气体压缩及输送设备 - 图文

设备基础知识

第二章 气体压缩及输送设备

统以监测密封的情况和自动停车的情况。图2-23所示为一典型的干气体密封辅助系统。洁净的密封气（可以是工艺气，也可以是外设的氮气）以高于压缩机内被封工艺气体的压力由入口1注入到密封装置，用以阻止压缩机工艺气体渗漏。在两侧干气密封面间泄漏的工艺介质气和隔离气的混合气经过压力开关PSM(PAM)、限流孔板3和流量计4后，排放到主空口，去火炬系统。隔离气（氮气）由入口2注入，用以保护密封部件免受污染和阻止工艺气体泄漏，而靠近压缩机外部的密封泄漏气体主要为极少量的缓冲气体，经次放空口5放空。压缩机油泵运行前，必须将隔离气体（氮气）引入到干气密封装置，以防止密封部件和油接触。压缩机使用前，一般先注入洁净的氮气启动和保护密封面，在压缩机投入正常运行前，置换来自压缩机出口的工艺气，工艺气必须经过过滤器过滤。

干气密封的支持系统控制部件及管线远不及常规液体密封安装的那么复杂和昂贵，通常具有如下特点：① 气源与支持系统工程简单；② 操作时无磨损，密封寿命可达数年；③ 工艺气体漏损率低，且工艺介质不会被污染；④ 对转子轴向或径向移动不敏感，⑤ 对密封的气体性能相对来说不敏感；⑥ 低动力消耗，约为机械接触式密封的l/20 左右。

图2-23 干气密封的辅助系统

9.轴承

离心式压缩机有径向轴承和推力轴承。径向轴承的作用是承受转子重量和其他附加径向力，保证转子转动中心和气缸中心一致，并在一定转速下正常旋转。止推轴承的作用是承受转子的剩余轴向力，限制转子的轴向窜动，保持转子在气缸中的轴向位置。离心压缩机一般采用油膜滑动轴承，它是依靠轴颈（或止推盘）本身的旋转，把润滑油带入轴颈（或止推盘）与轴瓦之间，形成楔状油膜，受到负荷的挤压建立起油膜压力以承受载荷。

(1)径向轴承

径向轴承主要由轴承座、轴承盖、轴瓦等组成。

轴承座：是用来放置轴瓦的，可以与气缸铸在一起，也可以单独铸成后支持在机座上，转子加给轴承的作用力最终都要通过它直接或间接地传给机座和基础。

轴承盖：盖在轴瓦上，并与轴瓦保持一定的紧力，以防止轴承跳动，轴承盖用螺栓紧固在轴承座上。

轴瓦：用来直接支承轴颈，轴瓦圆表面浇巴氏合金，由于其减摩性好，塑性高，易于浇注和跑合，在离心压缩机中广泛采用。在实际中，为了装卸方便，轴瓦通常是制成上下两

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半，并用螺栓紧固，目前使用巴氏合金厚度通常在1~2mm。

润滑油从轴承侧表面的油孔进入轴承，在进入轴承的油路上，安装一个节流孔板，借助于节流孔板直径的改变，就可以调节进入轴承油量的多少，在轴瓦的上半部内有环状油槽，这样使得润滑油能更好地循环，并对轴颈进行冷却。

离心压缩机采用最早和普遍的是圆瓦轴承（图2-24），后来逐渐采用椭圆瓦轴承、多油楔轴承，目前大型机组多采用可倾瓦轴承（图2-25）。

可倾瓦轴承由多块瓦组成，瓦块可以摆动，在工况变化时能形成最佳油膜，抗振性好，不容易产生油膜振荡。如图2-25，五块可倾瓦沿轴颈圆周均匀分布，其中一块在轴颈下方，以便停车时支撑支撑轴颈及冷态时找正。为保证运行中适应速度、负载的变化，瓦块在瓦壳上

自由摆动，形成最佳油膜。

(2)推力轴承

推力轴承与径向轴承一样，也是分上下两半，中分面有定位销，并用螺栓连接，球面壳体与球面座间用定位套筒，防止相对转动，由于是球面支承或可根据轴挠曲程度而自动调节，推力轴承与推力盘一起作用，安装在轴上的推力盘随着轴转动，把轴传来的推力压在若干块静止的推力块上，在推力块工作面上

也浇铸一层巴氏合金，推力块 厚度误差小于0.01~0.02mm。

离心压缩机中广泛采用米切尔式止推轴承和金斯泊雷式止推轴承。

米切尔式是止推块直接与基环接触，是单层的；金斯伯雷轴承（图2-26）是止推块1下有上水准快2、下水准快3，然后才是基环4，相当于三层叠起来。金斯伯雷轴承的特点是载荷分布均匀、调节灵活，能补偿转子的不对中、偏斜，

图2-24 圆瓦轴承

图2-25 径向可倾瓦轴承 14

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但轴向尺寸长、结构复杂。 图2-25 金斯泊雷式止推轴承

离心压缩机在正常工作时，轴向力总是指向低压端，承受这个轴向力的推力块称为主推力块。在压缩机起动时，由于气流的冲力方向指向高压端，这个力使轴向高压端窜动，为了防止轴向高压端窜动，设置了另外的推力块，这种推力块在主推力块的对面，称为副推力块。

推力盘与推力块之间留有一定的间隙，以利于油膜的形成，此间隙一般在0.25~0.35mm以内,最主要的是间隙的最大值应当小于固定元件与转动元件之间的最小轴向间隙,这样才能避免动、静件相碰。

润滑油从球面下部进油口进入球面壳体，再分两路，一路经中分面进入径向轴承，另一路经两组斜孔通向推力轴承，进推力轴承的油一部分进入主推力块，另一部分进入副推力块。

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四、离心压缩机的调节

压缩机常按一种工况条件设计，实际却往往要在非设计条件下运行。工况改变了，压缩机的性能也将随之变化，这时就需要改变压缩机的运行工况以适应变化了的运行条件，满足使用要求。

1. 流量特性 1.1 一般特点

运行中压缩机的运行工况常常发生变化。为了反映不同工况下压缩机的性能，通常把在一定进气状态下对应各种转速、进气流量与压缩机的排气压力（或压比）、功率及效率的关系用曲线形式表示出来，这些曲线就称为压缩机的流量特性线或性能曲线。如图2-26，所示是一台离心式压缩机排气压力-流量、功率-流量的性能曲线。压缩机性能曲线通常在试验台通过试验获得，也可以以级的性能曲线为依据通过计算方法得到。压缩机性能曲线是压缩机变动工况性能的图像表示，它清晰地表明了各种工况下的性能、稳定工作范围等，是操作运行、分析变工况性能的重要依据。

图2-26 离心压缩机的性能曲线

纵观压缩机性能曲线，可以看出如下一般特点：

(1)转速一定，流量减少，压力比增加。起先增加很快，当流量减少到一定值开始，压比增加的速度放慢，有的压缩机级的特性压比随流量减少甚至还要减少。

(2)流量进一步减少，压缩机的工作会出现不稳定，气流出现脉动，振动加剧，伴随着吼叫声，这个现象称为喘振现象，这个最小流量称为喘振流量。因此，特性线上标明最小流量限制，当然，每个转速线下都有一个喘振流量，不同转速下喘振流量工况点的连线称为喘振线。

(3)在增大流量时也会有限制，转速不变的情况下，流量加大到某个最大值时，压比和效率垂直下降，出现所谓“阻塞现象”。

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