轴流风机基本知识.ppt

风机的基本知识,朱自才2011年10月7日,一、概述,轴流压缩机：指气体在压缩机中的运动是沿压缩机轴的轴向进行的。轴流压缩机主要是由机壳、叶片承缸、调节缸、转子、进口圈扩压器、轴承箱、油封、密封、轴承、平衡管道、伺服马达、底座等组成。,轴流压缩机分为A和AV系列，均引进原瑞士苏尔寿公司设计制造技术。A系列为静叶不可调，AV系列为全静叶可调。AV型轴流压缩机完整的系列为：AV40、AV50、AV56、AV63、AV71、AV80、AV90、AV100、AV112、AV125、AV140、AV56型轴流压缩机是该系列中的一种。型号标记示例如下：AV56-12AV全静叶可调式的轴流压缩机56轴流压缩机转子轮毂直径为56*10mm12轴流压缩机级数为12级,一、轴流压缩机的发展,在十九世纪轴流式鼓风机已用于矿山通风和冶金工业的鼓风，效率仅达1525%。现代轴流式压缩机的效率可达8991%，甚至更高。瑞士苏尔寿（SULZER）公司是世界上轴流压缩机设计制造技术的先进代表。1932年苏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年苏尔寿公司制造了第一台轴流式高炉鼓风机，其流量1200_1800m3/min，压力78775142179Pa(G),转数为5200r/min，功率3900kw，、由电动机驱动。1960年制造出第一台静叶可调式轴流式高炉鼓风机，其优点是在压力不变的情况下流量范围较宽而且变工况时效率降低不多，在大型高炉鼓风机得到广泛应用。,二、压缩机械的分类,轴流压缩机是气体压缩机械的一种型式。按照压缩气体的方式不同，压缩机通常分为两类：容积式压缩机和透平式压缩机。容积式压缩机气体压力的提高是利用气体容积的缩小来达到的。透平式压缩机是一种叶片旋转式机械，气体压力的提高是利用叶片和气体的相互作用来实现的。透平是压缩机的分类:按气体运动方向分类，可分为离心式、轴流式、斜流式和复合式。按出口压力分有通风机、鼓风机、压缩机。,三、透平压缩机的主要术语,1、介质压缩机设计时必须明确介质的种类及成分。2、流量流量，又称风量，指单位时间内流经压缩机的气体量。通常用容积流量和介质流量表示。用Q表示，常用单位m3/min。质量流量：指单位时间内流经压缩机的气体质量。用G表示。常用单位kg/s。如果忽略外泄量，则压缩机进口与出口质量流量是相等的。3、压力气体在单位面积的容器壁上所作用的力叫气体压力，常用单位kpa、Mpa表示。,4、功率：单位时间所作的功叫功率，常用的那位是kw。有效功率：用来提高气体压力所消耗的功率。用N有表示。内功率：用于提高气体压力和克服内损失（流动和泄露）所消耗的功率。常用Ni表示。轴功率：用于提高气体压力和克服内、外损失（机械损失）所消耗的功率，也就是驱动压缩机所需要的功率。常用Ns表示。5、效率效率是评价透平压缩机质量的重要指标之一，用表示，,轴流压缩机零部件,1、机壳：机壳分上机壳和下机壳两部分，为水平剖分型，上、下机壳在中分面处用预应力螺栓联接，机壳是由HT250铸造而成，进、出气法兰均垂直向下，机壳加工完后要进行水压试验，检验机壳的密封性并测量其变形，机壳分四点支承在底座上，四个支撑点设计在接近下机壳中分面处，分布在下机的两侧，而不是分布在机壳的两端，因此机组运行时具有一定的稳定性，减少了由于热胀而引起的机组热变形，四个支撑点其中一端（排气端）两点为固定点，另外两点为滑动点。,四、轴流压缩机的基本结构一、典型结构一台全静叶可调试的轴流压缩机主要有机壳、转子、叶片承缸、调节缸、进口圈、扩压器、轴承等组成。1、机壳：又称外缸，即为支撑内部件（如叶片承缸、调节缸）之用，有辅助作为进气、排气蜗壳。2、调节缸：又称中缸，通常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及，则无调节缸。3、叶片承缸:又称内缸，支撑静叶，又作为气体在压缩过程中气流通道,2、叶片承缸：叶片承缸为水平剖分型，中分面用预应力螺栓联接形成一个内也为很小锥度的筒体，与转子组成轴流压缩机的通道。叶片承缸的缸体由球墨铸铁QT400铸造而成，通过两端支撑在机壳上，靠进气侧的一端为固定支撑，靠排气侧的一端设计成滑动支撑以满足缸体热胀的要求，承缸的进气侧相配的是进口圈，排气侧相配的是扩压器，分别与机壳、密封套组成一个收缩通道和扩压通道，从而组成了一个完整的轴流压缩机通道，气流从机壳进气室进入，沿流道经过转子叶片逐级压缩做功和动、静叶栅的不断扩压，压力提高，最后经扩压器进一步扩压进入机壳排气室由密道引向工艺流程。,叶片承缸,叶片承缸上装有支撑静叶轴承，静叶及其附件全部支撑在静叶轴承上，静叶轴承是石墨轴承，它是无油润滑轴承，有很好的自润滑作用和密封作用，为了防止气体从静叶轴承间隙中向外部泄漏，每个叶片的柄部安装有一个“0”型密封环。3、调节缸：调节缸由Q235A钢板焊接而成，水平剖分型，中分面用螺栓联接，具有较高的刚性，调节缸分四点支撑在机壳上，安装在机壳与叶片承缸之间，因此有时称为中缸，而机壳为外缸，叶片承缸为内缸。调节缸的四个支撑是由无油润滑的“DU”金属制成的。调节缸的内部对应于各级装有各自的导向环，导向环是用35号钢加工而成，分为上下两半，分别安装在上下缸体上。,调节缸的作用在于调节轴流压缩机的各级静叶角度，以满足变工况的要求，安装在机壳两侧的伺服马达在控制系统作用下，通过连接板带动调节缸做轴向往复运动，缸体则又带动各级导向环和嵌在环内的滑块一起运动，滑快通过曲柄带动静叶产生转动，从而达到调节静叶角度的目的，而各级静叶调节的大小，是通过变化各级曲柄的长度来实现的，这些都是在气动计算过程中确定的。,调节缸,调节缸放大图及驱动环（导向环）,4、转子及动静叶片：轴流压缩机转子是一个主轴、各级动叶、隔叶块、代叶块及叶片锁紧装置组成。主轴：高合金锻钢锻造而成，材料为25Cr2Ni4MoV,主轴材料的化学成分需经严格的化验分析，性能指标通过试块进行检验，粗加工后进行热运转试验和探伤检验，所有指标合格后，才能投入精加工。动叶：2Cr13,叶片用坯料精加工而成，原材料进行化学成份、力学性能、裂纹检验，成型叶片要进行湿式喷砂处理，以增加叶片表面的抗疲劳强度；还要进行测频、确保运行时叶片的安全性。,静叶：2Cr13,叶片用坯料精加工而成，原材料同样要进行化学成份分析及力学性能、裂纹检验等，叶片表面也要进行湿式喷砂处理。轴流压缩机转子设计中进行了横向振动及扭曲振动分析计算，转子装配后做高速动平衡和超速试验，确保机组运行时安全可靠。,转子及动叶,5、轴承箱：轴压缩机的轴承箱由轴承箱体和轴承箱盖组成，轴承箱体与下机壳铸为一体，轴承箱内安装有径向轴承和止推轴承，润滑轴承的润滑油由轴承箱集油回到油箱，轴承箱体底部装有导向装置，和底座配合，使机组对中和沿轴向热胀，轴承箱盖油使封处设有一个充气孔，必要时可供油封充气防止润滑油外泄。,轴承箱1,6、油封：轴流缩机的轴承箱内安装有油封，用于防止轴承箱内润滑油的外漏，油封上设计有一个挡风板，防止密封处泄漏的高温气体（特别是排气侧）进入轴承箱内，造成轴承温度升高，润滑油老化。7、密封：在压缩机的进气侧和排气侧分别设有轴端密封，型式为拉别密封，密封处镶在轴上，密封片的数量是根据计算确定的，密封间隙的大小可通过调整密封套圆周上的调整块来实现。,油封,8、轴承：轴流压缩机的径向轴承为椭圆瓦轴承，止推轴承是金斯泊雷轴承，主付推力面均可100%承受轴向推力。每个径向轴承附近安装有两个互成90度的轴振动探头，用于检测轴流压缩机运转过程中转子的振动，止推轴承一侧安装一个轴位移探头，用于检测轴压缩机过程中转子的轴向位移。轴流压缩机的径向和止推轴承已成为一个完整的系列，各种不同大小型号轴承的选用，都是根据转子转速、重量等因素确定轴承的润滑油量、轴承消耗功率、轴承油温等，并通过计算确定的。径向轴承和止推轴承结构如下所示,轴承上半,9、平衡管道：在压缩机上设有一个高压平衡管道和排空官道，高压平衡管道的作用是将排气侧的高压气体引向进气侧的平衡活塞，用来平衡一部分由于气动引起的指向进气侧的轴向推力，以减轻止推轴承的负载，增加止推轴承的寿命。排空管道是将排气侧密封后的泄漏气体及机壳与叶片承缸之间的泄漏气体排向大气,平衡管道,10、伺服马达（静叶调节油缸）：在轴流压缩机下机壳的两侧各安装有一个伺服马达，它和调节缸相连接，当120bar的高压油投入运行后，伺服马达活塞作轴向往复移动，同时调节缸也做同步的轴向往复移动。伺服马达也是设计成为系列的，伺服马达的选用，是由驱动调节缸所需的轴向力来确定的。,压缩机喘振,当压缩机流量小到足够时，会在整个扩压器流道中产生严重的旋转失速，压缩机出口压力突然下降，使管网的压力比压缩机出口压力高，迫使气流倒回压缩机，一直到管网压力下降到低于压缩机出口压力时，压缩机又开始向管网供气，压缩机又恢复正常工作。当管网压力又恢复到原来压力时，流量仍小于喘振流量，压缩机又产生严重的旋转失速，出口压力下降，管网中的气流又会倒流回压缩机。如此周而复始，一会儿气流送向管网，一会儿又倒灌口压缩机，使压缩机的流量和出口压力周期性的大幅波动，引起压缩机强烈的气流波动，这种现象就称压缩机的喘振。一般管网容量大，喘振振幅就大，频率就低，反之，管网容量小,喘振振幅就小，频率就高。,压缩机一旦出现喘振，则机组和管网的运行状态具有以下特征：,压缩机工况极不稳定；压缩气体的出口压力和人口流量周期性地大幅度波动，频率较低，同时平均排气压力值下降；喘振有强烈的周期性气流噪声，出现气流吼叫声；机器强烈振动，机体、轴承、管道的振幅急剧增加。由于振动剧烈，轴承液体润滑条件会遭到破坏，损坏轴瓦。转子与定于会产生摩擦、碰撞，密封元件将严重损坏。,要防止压缩机喘振的发生，可以从以下几个方面人手：,防止进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等；防止管网堵塞使管网特性改变；在开、停车过程中，升、降速度不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速；开、关防喘振阀时要平稳缓慢。关防喘振阀时要先低压后高压，开防喘振阀时要先高压后低压。如万一出现旋转失速和喘振，首先应立即全部打开防喘振阀，增加压缩机流量，然后根据情况进行处理。若是因进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等原因造成的，要采取相应措施使进气气体参数符合设计要求；如是管网堵塞等原因，就要疏通管网，使管网特性优化；如是操作不当引起的，就要严格规范操作,三、轴流压缩机的润滑系统,润滑油站的组要组成部分：1、油泵：采用三螺杆泵，具有泵运转平稳，低噪音、无脉动、无搅动的特点，并且具有很强的自吸能力。三螺杆泵的内部结构主要是由一根主动螺杆，两根从动螺杆和包容三根螺杆衬套组成的。螺杆在泵体内装衬套内一相当小的间隙齿合旋转。泵配备随机安全阀，安全阀装在泵体上。三根螺杆在齿合旋转时在齿型间形成了沿轴向匀速移动的密封腔，将液体由进口平稳的输送到出口,2、双联冷油器列管式冷油器生产厂家：风凯换热器制造（常州）有限公司壳体材为碳钢或不锈钢管束材质为海军铜或不锈钢工作压力1.6Mpa冷却面积1400M2油、水走向：油走管壁，水走管束,双联滤油器桶状滤网生产厂家：中航总公司九江707研究所壳体材质为碳钢或不锈钢滤芯材质为不锈钢装有压差发迅器：0.15Mpa过滤精度：550m滤油量：3003800L/min工作压力：1.6Mpa,润滑油润滑油的物理性能润滑油的性能粘度抗磨特性粘度指数极压特性密度防腐防锈特性倾点沉淀物控制闪点抗氧化特性酸值抗泡特性释气特性破乳化性,润滑油站的作用,润滑油的作用：为机组各润滑点提供润滑油，并带走各部件在高速运转中所产生的热量。润滑油离开工作部位后，在油站中经过冷却降温、过滤（除去油中杂物）等处理再回到工作部位，形成闭式循环系统。同时还既有润滑、清洗轴瓦的作用。,润滑油的作用：1.降低磨擦：在磨擦面加入润滑剂，能使磨擦系数降低，从而减少了磨擦阻力，节约了能源消耗。2减少磨损：润滑剂在磨擦面间可以减少磨粒磨损、表面疲劳、粘着磨损等所造成的摩损。3冷却作用：润滑剂可以吸热、传热和散热，因而能降低磨擦热造成的温度上升。4防锈作用：磨擦面上有润滑剂存在，就可以防止因空气，水滴、水蒸汽、腐蚀性气体及液体、尘埃、氧化物引起的锈蚀。,润滑油的作用：5传递动力：在许多情况下润滑剂具有传递动力的功能，如液压传动等。6密封作用：润滑剂对某些外露零部件形成密封，能防止水分杂质侵入。7减震作用：在受到冲击负荷时，可以吸收冲击能，如汽车减震器等。8清净作用：通过润滑油的循环可以带走杂质，经过滤清器滤掉。,润滑油站工艺,液压油,什么是液压油？液压系统中的油作为动力传输介质使用。它也是精密零件的润滑剂和系统冷却剂。油和液压系统的其它元件一样重要。,液压油工艺流程图,液压站的工作原理：电机带动油泵旋转，泵从油箱中吸油供油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过集成块或阀组合，实现了方向、压力、流量调节后经外接管路并至液压机械的油缸或油马达中，从而控制液动机方向的变换、力量的大小及速度的快慢，推动各种液压机械做功。,个部件功能：油泵泵上装有轴向柱塞泵，另一端连接在电机上，是液压站的动力源，将机械能转化液压油的压力能。溢流阀装在油泵出口上。集成块由液压阀及通道体组装而成。对液压油实现方向、压力和流量调节。阀组合板式阀装在立板上，板后管连接，与集成块功能相同。油箱由不锈钢板焊接而成，装有滤网，用来储油、油的冷却及过滤。电器盒分两种形式。一种设置外接引线的端子板；一种配置了全套控制电器,液压油的作用A)必须为运动零件提供润滑，防止磨损并使零件之间的磨擦保持在最低限度。,液压油的作用B)必须保持长期稳定。,液压油的作用C)必须保护机器零件，防止它们生锈和腐蚀,液压油的作用D)必须防泡沫和抗氧化,液压油的作用E)必须能与空气、水和其它杂质自动分离,液压油的作用因而，所选择的液压油必须含有必要的添加剂，以保证油品具有上述特性。,轴流压缩及自动化控制,主要控制系统1、定风量/定风压静叶定位串级调节系统2、防喘振保护调节系统3、防阻塞保护调节系统4、防逆流保护控制系统5、润滑油控制系统（包括油温油压）6、动力油控制系统（包括油温油压）7、风机入口空气过滤器控制系统,8、逻辑控制及连锁保护系统9、声光报警系统（包括语言及汉显）10、轴运动（振动、位移、转速）检测系统11、轴承温度和电机定子温度巡检系统12机组主要参数的显示、记录和状态指示,轴流压缩机的技术优势,一、应用范围宽1、可适用于炼油、冶炼高炉、化肥、电站、制药、污水处理、风洞试验、液化天然气、空气分离等各种行业。2、适用介质：空气、天然气、氮气、水蒸气等介质。3、可以与离心压缩机串联应用，提高压力。,二、具有先进的气动设计1、气动设计采用先进、可靠的模化设计方法。2、先进的大型试验设备进行不同条件下的模型试验。基本级叶栅性能优良，试验数据的充分广泛性、准确可靠性。3、偏离试验状态的各种因数修正全面。修正关系式也都是在大量的试验基础上总结归纳出的。4、有多种反动度叶型片组合设计，扩大工况调节范围，提高效率。,5、采用等内径同流形式，效率高，最高效率在90%以上，省功节能。6、整套严格的设计规范。三、机械设计安全灵活1、可靠性高的强度、刚性设计。主要零件的强度在系列化、标准化、通用化时都按照最苛刻的条件进行了核算。如机壳进行了迁都与刚度计算，在大的应力变形处对结构进行了改进，使其符合要求。动、静叶片，叶根，主轴，静叶轴承等所有通用、标准化零部件都进行了吧、疲劳强度核算，确保迁都安全,2、机组采用机壳、叶片承缸、调节缸的三层缸设计，变形小，应力低，洗澡减振。3、稳定的机组支撑和完善的滑销系统。4、独立的叶片调节机构具有安全灵活性。四、制造和安全简单1、全部标准范围的压缩机具有高度的三化水平，即系列化、标准化、通用化。机壳是标准化的，同一型号不同级数的机壳，其进气室、排气室的尺寸相同，机体长度的改变用组合积木来实现。转毂是标准化的。叶片是标准化的，轴承、轴承座、拉,别令密封（用于空气）、联轴器、静叶调节机构也都是标准化的。叶片、曲柄、滑块、静叶轴承、伺服马达、轴承等通用性很强。机组的三化有利于减短产品的设计、制造周期，有利于降低成本，提高产品的产量。2、等内径转子使加工方便。3、叶片等通用件加工所用工具、卡具、卡尺、靠模样板数量最少，并可制造库存叶片等。4、合理的结构使安装、拆卸和日常维护非常容易。,五、可靠的安全设计1、现代设计方法结合大量实验使叶片强度和振动安全性高。2、用、不平衡相应法进行转子动力学计算，具有准确、可靠的特点。3、转子扭曲临界转速的计算分析保证轴系安全。六、拥有先进的试验设备和应用现代测试手段，对轴流压缩机的运行过程进行动态测量，不断研究和开发新技术。七、具有先进的电子控制系统,轴流压缩机具有5大技术特点：1、一是轴流压缩机气体动力学设计采用最先进的三元流理论和优化设计方法；采用效率高、压头大的新型叶栅，成功进行了各种反动度叶型组合设计。在同样参数的条件下，新设计的产品比国外原进口产品级数少12级，效率平均提高5以上，与一般离心压缩机比效率高出10。2、二是采用先进的程序进行转子动力学设计，并将产品安放基础和轴承转子作为一个系统进行各种计算与分析，提高了产品运转的平稳性、安全性和可靠性。,3、采用全静叶可调机构，将原静叶调节角度从3779拓展到2279，扩大了工况调节范围；同时进一步研究开发了全静叶可调加变转速调节新技术，工况范围又拓宽了15以上，有效地避免了运行时放风操作和造成的能源损失。4、整体结构采用便于用户安装调试的公共底座；定子组件采用三层缸结构，改善了产品内部零部件的热应力分布，提高了产品的抗振性，降低了机组的噪音，噪音比国外同类产品低510分贝。,5、五是调节机构和滑动支撑部件大量运用DU型合金和石墨轴承，这种材料具有良好的无油自润滑特点。,谢谢！,