离心式空压机工艺

离心式空压机工艺一、概论1.1 压缩机的分类：（1）往复式活塞（柱塞）压缩机；(2) 螺杆式压缩机（类似罗茨式风机）；(3) 离心式压缩机（类似离心式风机）；风机除按工作原理分类外，还常按其产生全压的高低来分类：（a）风扇指在标准状况下，风机产生的额定全压低于98Pa的风机。

这类风机无机壳，故又称自由风扇。

（b）通风机指在设计条件下，风机产生的额定全压值在98Pa～14700Pa之间的风机。

在各类风机中，通风机应用最为广泛，如发电厂中用的各种风机基本上都是通风机。

（c）鼓风机指气体经风机后的压力升高在14700Pa～196120Pa之间的风机。

也称高压风机。

（d）压缩机指气体经风机后的压力升高大于196120Pa，或压缩比大于3.5的风机。

也称超高压风机。

1.2 压缩机的工作原理1.2.1根据工作方式的不同，压缩机可分为两大类——容积型与速度型。

容积型压缩机是靠工作腔容积的改变来实现吸汽、压缩、排汽等过程。

属于这类压缩机的有往复式压缩机和回转式压缩机。

速度型压缩机是靠高速旋转的叶轮对气体做功，压力升高，并完成输送气体的任务。

属于这类压缩机的有离心式和轴流式压缩机，目前常用的是离心式压缩机。

1.2.2 离心式压缩机的基本知识1）主要性能参数（1）排气量Q（m3/min）指单位时间内压缩机在特定的进气状态下的排气量。

这个特定进气状态通常指进气口压力为一个标准大气压，温度为20℃（化工行业常取进气口温度为0℃）。

（2）排气压力P2（Pa）指压缩机输出气体在最终排出处的绝对压力。

排气压力为气体的静压头与速度压头之和。

一般情况下，静压头占大多数的份额。

压缩机的排气压力与进气压力之比，称压力比或压比，用ε表示；即ε＝排气压力/进气压力。

（3）转速n（r/min）指压缩机的转子速度。

对活塞式压缩机，指其曲轴的转速。

（4）轴功率Ps（kW）指压缩机在理想状态下工作的理论功率与各种损耗功率之和，也称实际功率。

压缩机的驱动功率为原动机的输出功率。

原动机的额定输出功率常为压缩机额定轴功率的（1.1～1.2）倍。

（5）效率η （％）指压缩机的理论功率与实际轴功率的比值。

效率η是评价压缩机经济性的重要指标。

（6）容积比能（kW/（m3/min））压缩机在排气压力一定的条件下，轴功率与排气量的比值，表示输出单位排气量所消耗的轴功率。

（7）排气温度（℃）压缩机工作时，压力比越大，效率越低，其排气温度就越高。

由于多种原因，排气温度不能过高。

通常规定压缩机排气温度不能高于160℃。

受工作介质理化性能的限制，工艺压缩机的排气温度要求更低一些。

2）离心式压缩机常用术语级：由一个叶轮与其相配合的固定元件所构成段：以中间冷却器作为分段的标志，如前所述，气流在第三级后被引出冷却，故它为二段压缩。

缸：一个机壳称为一缸，多机壳称为多缸（在叶轮数较多时采用）列：指压缩机缸的排列方式，一列可由一至几个缸组成3）整机结构1.2.3 离心式压缩机的典型工作特性曲线见下图。

转速n固定时，排气压力与排气量可用式P2=a-bQ2表示，式中a、b为实测数据用最小二乘法回归得到的系数。

降低转速后，P2—Q曲线向左下方移动。

虚线以左为压缩机喘振区。

转速n固定时，轴功率与排气量可近似用式Ps=aQ-bQ3表示。

排气量过大时，由于发生阻塞工况，压比和效率都急剧下降。

改变转速n，可在相当大的范围内调节排气压力和排气量；又因为不会产生其他附加损耗，效率变化不大。

1.2.4压缩机的工况调节压缩机实际运行时，由于工艺参数的调整、工作介质理化性能的变化、外界环境条件的改变等原因，经常需要对压缩机工作状况作及时的调节，以满足生产工艺的要求。

压缩机的工况调节，有排气压力不变下的排气量调节，有排气量不变下的排气压力调节，也有排气压力和排气量同时作调节。

压缩机的工况调节，是通过改变压缩机的工作点来完成的。

改变压缩机气体负荷管网的阻抗曲线，或者改变压缩机自身的工作曲线，都可以改变系统的工作点，实现工况调节。

a 出口节流阀调节在压缩机排气口安装调节阀，见图6 。

出口节流阀V全开时，管网阻抗曲线为1，工作点为A 。

关小阀V后，管网阻抗变大为2，工作点移到B，排气量从Q1下降到Q2，压缩机排气压力则从P1增大到P2，但压力（P2-P1）完全消耗在阀V的节流损失上。

因此，出口节流调节是不经济的，而且调节排气量范围越大越不经济。

b 进口节流阀调节在压缩机进气口安装调节阀，见图7 。

进口节流阀V全开时，Ps’= Ps，压缩机特性曲线为1，管网阻抗曲线为3，工作点为A 。

关小阀V后，Ps’< Ps ，压缩机特性曲线为2，管网阻抗变大为4，工作点移到B，排气量从Q1下降到Q2,压缩机排气压力为P2’。

C点为出口节流调节到Q2时的工作点，显见h3>h2。

因此，进口节流调节比出口节流调节要经济。

c 进口导叶调节在压缩机叶轮入口前设置可转动的进口导向叶片，通过改变导向叶片的安装角，使进入叶轮的气流产生预旋绕，以改变压缩机工作曲线实现工况调节。

加大进口导向叶片的安装角后，Q-P曲线下移，轴功率Ps曲线也下移，见图8 。

调节排气量较小时，进口导向叶片调节的节能效果较好；随着排气量调节范围的增大，进口导叶的节流作用逐渐增强，调节的经济性也随之下降。

d 改变转速调节改变压缩机转子转速时，压缩机的工作特性曲线呈基本平移态势。

排气压力与转速的平方近似成正比，工况可调节的范围大。

当系统静能头为零即管网阻抗曲线过原点时，轴功率与转速的立方近似成正比，调节工况的经济性最好。

改变转速调节不会造成其他附加损耗，压缩机效率基本不降低，见图9 。

变速调节的实际节能效果受到转速效应、系统静能头不为零、变速设备自身耗能等因素的影响。

变速调节装置还需要一定的初投资。

三种工况调节方法的比较见图10 。

1.2.5离心式压缩机的工作原理和应用离心式压缩机通过高速旋转的叶轮，把原动机的能量传送给气体，使气体压力和速度提高，气体在压缩机内固定元件中将速度能转换为压力能。

主要用来压缩和输送气体。

离心式压缩机的工作原理是气体进入离心式压缩机的叶轮后，在叶轮叶片的作用下，一边跟着叶轮作高速旋转，一边在旋转离心力的作用下向叶轮出口流动，并受到叶轮的扩压作用，其压力能和动能均得到提高，气体进入扩压器后，动能又进一步转化为压力能，气体再通过弯道、回流器流入下一级叶轮进一步压缩，从而使气体压力达到工艺所需的要求。

离心式压缩机的原理与活塞式压缩机有根本区别，它不是利用气缸容积减小的方式来提高气体的压力，而是依靠动能的变化来提高气体压力。

离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动气体运动或者使气体得到动能，然后使部分动能转化为压力能，从而提高气体的压力。

这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向被甩出去，所以称这种型的压缩机为离心式压缩机。

它与离心式风机有很大的相似之处。

离心式空气压缩机原理是由叶轮带动气体做高速旋转，使气体产生离心力，由于气体在叶轮里的扩压流动，从而使气体通过叶轮后的流速和压力得到提高，连续地生产出压缩空气。

离心式空气压缩机属于速度式压缩机，在用气负荷稳定时离心式空气压缩机工作稳定、可靠。

①结构紧凑、重量轻，排气量范围大；②易损件少，运转可靠、寿命长；③排气不受润滑油污染，供气品质高；④大排量时效率高、且有利于节能。

离心式空气压缩机的结构特点：离心式空气压缩机组结构简单，运行可靠；离心压缩机主要由转子和定子两大部分组成。

转子包括叶轮和轴。

叶轮上有叶片，此外还有平衡盘和轴封的一部分。

定子的主体是机壳(气缸)，定子上还安排有扩压器、弯道、回流器、迸气管、排气管及部分轴封等。

离心压缩机的工作原理为，当叶轮高速旋转时，气体随着旋转，在离心力作用下，气体被甩到后面的扩压器中去，而在叶轮处形成真空地带，这时外界的新鲜气体进入叶轮。

叶轮不断旋转，气体不断地吸入并甩出，从而保持了气体的连续流动。

离心式空气压缩机主要构件、空气动力部分、级间冷却器、整体传动装置、润滑系统和操作控件的制造都能够保证提供可靠的性能；在压缩空气气道中，离心式空气压缩机没有任何需润滑部件；离心式空气压缩机精确平衡的挠性碟片式联轴器，将振动降至最低，并且不需要联接器润滑油，也可以提供其它联接方法；离心式空气压缩机紧凑的成套底座，将框架、中间冷却器和润滑油箱集成在一起，从而具有出色的扭转刚度。

离心式空气压缩机的应用：离心式空气压缩机广泛应用于汽车、化工、制药、采矿和空气分离等行业，离心式空气压缩机也在这些行业有着良好的发展前景离心式空气压缩机的优点：与往复式压缩机比较，离心式压缩机具有下述优点：1、结构紧凑，尺寸小，重量轻；2、排气连续、均匀，不需要级间中间罐等装置；3、振动小，易损件少，不需要庞大而笨重的基础；4、除轴承外，机件内部不需润滑，省油，且不污染被压缩的气体；5、转速高；6、维修量小，调节方便。

压缩机的主要功能和用途:空气压缩机的特点由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。

由於气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由於气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。

当储气罐压力降至0.5--0.6MPa时压力开关自动联接启动。

（2）空气压缩机的选择空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。

气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。

如果系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采用减压阀来供气。

空气压缩机的额定排气压力分为低压（0.7~1.0MPa）、中压（1.0~10MPa）、高压（10~100MPa）和超高压（100MPa以上），可根据实际需求来选择。

常见使用压力一般为0.7-1.25MPa。

首先按空压机的特性要求，选择空压机的类型。

再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力pc和吸入流量qc，最终选取空压机的型号。

1）空压机的输出压力pcpc=p+∑△ppc：空压机的输出压力p：气动执行元件的最高使用压力∑△p：气动系统的总压力损失。

一般情况下，∑△p=0.15~0.2MPa。

2）空压机的吸入流量qc不设气罐，qb=qmax设气罐，qb=qsaqb：气动系统提供的流量qmax：气动系统的最大耗气量qsa：气动系统的平均耗气量空压机的吸入流量，qc=kqbqc：空压机的吸入流量k：修正系数。

主要考虑气动元件、管接头等处的漏损、气动系统耗气量的估算误差、多台气动设备不同时使用的利用率以及增添新的气动设备的可能性等因素。