离心压缩机结构及原理

• 弯道及回流器 为了把扩压后的气体引导到下一级叶轮去继续进行增压 ，需要在扩压器之后设置弯道和回流器，如图5—3所示。弯道是连接 扩压器与回流器的一个圆弧形通道，弯道内一般不设置叶片，气流在 弯道内转180。以后进入回流器。回流器气道中装有反向导叶流片，叶 片中心线和叶轮叶片一样，也是圆弧形的，或一段圆弧和出口处一段 直线相结合。叶片形状有等厚度和变厚度两种，叶片一般为12～18片 。
压缩机结构
• 2、隔板：隔板安装在气缸壳体内 ，与气缸壳体或内机壳组成压缩机 的气道，即形成扩压器、弯道及回 流器等。隔板一般采用铸铁件，经 时效热处理后加工而成。隔板均为 水平剖分，以便拆卸装配。
• 扩压器 扩压器的种类一般可分为无叶扩压器、叶 片扩压器和直叶壁形扩压器。图5一2为无叶扩压器 ，由二个隔板平行壁构成的等宽度环形通道。这种 扩压器结构最简单，造价最低，工作范围大，一般 离心式压缩机都采用这种结构型式的扩压器
浮环密封主要是高压油在浮环与轴套之间 形成油膜而产生节流降压阻止机内与机外 的气体相通。由于是油膜起主要作用，所 以又称为油膜密封。
整个机械密封由一套双端面主机械密封和一套单端 面辅助机械密封组成，如图3－3－53所示。
CRANE28型螺旋槽气体密封结 构如
螺旋槽的型式如图3－3－55所 示
• 垂直剖分型 （又称筒型），气缸壳体是个 整体圆筒，两端或一端设有端盖封头，用 高压螺栓与筒体紧固，或用剪力环定位。 端盖封头与圆筒机壳密封，常采用“O”形 环和背环密封，绕型垫密封或其它型式的 密封。“O”形环的材料可根据介质性质、 温度和压力的不同，选用硅橡胶或氟塑料 等材料做成。圆筒式壳体的轴承架有与端 盖封头铸成一体的，也有的用螺钉将轴承 架与端盖封头联接固
• 5）轴功率 离心式压缩机的转子在气体升压 过程中产生的流动损失功率、轮阻损失功 率和漏气损失功率外，其本身也产生机械 损失，即轴承的摩擦损失，这部分功率消 耗占总功率的2%~3%。如果有齿轮传动、 则传动功率消耗同样存在，约占功率的 2%~3%。以上功率消消耗都是在转子对气 体作功过程中产生的，它们的总和即为离 心式压缩机的轴功率，轴功率是选则驱动 机功率的依据。
离心式压缩机按结构大致可分为， 水平剖分型、筒型、等温型三种。
• 水平剖分型 气缸被剖分为上、下两部分，一般用于空 压机，排气压力限在4—5MPa。不适合用于高压和含氢 多且分子量小的气体压缩。 • 筒形 也就是垂直剖分型，筒形气缸里装入上、下剖分 的隔板和转子，气缸二侧端盖用螺栓紧固。由于气缸是 圆筒形的，抗内压能力强，对温度和压力所引起的变形 也较均匀。主要用于汽油改质、脱硫等石油精制装置的 循环机和其他石油化工用的循环机，使用压力可达 45MPa。 • 等温型 这种压缩机就为了能在较小的动力下对气体进 行高效的压缩，把各级叶轮压缩的气体，通过级间冷却 器冷却后再导入下一级的一种压缩机。
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• 4、轴承：离心压 缩机上的轴承分径 向轴承和止推轴承 两种。 • 径向轴承的作用 是承受转子重量和 其他附加径向力， 保持转子转动中心 和气缸中心一致， 并且在一定转速下 正常旋转。
图8 五油锲倾斜块式径向轴承 1．瓦块 2.上轴承套3.螺栓4.圆柱销5.下轴承套 6．定位螺钉 7.进油节流圈

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离心式压缩机与活塞式压缩机相比，特点
1．结构简单，易损零件少，运转可靠。一般 能连续 运行2年以上，因此不需要备用机。 2．转速高、生产能力大，体积小。投资减少 ，操作人员减少。 3．供气均匀有利稳定生产；气体不必与油相 接触，正常情况下气体不带油，有利于化学 反应。 4．由于离心式压缩机多采用蒸汽轮机驱动， 有利于合理使用工厂余热，降低能源消耗。
• 叶轮组成及种类： • 按叶轮结构型式 • 闭式叶轮：性能好、效率高；由于轮盖的 影响，叶轮圆周速度受到限制。 • 半开式叶轮：效率较低，强度较高。 • 双面进气叶轮：适用于大流量，且轴向力 平衡好。

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3、平衡盘 平衡盘又名卸荷盘，压缩机的平衡盘一般装载汽 缸末级的后面，他的一侧受末级的气体压力，另 一侧受常与机器的吸气室相通，平衡盘的外圆上 一般都有迷宫密封装置使盘两侧维持压差。 4、推力盘 推力盘主要承受推力轴承的轴向力，由光洁度很 高的不锈钢板材经线切割制造而成。其两侧分别 为推力轴承的正副止推块。推力盘有的设置在压 缩机的高压端，有的设置在机组的压缩机的两段 之间
压缩机结构
压缩机结构
3、气封：密封段与段，级与级之间的静密封 。防止机器内部通流部分各空腔之间泄漏 的密封称内部密封。内部密封如轮盖、定 距套和平衡盘上的密封，一般做成迷宫型 。
a)镶嵌曲折型密封 c)台阶型密封
b)整体平滑型密封
• 防止或减少气体由机器向外部泄漏或由外部向机 器内部泄漏（在机器内部气体压力低于外部气压 时）的密封，称外部密封或称轴端密封 • 对于外部密封来说，如果压缩的气体有毒或易燃 易爆，如氨气、甲烷、丙烷、石油气、氢气等， 不允许漏至机外，必须采用液体密封、机械接触 式密封、抽气密封或充气密封等；当压缩的气体 无毒，如空气、氮气等，允许少量气体泄漏，也 可以采用迷宫型密封。化工厂的压缩机中，常采 用的密封有迷宫型、浮环油膜密封、机械接触式 密封和干气密封四种。
• 2）压缩比 指压缩机的排出压力和吸入压力之比 ，有时也称压比。计算压比时排出压力和吸入压 力都要用绝对压力。 • 3）转速 指压缩机转子旋转的速度，其单位是 r/min。 • 4）有效功率 在气体的压缩过程中，叶轮对气体 所作的功，绝大部分转变气体的能量，另有一部 分能量损失，该损失基本上包括流动损失、轮阻 损失和漏气损失三部份， 我们将压缩气体的能量 与叶轮对气体所作的功的比值称为有效功率。
压缩机结构
止推轴承的作用是承受 转子的轴向力，限制 转子的轴向转动，保 持转子在气缸中的轴 向位置。其可分为米 契尔轴承和金斯伯雷 轴承。
金斯伯雷止推轴承 1.底环2.上水准块 3.下水准块4.止推瓦块
压缩机结构
1、主轴 压缩机的关键部件，他是主要起到装配叶轮、平 衡盘、推力盘的作用，是转子部分的中心部位
• 一台离心式压缩机总是由一级或几级所组 成。从级的类型来看，一般可分为中间级 和末级两类。中间级是由叶轮、扩压器、 弯道、回流器所组成。在离心式压缩机的 段中，除了段的最后一级外，其余的级均 为中间级。末级是由叶轮、扩压器和蜗壳 所组成（有的末级只有叶轮和蜗壳而无扩 压器）。
压缩机原理
离心压缩机的典型结构
• 6）效率 指压缩机输出气体的有效功率与轴 功率的比值，主要用来说明活塞式）压缩 机 • 离心式压缩机用途很广最经济，气体的流 动是连续的，其流量比容积型、压缩机要 大得多 。 • 例如石油化学工业中，炼油和石化工业中 普遍使用各种氢气压缩机，富气压缩机， 离心式压缩机主要用于小功率的燃气轮机， 内燃机增压以及动力风源等。
离心式压缩机的技术参数
• 离心式压缩机的主要参数是流量、压缩比、有效 功率、轴功率、转速、效率。 • 1）流量 指单位时间内流经压缩机流道任一截面 的气体量，通常以体积流量和质量流量两种方法 来表示。体积流量是指单位内流经压缩机流道任 一截面的气体体积，其单位为m3/s。因气体的体 积随温度和压力的变化而变化，当流量以体积流 量表示时，须注明温度和压力。质量流量是指单 位时间内流经压缩机流道任一截面的气体质量， 其单位为kg/s。
水平剖分式
筒形
等温型压缩机
单级离心式
离心式压缩机的术语
在离心式压缩机的术语中 ，常用的有“级”、“段 ”和“缸”。所谓压缩机 的“级”，是由一个叶轮 及与其相配合的固定元件 所构成。压缩机的“段” ，是以中间冷却器作为分 段的标志。如图离心式压 缩机中，气流在第三级后 被引出进行冷却，所以它 是两段压缩机，一至三级 是第一段，后面的四至五 级为第二段。
结构型式：水平剖分型和垂直剖分型。

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压缩机结构
1、气缸：是压缩机的壳体，
又称为机壳。由壳体和进排 气室组成，内装有隔板、密 封体、轴承等零部件。对它 的主要要求是：有足够的强 度以承受气体的压力，法兰 结合面应严密，主要由铸钢 组成。
• 水平剖分型 这种气缸壳体是在中心线处剖 分为上、下两部份，用锥销定位和螺栓联 接。接合面的密封采用涂密封胶或专配密 封剂，拧紧联接螺栓。此类结构的气缸进 、出气管口一般布置在气缸壳体的下半部 （简称缸体），检修时揭去气缸壳体上半 部（简称缸盖），便可拆装和检修内件。 缸体上装有两个导柱，作为装卸缸盖时引 导用，以免缸盖隔板同转子相碰。
离心压缩机
• 压缩机是一种用于压缩气体以提高气体压 力或输送气体的机器，广泛应用于化工企 业各部门。压缩机种类繁多，尽管用途可 能一样，但其结构型式和工作原理都可能 有很大的不同。气体的压力取决于单位时 间内气体分子撞击单位面积的次数与强烈 程度。
• 因此，提高气体压力的主要方法就是增加 单位容积内气体分子数目，也就是容积式 压缩机（活塞式、滑片式、罗茨式螺杆式 等）的基本工作原理；而利用惯性的方法 ，通过气流的不断加速、减速，因惯性而 彼此挤压，缩短分子间的距离，来提高气 体的压力，离心式压缩机的工作原理属于 这一类。
• 而压缩机的“缸”，是将一个机壳称为一 个缸，多机壳的压缩机就称为多缸压缩机 。压缩机分成多缸的原因是，当设计一台 离心式压缩机时，有时由于所要求的压缩 比较大，需用叶轮数目较多，如果都安装 在同一根轴上，则会使轴的第一临界转速 变得很低，结果使工作转速与第二临界转 速过于接近，而这是不允许的。另外，为 了使机器设计得更为合理，压缩机各级需 采用一种以上转速时。亦需分缸。一般压 缩机每缸可以有一至十个叶轮。多缸压缩 机各缸的转速可以相同，也可以不同。
压缩机结构
2、叶轮 叶轮又称工作轮，是压缩机的最主要的部件。叶轮随 主轴高速旋转，对气体做功。气体在叶轮叶片的作用下， 跟着叶轮作高速旋转，受旋转离心力的作用以及叶轮里的 扩压流动，在流出叶轮时，气体的压强、速度和温度都得 到提高。 按结构型式叶轮分为开式、半开式、闭式三种，在大 多数情况下，后二种叶轮在压缩机中得到广泛的应用。