①叶轮是传递能量的关键部件，必须仔细地检查轮盘，轮盘是否有裂纹，变形等缺陷，叶轮流道内部是否清洁，叶轮与齿轮轴是否发生松动和有歪斜现象。

②检查转子主轴颈及止推面的磨损情况和转子有关部位的径向和轴向跳动，不应超过规定范围。

③检查压缩机，各轴承的轴衬和止推块的磨损情况，必要时加以修复或更换新的轴承。

更换轴承时应先更换大齿轮（也就是主轴的两副轴瓦，主轴必须保证水平和电机的对中及两副瓦的顶、侧间隙和过盈，然后再更换两对从动轴的轴瓦，在更换轴瓦时首先要保证齿轮的中心距，齿的啮合情况，再考虑平行度、侧过盈和止推间隙。

④仔细检查齿轮箱的各部情况，特别是齿轮的磨损和接触情况及有关间隙。

⑤检查各气体冷却器和油冷却器的清洁情况，必要时进行清洗。

⑥检查齿式联轴器的接触情况。

⑦检查机组出口止回阀和气管路系统中的其它阀门，特别是进口阀，应启闭灵活。

6.2 空气透平压缩机6.2.1 压缩机的结构1、压缩机由静止元件（包括机壳、隔板、密封器等）、转子、轴承、进口导叶装置、中间冷却器等组成。

⑴静止元件①机壳机壳用铸铁浇铸而成，采用水平剖分结构，分为上、下机壳，其间用定位锥销定位，双头螺栓连接。

上机壳设有供起吊用的吊耳和用于拆卸的支顶螺钉，下机壳的剖分面上装有导向杆可供拆装上机壳时起导向作用。