离心压缩机工作原理与结构特点.docx
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1、离心压缩机 也叫涡烨压缩机,是压缩机的一种。结构和操作原理同离心鼓风机相似,但总是多级式的,能使气体获得较高压强,处理量较大,效率较高。工作原理汽轮机(或电动机)带动压缩机主轴叶轮转动,在离心力作用下,气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带,前面的气体从工作轮中间的进汽部分进入叶轮,由于工作轮不断旋转,气体能连续不断地被甩出去,从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力,还可以很大的速度离开工作轮,气体经扩压器逐渐降低了速度,动能转变为静压能,进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够,可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间
2、的串联通过弯通,回流器来实现。这就是离心式压缩机的工作原理。基本结构离心式压缩机由转子及定子两大部分组成,结构如图所示。转子包括转轴,固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴节等零部件。定子则有气缸,定位于缸体上的各种隔板以及轴承等零部件。在转子与定子之间需要密封气体之处还设有密封元件。各个部件的作用介绍如下。1.叶轮转的叶轮对气体作功而使气体获得能量,它是压缩机中唯一的作功部件,亦称工作轮。叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮,也有没有轮盖的半开式叶轮。2.主轴主轴是起支持旋转零件及传递扭矩作用的。根据其结构形式。有阶梯轴及光轴两种,光轴有形状简单,加工方便的特点。3.平衡盘在多级
3、离心式压缩机中因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,这个合力即称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常运行是有害的,容易引起止推轴承损坏,使转子向一端窜动,导致动件偏移与固定元件之间失去正确的相对位置,情况严重时,转子可能与固定部件碰撞造成事故。平衡盘是利用它两边气体压力差来平衡轴向力的零件。它的一侧压力是末级叶轮盘侧间隙中的压力,另一侧通向大气或进气管,通常平衡盘只平衡一部分轴向力,剩余轴向力由止推轴承承受,在平衡盘的外缘需安装气封,用来防止气体漏出,保持两侧的差压。轴向力的平衡也可以通过叶轮的两面进气和叶轮反向安装来平衡。4.推力盘由于平衡盘只平衡部分轴向力,其余轴
4、向力通过推力盘传给止推轴承上的止推块,构成力的平衡,推力盘与推力块的接触表面,应做得很光滑,在两者的间隙内要充满合适的润滑油,在正常操作下推力块不致磨损,在离心压缩机起动时,转子会向另一端窜动,为保证转子应有的正常位置,转子需要两面止推定位,其原因是压缩机起动时,各级的气体还未建立,平衡盘二侧的压差还不存在,只要气体流动,转子便会沿着与正常轴向力相反的方向窜动,因此要求转子双面止推,以防止造成事故。5.联轴器由于离心压缩机具有高速回转、大功率以及运转时难免有一定振动的特点,所用的联轴器既要能够传递大扭矩,又要允许径向及轴向有少许位移,联轴器分齿型联轴器和膜片联轴器,目前常用的都是膜片式联轴器,
5、该联轴器不需要润滑剂,制造容易。6.机壳机壳也称气缸,对中低压离心式压缩机,一般采用水平中分面机壳,利于装配,上下机壳由定位销定位,即用螺栓连接。对于高压离心式压缩机,则采用圆筒形锻钢机壳,以承受高压。这种结构的端盖是用螺栓和筒型机壳连接的。7.扩压器气体从叶轮流出时,它仍具有较高的流动速度。为了充分利用这部分速度能,以提高气体的压力,在叶轮后面设置了流通面积逐渐扩大的扩压器。扩压器一般有无叶、叶片、直壁形扩压器等多种形式。8.弯道在多级离心式压缩机中级与级之间,气体必须拐弯,就采用弯道,弯道是由机壳和隔板构成的弯环形空间。9.回流器在弯道后面连接的通道就是回流器,回流器的作用是使气流按所需的
6、方向均匀地进入下一级,它由隔板和导流叶片组成。导流叶片通常是圆弧的,可以和气缸铸成一体也可以分开制造,然后用螺栓连接在一起。10.蜗壳蜗壳的主要目的,是把扩压器后,或叶轮后流出的气体汇集起来引出机器,蜗壳的截面形状有圆形、犁形、梯形和矩形。11.密封为了减少通过转子与固定元件间的间隙的漏气量,常装有密封。密封分内密封,外密封两种。内密封的作用是防止气体在级间倒流,如轮盖处的轮盖密封,隔板和转子间的隔板密封。外密封是为了减少和杜绝机器内部的气体向外泄露,或外界空气窜入机器内部而设置的,如机器端的密封。离心压缩机中密封种类很多,常用的有以下几种:迷宫密封迷宫密封目前是离心压缩机用得较为普遍的密封装
7、置,用于压缩机的外密封和内密封。迷宫密封的气体流动,当气体流过梳齿形迷宫密封片的间隙时,气体经历了一个膨胀过程,压力从P1降至右端的P2,这种膨胀过程是逐步完成的,当气体从密封片的间隙进入密封腔时,由于截面积的突然扩大,气流形成很强的旋涡,使得速度几乎完全消失,密封面两侧的气体存在着压差,密封腔内的压力和间隙处的压力一样,按照气体膨胀的规律来看,随着气体压力的下降,速度应该增加,温度应该下降,但是由于气体在狭小缝隙内的流动是属于节流性质的,此时气体由于压降而获得的动能在密封腔中完全损失掉,而转化为无用的热能,这部分热能转过来又加热气体,从而使得瞬间刚刚随着压力降落下去的温度又上升起来,恢复到压
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