压 缩 机 基 本 知 识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,压 缩 机 基 本 知 识,第一章,离心式压缩机的基本知识,第一节,离心式压缩机的种类,一压缩机的用途与分类,压缩机的用途：压缩机是一种用来压缩气体、提高气体压力来输送气体的机器，它的作用原理是：把燃料的热能转化为气体的机械能。气体在压缩机中需要经过四个过程,即热力循环的四个冲程：（1）压缩：空气被压缩；,（,2）燃烧：燃料加入压缩空气中并点火；（3）膨胀：燃烧后的天然气通过一个喷管而膨胀并对外作功；（4）排气：燃烧后的天然气被排放到大气中。,压缩机广泛应用于化工企业各部门，,主要用途是：（1）压缩气体用于输送。（2）作为动力。,（3）用于制冷和气体分离。（4）用于气体的合成和聚合。（5）用于油的加氢精制。 2.压缩机的种类：（1）按作用原理分为：容积式和速度式。,容积式压缩机靠在气缸作往复运动的活塞或旋转运动的转子来改变工作容积，从而使气体体积缩小而提高气体的压力，即压力的提高是依靠直接将气体体积压缩来实现的。速度式压缩机靠高速旋转叶轮的作用，提高,气体的压力和速度，然后在固定元件中使一部分气体的速度转变为气体的压力能，既借助高速旋转叶轮的作用，首先使气体分子得到一个很高的速度，然后在扩压器中使速度降下来，把动能转化为压力能。,（2）按结构形式分：,（3）按气缸形式分为水平剖分式和垂直剖分式,。,（4）按压力等级分为：低压压缩机,MPa）,、中压压缩机,MPa）,、高压压缩机,MPa）,（5）按压缩介质来分为空气压缩机、天然气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机、合成气压缩机、二氧化碳压缩机等。（6）按压缩机用途分为制冷压缩机和远程输送压缩机,。,二.,离心式压缩机的典型结构,:,(见下页图),压缩机的主轴带动工作叶轮旋转时，气体自轴向进入，并以很高的速度被离心力甩出叶轮，进入具有扩压作用的固定导叶中，在这里其速度降低而压力提高，接着又被第二级吸入，通过第二级进一步提高压力，以次类推，一直达到额定压力。濮阳首站压缩机组的发动机包含2级转子叶片，压缩机包含11级转子叶片。,三.离心式压缩机的驱动：1.对驱动机的要求：（1）驱动功率足。,离心式压缩机广泛用于大中流量、中低压力比、耗功比较多、轴功率比较大、需要有足够功率的驱动机，通常驱动功率在数千千瓦以上，个别需要几万千瓦。,（2）转速高。,离心式压缩机是一种高速旋转的工作机械，工作转速常在3000转/分以上（濮阳站压缩机组转速,在14000RPM左右），经常要求与高速旋转的驱动机直接连接，避免使用高转速、大功率、高精度的齿轮增速装置。,（,3,）结构系统简单，,启动迅速方便，容易开停车,。（,4,）运转平稳，振动小、防爆安全可靠、能长周期运转。（,5,）调节性能良好，,能适应离心式压缩机的变转速调节,调节 迅速、稳定。,2.驱动机的种类：有电动机、汽轮机、燃气轮机和内燃机。目前常用的是电动机和气轮机。,（,1）电动机。优点：结构比较简单，启动迅速、简便。缺点：,转速较低，需要增设齿轮增速器,(应县站的压缩机组是由电机驱动的,它的电机转速约为3100RPM,压缩机转速约为12000RPM,中间就需要一个齿轮增速装置),；,不能或不易于变转速调节；,大型电动机功率受限制，防爆通风装置复杂。,（采用正压通风结构，压缩机启动前必须先启动通风装置，以清除通风系统和周围环境中的爆炸介质。就拿天然气来说吧，它的爆炸极限是515%，如果介质中的天然气浓度在此范围内那么如果有摩擦等因素则极易发生爆炸）。,综上所述，电动机适用于中小功率机组，在使用汽轮机有困难之处时使用。,（2）工业气轮机。,优点：,驱动功率大,，单机功率可从几千千瓦到几万千瓦；,可任意选定工作转速，,范围一般在300020000转/分（r/min），并能在额定转速的80105%范围内调速，便于使用最经济的变转速调节；,具有防爆防火防潮等特性，安全性能好，可露天运行；,效率较高，高转速运行时效率更为理想；,热点联合经济性能好，综合热效率高；,启动运行几乎不用电源，减少了对电网供电的,依赖性，运行费用低；,使用性能良好，可带负荷低速启动，启动升速平衡，能长周期连续运行,，一般可连续运行23年不检修。,缺点：,辅助设备和管线多,（润滑油系统、水泵、冷却塔等）；,不能在短时间内启动，启停机操作复杂,（启动时需暖管、排液、暖机及启动辅助系统等，特别是在寒冷的冬天。鄯善首站的机组，在冬天启动机的润滑油系统始终处于预热状态）。,综上所述，气轮机适用于大功率高转速机组，特别是变转速调节机组。（3）燃气轮机。,优点：,体积小、重量轻、占地面积小、投资省；,辅机耗功少,（只占主机功率的1%左右）,，用水少甚至不用，润滑油消耗少；,结构简单、零件少、摩擦部件少、振动小；,燃料适应性强,（可用各种液体、气体或双重燃料）；,启动快，,从冷态启动加速到满负荷，一般为330分钟。,缺点：,另部件工作温度高、高温部件使用寿命短、材料费用高；,效率比较低。综上所述，燃气轮机适用于燃料来源充分之处，其高温排气能引入余热锅炉、加热器或转化炉中，使能量获得充分利用之处。,综述：一个压缩机采用什么样的驱动机需要综合考虑以上各种因素，不能单方面考虑某一个条件，还要考虑地理环境等因素。,第二节,离心式压缩机的应用范围,一、离心式压缩机的特点：是一种速度式压缩机。,1。优点：,（1）结构简单，易损件少，维修量少，运转周期长；,（2）转速高，气流速度大，机器尺寸小， 重量轻，占地少， 投资省，运行安全可靠。,（3）运行平稳，排气量大，气流平稳，,排气均匀，无脉冲，振动小，基础受力均匀；（4）机内不需润滑，气体不易被润滑油所污染，密封效果好，泄露现象少。（5）易于实现自动化控制和大型化。（6）能长周期连续运行。（7）便于综合利用热能，可用气轮机直接驱动，便于变转速调节。,2。缺点：（1）操作适应性差，气体性质对操作性能影响很大。（2）气流速度大，另部件表面磨损大，效率较低。（3）有喘振现象，对机组危害极大，必须采取防喘措施。（4）两机并行操作运行较为困难。适用范围：适用于大中流量、中低压力。,第二章,热力学基本知识,压缩机及其驱动机的工作原理是以热力过程和热力学定律为基础的。工程热力学就是讲述由热能转变为机械能的客观规律，同时寻找进行这种转变的最有利条件。压缩机及其驱动机的很多另部件不仅受到燃料气体压力的作用，同时还要受到高温燃气的不断加热，因此伴随发生复杂的传热过程。为了学习和掌握压缩机的工作原理、结构和使用维修等内容，我们首先学习一些与压缩机有关的热力学知识。,第一节 气体状态参数和基本定律,一,在工程热力学中，表征气体状态的常用参数有六个：压力P、比容、温度T、内能U、焓h、熵S。,其中压力、温度、比容这三个参数是可以通过测量获得的，叫做基本状态参数。,1.压力：压力就是工质对单位面积容器壁面的垂直作用力（物理学上称之为压强），通常用符号P来表示。,在工程上压力的度量单位有：（1）国际单位制压力单位“帕”，符号Pa。,它的物理意义是指在1米,2,面积的垂直方向上，有1牛顿的作用力，即1Pa=1N/m,2,。在工程上，Pa的单位太小，为了计算方便，一般用千帕（KPa）或兆帕（MPa）.,它们的换算关系为1Kpa=10,3,Pa，1Mpa=10,6,Pa。（2）标准大气压：又称物理大气压，代号atm。,它的物理意义是指在 1厘米,2,面积上有1.033公斤力的作用力，即,1atm,25,Pa。,(3)巴（bar）：1bar=10,5,Pa。(4)压力也可以用液柱高度来表示：1Kpa,2,O,1mHg,2,O.(5)过去习惯使用的压力度量单位为工程大气压：1工程大气压=1kgf/cm,2,。在热力学中，压力的表示方法有两种：绝对压力和相对压力。所谓绝对压力，就是气体分子作用于容器壁的真实压力。另一种叫相对压力，就是用测压,仪器（压力表）测得的压力读数。表压力=绝对压力大气压力。2.温度：温度是一种衡量物体冷热程度的参数，它可以用温度计进行测量。最常用的温度标准称为（1）摄氏温标，用符号t,O,C来表示。（2）热力学温标T，单位为开尔文，用K表示。热力学温度又叫绝对温度。摄氏温度t和热力学温度T之间的换算关系为：T（K）=273+t（,0,C）。,必须指出，绝对零度,在实践中是达不到的，任何物质总是处于运动之中，所以物体的分子运动是不可能停止的，在科学技术上只能作到逐步接近于绝对零度而永远也不可能达到。,3.比容：比容就是单位质量气体所占有的容积，以符号表示，它的单位是米,3,/千克。显然，比容和密度互成倒数关系，即=1。,二理想气体定律：所谓理想气体，是指分子本身不占体积，分子之间也不存在吸引力和排斥力的这样一种假想气体。,实际上理想气体是不存在的，这只不过是为了分析和计算而抽象出来的一种概念。在热力工程中，常用的气体如氧、氢、一氧化碳、二氧化碳等，与理想气体十分接近，一般可做理想气体处理。下面介绍一下理想气体所遵循的基本定律。,1波义耳马略特定律：,英国科学家波义耳和法国科学家马略特通过实验各自独立地发现了下面的定律：,温度不变时，理想气体的比容与它的绝对压力成反比，可以写成：P,1,/P,2,=,2,/,1,，或P,1,/P,2,=,1,/,2,。2盖。吕萨克定律：,法国科学家盖。吕萨克经实验得出,：压力不变时，理想气体的比容和其绝对温度成正比。可写成：,1,/,2,=T,1,/T,2,，或,1,/,2,=T,2,/T,1,3.查理定律：,法国科学家查理最先研究发现：,比容不变时，理想气体的绝对温度与绝对压力成正比。可以写成：P,1,/P,2,= T,1,/T,2。,第二节 理想气体状态方程式,要使燃料的热能部分地转化为机械能，需要依靠工质状态发生一系列有规律的变化。而工质的状态是由压力P、比容和温度T这三个基本参数来表示的。这三个参数之间并不是孤立的，而是有内在联系的。一定量的气体在开始时的状态我们用P,1,、,1,、T,1,来表示，经过状态变化后气体状态用P,2,、,2,、T,2,来表示。,综合上述三个定律可以得到：P,1,1,/ T,1,= P,2,2,/ T,2,=R或P=RT（21式，适用于1千克气体）。由于V=m，因而对于m千克的气体来说，上式可以写成：PV=mRT（22式适用于m千克气体）。1式和2式称为理想气体状态方程式。,式中：P绝对压力，N/m,2,（牛顿/米,2,）比容，m,2,/Kg（米,3,/千克）T绝对温度，Km气体质量，KgR气体常数，J/（Kg*K）（焦耳/千克*开），R=8314/，为气体的分子量。,第三节 热力学的两个定律,热力学第一定律：,大量的生产实践和生活实践证明：热和功是可以互相转化的。能量转换守恒定律指出：“各种能量可以相互转化，但它们的总量保持不变”。热力学第一定律就是能量转换和守恒定律在热力学上的应用。,它可表达为：“热能可以转变为机械功，机械功也可以转变为热能，一定量的热能可以转变为数,量相当的机械功，一定量的机械功也可以转变为数量相当的热能”。表示为：Q=U+w（23式）。Q：进入气体的能量；U：系统本身能量的增加；w：气体对外所做的功。热能用卡（cal）表示，机械功用焦耳（J）表示，1卡=4.1868焦耳4.2焦耳。,热力学第二定律：“热能不可能自发地、不付代价地从一个低温物体传至另一个高温物体；使热能全部而且连续地转变为机械功是不可能的,（必然存在热损失）,；只吸热不放热的单热源热机（,只有热源而不传给冷源）,是不可能实现,的。”,第四节 热力循环过程,在工程热力学中，热力循环经常是由定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程、多变过程等组成。下面分别介绍一下。,1.定容过程：一定量的气体在热力过程中，保持容积不变的过程，称之为：定容过程,。即在整个过程中，,2,=,1,=常数。在P,1,图上是一条平行于纵坐标的直线。12表示吸热，12表示放热。根据理想气体状态方程P=RT推出： T,2,/T,1,=P,2,/P,1,，也就是查理定律。,特点：,定容过程,（,1,）功量计算：既然容积不变，气体不对外作功，,w=,P*d,=0。（2）热量的计算：,Q=C,（T,2,-T,1,）。根据热力学第一定律Q=U+w，因为w=0，所以,Q=,U=,C,（T,2,-T,1,）。（,2,4,式）。,这表明：在定容过程中，气体所吸收的热量全部用来增加气体的内能。,2.定压过程：压力不变情况下进行的热力过程称为定压过程。,既在整个过程中P,2,=P,1,=P=常数。在P,1,图上是一条平行于横坐标的直线。12表示,定压过程,定压膨胀吸热，12表示压缩并放热。根据理想气体状态方程P=RT推出： T,2,/T,1,=,2,/,1,，也就是盖。吕萨克定律,。特点：（1）功量的计算：由于在整个过程中P是常数，因此w=,1,2,Pd=P（,2,1,）=R（T,2,-T,1,）（25式）（根据P=RT）。（2）热量的计算：,定压过程中Q=C,P,（T,2,-T,1,）。将热力学第一定律Q=U+w带入上式，C,P,（T,2,-T,1,）=U+w，因为U= C,（T,2,-T,1,），w= R（T,2,-T,1,），,所以C,P,（T,2,-T,1,）= C,（T,2,-T,1,）+ R（T,2,-T,1,），整理得：,C,P,= C,+ R或C,P,-C,= R。（26式）。,26式称为：“迈耶方程式”，表示在定压条件下，温度升高1,0,C所需热量比在定容下所需热量要多一些，所多的就是定压过程用于对外作功所需热量。,3.,定温过程：,温度不变情况下进行的热力过程称为定压过程。,既在整个过程中T,2,=T,1,=T=常数。在P,1,图上如图所示。12表示定温膨胀吸热过程，,定温过程,12表示定温压缩放热过程。特点：,（1）功量的计算：,根据理想气体状态方程P=RT，R、T都是常数，所以P=常数。（27式）既波义耳马略特定律,。W=RT*ln（P1/P2）=RT*ln（,2,/,1,）（2）热量计算：,根据热力学第一定律Q=U+w，气体温度不变，理想气体内能就没有变化，因此U=0，所以,Q=w（28式）。,4绝热过程：所谓绝热过程就是气体状态变化的时候和外界没有热量的交换，既是气体不吸收外界的热量，也不向外界放出热量。,在内燃机热力过程中的压缩、膨胀过程，由于活塞运动的很快，热量来不及传给气体或气体来不及向外界放热，可认为是近似的绝热过程。,(1)初态、终态参数间的关系：P,K,=常数。,通常在做近似计算时，空气的绝热指数K可以取1.4，燃气的K取1.33。,P、的关系：P,2,2,K,=P,1,1,K,；T、的关系：T,2,/T,1,=（,1,/,2,）,（K-1）,；T、P的关系：T,2,/T,1,=（P,2,/P,1,）,（K-1）/K,。（2）,功量计算：,（根据热力学第一定律和微积分知识）,W=R（T,1,-T,2,）/（K-1）。（3）,热量计算：q=0，W=U,1,-U,2,。,绝热过程,5.多变过程：,前面所研究的四个热力过程，都各有一个特点，就是在每一个过程中，都有一个参数保持不变。如在定容过程中工质的比容不变，在定压过程中工质的压力不变，在定温过程中工质的温度不变，在绝热过程中工质与周围介质没有热量交换。所以上述四个过程都是气体状态变化的特殊过程。,但实际过程比较复杂，P、T都发生变化，而且与外界存在热量交换。因此我们用一个带普遍性的过程来表示各种不同的过程，这便是多变过程,。,其方程式为：P,n,=常数。,其中n称为多变指数。在一个特定的过程中，n是一个定值。但不同的多变过程，其n值不同,。当n=0时，P,0,=P=常数，为定压过程；当n=1时，P,1,=P=常数，为定温过程；当n=K时，P,K,=常数，为绝热过程；当n=时，P,=常数，即P,1/,=P,0,=常数，为定容过程。,n的数值根据具体条件来确定。,（1）,初态、终态参数间的关系：P,n,=常数，T,n-1,=常数，T,n,P,1-n,=常数。（2）,功量计算：（根据热力学第一定律和微积分知识）W=R（T,1,-T,2,）/（n-1）。 ( 3)热量计算：q=C,n,（T,2,-T,1,）Kj/Kg，其中C,n,=C,V,（n-k）/（n-1）。,第五节传热学基础知识,内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件强烈受热，如不加以适当的冷却会使内燃机过热，导致充量系数下降（进入气缸内的新鲜空气减少），燃烧不正常（早燃或爆燃），机油粘度变低，零件的摩擦和磨损加剧。结果使内燃机的动力性和经济性、可靠性和使用寿命大大降低。所以应该设法加以冷却。这种热能以任何一种方式从一个物体传到另一个物体中去的现象称为热交换。内燃机的冷却系统中始终存在着热交换,。,传热是一种复杂的现象，为了便于研究，根据过程的物理本质，将它分为三类：（1）导热。导热是指物质各部分直接接触而发生的热量交换现象。,导热时物体各部分之间无宏观的相对位移，单纯的导热现象可以在密实的固体中发生,。（2）对流：由于流体各部分发生相对位移而引起的热量传递过程叫对流。这种过程发生在液体与气体之间。,（3）辐射：以电磁波的形式传递能量的过程叫辐射。,这种现象与导热和对流有着本质的区别，它不需要物体间的直接接触，只要温度大于绝对零度的物体，它的热能就有可能转化为电磁波而向四周辐射，而另一物体在吸收了电磁波以后又把它转化为热能。在实际过程中，各种热交换形式是同时存在的。如内燃机工作时，高温燃气与缸壁接触以对流形式将热传给缸壁，又以导热形式传给另一侧缸壁，又以对流,形式将热传给冷却水，冷却水再到散热器。同时缸体对空间也会发生辐射换热。,所以内燃机冷却系统的传热形式既有导热又有对流和辐射，三者并存。,一温度场和温度梯度：,在某一瞬间，物体内部温度的分布情况叫温度场。一,般情况下物体内部的温度分布不仅随空间而变化，而且还随时间而变化，既温度是时间和空间的函数。,这种随时间而变化的温度场叫不稳定温度场，这种温度场内发生的导热现象成为不稳定导热。,如内燃机启动或停机情况下缸壁周围的传热。,温度分布不,随时间而变化的温度场称为稳定温度场。这种情况下发生的导热称为稳定导热。,如长时间稳定工况下运转的内燃机缸壁的换热。,在温度场中同一瞬间，温度相同的各点所连接的面，称为等温面。不同温度的等温面不会相交。温度梯度是一种等温面法线方向的矢量，它的正方向是朝温度增加的方向。温度降度指负的温度梯度，它的数值与温度梯度相等而方向相反。,二傅立叶定律,：按傅立叶定律研究确定，两个等温面之间所传递的热量Q与温度降度、时间t和垂直于热量传递方向的截面积F成正比。既单位时间通过的热量为：Qt*F/n，如果写成等式Q=F*t/n（W），式中F导热面积，m,2,；t两个等温面之间的温度差，,0,C；n两个等温面之间的法向距离，m；导热系数（表明物质导热能力的大小），W/（m*,0,C），,导热系数的,数值等于在单位时间内温度沿着等温面法线方向每单位长度上温度降低1时，每单位面积上所传导的热量。,三对流换热的计算：,流体与固体表面相接触时所进行的热量传递过程称为对流换热。在实际计算中，由于影响 因素很多，一个个考虑很烦琐。牛顿建议用一个形式极为简单的公式既牛顿公式来计算：Q=*（t,w,-t,f,）*F（W）来计算。其中：t,w,固体壁表面温度，,0,C；t,f,流体温度，,0,C；F壁表面面积，m,2,；放热系数（表征对流换热过程强弱的指标），W/（m,2,*,0,C），,放热系数在数值上等于温差t为1时每m,2,传热面与流体在单位时间内所交换的热量,。,四辐射的四次方定律,：,辐射是一切物体固有的特性，任何物体都在不断的放射辐射能。这种能量落在其他物体上时分成三部分：一部分被吸收，一部分被反射，另一部分将穿过该物体。物体所吸收那部分辐射能又重新转变为热能。被反射出去那部分能量，就会落在其他物体上，而被其他,物体所吸收。穿透过去的那部分能量同样也要被其他物体所吸收。所以经过一系列的吸收后，被辐射出去的能量，就完全分配在周围各个物体之中。,任何物体的辐射能力是指该物体在单位面积和单位时间内所放出的能量，用E来表示。通过实验得出：“绝对黑体的辐射能力与其表面绝对温度的四次方成正比”。这个结论称为：斯蒂芬波茨曼定律。写成等式为：E,0,=,0,*T,4,（W/m,2,）,式中，E,0,绝对黑体辐射出的热量；,0,比例常数。,0,=5.6710,-8,W/(m,2,*K,4,).上式也可以写成:E,0,=5.67(T/100),4,= C,0,(T/100),4,(W/m,2,),其中C,0,=5.67 W/(m,2,*K,4,),称为黑体的辐射系数.,工程常见物体都不是绝对黑体，其辐射能力E都小于绝对黑体的辐射能力E,0,，既EE,0,。为了求得不同物体的辐射能力E，故另E/E,0,=，我们称实际物体的辐射能力与同温度下绝对黑体的辐射能力之比值为该物体的黑度，它表明了该物体接近于绝对黑体的程度，由于EE,0,，所以1。所以E=E,0,*=*C,0,（T/100）,4,（W/m,2,）（可以查表得出）。,第三章,离心式压缩机的结构与工作原理,第一节,离心式压缩机的基本结构,离心式压缩机的输送介质、压力和输气量不同，规格、型式不同，但它的基本结构和基本元件是相同的,：主要是由转子、定子和辅助设备等组成。,一、,转子结构：,转子是离心式压缩机的关键部件，它高速旋转，对气体做功。转子由主轴、叶轮、平衡盘、,推力盘等部件所组成，在轴的一端或两端通过连轴器分别与驱动机或压缩机其他汽缸转子相连。,1.主轴：有三种形式：阶梯轴、节鞭轴和光轴。(见下页图),阶梯轴,节鞭轴,光轴,2叶轮：,又称工作轮，在工作中随主轴高速旋转，对气体做功。气体在叶轮叶片的作用下，跟着叶轮做高速旋转，并在叶轮中做扩压流动，在流出叶轮时，气体的压强、速度和温度都得到提高。,3.,平衡盘：,在多级离心式压缩机中，由于每级叶轮两侧的气体作用力大小不等，使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力称为轴向力。轴向力,对于压缩机的正常运转是不利的，它使转子向一端窜动，甚至使转子与机壳相碰，造成机械事故。因此要设法平衡它。平衡盘就是利用它的两侧气体压力差来平衡轴向力的零件。它位于高压端，它的一侧压力（左侧，对照图）可以认为是末级叶轮轮盘侧的间隙中的气体压力（高压），另一侧（右侧）通向大气或进气管，它的压力是大气压力或进气压力（低压），由于平衡盘是热套在主轴上，上述,两侧压力差就使转子受到一个与轴向力相反的力，其大小取决于平衡盘的受力面积（压力=压强*面积，压强一定时，受力面积越大则压力越大）（轴向力向左，平衡力向右）。应当指出的是，在通常情况下，平衡盘只平衡一部分轴向力（约70%），剩余轴向力（约30%）由止推轴承来承受。(见下页图),4,推力盘。,是固定在主轴上的止推轴承的一部分，它的作用就是将转子剩余的轴向力传递给止推轴承上的推力块，实现力的平衡。,5.,连轴器：,是轴与轴相互连接的一种部件。离心式压缩机是靠连轴器来传递扭矩的。,对连轴器有以下要求：（,1,）对运转时两转子中心产生的偏差有一定的调整作用(,由于对中引起的).,（2）连轴器采用锥型与轴配合，更换轴端密封件时，连轴器拆装方便。,(3,）安装连轴器的轴端轴颈不易过长。（,4,）计算轴系扭转临界转速时，需计算或测定连轴器的刚度，改变其刚度可调整轴系的扭转临界扭矩。,连轴器的结构有刚性、半刚性和挠性的，刚性连轴器适用于工作转速小于3000转/分的机组，高转速机组采用半挠性和挠性的。需要说明的是：有些连轴器可以弥补机组在启动时必然要产生的冷态不对中，以及运转中其它因素所,引起的不对中，然而绝不能因为这种连轴器具有补偿机组不对中的特性，而对安装过程中找平找正的要求有丝毫的放松。,6.,转子：,转子上的各个零件是用热套法与轴连成一体，以保证在高速旋转时不易松脱。为了更可靠起见，叶轮、平衡盘和连轴器等大零件还往往采用键与轴固定，以传递扭矩和防止松动。有的叶轮不用键而用销钉与轴固定。,二、定子结构：由吸气室、气缸、隔板（包括扩压器、弯道和回流器）、支持轴承、推理轴承、轴端密封和排气蜗壳等组成。,1,吸气室：,它的作用是把气体从进气管或中间冷却器顺利地引导到叶轮进口。进气道的流通截面积沿流动方向逐渐缩小，使气流的压强、温度略有降低，而速度略有增加。一般高压、小流量压缩机的进口速度515米/秒，中、低压1545米/秒，出口速度为4080,米/秒。,2.气缸：,是压缩机的壳体，又称机壳，由壳身和进排气室组成，内装有隔板（包括扩压器、弯道和回流器），密封体、轴承体等另部件。它应具有足够的强度以承受气体的压力；应有足够的刚度，以免变形；法兰结合面应严密，保证气体不向机外泄露。,3.隔板：,是定子的主要部件，它形成固定元件的气体通道。,根据隔板在压缩机中所处的位置，可有四种类型：进气隔板、中间隔板、段间隔板和排气隔板。,进气隔板,和气缸形成,进气室，将气体导流到第一级叶轮入口，对于采用可调预悬的压缩机，在进气隔板上还要装上可调导叶,以改变气体流向第一级叶轮的方向角。中间隔板，一是形成扩压器，使气流自叶轮流出来以后具有的动能减少，转变为压强的提高；二是形成弯道和回流器，使从扩压器出来的气流转弯流向中心，流到下一级叶轮的进口。段间隔板是指在段对排的压缩机中分隔两段的排气口。排气隔板除与末级,叶轮前隔板形成扩压器之外，还要形成排气室。扩压器：从叶轮出来的气体速度很大，动能很大，为充分利用这部分动能使气体压强进一步提高，在紧接叶轮出口处设置了扩压器。弯道和回流器：为了把扩压器后的气体引导到下一级去进一步增压，在扩压器后设置了弯道和回流器。,4.排气室：,排气室的作用是把从扩压器或叶轮（无扩压器时）出来的气体汇集起来，引到机外输气管道或冷却器中，并把较高的气流速度降低至排气室出口的气流速度,，,使气体压强进一步提高。,5.,密封：,离心式压缩机的转子和定子，一个高速旋转而另一个固定不动，两者之间必定具有一定的间隙，因此就一定会有气体在机器内部由一个部位泄露到另一个部位，同时还向机器外部（或内部）进行泄露。为了减少或防止气体的这些泄露，需要设置密封装置。离心式压缩机的密封种类很多。,按其安置的位置可分为内部密封,（级间密封、中间密封）,和外部密封,（轴端密封），前者防止机器内部通流部分各,空腔之间的泄露，如轮盖、定距套和平衡盘上的密封；后者防止或减少气体由机器向外界泄露或由外界向机器内部泄露（机器内部气体压强低于外界气压），如吸入侧首级叶轮密封和末级叶轮出口密封。,按其密封原理可分为气封和液封。,在气封中有迷宫密封和充气密封；在液封中有固定式密封、浮环式密封和固定内装式机械密封以及其它液体密封。,我们这里主要介绍一下迷宫密封。 a：迷宫式密封：平滑型：曲折型：阶梯型、蜂窝型。,平滑型,曲折型密封,曲折型密封,曲折型密封,蜂窝型密封,蜂窝型密封,阶梯型密封,迷宫密封原理简图,B密封原理：,密封前后气体有一定的压强差，气体从高压端流向低压端，当通过密封齿和轴的间隙时，气流速度加快，气体压强和温度都要降低。由间隙流入下一个齿间空腔时，由于面积突然扩大，形成强烈的涡流。在容积比间隙容积大很多的空腔内气流速度几乎等于零，动能由于旋涡全部变为热能，加热气体本身，,因而气体温度又从流经间隙时,的温度回升到流入间隙前的温度，但空腔中的,压强却回升很少，可认为保持流经间隙时的压强不变。气体从这一空间流经下一个密封齿和轴之间的间隙时，重复上述过程，最后从整个密封流出。每流经一个齿与轴的间隙，再流入另一个大的齿间空隙，压强就降低一次，而温度几乎不变，这就是通常所说的节流现象。增加齿数可增加密封效果，但齿数到一定数目后效果就不明显了，一般齿数在635之间。,6.轴承。离心式压缩机的轴承有两类：一是支持轴承，二是推力轴承。,支持轴承的作用是承受转子重量和其它附加径向力，保持转子转动中心和汽缸中心一致，并在一定转速下正常旋转；推力轴承的作用是：承受转子的轴向力，限制转子的轴向窜动，保持转子在汽缸中的轴向位置。,三其它结构： 1底座：,离心式压缩机必须通过底座固定安装在基础上.,2垫铁：,过去各类型的压缩机均采用垫,铁安装，目前大中型离心式压缩机组的安装，大多已采用无垫铁安装法。,3基础。,离心式压缩机必须有良好的基础，特别是高速大型机组，对基础的要求更是严格，要求是永久性的不翘曲结构，具有足够的重量、刚性和强度。离心式压缩机的基础同时承受机器的静载荷和运转时的动载荷，其动力性能要防止出现过大的振动，保证机器的平稳运转，同时对操作人员的生理健康不应造成不良影响。,第二节 离心式压缩机的工作 原理和主要参数,一工作原理：,气体由吸入室1吸入，通过叶轮2对气体作功后，气体的压力、温度、速度都提高，然后再进入扩压器3，它使气体的动能转变为压力能。为了把扩压器后的气流引导到下一级叶轮，继续进行压缩，在扩压器后设置了使气流由离心方向改变为向心方向的弯道4。回流器5主要起导向作用，使气流以一定的方向均匀地进入下一级叶轮进口，,回流器中一般装有导流叶片。至此，气流流过了一个“级”，再继续进行二、三级压缩后，经蜗壳6及排出管12被引出至中间冷却器。冷却后再经吸入室1”进入第四级压缩，最后由排出管12”输出。这样气体每经一级，压力都提高，最后达到增压的目的。(见上页图),二离心式压缩机的主要参数 表征离心式压缩机性能的主要参数有：流量、排气压力或压强比、转速、功率和效率等。,1流量：,可以是容积流量，也可以是质量流量。单位为：标准立方米/小时或标准立方米/分钟（NM,3,/h或NM,3,/m）标准状况指一个大气压.、273K时的气体状态。,2排气压力（压强比或排气压强）：,压强比=排气绝对压力/进气绝对压力。,3转速：,指压缩机转子的旋转速度，单位用转/分来表示。,4.功率：,指驱动压缩机所需的轴功率和驱动机的功率等，单位常用KW来表示。,三、离心式压缩机的调节：,压缩机在运行时，进气流量、压力是不断变化的，要求压缩机的流量、排气压力也随之变化，也就是要不断地改变压缩机的运行工况，这就是压缩机的调节。,压缩机的调节方式主要有以下五种： 1压缩机出口节流调节：,在压缩机的排气管上安装有节流阀，改变阀门开度就可以改变管网的阻力特性，也就改变了压缩机的联合运行工况。这种调节方式比较简单易行，但带来附加的节流损失，调节,量越大，这种附加的节流损失就越大。所以这种方法不经济，所以使用比较少。2,压缩机进口节流调节：,即在压缩机进气管上安装有节流阀，改变阀门开度就改变了压缩机的进气状态，压缩机特性也随之改变。此方法简便易行，比出口节流调节的经济性能好，并且使压缩机性能曲线向小流量方向移动，扩大了稳定工作范围。,3变转速调节：,转速调节是压缩机最,经济的调节方法，与前两种调节相比无节流损失,但要求驱动机转速也要改变,目前应用较多.鄯善首站的压缩机组就是使用变转速调节来改变压缩机工况的.4.,进口导流叶片调节,:,在压缩机叶轮前装设可转动的导流叶片,借助传动机构可以改变导流叶片的安装角，以改变气流进入叶轮的流动方向，从而改变压缩机的性能曲线，以适应调节的要求。此方法结构复杂。,5.,可转动扩压器叶片调节：,装设可转动的扩压器叶片，在流量变化时相应地改变叶片扩压器进口处叶片的几何角度，就可以调整气流冲角，改变压缩机的性能曲线，可改变喘振点，扩大压缩机的稳定工作范围。次方法结构复杂，一般是和其它方法联合使用，很少单独使用。目前，定转速电动机驱动的压缩机多采用进口节流调节，变转速气轮机驱动的压缩机多采用变转速调节。其它调节方法应用较少。,第三节 离心式压缩机辅助设备的作用与原理,一.,气体中间冷却器：,离心式压缩机的压力比一般在33.5以上，甚至高达30或更高，对高压力比压缩机，如果不进行冷却，压缩后的气体温度会很高。这不但使压缩机多消耗功，而且对压缩机的运转也是十分不利的，特别对易燃易爆气体，每段压缩终了温度必须严加控制，以防引起爆炸等事故，因此必须设置中间冷却器。冷却器的工作原理如下：,水进口 水出口,冷却器的形式有板式和列管式。板式换热面积大，体积小，但工艺复杂，制作困难，应用比较少，我们这里着重介绍列管式换热器的工作原理。气体走管外，冷却水走管内，这样可以在管外带肋片，大大提高气体侧的传热面积，减小冷却器体积。在气体冷却器中，一般是气体与冷却水作垂直交叉流动，以增加换热效果。减少冷却管直径、增加冷却水或气体的流速都可提高换热效果。,二齿轮增速器：作用是可实现离心式压缩机的高速运转。原理：通过不同直径齿轮之间的啮合来达到升速的目的。V=,r，两个相互啮合的齿轮，v是相同的，r不同则,不同，r越大,越小，r越小则,越大。,应县站的压缩机组是由电机驱动的,它的电机转速约为3100RPM,压缩机转速约为12000RPM,中间就需要一个齿轮增速装置.,三.油系统设备：油系统设备由贮油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、安全阀、止回阀、调压阀、控制阀以及高位油箱、油压力脱气槽、蓄压器计、油位计和油管路等组成。,第四章 离心式压缩机组的防喘振与安全保护措施,第一节 喘振,离心式压缩机运行中的一个特殊现象就是喘振,防止喘振是压缩机运行中极其重要的问题，许多事实证明，压缩机的大量事故都与喘振有关，这一章我们来着重讨论一下压缩机的喘振问题。,一、什么是喘振？压缩机在某转速下运转，当压缩机的流量减少到一定程度时，会出现整个压缩机组的不稳定状况，压缩机气流参数（压力和流量等）周期性地低频率大幅度波动，并伴有很大的气流脉动噪音，在出口管道内发出时高时低的周期性的气流吼叫声，机组及管道上出现大振幅、低频度的强烈振动，好象人在干咳一样，这种现象称为压缩机的喘振。,二喘振发生的条件： 1在流量减小时，流量下降到该转速下的喘振流量时发生。,压缩机特性决定了在转速一定的条件下，一定的流量对应于一定的出口压力或升压比，并且在一定的转速下存在一个极限流量喘振流量。当压缩机运行中的实际流量低于这个喘振流量时，便不能稳定运行而发生喘振。,2管网系统内气体的压力大于一定转速下对应的最高压力时发生喘振。3机械部件损坏脱落时可能发生喘振。,4操作中升速升压太快，降速之前未能首先降压可能导致喘振。5工况改变，运行点落入喘振区。6正常运行时，防喘系统未投自动。7介质状态的变化。,气体的状态影响流量，例如进气温度、进气压力、气体组分（分子量）对喘振都有影响。,三在运行中造成喘振的原因： 1系统压力超高。,原因有：紧急停机、气体未放空、出口管线上单向阀动作不灵或关闭不严、防喘系统未投用等。,2吸入流量不足。,原因有：入口过滤器堵塞、滤芯过脏、结冰等。,四喘振的危害：,喘振可以造成极大的危害，是因为喘振时气流产生强烈的往复脉冲，来回冲击压缩机转子及其它部件；气流强烈的无规律的振荡引起机组强烈震动，从而造成严重后果。比如转子轴弯曲，密封损害造成漏气、漏油；轴向推力增大烧坏止推轴承；破坏对中与安装质量使振动加剧；强烈的振动造成仪表失灵；严重持久的振动可使转子与静子部分相撞、主轴和隔板断裂等，因此必须防止喘振。,五防止与消除喘振的方法：,防止与消除喘振的根本措施是：设法增加压缩机的入口气体流量。具体方法有：,1放空或采取回流循环。2防喘系统在正常运行时应投入自动。3根据压缩机的性能曲线，控制防喘裕度。防喘安全裕度就是在一定工作转速下，正常工作流量与该转速下的喘振流量之比值,。,流量裕度一般为1.051.3倍。裕度太大，虽然不易发生喘振，但压力下降太多，浪费大，经济性下降。,4.在升压和变速时，要强调“升压必先升速、降速必先降压”的原则，升速、升压不易过快过猛，降速降压也应缓慢、均匀。5防喘阀（回流控制阀）开启和关闭必须缓慢、交替，操作不要太猛。6.可采用“等压比”升压法和“安全压比”升压法来防止喘振。,流量与排气压力的关系,Q,C,为喘振流量；,c,为对应的喘振压比（或出口压力）；Q,n,为考虑安全裕度后的正常流量； ,a,为安全流量对应的安全压比（出口压力）；为出口压力与入口压力的比值。,根据压缩机的性能曲线，在一定转速下有一个喘振流量值，它与转速曲线的交点便对应一个喘振压比。控制压比可防止喘振。如根据安全裕度计算出不同转速下的正常流量，再查出对应的压比，使压比不超过安全压比计算出的出口压力，就不会发生喘振。,第二节,安全保护系统,为确保压缩机的安全平稳运行，必须设置一套完整的安全保护系统。,1.温度保护系统：,观察控制压缩机各缸、各段间的进气温度、冷却系统的水温、润滑油系统的油温及轴承温度，达到一定值时报警或停机。,2.压力保护系统：,观察控制压缩机各缸、各段间的进出口压力，油系统的油压和冷却系统的水压，达到一定值时报警或停机。,3.机械保护系统：,机械振动监视器超过一定值时报警或停机。,就鄯善首站的2HOS1/L7042GSI型（2：气缸列数，HOS：压缩机型号，1：一级压缩，L：12缸，7042：发动机排量，G：燃料为天然气，S：带有涡轮增压器，I：带中间冷却器）压缩机组来说，就有23个自动停机点，其中包括：液位控制点3个，振动控制点3个，压力控制点5个，温度控制点7个，流量和速度控制点各一个。,The End,谢谢您的聆听！,期待您的指正！,