压缩机教学课件.ppt

,压缩空气,1,压缩空气,什么是压缩空气？,空气是气态的，包裹着整个地球，对任何东西都存在着压力。实际的空气压力与我们所处的海拔位置有关系。,压缩空气的基础知识,压缩:将空气汇聚在一起或强迫空气进入一个小的空间内。空气：无色无味的气体混合物。其中氮气占78%,氧气占 21。当压缩后的空气被人为控制时，它就能被用来进行做工。,压缩空气的基础知识,压缩空气是一种储存的能源.储存在左侧图中的气球内的压缩空气的能量等于使气球膨胀所需要的能量如果一定量的空气所在的空间体积变小的话，空气的压力就会增加。对于容积式空气压缩机，压缩空气是这样得到的：迫使空气进入一个更小体积的空间内，从而提升压力得到压缩空气。把气球一放飞，气球就开始慢慢释放能量了，一点一点，直到所有的气都放掉。这个能量等于使它膨胀的能量。,压缩空气的基础知识,为什么工厂需要压缩空气?动力能源用气:压缩空气是个非常好的媒体，能够储存和传输能量，从而驱动很多的生产工具做功！生产过程用气：压缩空气被作为一种生产过程的重要组成部分(比如.化工，医药，发酵 等.),压缩空气的基础知识,动力能源用气压缩空气的能量被用来驱动气动的生产设备！(比如.空气马达,气动阀门，气枪，气锤.等）在铸造生产中用来冷却产品或零部件。吹扫废渣，废料，清洗零件。,压缩空气的基础知识,生产过程用气压缩空气是完整的生产过程中的一部分，是会接触到产品的！.化工医药食品和饮料通风和搅拌半导体&电子医疗用气CDA 质量干净，干燥的空气,压缩空气的基础知识,基本的定义,绝对压力压力表上的压力数值（表压）大气的压力(7 bar g+1.013 bar a=8.013 bar a“绝压”),压缩比排气压力的绝对值/进气压力的绝对值(7 bar G+1.013 bar A)/1.013 bar A=7.9 压缩比),相对湿度在气水混合物中的实际的水蒸气部分的压力/饱和时候的水蒸气的压力值。单位是,露点温度一个温度值，在这个温度值和一定的压力值下，气体开始有冷凝液出现。,流量通常指的是进气口的气量。根据压力，温度和相对湿度的不同，为：m3/min 或者NM3/min 中国,标准状态空气(比如.NM3/min)空气的压力，相对湿度，温度规定在以下的状态：1.013 barA(一个标准大气压）,20o C,0%相对湿度这种定义被工业界广泛接受。,基本的定义,动态 压缩压力是通过将空气的动能转换成压力能，即：高速流动的空气 通过一个狭小的空间，从而将动能转换成气体的压力能。,比功率Specific Energy Requirement轴功率/气量(比如.KW/m3/min),容积式压缩一定量的空气被引到一个密闭的空间内，空气的体积被缩小时，压力就增加（也就是压缩）,装机功率(Bhp)是一种总功率，包括轴功率和所有的功率损失。也可以理解为客户电表上的反应的功率。,基本的定义,中间冷却冷却通常是在每一级压缩完毕，进入下一次压缩压缩之前时进行。1.降低空气的温度2.为下一级压缩降低容积3.使部分气态水冷凝下来，降低功率消耗！(上述所有的目的都是为了降低功率的消耗),基本的定义,基本的定义,加载（On-load)：空压机电机，主机都在转动，空气在被压缩之后输出空压机。卸载(Off load)：空压机电机，主机都在转动，但空气被压缩之后在机组内部进行循环，不输出任何气体。属于耗电但不产气阶段，空压机一般都有一个卸载时间的设置，在这个卸载时间内，如果客户又要用气，则空压机马上输出空气，如果卸载时间全部用完，客户还是不用气，则空压机马上停机。一般IR 的卸载时间设定是260分钟。卸载的耗电大约为加载时的25%-40%的范围。停机(Shut down)：空压机彻底停机，电机，主机都停止转动。空压机不耗电。,加载压力（在空压机控制器上可以设定）:在空压机开好机后，处于加载状态时（即有空气从空压机出来时），如果空压机的气量和客户需要的全部气量匹配的话，那么空压机排气口的压力就一直会在加载压力和卸载压力之间，由于客户的用气量一直在波动，所以空压机的排气压力也一直在波动，用气量增加，则压力下降，用气量减少，则压力升高。卸载压力(在空压机控制器上可以设定）：当客户的用气量减少，则空压机的排气口的压力会上升，压力一旦达到设定的卸载压力，空压机就开始空转，同时进入停机到计时，也就是在经历卸载时间。但在很多时候，明明可以过完整个卸载时间，然后机器停掉，但往往由于客户压缩空气系统配置的不合理，导致机器卸载了一点时间，就 马上又开始加载了，造成不必要的能源浪费。额定工作压力（出厂时已经定好)这个压力为样本上的标准排气压力，7.5 barg,8.5 barg,10 barg 等，是空压机可以正常稳定地输出地一个压力。加卸载压力在额定工作压力的上下。一般加载和卸载压力之间的差值在1 barg 左右。,流量非常重要的一点是在压缩空气行业（包括空压机和气动工业中），流量指的并不是空气在压缩状态下的气体体积，而是指折算成入口条件下的膨胀状态下的气体体积。,流速,与压力、流速、管径都有关系，一般工厂按15-20m/s计算,在工业应用中，基本有2种不同的流量定义。自由空气状态(FAD,CFM 或 m3/min)标准空气状态(SCFM 或 Nm3/min),标定,空 气 压 缩 机,内容,什么是空气压缩机空气压缩机的分类各种压缩机的特点及应用工作原理结构实例,空气压缩机,什么是空气压缩机？用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压缩机。也有把空气压缩机称为“压气机”和“气泵”的。提升的压力小于0.2MPa时，称为鼓风机。提升压力小于0.02MPa时称为通风机。作用：为系统提供足够清洁干燥且具有一定压力和流量的压缩空气.,空气压缩机（英文为：aircompressor）是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。空气压缩机简称空压机，使气源装置中的主体它是将原动机（通常是电动机）的机械能转化为气体压力能的装置，是压缩空气的气体发生装置，空气压缩机的种类很多，按工作原理分为容积型压缩机和速度型压缩机。,一、压缩机的分类,按工作原理分类1容积式压缩机 直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。2速度式压缩机 它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。动力式压缩机也称为速度式压缩机。,按排气压力分类,按压缩级数分类 单级压缩机 气体仅通过一次工作腔 或叶轮压缩 两级压缩机 气体顺次通过两次工作 腔或叶轮压缩 多级压缩机 气体顺次通过多次工作 腔或叶轮压缩，相应通 过几次便是几 级压缩机,按输出流量分类 名 称 容积流量(m3min)微型压缩机 1 小型压缩机 110 中型压缩机 10100 大型压缩机 100,压缩机按结构或工作特征的分类,活塞式,转子式,滑片式,涡旋式,单螺杆,二、压缩机在电力行业的应用,电力是一个国家最重要的能源之一，也是国民经济建设和是常生活的命脉。无论使用任何形式发电，电站中都离不开压缩空气。按照发电行业不同的类型、不同的场合，应该选择不同品质等级的压缩空气。所谓不同类型是指电力行业主要分为火力发电站、水利发电站和核能发电站（这里不包括其它能源诸如风力发电站、太阳能发电站等等）。所谓不同场合是指在同一电站中有不同的使用压缩空气的场合，如仪表用气、除灰用气、杂用压缩空气等等。既然使用压缩空气有这么多讲究，下面就分类介绍空气压缩系统在电力行业的应用及配置。,2-1.火力发电站,火力发电站中的压缩空气主要有仪表用压缩空气系统、工厂杂用压缩空气系统、水处理压缩空气系统和除灰用压缩空气系统着四个不同的场合，下面分别进行介绍：1.控制仪表用压缩空气系统：火力发电机组的运行需要大量的控制仪表来支持操作。而这些控制仪表的动作都是靠压缩空气来控制的。对于控制仪表用压缩空气系统，起用气压力通常为0.650.70Mpa，用气量的大小可根据火电机组容量的大小来确定，一般对于2300MW 的火电机组，仪表用压缩空气用量为40m3/min。考虑到火电机组在运行过程中压缩空气的需求量有时大、有时小，通常选用两台20m3/min 空气螺杆压缩机。当用气量小于20m3/min 时，其中一台20m3/min 的螺杆空压机就会自动停车，以节约能源；,但又由于电站仪表压缩空气的特殊要求，即任何时候压缩空气都不能停止供应，所以空气压缩机的配置要求两开一备一检修，因此仪表用压缩空气的数量为四台20m3/min 的螺杆压缩机，当然许多火电站的配置也不完全一样。空压机选定后，就要考虑压缩空气的质量问题，因为压缩空气是提供给仪表用的，对压缩空气的品质有较高要求，按照ISO/DP8573/188 质量等级标准，仪表用压缩空气的质量等级要求一般定为2-3-2，即固体粒子2 级；含水量3 级；含油量2级。过去，在喷油螺杆压缩机发展缓慢的时候，仪表用压缩空气通常选用无油往复式空压机来产生。例如，国内常用2Z3/8、2Z3/8无油活塞式空压机。现在，螺杆空压机突出的优点决定了其逐步淘汰往复式空压机，况且，空气净化设备技术水平的提高，用喷油螺杆空压机加上空气净化设备，完全可以达到仪表用压缩空气品质的要求。当然无油螺杆空压机也是可以的，但从经济角度来说，使用喷油螺杆式空气压缩机成本更低，运行维护更简便。其空气系统配置如下：,二次后冷却器是选配件，适用于常年温度较高，空压机出口温度较高时用。目的是使压缩空气冷却至38以下，去除更多的水及油气,2工厂杂用压缩空气系统：其用途是检修机器，吹扫管道等。用气量的大小一般也是根据电站的规模大小来决定的。例如，一个2300MW 的火电机组，其工厂杂用压缩空气的用气量一般最大为二台20m3/min 的螺杆压缩机的供气量，由于压缩空气是用来吹扫管道或者在检修机器时用于风动工具等，因此杂用压缩空气的品质要求不高，而且不象仪表用压缩空气不能停止供气，所以一般工厂杂用压缩空气系统不用备机。根据ISO/DP8573/183 标准的要求，压缩空气的品质要求4-6-5，即固体粒子4 级；含水量6；含油量5 级。其压缩空气系统的具体配置如下：,3水处理压缩空气系统：水电站的水处理系统一般分为锅炉补给水处理系统和工业废水处理系统。3.1 锅炉补给水处理系统 由于各电厂水源水质的差异，锅炉补给水处理系统大致可以分为三大类型，水源水质越好水处理系统越简单，在各个水处理系统设备之间都有一些气动隔膜阀和气动仪表，这些阀门和仪表的动作都是靠压缩空气来实现的。一般情况下压缩空气用气量不是很大，但压缩空气的品质要求较高。例如，某电厂的锅炉补给水处理系统只需要一台3m3/min 的空气螺杆压缩机，考虑到备用机等因素，布置了两台3m3/min 的空压机。该电厂水处理系统对压缩空气品质的要求是采用两级油过滤和吸附式干燥器。我们根据ISO/DP8573/188 标准的推荐，该系统压缩空气的品质要求一般为：233，即固体粒子2 级；含水量3 级；含油量3 级。其压缩空气系统的具体配置如下：,3.2 废水处理系统 在废水处理系统中，一部分压缩空气是用在气动设备上，因为一些设备的动作是靠压缩空气来控制的，另一部分压缩空气对废水进行搅拌（有的电厂采用罗茨风机进行搅拌处理），对于这个系统压缩空气的用气量根据具体厂家的废水处理设备的不同而不同。例如，某电厂的废水处理系统需要3m3/min 的空气螺杆压缩机两台，具体为一开一备，其压缩空气的品质要求与锅炉补给水处理系统中的压缩空气的要求一样。实际上对压缩空气的要求不是很高，特别是对水含量要求没有补给水处理系统的要求高。我们根据ISO/DP8573/188 标准的推荐，该系统压缩空气的品质要求一般为263，即固体粒子2 级；含水量6 级；含油量3 级。其压缩空气系统具体配置图如下：,4除灰用压缩空气系统：除灰系统根据压力不同可以分为负压除灰系统、正压除灰系统、低正压除灰系统和水力除灰系统。在这四种除灰系统中，主要正压除灰系统需要用压缩空气来进行除灰，所谓正压除灰系统，是利用空压机和仓泵使输灰管道内形成正压进行输压的方式，输送的压缩空气的压力为0.8 Mpa，仓泵的容积为0.414m3,又分为上引式、下引式、流态化、喷射式和菲达式等。其中仓泵双分为单仓泵和多仓泵。该系统出力多在1060t/h 范围内，输送距离在1000m 以内。由于正压除灰系统中存在着多种输送方式等原因，需要的压缩空气容量也是不一样的。例如，某电厂6 台300MW 火电机组，年送干灰25 104 t 送距600800m；需要用10 台40 m3/min 的空气螺杆压缩机。又如，某电厂2 台300MW 火电机组，除灰系统中需要7 台40 m3/min的空气螺杆压缩机，当然这其中还有备用机组。在除灰系统中，压缩空气的品质要求较高，根据ISO/DP8573/188 标准的推荐，该系统的压缩空气的品质要求是333，即固体粒子3 级；含水量3 级；含油量3 级。其压缩空气的系统的配置图如下：,2-2水电站 在水电站的运行过程中，螺杆式空气压缩机主要用于仪表有压缩空气系统、厂房内杂用空气系统和设备动力用压缩空气系统。水电站的仪表压缩空气系统与火电站的仪表用压缩空气系统是相同的，只是在用气量上比火力发电站的仪表用压缩空气系统的用气量不而已，其压缩空气的品质的要求也是相同的。厂房内杂用压缩空气系统主要用于设备的检修和管道的吹扫等场合。用气量跟火力发电站的杂用空气系统的用气量差不多，其压缩空气品质的要求也与火电站杂用系统相同。在水电站的设备动力用压缩空气系统中主要用于发电机组间的世换，以及发电机组的制动等环节，而且用气量也比较大，压缩空气的品质与仪表用压缩空气的品质相仿。,2-3核电站 在核电站中螺杆空气压缩机的应用场合与火电站相比较，可能只少了一个除灰系统，其他三个应用场合都要使用螺杆空气压缩机，空压机的容量可根据电站的规模来确定。压缩空气品质的要求可按火电站相应的系统要求。此外，在核电站的建设当中，也要使用固定式螺杆空压机。例如：在某两个核电站中各使用了两台20m3/min 螺杆空压机。综述：我们知道由于大量的压缩空气用于电厂的除灰系统，因此火电站是压缩机的一个大用户。,三、离心式压缩机,裂解气压缩机高压段 11-C-2000/HP 型号：7H-7B,离心式压缩机-属速度型压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）使气体加速。主气流是径向的。,工作原理,离心式压缩机依靠动能的变化来提高气体的压力。当带叶片的转子(即工作轮)转动时，叶片带动气体转动，把功传递给气体，使气体获得动能。进入定子部分后，因定子的扩亚作用速度能量压头转换成所需的压力，速度降低，压力升高，同时利用定子部分的导向作用进入下一级叶轮继续升压，最后由蜗壳排出。对于每一台压缩机，为了达到设计需要压力，每台压缩机都设有不同数量的级数和段数，甚至有几个缸体组成。,由物理学可知，回转体的动量矩的变化等于外力矩，则 T=m(C2UR2-C1UR1)两边都乘以角速度，得 T=m(C2UR2-C1UR1)也就是说主轴上的外加功率N为：N=m(U2C2U-U1C1U)上式两边同除以m则得叶轮给予单位质量介质的功即叶轮的理论能量头。,特点与应用,优点由于是连续旋转式机械，可以大大地提高进入其中的工质量，提高功率。所以，离心式压缩机的第一个特点是：功率大。由于工质量可以提高，必然导致叶片转速的提高，所以第二个特点是高速性。无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单；易损部件少，故障少、工作可靠、寿命长；,机组单位功的重量、体积及安装面积小；机组的运行自动化程度高，调节范围广，且可连续无级调节；在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度；润滑油与介质基本上不接触，从而提高了冷凝器及蒸发器的传热性能；对大型压缩机，可由蒸气动力机或燃气动力机直接带动，能源使用经济合理；,缺点单机容量不能太小，否则会使气流流道太窄，影响流动效率；因依靠速度能转化成压力能，速度又受到材料强度等因素的限制，故压缩机每级的压力比不大，在压力比较高时，需采用多级压缩；特别情况下，机器会发生喘振而不能正常工作；,由于以上特点，离心式压缩机与其他型式压缩机相比有显著的优越性，被广泛地应用于下列工况：大流量需长周期平稳运行压比不高 在我们石化行业，离心式压缩机傲视群雄地担负着装置或系统的动力循环任务，昵称“循环机”，是装置名符其实的心脏。,结构,离心式压缩机主要由以下几部分组成转子 主要由轴、叶轮、隔套，平衡鼓(盘），半联轴器组成。定子 包括机壳，端盖，导流隔板，支撑轴承和级间密封（梳齿密封）轴封止推轴承油路及保护装置,级是压缩机作功的最基本的单元，在级中叶片带动气体转动，把功传递给介质，使介质获得动能。通过由隔板构成的扩压流道和扩压槽,介质的一部分动能转化为压力势能，并被导入下一级继续压缩。中间级有叶轮、隔板、级间密封等，末级是由叶轮、隔板和蜗壳组成,吸入室,作用是将介质均匀地引导至叶轮的进口，以减少气流的扰动和分离损失。它的结构比较简单，有轴向进气和径向进气两种。径向进气结构多采用于多级双支承压缩机中。,叶轮(工作轮)：叶轮是一个最重要的部件，通过叶轮将能量传递给气体，使气体的速度及压力都得到提高。,影响叶轮性能的主要因素是叶片的弯曲形状。按叶片出口端弯曲方向的不同，可分为后弯、前弯及径向叶轮三种类型。由于后弯式叶片的级效率较高，因此被广泛采用。叶轮是高速旋转的部件，要求材料具有足够的强度。为了减少振动，叶轮和轴必须经过动平衡试验，以达到规定的动平衡要求。,隔板与级间密封,隔板将压缩机的各级分隔开，并由相邻的面构成叶轮出口的扩压器、弯道和回流室。来自叶轮的气体在扩压器通道内将一部分动能转化为压力能并通过弯道和回流室到达下一级叶轮入口，气体在弯道和回流器的流动，可以认为压力和速度不变，仅改变气体的流动方向。隔板分为上、下两半，沿水平中心面分开。在隔板外圆圆周方向装有齿形密封圈，与安装在叶轮轮颈上的耐磨环构成梳齿密封，从而防止气体在级间串通。,作用是把扩压器流出的气体汇集起来排出去。由于外径和流通截面逐渐扩大，也起到使气流减速和扩压的作用。,蜗壳,支撑轴承（又称径向轴承）,径向轴承为多油楔、压力润滑的可倾瓦块式轴承。压力油径向进入，通过小孔润滑瓦块和支撑块，然后向侧向排出。轴承由等距离分布在轴径圆周上的几个瓦块组成。瓦块是钢制的，内表面衬有巴氏合金，背面有凹进去的支撑座，相应地在瓦座上有支撑块。瓦面与轴径及瓦座均为同心圆，而瓦块支撑座的圆弧曲率大于瓦座支撑块的圆弧曲率这样瓦背与瓦座在轴向上为线接触，以利于瓦块摇摆灵活更好地与转轴间形成油楔，但瓦块在轴向上并不能摆动。,这种轴承有如下优点：进一步改善轴瓦中流体的动力学性能。轴径圆周上受力均匀，因而运转平稳，以最大限度的吸收转子的径向振动。轴承抗油膜振荡性能好。,止推轴承,离心压缩机在正常工作时，由于出入口存在的压差形成一指向低压侧（入口侧）的轴向推力。压缩机的平衡装置能平衡大部分的轴向力，残余轴向力则由止推轴承承担，其止推块称为主止推块。另外在启动时由于气流的冲击作用，往往产生一个反方向的轴向推力，使转子向高压侧窜动；为此在主推块的对面增设副止推块。这种型式的止推承称作双端面止推轴承。止推轴承一般安装压机吸入侧。常用的型式为：金斯伯利型（KINGSBURY)。,11-CST-2101,机壳,压缩机机壳是将介质与大气隔绝，使介质在其间完成能量转换的重要部件。它还具有支承其他静止部件，如隔板、密封等的功能。机壳重量大，形状复杂，在其外部连接有进气、排气、润滑油、密封介质等管道，两侧的端盖上带有轴承箱和轴向密封室。对于高压压缩机，机壳一般采用筒型结构，低压压缩机则采取水平剖分结构，烯烃工厂的机组均采用水平剖分。,平衡盘（鼓）,由于叶轮两侧的压力不相等，在转子上受到一个指向叶轮进口方向的轴向椎力。为了减少止推轴承的载荷，往往在末级之后设置一个平衡盘。因平衡盘左侧为高压，右侧与进气压力相通，因而形成一个相反的轴向推力，承担了大部分的轴向推力，减轻了止推轴承的负荷。,当轴向力发生变化时，平衡力也将随之发生变化，这种自我调整主要表现在以下两个方面：压力的自我调节 轴向力发生变化的起源是叶轮的前后压力（P1、P2）发生了变化，由于平衡盘的前后压力（P3、P4）均是来源于P1和P2，所以，平衡力是随动于轴向力的，而且这种调节与轴向力的变化是同向的，但幅度要小于轴向力的变化幅度。,结构上的自动调节 轴向力的变化会导致转子窜动，这种窜动又会使平衡盘间隙发生改变，从而引起平衡室压力（P4）的变化，最终改变平衡盘的平衡力。这种自动调节同样也是正向的，而且比压力的自动调节高效，幅度也大。,平衡鼓 大型离心式压缩机和离心泵的轴向力是相当大的，相应需要的平衡力也很大。在这种情况下，平衡盘自身的强度以及它跟轴的结合难以满足要求，因此在大型离心式压缩机和离心泵上通常使用有足够轴向厚度的平衡鼓结构。加氢压缩机11-C-3501即采用平衡鼓结构。平衡鼓和平衡盘平衡原理一致，结构相似，只是由于结构的原因，平衡鼓不能实现结构上自动调节。在实际设计中也有采用“鼓+盘”的方式将两者的优势结合起来。,11-C-5501,关于离心式压缩机的几个概念,喘振 所谓喘振是指当离心式压缩机的入口流量低于一特定值时压缩机的能量头不足以克服背压而在气道内形成的一种周期性往复振荡现象。,压缩机工况变化时的特性曲线,右下图所示为离心式压缩机的特性曲线。若压缩机在设计工况A点下工作时，气流方向和叶片流道方向一致，不出现边界层脱离现象，效率达最高值。当流量减小时(工作点向A1移动)，气流速度和方向均发生变化，使非工作面上出现脱离现象，当流量减少到临界值(A1)点时，脱离现象扩展到整个流道，使损失大大增加，压缩机产生的能量头不足以克服背压（排气压力），致使气流倒流，倒流的气体与吸进来的气体混合，流量增大，叶轮又可压送气体。但由于吸入气体量没有变化，流量仍然很小，故又将产生脱离，再次出现倒流现象，如此周而复始。这种气流来回倒流撞击的现象称为“喘振”，它将使压缩机产生强烈的振动和噪声，严重时会损坏叶片甚至整个机组。,压缩机工况变化时的特性曲线,为了防止当压缩机工况发生变化时发生喘振现象，机组中须采取反喘振措施。即从压缩机出口旁通部分气流直接进入压缩机的吸入口，加大它的吸入量，从而避免喘振现象的发生。目前，在离心式压缩机上均采用独立的反喘振系统。系统根据出入口压力、温度计算出当前工况下的入口流量并与系统中的当前工况喘振流量进行比较，从而控制反喘振控制阀的开度。烯烃工厂的离心压缩机均采用的是美国GE公司的PLC系统。另外，美国TRICON公司的TS-3000计算机控制系统也被广泛地使用。,一般来说，反喘振控制器具有以下特点：反喘振控制阀为快开慢关型。控制系统将设计喘振线（图中黑线，制造工厂运用多点回归法计算）提前10%为实际控制线（图中红线），再提前10%为控制阀动作线（图中蓝线）。,也就是说，入口实际流量点一旦进入蓝线左侧，反喘振控制阀就开始打开，并根据离红线的横坐标距离确定开度，到达红线时控制阀全开。每发生一次喘振，反喘振控制阀动作线就提前10%至校正动作线（图中绿线）。只有复位后才回归原位。,堵塞,所谓堵塞即流量已达最大值，如图中的A2点，此时，压缩机流道中某个最小截面处的气流速度达到了音速，流量不可能继续增加。从堵塞点(最大流量点)到喘振点(最小流量点)这一范围，称为离心式压缩机的稳定工作区。它的大小也是压缩机性能好坏的标志之一。,由右图可看出，压缩机真正安全的运行区域是由四部分构成的。脱口转速密封工作最低转速喘振工况堵塞工况,喘振工况,堵塞工况,脱扣转速,密封工作转速,临界转速,转轴的转速达到某一数值时，轴所受的外力频率与轴的自振频率一致，将发生共振，此时轴的运转便不稳定而发生显著的反复变形。严重时将使轴、轴承、零件甚至于整个机械设备遭到破坏，轴共振时的转速称为临界转速，常用nc表示。转轴的临界转速nc与转轴材料的弹性特性，轴的形状、尺寸、支承形式以及轴上圆盘动件质量有密切的关系。,轴在共振时的临界转速在理论上有无穷多个，可分为一阶、二阶、三阶。工作转速高于一阶临界转速(nc1)的轴称为挠性轴，低于一阶临界转速的轴称为刚性轴。,压缩机决不允许在临界转速上运行，在压缩机的转速控制系统中，临界转速的5%区域均不允许停留。,离心式压缩机的轴端密封,离心式压缩机的轴端密封是指将压缩机内部介质与外部环境相隔离，防止机内介质向机体外泄漏的一种装置。离心式压缩机的轴端密封主要有以下几种型式：轴向密封：浮环密封、阻塞密封径向密封：单端面螺旋槽式机械密封、干气密封,轴向密封,轴向密封是防止介质沿轴向泄漏到机体外。浮环密封：常用于中、高压离心压缩机中。这是因为传统的机械密封在周速大于40m/s、温度高于200以后很难适应。浮环密封机理 浮环密封属于流阻型非接触式动密封，是依靠密封间隙内的流体阻力效应而达到阻漏目的。由于存在间隙，避免了固体摩擦，适用于高速情况，即可封堵液体，也可封堵气体。,清洁油出口,清洁油进口,污油出口,内浮环,外浮环,浮环密封有下列优点：1）密封结构简单，比机械密封零件少。2）对机器的运行状态并不敏感，有稳定密封性能。3）密封件不产生磨损，密封可靠，维护简单、检修方便。4）因密封件材料为金属，坚固耐高温。5）浮环可以多个并列使用，组成多层浮动环，能有效的密封10MPa以上的高压。6）能用于1000020000r/min的高速旋转流体机械，尤其使用于气体压缩机，其许用速度高达100m/s以上，这是其他密封所不能比拟的。,7）只要采用耐腐蚀金属材料或里衬耐腐蚀的非金属材料（如石墨）作浮动环，可以用于强腐蚀介质的密封。8）因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小，使机器有较高的效率。浮环密封的缺点：密封件的制造精度要求高，环的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度对密封性能有明显的影响。对气体介质虽然密封性好，但需要一套复杂而昂贵的自动化供油系统。,阻塞密封：常用于低压、低转速且工艺介质可以与密封介质混合的工况。密封原理：气体阻塞密封完全是利用梳齿密封层次减压的原理。,密封气体,抽气,径向密封,所谓径向密封是指将介质在轴向的泄漏通过一定的结构转变为径向的泄漏，并在径向进行密封。其典型的结构形式是机械密封式。目前在压缩机上使用较多的单端面螺旋槽式机械密封、干气密封等均是在机械密封的基础上加以改进而来。,单端面螺旋槽式机械密封 原理与结构：动、静环之间依靠轴的高速旋转产生相对运动，在密封油的作用下形成油膜；动环的密封端面上有螺旋状牙槽对封油起泵送循环作用；外侧浮环对封油起限流保压作用；在隔离室内注入干净的新氢，防止循环气污染封油。,压力侧,螺旋形牙槽,干气密封：干气密封是二十世纪六十年代末期从气体动压轴承的基础上发展起来的一种新型非接触式密封。该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行。由于密封非接触运行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，适合作为高速、高压设备的轴封，在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。烯烃工厂的离心式压缩机全部采用英国的约翰克兰公司的这一密封形式。,干气密封具有如下优点：1）密封无磨损，使用寿命长、运行稳定可靠；2）密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；3）与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小，是一种环保型密封；4）密封辅助系统简单、可靠，不需要密封油系统，因此消除工艺流程中的气体被油污染，使用中也不需要维护。,干气密封的缺点：密封自身结构复杂，零部件多，对加工工艺、产品设计和装配能力要求较高。适应工况变化的能力不强。工艺介质必须允许与密封干气相混。需要一定压力的气源，气源压力至少高于介质压力0.2MPa。有微量气体进入工艺流程。,干气密封的工作原理,密封用干气以稍高于介质压力注入一级密封室，与工艺介质混合进入一级密封的动静环，由于动环上动压槽的泵送增压作用将动静环推开一稳定的间隙，同时在密封室形成一稳定的、随动的、略高于介质压力的密封压力。从一级密封泄漏出的气体一部分经一级放空排放出去，另一部分经级间密封进入第二级密封。这样，经过两级密封后，泄漏出来的气体量已非常少，压力也很低，这部分气体被隔离气阻止向外扩散，而是与隔离气一道从二级放空安全地排放出去。,干气密封的关键因素有：密封气的压力、一级泄放压力、级间密封间隙。其中一级泄放压力和级间密封间隙直接决定着二级密封的工作状态。,四、螺杆式空压机,螺杆式空压机空气压缩机的核心部件是压缩机主机，是容积式压缩机中的一种，空气的压缩是靠装置于机壳内互相平行啮合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。转子副在与它精密配合的机壳内转动使转子齿槽之间的气体不断地产生周期性的容积变化而沿着转子轴线，由吸入侧推向排出侧,完成吸入、压缩、排气三个工作过程。,螺杆式空压机图片,螺杆式空压机结构图,螺杆式空压机的主、副转子,螺杆式空压机技术参数,1、工作原理,如图所示，螺杆式空压机是由两个方向相反的螺杆作为主、副转子。通常，主转子靠电动机通过齿轮联轴器及增速器驱动。副转子靠从动齿轮作相反方向旋转。转子旋转时，空气先进入啮合部分，靠转子沟与外壳之间形成的空间进行压缩。提高压力后从排气口排出。吸气侧则不断将空气吸入。转子与外壳之间要保持一定的间隙，靠轴承支承。两个转子靠定时齿轮调整，使它在旋转时，既保持一定间隙，又不相互接触。轴封部分装有碳精制的迷宫式密封，以防止漏气。轴承除滑动轴承外，还装有止推轴承，以保持与外壳之间一定的外间隙。轴封部分与轴承之间装有挡油填料，防止润滑油吸入外壳内。螺杆式空压机也分单级和双级压缩两种，单级的压缩比可达4，双级的可达9。产气量在70013500m3/h范围。,螺杆压缩机的工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转，每对相互吻合的齿相继完成相同的工作循环。1）吸气过程 下图示出螺杆压缩机的吸气过程，所研究的一对齿用箭头标出。在图中，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子按顺时针方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。机壳上有特定形状的吸气孔口。如图中粗实线所示。,图a示出吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时刻，这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口连通。随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流人其中，如图b中阴影部分所示。在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来，齿间容积不断增大，并与吸气口保持连通。从某种意义上讲，也可以把这个过程看成是活塞(阳转子齿)在气缸(阴转子齿槽)中滑动。吸气过程结束时的转子位置如图c所示，其最显著的特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，所研究的齿间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口断开，吸气过程结束；,2）压缩过程 图中示出螺杆压缩机的压缩过程。这是从上面看相互啮合的转子：图中的转子端面是排气端面，机壳上的排气孔口如图中粗实线所示。在这里，阳转子沿顺时针方向旋转，阴转子沿逆时针方向旋转。,图a示出压缩过程即将开始时的转子位置。此时，气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中，齿间容积由于转子齿的啮合就要开始减小。随着转子的旋转，齿间容积出于转子断的啮合向不断减小。被密封在齿间容积中的气体所占据的体积也随之减小，导致压力升高，从而实现气体的压缩过程。如图b所示。压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气孔门连通之前，如图c所示。,3）排气过程 图中示出螺杆压缩机的排气过程。齿间容积与排气孔口连通后，即开始排气过程。随着齿间容积的不断缩小，具有排气压力的气体逐渐通过排气孔口被排出（a）。这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合(b)。此时，齿间容积内的气体通过排气孔口被完全排出，封闭的齿间容积的体积将变为零。,实际工作循环包含吸气过程、压缩过程、排气过程、膨胀过程等四个过程。,2、性能特点,螺杆式空压机具有以下特点：a）压缩过程是容积式的连续压缩，压缩比在很大的范围内仍能稳定运转，完全没有脉动现象和飞动现象。b）即使工作压力有些变化，排气或吸气量变化也很小。这一特性适合于作气力输送装置的空气源。c）转子间及转子与外壳间留有一定的间歇，完全不接触。因此磨损问题不大，并且内部不需要润滑。所以产生的压缩空气不含油分。d）无往复运动部件，只作高速运动，因此运动部件的平衡好，振动小。e）可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔期可达48万h。,f)操作维护方便，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转。g)动力平衡性好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力机器可平稳地高速工作可实现无基础运转，特别适合用作移动式压缩机，体积小、重量轻、片地面积少。h)适应性强。螺杆压缩机具有强制输送的特点，排气量几乎不受排气压力的影响，在宽广的范围内能保持较高的效率。i)多相混输。螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体、含粉尘气体、易聚合气体等。,螺杆压缩机的主要缺点：,1)造价高。螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面；需利用特制的刀具，在价格昂贵的专用没备上进行加工，另外，对螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。所以，螺杆压缩机的造价较高。2)不能用于高压场合。由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，排气压力一般不能超过4.5MPa。3)不能制成微型。螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一般只有容积流量大于0.2m3Min时，螺杆压缩机才具有优越的性能。,3.分类,实例：太原一热除灰系统空压机,压气设备的组成包括：空压机、输气管道、附属设备等。,1、空压机的结构组成,压缩机机头 采用双轴容积式回转型压缩机，进气口开于机壳上端，排气口开于机壳下端，两只高精度的主副转子水平而且平行装于机壳内部。2）空气滤清器 空气滤清器滤芯是一种干式纸质过滤器，过滤纸孔度约为10微米，其主要功能是过滤空气中的尘埃，通常每过滤1000h后应取下滤芯，用低压空气由内向外对其吹扫，清除其表面灰尘。空气滤清器内部装有一个压力检测器，如果其控制指示仪表盘上的指示灯亮，即表示空气滤清器滤芯堵塞，必须清洁或更换滤芯。,3）进气阀 进气阀是螺杆式空气压缩机极为重要的控制部件，压缩机空重负荷的控制。通过进气阀的开启和关闭来进行空气压缩机空重负荷的控制。空气压缩机的进气阀为导杆式进气阀，又称导杆式容量控制阀，此阀的制动器有左右两处，右方为进气制动器，左方为容量调整制动器。重负荷时，由空重车电磁阀来得压力进入右方气压缸，推动阀杆向左，此时进气阀打开，增加进气量，达到重负荷运转。系统压力由一支管经容调阀接至左方压力控制阀入口，并进入容调控制室，当系统压力因使用量减少而升高，且升高达到容调阀设定压力时，压力即开始进人容调控制室。在容调控制室中有一个泄放孔，若空气进入量大于泄放量时，则容调控制室只能逐渐建立压力，膜片受压向右推经由推栓将阀杆推向右方，以限制进气量；若此时系统用气量增加时，系统压力略为下降，容调阀关闭或关小，此时容调控制室的压力来源减小或被切断，原有的压力由泄放孔泄放而减小或消失，膜片左方的推力变小，阀杆又可推向左方而增大进气量，此为进气阀容调调整过程；若系统的用气量减少过多，压力上升的速度超过容量调整的反应能力，则压力开关动作使空重车电磁阀失电及右方进气制动室中失压，阀杆由弹簧推回关闭位置，切断进气量，同时油气桶的空气由泄放电磁阀排至进气口，主机处于低负荷运转即空载运行，当系统压力降低至压力开关设定的下限值时，压力开关动作，同时泄放电磁阀得电，并恢复重负荷运转。,4）油细分离器 油细分离器的滤芯是用多层细密的玻璃纤维制成的，压缩空气中含雾状油气经过油细分离器之后，几乎可完全滤去，并可将压缩空气中油颗粒的大小控制在0.1微米以下，空气中含油量可低于5ppm。正常运转下，油细分离器可使用4000h，但润滑油的品质、使用环境的污染程度对其寿命影响甚大，