离心压缩机讲义

透平压缩机的结构、性能及工作原理

透平压缩机振动类型案例

透平压缩机的开停车步骤

透平压缩机的运行注意事项

离心压缩机

离心式压缩是如何提高压力的？

离心式压缩机气体的提高，是靠叶轮带动气体旋转，使气体受到离心力的作用产生动力获得动能，然后进入扩压器中，气体流速逐渐减慢，将动能转变成压力能，而使气体压力得到提高，它与活塞式或回转式压缩机靠改变气体的容积来提高压力是不同的。

离心式压缩机主要优缺点

离心式压缩机主要优缺点是：单机输出量大而连续，无脉冲，运转平稳，机组外型尺寸小，重量轻，占地面积少，投资省，设备结构简单，易损件少，运转周期长，维修工作量小，调节性能好，实现自动控制比较容易，运转可靠，单系列运行，不需要备用机组，介质不与润滑油接触，有利于化学反映，可用气轮机直接拖动，能充分利用化肥厂工艺热能，经济效益好。

缺点是：由于气体的流动损失，漏气损失和轮阻损失比较大，因而效率较低，一般比往复式压缩机低5~10%，容易“喘振”。

离心式压缩机的基本结构

离心式压缩机的每一段，是由几个压缩级组成，每一级是由一个叶轮以及与其配合的固定元件所构成。其基本结构可分为中间级和末级两种。中间级是由叶轮、扩压器、弯道和回流器等组成。气体通过弯道和回流器后即到下一级继续压缩。在离心式压缩机里，除每一段的一级外，都属于这种中间级。末级是由叶轮、扩压器、蜗轮等组成。气体经过压缩后排出，到冷却器进行冷却并分离后送用户。

离心式压缩机的主要零部件及作用

吸气室：吸气室是把所需压缩的气体均匀地引入叶轮去压缩。因此，压缩机每一段第一级进口都设置了吸气室。

叶轮：叶轮安装在转轴上，由轮盘、轮盖和叶片组成，是压缩机中最重要的部件。气体由于受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使气体通过叶轮后的压力得到了提高，气体的功能也同样在叶轮里得到了提高。因此，叶轮是将机械能传给气体，以提高气体的压力和速度的

作功部件。

扩压器：气体从叶轮流出时，除压力升高外，还具有较高的流动速度。为了充分利用这部分动能，在叶轮的后面设置了流通面积逐渐扩大的扩压器，用以把速度能转化为压力能，以进一步提高气体的压力。

弯道与回流器：为了把扩压器后的气体引导到下一级叶轮去继续压缩，在扩压器后面设有引导气体的弯道，把气体均匀地引入下一级叶轮进口的回流器。

蜗壳：蜗壳的主要作用是把扩压器后面的气体汇集起来并引出压缩机。此外，在蜗壳出口处，气流速度还有一定数值，故设置一个锥行排气管，也象扩压器一样，是气流起到一定的降速扩压作用。

密封装置：为了阻止压缩机由轴端向外漏气，在压缩机的机壳两端设置了密封，密封类型主要有，梳齿密封、机械密封、浮环密封、干气密封等。宜兴厂的两台冰机、合成气压缩机均采用干气密封。干气密封较其它类型密封相比具有经济、干净、容易操作、安全和检修量少等特点。径向轴承、止推轴承及平衡盘

为了承受转子的重量和叶轮的径向力设置了径向轴承，另外，由于运行时叶轮出口的压力高于进口，在安装叶轮时，可用反方向安装的方法来平衡掉大部分的轴向推力，剩余的推力由止推轴承承受。但是绝大部分的压缩机，特别压缩比大的压缩机，其残余的轴向推力仍然非常大，为了减少作用在止推轴承上的轴向推力，常在转子上还设置了平衡盘。梳齿密封：当气流通过梳齿形密封片间隙时，气体近似经历绝热膨胀过程，气流的压力和温度都下降，而速度增加，当气流从间隙进入密封片之间的空腔时，由于截面积突然扩大，气流形成很强的旋涡，从而使速度几乎完全消失，压力即等于间隙中的压力，温度恢复到密封片前的数值，而比容增加了，气流经过后面的每一密封片间隙和空腔，重复上述的变化过程，由于气体压力的不断降低，气流体积不断增加，通过最后一个密封片时的速度为最大，压降比也最大。

通过密封间隙的漏气量，是与间隙的截面积和间隙前后的压力差成正比例的，对于使用中的密封装置，为了得到良好的密封效果，一方面尽量保证最小的间隙截面积，另一方面要保持梳齿的光角和空腔的洁净。使气体能产生强烈的旋涡，而压力不再回升。

离心式压缩机的能量损失

原动机通过叶轮将机械能传给气体时，存在着各种损失，这些损失使离心式压缩机无用功的增加和效率的下降，主要存在下列损失：

流道损失，该损失为气体在吸气室、叶轮、扩压器、弯道、回流器、蜗壳等元件中流动时产生的损失。

它包括流动摩擦损失、边界层分离损失、冲击损失、波阻损失等。

轮阻损失：叶轮在高速旋转时，轮盘、轮盖的外侧及轮缘与气体发生摩擦而造成的损失叫轮阻损失。

漏气损失：由于叶轮出口的气体压力比进口压力高，所以叶轮出口的气体有一部分要从密封间隙流回叶轮的进口。另外，气体还会通过级间密封从高压级流向低压级，还有一部分气体会经过轴端密封流出机外，这种由于内部或外部漏气而造成的损失叫漏气损失。

机械损失：离心压缩机在轴承、联轴节及增速箱等传动结构中所造成的算是叫机械损失。

喘振工况和滞止工况

从压缩机性能曲线可以看出，当流量减少时，由于气流冲击叶片严重，在叶道中引起气流边界层的分离，并产生旋转脱离现象。此时叶轮前后的压力就产生强烈的脉动，并引起周期性的力作用在叶轮上，使叶轮产生振动。

当流量进一步下降，气流分离层扩及整个通道，以致使叶道中气流通不过去，这时，级的压力突然下降，然后流道中较高压力的气体就倒流到级里来，瞬间，倒流的气体充满了叶道，弥补了气体流量的不足，从而使叶轮工作恢复正常，又把倒流的气体压回去，这样使级中流量又减少，于是压力又突然下降，级后的压力气体又倒回级中，重复出现上述现象。

在这过程中，压缩机级和其后管道、系统之间产生了一种低频高振幅的压力脉动，以致引起叶轮应力增加，整个机组发生强振动，发生严重的噪音，调节系统也大幅度波动，从而无法继续运行，严重的甚至会损坏机器，这种现象就是喘振。在压缩比大，出口流量大，压力高，气体比重大的情况下，如发生喘振，则其后果更加严重。

喘振曲线和防喘振曲线

由于离心压缩机在每一个转速下的特性曲线均有一峰值，而这一点即为喘振点。将喘振曲线上所有喘振点连接起来，即可得一曲线，可叫离心压缩机的喘振曲线。

当压缩机在某一给定速度曲线最高值的左边运转时，将发生喘振。因此，千万要防止压缩机在图示的喘振区域内运行，为了实现这一目的我们设置了防喘振系统。

在某一转速下，压缩机的实际流量与该转速的喘振流量之比叫做防喘振裕度，裕度太大，则功率消耗增加，经济性差，而太小则离喘振点太近，安全性差。根据经验，一般防喘振裕度控制在110~125%左右。在