常见化工设备基本原理及检修ppt课件.ppt

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1、常见动设备基本原理及检修,2012年10月,李宗忠,引言,岗位操作人员是设备运行和日常维护保养的责任者，必须遵守设备操作、维护制度和规程，严格控制操作指标，严禁超温、超压等指标运行，严格按照设备点检、巡回检查等规定和标准，进行设备维护和保养。 中国石化集团公司设备管理办法,概述,流体包括液体和气体。在化工生产中，流体输送是最常见的，甚至是不可缺少的单元操作。流体输送机械就是向流体作功以提高流体机械能的装置，因此流体通过流体输送机械后即可获得能量，以用于克服流体输送沿程中的机械能损失，提高位能以及提高流体压强（或减压）等。通常，将输送液体的机械称之为泵;将输送气体的机械按所产生压强的高低分别称之

2、为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。,泵：输送液体的机械压缩机或风机：输送气体的机械。真空泵：负压条件下工作的压缩机,按其工作原理，泵与压缩机又可分为：, 离心式、轴流式（统称叶轮式）：利用高速旋转的叶轮使流体获得动能并转变为静压能； 容积式或正位移式（往复式、旋转式）：利用活塞或转子的周期性挤压使流体获得静压能与动能； 流体动力式：利用流体高速喷射时动能与静压能相互转换的原理吸引输送另一种流体。,离心泵,离心泵是典型的高速旋转叶轮式液体输送机械，在泵类机械中具有很好的代表性。,离心泵工作原理： 驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力,在离心力作用下,液体沿叶片流道被甩向叶轮出口,液体经蜗壳收集送

3、入排出管。液体从叶轮获得能量,使压力能和速度能均增加,并依靠此能量将液体输送到工作地点。 在液体被甩向叶轮出口的同时,叶轮入口中心处形成了低压,在吸液罐和叶轮中心处的液体之间就产生了压差,吸液罐中的液体在这个压差作用下,不断地经吸入管路及泵的吸入室进入叶轮中。,离心泵工作流程：,1.3 离心泵工作动画演示,特点：泵的流量与压头灵活可调、输液量稳定且适用介质范围很广。 自吸：泵内液体在叶轮中心入口处因加速而减压，使泵外液体在势能差的推动下被连续地吸入泵内。,离心泵结构,叶轮泵体轴轴封轴承箱,叶轮,它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,叶轮用键固定于轴上，随轴由原动机带动旋转，通过叶片把原动机的能

4、量传给液体。叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。,叶轮有开式、半闭式和闭式三种，如图所示。,开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；,半闭式叶轮,半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；,闭式叶轮,闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类。,泵体,即泵的壳体,包括吸入室和压液室。吸入室 : 它的作用是使液体均匀地流进叶轮。压液室 : 它的作用是收集液体,并把它送入下

5、级叶轮或导向排出管,此同时降低液体的速度,使动能进一步变成压力能。压液室有蜗壳和导叶两种形式。,轴,轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮。泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、平衡盘等零件。泵轴靠两端轴承支承，在泵中作高速回转，因而泵轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。,轴封,由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。 轴封装置主要防止泵中的液体泄漏和空气进入泵中，以达到密封和防止进气目的。 轴封的形式：即带有骨架的橡胶密封、填料密

6、封和机械密封。目前最主要采用机械密封和干气密封两种形式。,常用轴封,机械密封和填料密封是离心泵常用的密封形式。,图62 带液封环的填料密封1-轴；2-压盖；3-填料；4-填料箱；5-液封环；6-引液管,填料密封原理,填料密封填料装于填料函内，通过填料压盖将填料压紧在轴的表面。由于轴表面总有些粗糙，其与填料只能是部分贴合，而部分未接触，此就形成无数个迷宫。当带压介质通过轴表面时，介质被多次节流，凭借这“迷宫效应”而达到密封。填料与轴表面的贴合、摩擦，也类似滑动轴承，固应有足够的液体进行润滑，以保证密封有一定的寿命，即所谓的“轴承效应”。由此可见良好的填料密封，即是迷宫效应和轴承效应的综合。,图6

7、2 带液封环的填料密封1-轴；2-压盖；3-填料；4-填料箱；5-液封环；6-引液管,填料密封,巡检要点： 1、查看填料是否泄漏，填料温度（初运行阶段尤其重要，同时观察电机电流是否过载）； 2、当存在泄漏时可轻微把紧压盖螺栓进行消除。,机械密封原理,常用机械密封结构如图所示。由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。,机械密封,机械密封,巡检要点： 1、关注密封部位是否有泄漏、密封部位的温度，以及冲洗管

8、线的流通情况。 2、当工作介质温度较高时，冲洗管线常设有冷却器，以保证机封工作温度，要注意经冷却器后进入密封装置的水管温度。,润滑油作用： 1、对轴承进行润滑； 2、通过热传递，及时带走轴承转动过程中产生的热量。,轴承箱及常用油封,轴承箱及常用油封,轴承箱作用 轴承的作用是对泵轴进行支撑，实质是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的，使轴只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。 轴承箱则用来固定轴承，同时作为装载轴承润滑油的容器。,滚动轴承的浸油润滑,N3000rpm时，油位在轴承最下部滚动体中心以下，但不低于滚动体下缘。N15003000rpm时，油位在轴承最下部滚动体中心以上，但不

9、得浸没滚动体上缘。N1500rpm时，油位在轴承最下部滚动体的上缘或浸没滚动体,恒位油杯原理,恒位油杯的作用是使轴承箱体内的润滑油位保持恒定。恒位油杯的结构简图如右所示，斜面的位置对恒位油杯非常关键，由此形成的工作油位点是正常工作状态时的油位。有的恒位油杯没有专门的气孔，但都要保证斜面以上部位与大气自由相通。,恒位油杯原理,. 图为恒位油杯正常工作状态，理论设计上工作油位点和设计油位是相同的，恒位油杯内初始油量一般保持在整个油杯的2/3处。恒位油杯内液面高于轴承箱体内液面并能保持一定高度的液位，是由于连通器的原理，油杯内气体压力小于外界大气压力。右图为恒位油杯补油状态图。当轴承箱体内的润滑油由

10、于各种原因而损耗后，箱体内油位下降，由于连通器原理，恒位油杯斜面处的油位降低到工作油位点以下，导致恒位油杯内油液的压力平衡被破坏，润滑油从恒位油杯内流出并进入轴承箱体，外界气体在大气压力作用下通过斜面的上端进入恒位油杯，直到润滑油液面恢复到工作油位点时，补油结束。,轴承箱巡检要点： 1、油封泄漏情况及轴承箱油位（包括油杯、油视镜）、油质； 2、轴承箱表面尤其是靠近轴承部位的外表温度，有冷却水管线时，检查上回水温度及流动状况； 3、轴承部位振动及声音有无异常。,轴承箱及常用油封,双吸泵,其它离心泵结构简图,卧式高速泵,其它离心泵结构简图,立式高速泵,增速齿轮箱巡检要点： 1、齿轮箱油位、油质；

11、2、润滑油外部管路连接的油冷却器各部温度； 3、油过滤器前后压差（或者过滤器后油压显示）。,其它离心泵结构简图,1、电机及联轴器 a、轴承声音、振动、温度； b、接地线连接固定情况；2、泵体 a、泵体振动情况、泵壳叶轮部位有无杂音，温度异常；3、工艺运行状况 a、泵出入口压力是否在正常范围内； b、入口过滤器压差； C、各部管线、法兰连接有无泄漏、及振动过大。,其它部位及方面的巡检要点,离心泵的主要性能参数,一、流量Q 泵的流量（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送的液体体积。用符号Q表示，单位为/或m3/。离心泵的流量和泵的结构、尺寸（主要是叶轮直径和宽度）及转速有关 。离心泵总是和特定的管

12、路相联系的，因此离心泵的实际流量还与管路特性有关二、扬程（压头）H 泵的扬程（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵后所获得的能量，用符号表示，单位为米液柱。离心泵压头的大小，取决于泵的结构（如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速及流量。对于一定的泵，压头和流量有一定的关系。,离心泵的主要性能参数,三 效率 液体在泵内流动的过程中，当外界的能量通过叶轮传给液体时，不可能避免地会有能量损失，即由原动机提供的能量不能全部为液体所获得，致使泵的有效压头和流量都比理论低，通常用效率反映能量损失。由于泵内有各种能量损失。泵内部损失主要有三种，即容积损失、水力损失及机械损失，现将其产生原因分述如下：容积

13、损失 容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。因此，从泵排出的实际流量要比理论排出流量为低，其比值称为容积效率1。容积损失主要与泵的结构及液体在泵进、出口的压强有关。闭式叶轮的容积效率为0.85-0.95.,离心泵的主要性能参数,水力损失 水力损失是由于流体流过叶轮、泵壳时，由于流速大小和方向要改变，且发生冲击，而产生的能量损失。所以泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压头为低，其比值称为水力效率2。水力损失与泵的结构、流量及液体的性质有关，其值一般为0.8-0.9机械损失 机械损失是泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件

14、接触处由于机械磨擦而消耗部分能量损失，这部分损失称为机械损失。用3来表示，其值一般为0.96-0.99离心泵的效率反映上述三项能量损失的总和，故称为总效率。效率（等于上述三种效率的乘积，即 123 离心泵的效率与泵的制造精密程度、类型、尺寸、液体的流量和性质有关。对离心泵来说，效率一般约为0.60.85左右，大型泵可达0.90。,离心泵的主要性能参数,四轴功率 离心泵的轴功率指泵轴所需的功率。当泵由电机带动时，它就是电机传给泵轴的功率。用W和KW表示。离心泵的有效功率是指液体从叶轮获得的能量。由于存在以上三种损失，故轴功率必大于有效功率。 泵的有效功率可写成 NeQHpg 式中 Ne泵的有效功

15、率，W； Q泵的流量，m3/s； H泵的压头，m ； p液体的密度，kg/m3； g重力加速度，m/s2。,由于有容积损失、水力损失与机械损失，所以泵的轴功率N要大于液体实际得到的有效功率，即,离心泵的性能曲线,离心泵的性能曲线是指在一定的工作转速下，扬程 H 、功率 N 和效率随泵流量 Q 的变化规律，分别用 H -Q 、 N - Q 和-Q 来表示。,离心泵的性能曲线,1.H - Q 曲线是选择和操作泵的主要依据。满足扬程、流量的需要满足使用特性要求离心泵 H - Q 曲线有“平坦”、“陡降”和“驼峰”三种形状。,离心泵的性能曲线,平坦形H-Q 曲线的离心泵，流量变化较大而扬程 H 变化不

16、大。适用于生产中流量变化较大，而管路系统中压力降变化不大的场合，较适于用排液管路上的阀门来调节流量，因为改变阀门开度调节流量时，随着管路特性曲线变化而泵的工作点的扬程变化不大，即调节的节流损失较少，故调节经济性好；适合供多分支用户。陡降形 H - Q 曲线的离心泵，当流量稍有变化时，其扬程有较大的变化，因此，它适用于系统中流量变化较小而压力降变化较大或当压力降变化较大时而要求流量较稳定的场合。如在输送纤维浆液的系统中，为了避免当流速减慢时纤维液在管路中堵塞，需要泵供给较大的能头。驼峰形 H - Q 曲线的离心泵，在一定流量范围（小于最高点 H 下的流量 Q ）内，容易产生不稳定工况。离心泵应避

17、免在不稳定情况下运行，一般应在下降曲线部分操作。,2.N - Q 曲线是合理选择原动机功率和正常启动离心泵的依据。,3.-Q 曲线是检查泵工作经济性的依据。,在一定转速下，泵的轴功率随输送流量的增加而增大，流量为零时，轴功率最小。关闭出口阀启动离心泵，启动电流最小。随流量增大，泵的效率曲线出现一极大值即最高效率点，在与之对应的流量下工作，泵的能量损失最小。离心泵铭牌上标出的 H、V、N 性能参数即为最高效率时的数据。一般将最高效率值的 92% 的范围称为泵的高效区，泵应尽量在该范围内操作。,出口阀开度调节出口管路上安装调节阀，靠阀的开启度调节流量； 出口旁路管线回流调节利用旁路分流调节流量 可

18、解决泵在小流量连续运转的问题； 改变电机转速变频电机调节泵轴的转速调节流量，同时节约能耗。,离心泵流量调节方式,常见故障及处理,一、气缚离心泵无自吸能力，若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。此现象称为“气缚”，所以泵启动前必须向泵壳内灌满液体，并保证吸入管路不存在漏气问题。气缚导致泵不上量往往需要自吸辨别。,常见故障及处理,气蚀当泵内某点的压强低至液体饱和蒸汽压时部分液体将汽化，产生的汽泡被液流带入叶轮内压力较高处再凝聚。由于凝聚点处产生瞬间真空，造成周围液体高速冲击该点

19、，产生剧烈的水击。瞬间压力可高达数十个MPa，众多的水击点上水击频率可高达数十kHz，且水击能量瞬时转化为热量，水击点局部瞬时温度可达230以上。症状：噪声大、泵体振动，流量、压头、效率都明显下降。后果：高频冲击加之高温腐蚀同时作用使叶片表面产生一个个凹穴，严重时成海绵状而迅速破坏。,常见故障及处理,气蚀有如下危害：1.离心泵的性能下降，泵的流量、压头和效率均降低。若生成大量的气泡，则可能出现气缚现象，且使离心泵停业工作。2.产生噪声和振动，影响离心泵的正常运行和工作环境3.泵壳和叶轮的材料遭受损失，降低泵的使用寿命。 由于分析可知，发生气蚀的原因是叶片入口附近液体静压强低于某值所致。而造成该

20、处压强过低的原因诸多，如泵的安装高底超过允许值、泵送液体温度过高、泵吸入管路的局部阻力过大等。为避免发生气蚀，就应设法使叶片入口附近的压强高于输送温度下的液体饱和蒸气压。通常，根据泵的抗气蚀性能，合理地确定泵的安装高底，是防止发生气蚀现象的有效措施。,气蚀现象及危害,低压区产生气泡高压区气泡破裂产生局部真空水力冲击发生振动、噪音，部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象。,防止气蚀的措施,1、由式可知，增大吸液罐液面上的压力PA，合理确定泵的几何安装高度Hg1，都可以提高装置的有效汽蚀余量ha，从而使泵不会发生汽蚀，所以，许多集输装援常采用灌注头吸入，即吸入罐液面比泵轴线位置高，使式内的Hg1以负值代入

21、计算，可大为提高ha。长输管线上输油泵多以正压进泵，相当于增大了PA，保证泵正常吸八运转。 此外，尽量减小吸入管路阻力损失HA-s，降低液体的饱和蒸气压Pv，即在设汁吸人管路时尽可能选用管径大些，长度短些，弯头和阀门少些，输送介质的温度尽可能低些等措施，都可提高装置的有效汽蚀余量。在泵运行时还应注意转速不应高于规定转速，因为hr与转速的平方成正比。在一般情况下，不允许用吸入管路上阀门进行流量调节，以免增大阻力损失HA-s，降低了ha。,防止气蚀的措施,提高泵抗蚀性能的措施）改进叶轮入口处形状（加大进口直径、加大叶片进口边的宽度、增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径、采用扭曲叶片、加设诱导轮）；）采用

22、抗蚀材料（铝铁青铜、2Gr13、稀土合金铸铁、高镍铬合金）；）叶轮表面光滑，叶片流道圆滑。,常见故障及处理,常见故障及处理,常见故障及处理,2.1 柱塞泵工作原理,柱塞前后移动的过程中柱塞与缸体封闭的工作室容积发生变化，压力随之发生相应变化，当压力降低时，吸入阀打开，排出阀关闭，液体吸入，相反吸入阀关闭，排出阀打开，液体排出。这样液体就被不断地吸入和排出，实现了液体的输送。,2、往复泵（柱塞泵、隔膜泵）,2.2 隔膜泵工作原理 电机经联轴器与蜗杆连接，带动涡轮、能量调节机构转动，能量调节机构通过连杆带动柱塞泵做往复运动，柱塞的往后移动使液压腔内压力降低，膜片向后挠曲变形，介质腔内容积增大，压力

23、降低，出口阀关闭，入口阀打开，介质进入泵头介质腔，相反液体通过出口阀排出液体，完成介质输送。,2、往复泵,2.3 隔膜泵基本结构,1、电机2、能量调节机构3、柱塞4、压力释放阀5、出口阀6、隔膜7、泵头8、入口阀,2、往复泵,2.4 柱塞泵及隔膜泵流量调节方式,通过调节能量调节机构，改变柱塞的冲程大小，来改变柱塞工作腔的容积大小，从而改变工作周期下的液体吸入与排出量。,2、往复泵,2.5 隔膜泵主要巡检要点,1、电机 a、轴承声音、振动、温度； b、接地线连接固定情况；2、泵体 a、蜗轮蜗杆运行声音、温度、振动及润滑油情况； b、液压油箱油位、油质； c、压力释放阀有无明显泄漏；3、泵头 a、

24、隔膜是否泄漏（有些泵有检测阀） b、出、入口单向阀有无泄漏； c、出入口压力表压力。,2、往复泵,2.6 隔膜泵常见故障及排除,1、不上量、流量低 a、泵内或液体介质内有空气，进行排气； b、吸入阀或排出阀阀面磨损或落入杂物，使阀面密封不严，更换阀座或阀； c、入口过滤器堵塞，可通过过滤器前后压差判断并清理； d、补油阀组及隔膜腔等处漏气、漏油，找出泄漏部位并消除； e、柱塞填料处泄漏，压紧处理或更换。 f、出口安全阀失效，切出进行校验。,2、往复泵,3、旋转泵（齿轮泵、螺杆泵）,3.1 齿轮泵工作原理 两个齿轮把泵体分为吸入和排出两部分，当齿轮按箭头方向转动时，在吸入腔，由于两齿轮轮齿相互分

25、开，空间增大，形成低压将液体吸入，吸入的液体和齿轮一起转动，分两路进入排出腔，由于两齿轮的相互啮合使空间变小，形成高压将液体排出。,3、旋转泵（齿轮泵、螺杆泵）,3.2 螺杆泵工作原理 它的工作原理和齿轮泵相似，两根相互啮合的螺杆推动液体沿轴向移动，由于两齿轮的相互啮合使空间变小，形成高压将液体排出。,3.3 齿轮泵及螺杆泵基本结构,3、齿轮泵及螺杆泵,1、壳体；2、主动齿轮轴3、从动齿轮轴；4、轴承轴封,齿轮泵,1 轴承；2 入口；3 主动螺杆；4 从动螺杆；5 轴封； 6 联轴器；7 电机；8 出口,3.3 齿轮泵机螺杆泵基本结构,螺杆泵,3、齿轮泵及螺杆泵,3.4 齿轮泵及螺杆泵流量调节

26、方式 出口旁路管线回流调节利用旁路分流调节流量,可解决泵在小流量连续运转的问题。 改变电机转速变频电机通过调节电机转速轴，从而改变齿轮泵齿轮及螺杆泵螺杆旋转速度，实现调节流量。,3、齿轮泵及螺杆泵,3.5 主要巡检要点,1、电机 a、轴承声音、振动、温度； b、接地线连接固定情况；2、泵体 a、内部转子声音、壳体温度、振动情况； b、轴封泄漏情况； c、压力释放阀有无明显泄漏； d、出入口压力表压力； e、连接管线及连接处有无泄漏。,3、齿轮泵及螺杆泵,3.6 常见故障及处理,1、不上量、流量低 a、泵内或液体介质内有空气，进行排气； b、入口过滤器堵塞，进行检查清理； c、安全阀或溢流阀失效

27、泄漏，切出进行校验。 d、液体粘度过大或过小，检查液体温度并调整； e、转子啮合间隙过大，调整啮合间隙；出口端面间隙过大。,3、齿轮泵及螺杆泵,4.1 屏蔽泵工作原理 屏蔽泵又称无填料泵，是在离心泵的基础上发展起来的，其特点是泵叶轮与电机转子连成一体，装在一个密封壳体内，不再需要填料装置，从根本上消除了泄漏的可能。,4、其它型式泵,4.2 屏蔽泵基本结构及巡检要点,巡检要点： 1、检查轴承运行状况，查看监视器指针位置； 2、电机壳体温度，尤其是下部温度状况； 3、冷却冲洗管线及电机壳体冷却循环水管线温度。,4、其它型式泵,轴流泵工作原理 轴流泵是因液体沿叶轮轴方向流进和流出而得名，与离心泵相比

28、区别主要为小扬程、大流量。,4、其它型式泵,其他类型泵,喷射泵,离心式压缩机组,内容,离心式压缩机的结构、原理汽轮机的结构、工作原理润滑油系统干气密封介绍常见事故的处理,离心式压缩机的结构、原理,离心式压缩机工作原理 离心式压缩机与离心泵在工作原理和结构形式等方面具有很多相似之处，两者不同之处是输送气体和液体介质性质的区别和流速大小的差别。离心式压缩机高速旋转的叶轮带动气体，获得极高的速度，进入扩压器时，速度降低，压力升高，然后将增压后的气体输出机外,离心式压缩机的结构、原理,离心式压缩机工作过程 压缩机叶轮随轴旋转时，气体由吸入室轴向进入叶轮，叶片推动气体高速向外圆流动，在离心力作用下提高了

29、压力。高速气流离开叶轮后，立即流进扩压器流道，在扩压器内随着流道截面的扩大，气流速被降低，动能进一步转化为压力能。气流从扩压器进入弯道，气流方向由离心流动变为向心流动，再经回流器进入下一级叶轮，（弯道和回流器主要起导向作用）重复上述流动过程这样一级接一级直至末级末级叶轮的出口可以直接通向蜗壳。然后气体流向机外。,离心式压缩机的结构、原理,一、离心式压缩机特点 如果将往复式压缩机与离心式压缩机相比较，则显示出离心式压缩机有以下特点。1、优点（1）流量大离心式压缩机是连续运转的，汽缸流通截面的面积较大，叶轮转速很高，故气体流量很大。（2）转速高由于离心式压缩机转子只做旋转运动，转动惯量较小，运动件

30、与静止件保持一定的间隙，因而转速较高。一般离心式压缩机的转速为5000-20000r/min。,离心式压缩机的结构、原理,（3）结构紧凑机组重量和占地面积比同一流量的往复式压缩机小得多。（4）运行可靠离心式压缩机运转平稳一般可连续一至三年不需停机检修，亦可不用备机。排气均匀稳定，故运转可靠，维修简单，操作费用低。,离心式压缩机的结构、原理,缺点（1）单级压力比不高。（2）由于转速高和要求一定的通道截面，故不能适应太小的流量。（3）效率较低，由于离心式压缩机中的气流速度较大等原因，造成能量损失较大，故效率比往复式压缩机稍低一些。（4）由于转速高、功率大，一旦发生故障其破坏性较大。,离心式压缩机按

31、结构分类,水平剖分型 气缸被剖分为上、下两部分，一般用于空压机，排气压力限在45MPa。不适合用于高压和含氢多且分子量小的气体压缩筒型 也就是垂直剖分型，筒形气缸里装入上、下剖分的隔板和转子，气缸二侧端盖用螺栓紧固。由于气缸是圆筒形的，抗内压能力强，对温度和压力所引起的变形也较均匀。主要用于汽油改质、脱硫等石油精制装置的循环机和其他石油化工用的循环机，使用压力可达45MPa。等温型 这种压缩机就为了能在较小的动力下对气体进行高效的压缩，把各级叶轮压缩的气体，通过级间冷却器冷却后再导入下一级的一种压缩机。,离心式压缩机按结构分类水平剖分式,2.4.1 离心式压缩机按结构分类筒型,2.4.1 离心

32、式压缩机按结构分类等温型,离心式压缩机的结构、原理,压缩机的型号和含义 3 B C L 52 8 | | | | |_缸内装有8级叶轮 | | | | | | | |_叶轮名义直径520mm | | | | | | _无叶扩压器 | | | |_垂直剖分结构 | |_ 3个进气出气口,离心式压缩机的结构、原理,2 M CL 70 7 | | | | |_缸内装有7级叶轮 | | | | | | | |_叶轮名义直径700mm | | | | | | _离心压缩机及无叶扩压器 | | | | _水平剖分结构 | | _ 2个进气出气口,离心式压缩机的结构、原理,转子外形图,离心式压缩机的结构、原

33、理,主轴主轴的作用是支持旋转零件及传递扭矩。刚性轴挠性轴,离心式压缩机的结构、原理,临界转速 转子的转速与转子的固有频率相等或相近，系统将发生共振而出现剧烈的振动现象。发生共振现象时的转速称为轴的临界转速。,离心式压缩机的结构、原理,转轴的临界转速往往不止一个。nnc1 刚性轴nnc1 挠性轴,离心式压缩机的术语,在离心式压缩机的术语中，常用的有“级”、“段”和“缸”。所谓压缩机的“级”，是由一个叶轮及与其相配合的固定元件所构成。压缩机的“段”，是以中间冷却器作为分段的标志。如图离心式压缩机中，气流在第三级后被引出进行冷却，所以它是两段压缩机，一至三级是第一段，后面的四至五级为第二段。,压缩机

34、的“缸”，是将一个机壳称为一个缸，多机壳的压缩机就称为多缸压缩机。压缩机分成多缸的原因是，当设计一台离心式压缩机时，有时由于所要求的压缩比较大，需用叶轮数目较多，如果都安装在同一根轴上，则会使轴的第一临界转速变得很低，结果使工作转速与第二临界转速过于接近，而这是不允许的。另外，为了使机器设计得更为合理，压缩机各级需采用一种以上转速时。亦需分缸。一般压缩机每缸可以有一至十个叶轮。多缸压缩机各缸的转速可以相同，也可以不同。,级是离心压缩机使气体增压的基本单元，有三种型式，即：首级、中间级、末级。,一台离心式压缩机总是由一级或几级所组成。从级的类型来看，一般可分为中间级和末级两类。中间级是由叶轮、扩

35、压器、弯道、回流器所组成。在离心式压缩机的段中，除了段的最后一级外，其余的级均为中间级。末级是由叶轮、扩压器和蜗壳所组成（有的末级只有叶轮和蜗壳而无扩压器）。,离心式压缩机的结构、原理,大多数公司的压缩机设计采用的是基本级设计技术。 基本级类似积木，可以任意组合，完成功能要求。 基本级是由叶轮、扩压器、弯道、回流器等组成,离心式压缩机的结构、原理,基本级组成示意图,离心式压缩机的结构、原理,叶轮：它是离心式压缩机中唯一的作功部件。气体进入叶轮后，在叶片的推动下跟着叶轮旋转，由于叶轮对气流作功，增加了气流的能量，因此气体流出叶轮时的压力和速度均有所增加。,离心式压缩机的结构、原理,离心式压缩机的

36、结构、原理,离心式压缩机的结构、原理,弯道 为了把扩压器后的气流引导到下一级的叶轮去进行压缩，在扩压器后设置了使气流由离心方向改为向心方向的弯道。,离心式压缩机,隔板：隔板的作用是把压缩机每一级隔开，将各级叶轮分隔成连续性流道，隔板相邻的面构成扩压器通道。,离心式压缩机的结构、原理,扩压器 气体从叶轮流出时的速度很高，为了充分利用这部分速度能，在叶轮后设置流通截面逐渐扩大的扩压器，以便将速度能转变为压力能。,离心式压缩机的结构、原理,回流器 为了使气流以一定方向均匀地进入下一级叶轮进口，所以设置了回流器，在回流器中一般装有导叶。,离心式压缩机的结构、原理,平衡盘位于末级叶轮之后，用来平衡转子所

37、受的轴向力离心压缩机转子产生轴向力的原理与离心泵相同，其方向也是叶轮背面指向入口常用的平衡措施是平衡盘结构这种结构与离心泵中的平衡鼓类似，也称平衡活塞,离心式压缩机的结构、原理,离心式压缩机的结构、原理,推力盘 推力盘的作用是将平衡盘剩余的轴向力传递给止推轴承，其工作曲为端面。通常推力盘与轴采用过盈配合并用键固定。,离心式压缩机的结构、原理,离心式压缩机的结构、原理,支撑轴承 采用可倾瓦轴承。这种轴承有数个活动瓦块，瓦块可绕其支点摆动，以保证运转时处于最佳位置，不会产生油膜振荡，运转平稳可靠,离心式压缩机的结构、原理,离心式压缩机的结构、原理,推力轴承 压缩机的止推轴承采用可倾瓦式轴承。轴承体

38、水平剖分为上、下两半，有两组止推元件置于旋转推力盘两侧。推力瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受轴上变化的轴向推力,离心式压缩机的结构、原理,轴向力的平衡方法一、叶轮对排。单级叶轮产生的轴向力，其方向是指向叶轮入口的，如将多级叶轮采取对排，则入口方向相反的叶轮，会产生相反的轴向力，可相互得到平衡，因此，它是多级离心式压缩机最常用的轴向力平衡方法。.,离心式压缩机,二、设置平衡盘。平衡盘也是离心式压缩机常用的平衡轴向力装置，有的设置在压缩机的高压端，有的设置在压缩机的两段之间，平衡盘的高压侧与压缩机末级叶轮相通，低压侧与压缩机入口相联接或较低压力的叶轮出口相通，其外缘与气缸间设有迷宫密封，从而

39、使平衡盘的两侧保持一定的压差，该压差会产生一个轴向力，其方向与叶轮产生的轴向力相反，从而平衡掉一部分轴向力,离心式压缩机,三、对于高压离心式压缩机，还可以考虑在叶轮的背面加筋，该筋相当于一个半开式叶轮，在叶轮旋转时，它可以大大减小轮盘带筋部分的压力，因此，合理选择筋的长度，可将叶轮的部分轴向力平衡掉。这种方法在介质密度较大时，效果更为明显 。四、采用止推轴承。必须说明，转子轴向力平衡的目的是为了减少轴向力，减轻止推轴承的负荷，但必须保留一定的轴向力作用于止推轴承上，否则，转子工作时将会来回窜动。,1.5 离心式压缩机常见密封型式,1、离心式压缩机,1）迷宫密封：2）浮环密封；3）机械密封；4）

40、干气密封；,检查要点：,1、浮环密封和机械密封设有密封油系统，其检查要点：油箱油位、油泵运行、油冷却器各部温度、过滤器前后压差。以及气液分离器及脱气槽液位。,2、干气密封设有干气系统，其检查要点：干气压力、过滤器前后压差，尤其是干气流量。,离心式压缩机的结构、原理,离心式压缩机性能曲线及喘振现象 1、离心压缩机的特性曲线 在一定的转速和进口条件下表示压力比与流量，效率与流量的关系曲线称压缩机的特性曲线（或性能曲线）。曲线上某一点即为压缩机的某一运行工作状态，所以该特性曲线也即压缩机的变工况性能曲线。这种曲线表达了压缩机的工作特性，使用非常方便。由于设计时只能确定一个工况点的流量、压力比和效率。

41、非设计工况下压缩机内的流动更为复杂，损失有所增加，尚不能准确的计算出非设计流量下的压力比和效率，故压缩机的特性曲线只有通过实验得出。,离心式压缩机的结构、原理,离心式压缩机的结构、原理,喘振现象 离心压缩机的性能曲线不能达到流量为零的点。当流量减小到某一值（称为最小流量Qmin）时，离心压缩机就不能稳定工作，发生强烈震动及噪音，这种不稳定工况称为“喘振工况”，Qmin称为“喘振流量”。压缩机性能曲线的左端只能到Qmin，流量不能再减了。 原因：入口流量低、出口压力高 调节手段：通过调节出口反飞动量来调节入口流量；降低出口压力；改变机组转速。,离心式压缩机的结构、原理,防止喘振的措施 由于喘振的

42、危害性很大，压缩机在运行中应严格防止发生喘振，防止喘振的措施有以下几条，供参考。（1）压缩机应备有标明喘振界限的性能曲线。为安全考虑应在喘振线的流量大出5-10的位置上加一条防喘振警戒线，以提醒操作者的注意。最好设置测量与显示系统，用屏幕显示工况点的位置，严加注意工况点接近喘振线。,离心式压缩机的结构、原理,（2）在压缩机入口安装流量、温度监侧仪表，出口安装压力监侧仪表，该监侧系统与报警、调节和停机联锁，一旦进入喘振能自动报警、调节和停机。（3）通过降低压缩机转速使流量减少而不至于发生喘振。,离心式压缩机的结构、原理,（4）在压缩机出入口设置返飞动线，此方法使压缩机出口流量部分返回入口，增加压

43、缩机入口流量，机组消耗功率但不发生喘振。（5）操作者应了解压缩机的性能曲线，熟悉各监测系统和控制调节系统的管理和操作，尽量使压缩机不进入喘振状态。,润滑油系统,润滑油作用： 给机组轴瓦、联轴节和汽轮机调速系统供油，同时带走机组运行时产生的磨擦热和传导热。 润滑油、控制油润滑油系统主要包括：油箱、油泵、冷却器、过滤器、控制阀、蓄能器、高位油箱等部分组成,1.4 离心式压缩机润滑油系统简图,检查要点： 1、齿轮箱、轴承箱轴承部位温度； 2、油箱油位、油质； 3、油泵运行状况； 4、油过滤器，前后压差、滤芯附着物； 5、油冷却器，油温、水温。,油系统动画,润滑油系统,油箱（油箱加热器、滤油机、排油烟

44、机）作用：储存润滑油、排烟、沉淀水分杂质、油变质后可以更换润滑油；油泵 1、油泵型式：螺杆泵、齿轮泵。 2、泵组成：由两台组成，可以相互切换。 主油泵原动机一般为透平：安全角度考虑，使主油泵、辐助油泵原动机不同；汽网较稳定，在停电或停汽情况下，保证机组润滑油供给.辅助油泵原动机为电机。,润滑油系统,冷却器： 1、作用：通过调节冷却循环水量来调节润滑油温度。 2、冷却器组成：由两台组成，可以相互切换。 3、型式：固定管板式。油走壳程，水走管程：油压大于水压；保证水漏不到油中。 在冷油器的壳程设有排气管线回油箱；在该排气管线中设有截止阀、视镜及孔板。,润滑油系统,过滤器： 1、过滤器过滤精度一般为

45、10。 2、过滤器由2台组成，可 以相互切换； 在滤油器的顶部设有排气管线回油箱；在该排气管线中设有截止阀、视镜及孔板。,润滑油系统,高位油箱： 作用：在紧急停机情况下保证机组供油（5min）；从压缩机中心线到高位油箱正常操作液位的距离为 67 米。,润滑油系统,润滑油系统试验： 为了保证机组润滑油不中断及保护机组不损坏，机组开机前需进行下列试验： 1、油泵自启动试验； 2、油压大降停机试验。,1）迷宫密封：2）浮环密封；3）机械密封；4）干气密封；,检查要点：,1、浮环密封和机械密封设有密封油系统，其检查要点：油箱油位、油泵运行、油冷却器各部温度、过滤器前后压差。以及气液分离器及脱气槽液位。

46、,2、干气密封设有干气系统，其检查要点：干气压力、过滤器前后压差，尤其是干气流量。,离心式压缩机常见密封型式,迷宫密封,迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合，这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机的轴端和的级间的密封，其他的动密封的前置密封。,图6-26 迷宫密封中的气体流动,浮环密封,在中、高压离心压气机中可供选择的密封方式有：机械密封、迷宫密封和填料密封。

47、但由于气体的散热和润滑条件不如液体，所以填料密封只有小型、低速才用，而机械密封在周速大于40m/s温度高于200以后也很难适应，只有迷宫密封和浮环密封是最常用的两种方式。,浮环密封,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。,浮环密封,

48、浮环密封有下列优点：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：1）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。2）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。,干气密封,工作原理：静压力和动压力平衡。 当转子旋转起来后，流体被吸入密封沟槽底部，由于离心力的作用，气体进入密封中心处压力升高，螺旋槽底部最高，它沿径向形成环形密封墙，该密封墙对气流产生阻力，气体被压缩，压力增高，产生的压力使静环从动环表面被

49、推开，这样，密封面间始终保持一层极薄的气膜，使动环和静环之间存在间隙，密封始终工作在非接触状态，起密封作用。,端面形式,常见故障的处理,喘振：当压缩机的进口流量减少到一定程度时，所发生的一种非正常工况 下的机体振动现象 。,现象：喘振有强烈的周期气流声，出现气流吼叫， 机器强烈振动。,防喘振措施： 1、防止进气压力低、进气温度高、和气体分子量小等。 2、要坚持在开、停车过程中，升降速不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速。 3、开、关防喘阀时要平稳缓慢。关防喘阀时要先低压后高压，开防喘时要先高压后低压。 4、如万一出现“旋转失速”和“喘振”时，首先应全部打开防喘阀，增加压缩机的流量，然后再根

50、据具体情况进行处理。,1.6 离心式压缩机常见故障及处理措施,往复式压缩机,一、活塞式压缩机的基本组成,活塞式压缩机： 主机 辅机主机：机身 工作机构（气缸、活塞、气阀等） 运动机构（曲柄、连杆、十字头等）辅机：润滑系统 冷却系统 气路系统,二、活塞式压缩机的种类,（1）按排气压力分类 低压压缩机0.2P0.98MPa中压压缩机0.989.8MPa高压压缩机9.898.0MPa超高压压缩机98.0MPa,（2）按排气量分类,微型压缩机1m3/min 小型压缩机110 m3/min中型压缩机1060 m3/min 大型压缩机60 m3/min,（3）按气缸中心线的相对位置分类,立式：气缸中心线与