1、CUPC 2020/8/29,1,泵和壓縮機,CUPC 2020/8/29,2,離心壓縮機,2.1 離心壓縮機的主要構(gòu)件及基本工作原理 2.2 氣體在級中流動的概念及基本方程 2.3 級中能量損失 2.4 級的性能曲線 2.5 多級離心壓縮機的性能曲線 2.6 相似原理在離心壓縮機中的應用 2.7 離心壓縮機和管路聯(lián)合工作及工況調(diào)節(jié) 2.8 離心壓縮機的主要零部件,CUPC 2020/8/29,3,CUPC 2020/8/29,4,2.8 離心壓縮機的主要零部件,定子：工作時不轉(zhuǎn)動的零部件 主要包括：吸入室、機殼、隔板、密封和軸承等。,轉(zhuǎn)子：工作時轉(zhuǎn)動的零部件 主要包括：軸、葉輪、平衡盤、推力

2、盤等。,有些與離心泵類似：吸入室、蝸殼、軸向力平衡裝置、機械密封。,CUPC 2020/8/29,5,氣缸是壓縮機的殼體，又稱為機殼。由殼體和進排氣室組成，內(nèi)裝有隔板、密封體、軸承等零部件。對它的主要要求是：有足夠的強度以承受氣體的壓力，法蘭結(jié)合面應嚴密，主要由鑄鋼組成。,氣缸,水平剖分型,筒型,垂直剖分型筒型): 垂直剖分型汽缸適用于中、高壓壓縮機。 優(yōu)點: 第一，筒型缸體強度高; 第二，筒型缸體泄漏面小，氣密性好; 第三，筒型缸休的剛性比水平剖分型好，在相同條件下變形小。 筒型缸體的最大缺點是拆裝困難，檢修不便。,隔板是形成固定元件的氣體通道。進氣隔板和氣缸形成進氣室，將氣體導流到第一級葉

3、輪入口。中間的隔板用處有2個，一是形成擴壓室，使氣體流出后具有的動能減少，轉(zhuǎn)變成壓強的增高：二是形成彎道流向中心，流到下級葉輪入口。排氣隔板除了與末級葉輪前隔板形成末級擴壓式之外，還要形成排氣室。,隔板,CUPC 2020/8/29,12,2.8.1 葉輪,葉輪的主要設計參數(shù)：,要求： 單級葉輪使氣體獲得較大理論能頭（壓力增值）； 級有較高效率，穩(wěn)定工況區(qū)寬； 葉輪強度高，有較大的圓周速度，及大的單級壓比。,CUPC 2020/8/29,13,2.8.1 葉輪,不同葉片彎曲形式的葉輪,CUPC 2020/8/29,14,2.8.1 葉輪,1 葉片彎曲形式,CUPC 2020/8/29,15,2

4、.8.1 葉輪,擴壓度及分離損失： 前彎：葉道短 當量擴張角大 易生分離損失 效率低 后彎：葉道長 當量擴張角小 不易分離損失 效率高,圖3-56,CUPC 2020/8/29,16,2.8.1 葉輪,速度分布不均勻程度： 前彎不均勻程度大 效率低； 后彎不均勻程度小 效率高。,CUPC 2020/8/29,17,2.8.1 葉輪, 靜壓能頭：,CUPC 2020/8/29,18,2.8.1 葉輪, 靜壓能頭：,徑向葉片型葉輪具有最大的靜壓能頭系數(shù)，而前、后彎葉片型葉輪的靜壓能頭系數(shù)均較小。 在 相同的條件下，氣體在徑向葉片型葉輪中可獲得最大的靜壓能頭。 但徑向葉輪中氣流的動能增量 也較大，故

5、其級效率不如后彎葉輪高。 從提高級壓力比的角度出發(fā)，在離心壓縮機中一般只用后彎葉片型和徑向葉片型葉輪。只有在通風機中有時才用前彎葉片型葉輪。,CUPC 2020/8/29,19, 級穩(wěn)定工況范圍,2.8.1 葉輪,CUPC 2020/8/29,20,2.葉輪結(jié)構(gòu),葉輪常用型式：閉式、半開式。,閉 式：由輪盤、葉片和輪蓋三部分組成，輪蓋開孔大、 強 度低，限制了圓周速度u2的提高。 半開式：通常采用徑向直葉片，強度好，允許圓周速度及單級壓力比較高。但是葉輪側(cè)面泄露損失較大，級效率稍低。,CUPC 2020/8/29,21,2.葉輪結(jié)構(gòu),閉 式：,具有較高的級效率，主要應用于離心式壓縮機和鼓風機。

6、,半開式：,以提高單級壓力比、減輕重量和結(jié)構(gòu)尺寸為目的，主要用于運輸式離心壓縮機和鼓風機。,CUPC 2020/8/29,22,從制造工藝來看，葉輪有鉚接、焊接、精密鑄造、釬焊及電蝕加工等結(jié)構(gòu)形式。,CUPC 2020/8/29,23,2.8.2 擴壓器,作用：將部分速度能轉(zhuǎn)化為靜壓能，同時收集及引出氣體。,包括：無葉擴壓器、葉片擴壓器和直壁擴壓器, 無葉擴壓器：,CUPC 2020/8/29,24,2.8.2 擴壓器,無葉擴壓器的擴壓（降速）能力主要是依靠直徑D的增大來達到的，這就是擴壓器的擴壓原理。, 無葉擴壓器：,CUPC 2020/8/29,25,2.8.2 擴壓器, 無葉擴壓器：平行

7、板環(huán)形通道 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；工況適應性好、穩(wěn)定工況區(qū)較寬。 缺點：擴壓度低、流動損失大、級效率較低。,CUPC 2020/8/29,26,2.8.2 擴壓器, 葉片擴壓器：葉片引導氣流，強制氣流按葉片方向運動 優(yōu)點：擴壓度大、流動損失小 缺點：結(jié)構(gòu)復雜、性能曲線陡、穩(wěn)定工況區(qū)窄。,CUPC 2020/8/29,27,2.8.2 擴壓器, 直壁擴壓器：葉片引導、直壁擴壓 優(yōu)點：速度、壓力分布均勻，不易產(chǎn)生邊界層分離和 二次渦流，流動損失小,缺點：結(jié)構(gòu)復雜、易產(chǎn)生沖擊損失，性能曲線陡、 穩(wěn)定工況區(qū)窄。,CUPC 2020/8/29,28,2.8.3 密封裝置,主要型式：機械密封、迷宮密封、浮環(huán)密封

8、、抽氣密封、干氣密封。,1. 迷宮密封： 又稱梳齒密封，用于空氣、氮氣二氧化碳等無毒害氣體的軸封，另外輪蓋、級間平衡盤上也常用。,型式： 平滑形 曲折形 階梯形,CUPC 2020/8/29,29,CUPC 2020/8/29,30,CUPC 2020/8/29,31,1、迷宮密封：,原理： 氣流在齒縫中絕熱膨脹，v、P、T； 氣流在密封片之間，等壓 (渦流使動能消失)，T；,逐次重復氣流v、p越來越低，比容越來越大，最后壓力趨于背壓pd，溫度保持不變，達到密封目的。,CUPC 2020/8/29,32,1、迷宮密封：,特點： 有一定漏氣量，靠漏氣造成的壓降平衡密封前后壓差。,密封效果應從3方

9、面著手： 減小齒縫面積； 增加片數(shù)，減小每個密封片前后壓差； 增大局部阻力（曲折形） 齒數(shù) 6Z35,齒數(shù)太多，軸向尺寸大，效果并不明顯。,CUPC 2020/8/29,33,1、迷宮密封：,有關漏氣量的計算公式：,齒縫中氣流為音速時,齒縫間隙中氣速小于音速時,CUPC 2020/8/29,34,2、浮環(huán)密封：,CUPC 2020/8/29,35,2、浮環(huán)密封：,原理 浮環(huán)與軸套之間充滿液體，軸轉(zhuǎn)動時，類似于滑動軸承原理，在環(huán)、套間形成油膜，產(chǎn)生流體動壓力，將浮環(huán)托起；油膜起到節(jié)流降壓作用，阻止了高壓側(cè)氣體泄露。稱油膜密封。,適用： 高壓、高速、密封要求高場合。 可以做到零泄露。,CUPC 2

10、020/8/29,36,3、其他密封：,抽氣密封；蒸汽、干氣堵塞密封等,抽氣密封,干氣密封,機械密封一直不能干運轉(zhuǎn)，但干氣密封利用表面改形技術，利用表面蝕刻的流體動壓槽在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的流體動壓效應，使兩個密封環(huán)分離，在運轉(zhuǎn)過程中不接觸，而被密封介質(zhì)泄漏量很少，從而實現(xiàn)了既能密封氣體又能干運轉(zhuǎn)操作。,CUPC 2020/8/29,37,CUPC 2020/8/29,38,干氣密封,干氣密封最初是為解決高速離心壓縮機軸封問題而出現(xiàn)的，由于密封非接觸運行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，特別適合作為高速、高壓設備的軸封。隨著干氣密封技術的日益成熟，其應用范圍也越來越寬廣，目前，干氣密封正逐

11、漸在離心泵及攪拌器上得到應用?？傊?，凡使用機械密封的場合均可采用干氣密封。,2020/8/29,39,2020/8/29,40,40,40,2020/8/29,41,a 密封端面結(jié)構(gòu) b 下游泵送原理 圖 氣膜密封工作原理,氣膜密封的工作原理,CUPC 2020/8/29,42,干氣密封,當動環(huán)高速旋轉(zhuǎn)時，動環(huán)或靜環(huán)端面上的螺旋槽將外徑處的高壓氣體向下泵入密封端面間，氣體由外徑向中心流動，而密封壩節(jié)制氣體流向中心，于是氣體被壓縮引起壓力升高，在槽根處形成高壓區(qū)。因端面膜壓增加使所形成的開啟力大于作用在密封環(huán)上的閉合力，迫使在靜止狀態(tài)下保持接觸的兩端面分離，當開啟力與閉合力平衡時，密封環(huán)處于穩(wěn)定

12、的非接觸狀態(tài)，形成一層很薄的氣膜，此氣膜厚度一般在3左右。氣體動力學研究表明，當干氣密封兩端面間的間隙在23時，通過間隙的氣體流動層最為穩(wěn)定。,CUPC 2020/8/29,43,開在動環(huán)表面的流體動壓槽型對于干氣密封的性能具有很大的影響，常見的槽型有阿基米德螺旋線型、對數(shù)螺旋線型、圓弧線型等。槽的壓力分布介于兩者之間。對數(shù)螺線是內(nèi)外圓等槽角螺旋線，阿基米德螺線是變槽角螺旋線。在實際生產(chǎn)中，不同的公司有自己的專利槽形，如John Crane公司干氣密封的槽形為單列螺旋槽和樅樹形槽、Burgmann公司干氣密封的槽形為單列V形槽和U形槽、Flowsever公司干氣密封則是T形槽,CUPC 202

13、0/8/29,44,CUPC 2020/8/29,45,CUPC 2020/8/29,46,干氣密封,CUPC 2020/8/29,47,與機械密封相比，干氣密封具有如下優(yōu)點：,1、密封使用壽命長、運行穩(wěn)定可靠；2、密封功率消耗小，僅為接觸式機械密封5%左右；3、與其他非接觸式密封相比，干氣密封氣體泄漏量??；4、可實現(xiàn)介質(zhì)的零逸出，是一種環(huán)保型密封；5、密封輔助系統(tǒng)簡單、可靠，使用中不需要維護。,CUPC 2020/8/29,48,重點: 葉輪型式、擴壓器種類、迷宮密封的原理、浮環(huán)密封原理。,CUPC 2020/8/29,49,表中為液體動壓推力軸承的幾種主要類型。 平面多溝推力軸承。結(jié)構(gòu)最簡

14、單,兩滑動表面相互平行，為改善潤滑，在瓦面上開有徑向油溝。這種軸承因摩擦熱引起油密度變化，油膜產(chǎn)生一定壓力以承受載荷。但這種軸承承受載荷的能力較低，因而只適用于中、小尺寸的輕載條件，供定位或密封用。 斜-平面推力軸承。由若干具有斜面和平面的瓦塊組成。斜面與推力環(huán)構(gòu)成油楔，運轉(zhuǎn)時在整個瓦面上形成動壓油膜。斜面面積達到瓦面面積的80%和進口處油膜厚度達到出口處的2.23倍時，軸承的承載能力最大。這種軸承結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠，但斜面斜度很小,不易加工，而且要求安裝精度高，多用作速度比較穩(wěn)定的中、小尺寸的推力軸承。 階梯面推力軸承。由若干具有階梯平面的瓦塊組成。階梯面可用壓印法或酸蝕法制成，加工方便，多

15、為小型軸承。 可傾瓦塊推力軸承。由若干獨立的、能隨工作狀況變化、自動統(tǒng)一支點擺動的瓦塊組成（見可傾瓦塊軸承）。這種軸承承受載荷的能力大，能在較寬的速度范圍內(nèi)正常工作，是大型軸承中最通用的形式，但也有用于推力較小條件下的小型軸承。支承瓦塊的方式很多，大型軸承的支承結(jié)構(gòu)都比較復雜，制造成本較高。在邊界潤滑下工作的推力軸承依安裝部位不同，有位于軸端的端軸承，位于軸中部的單環(huán)軸承和多環(huán)軸承。單環(huán)和多環(huán)軸承能承受正向或反向的軸向力，載荷大時用多環(huán)，以使各環(huán)受力均勻，制造精度要求較高。,推力盤英文名稱：thrust collar定義：將轉(zhuǎn)子軸向推力傳遞給推力軸承的圓盤。 推力瓦塊就安裝在推力盤的兩側(cè)，推力

16、瓦和推力盤之間有鍥形油膜維持潤滑，防止磨瓦。; 對于單缸機組而言，推力盤是安裝在汽機轉(zhuǎn)子的高壓側(cè)，通常在前箱里邊，這么布置的目的就是因為機組在沖轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子是要向發(fā)電機方向產(chǎn)生軸向位移的。但是對于大機組(中間再熱機組而言），推力盤不是布置在前箱的，而是布置在盤車箱里，因為中間再熱機組在沖轉(zhuǎn)時，汽機轉(zhuǎn)子是向汽機頭而不是發(fā)電機方向產(chǎn)生軸向位移。 推力瓦定義：推力軸承中可在固定支承體上自由靈活擺動，與鏡板構(gòu)成動壓油膜潤滑、承載，由摩擦面層和瓦坯體構(gòu)成的扇形部件。推力瓦，也稱為推力軸承，是用來平衡轉(zhuǎn)子的軸向推力。確立轉(zhuǎn)子膨脹的死點，從而保證動靜件之間的軸向間隙在設計范圍內(nèi)。 汽輪機推力瓦的作用就是為了確定

17、轉(zhuǎn)子在汽缸的軸向位置。在正常運行的情況下，汽輪機的推力瓦中，工作瓦塊受力，保證汽輪機的轉(zhuǎn)子不至于向發(fā)電機側(cè)位移。但減負荷，尤其是甩負荷的情況下，由于慣性等原因，造成汽輪機有向機頭側(cè)發(fā)生位移的趨勢。這時候，受力的是推力瓦中的非工作瓦塊，從而保證汽輪機的轉(zhuǎn)子在汽缸中軸向的相對位置不發(fā)生改變。汽輪機推力瓦分正向推力瓦和反向推力瓦。,CUPC 2020/8/29,50,滑動軸承的主要部件是“軸瓦”，所以滑動軸承也叫“瓦 安裝在主軸上的推力盤兩側(cè)工作面和非工作面各有若干塊推力瓦塊，瓦塊背面有一銷釘孔，靠此孔將瓦塊安置在安裝環(huán)的銷釘上，瓦塊可以圍繞銷釘略為轉(zhuǎn)動。 在瓦塊之間留有寬敞的空間，便于油在瓦塊中循

18、環(huán)。推力軸承球面座上裝有回油指標油環(huán)，油環(huán)圍在推力盤外圍形成環(huán)形回油室。在工作面和非工作面回油擋環(huán)的。,CUPC 2020/8/29,51,推力瓦塊就安裝在推力盤的兩側(cè)，推力瓦和推力盤之間有鍥形油膜維持潤滑，防止磨瓦。 采用金斯伯雷型止推軸承。止推軸承的作用是承受壓縮機沒有完全抵消的殘余的軸向推力，以及承受齒輪聯(lián)軸器產(chǎn)生的軸向推力。根據(jù)需要止推軸承箱裝在支撐軸承外側(cè)的軸承箱內(nèi)。 金斯伯雷止推軸承 也是雙面止推的，軸承體水平剖分為上、下兩半，有兩組止推組件，每組一般有6塊止推塊(特殊系列要多一些)， 置于旋轉(zhuǎn)時推力盤兩側(cè)。推力瓦塊工作表面澆鑄一層軸承合金，等距離的裝到固定環(huán)的槽內(nèi)，推力瓦塊能繞其支點傾斜，使推力