透平压缩机机组检修小结课件.ppt
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1、2008年大检修总结报告 大机组经验交流,合成氨车间第四检修小组 2008.8,第一部分:压缩机,优点:(1)排气量大,气体流经离心压缩机是连续的,其流通截面积较大,且叶轮转速很高,故气流速度很大,因而流量很大。(2)结构紧凑、尺寸小。它比同气量的活塞式小得多;(3)运转平稳可靠,连续运转时间长,维护费用省,操作人员少;(4)不污染被压缩的气体,这对化工生产是很重要的;(5)转速较高,适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动。缺点:(1)单级压力比不高,不适用于较小的流量;(2)稳定工况区较窄,尽管气量调节较方便,但经济性较差,离心式压缩机的特点,离心压缩机,转子:主轴,固定在主轴上的叶轮、轴套、联轴
2、节、推力盘及平衡盘等。,定子:气缸,其上的各种隔板以及轴承等零部件,如扩压器、弯道、回流器、进气室、排气蜗壳。,驱动机,转子高速回转,叶轮入口产生负压(吸气),气体在流道中扩压,气体连续从排气口排出,离心式压缩机的组成,气体的流动过程,离心式压缩机的典型结构,1吸入室;2主轴;3叶轮;4固定部件;5机壳;6轴端密封;7轴承;8排气蜗壳;,主要部件包括:主轴、叶轮、扩压器、弯道、回流器、推力盘、平衡盘、联轴器、进气室、排气室等。,离心式压缩机的主要部件,主轴:主轴的作用是支持旋转零件及传递扭矩。叶轮:气体进入叶轮后,在叶片的推动下跟着叶轮旋转,叶轮对气流作功,增加了气流的能量,因此气体流出叶轮时
3、的压力能和速度能均有所增加。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。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。,回流器:回流器是使气流以一定的方向均匀进入下一级叶轮进口的通道,回流器中一般装有导叶。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,其工作面为端面。通常推力盘与轴采用过盈配合并用键固定。平衡盘:平衡盘位于末级叶轮之后,用来平衡转子所受的轴向力离心压缩机转子产生轴向力的方向是由叶轮的背面指向叶轮的入口联轴器:联轴器是用来联接
4、不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的零件。进气室:进气室的作用是将气体从进气管中引至叶轮入口。排气室:又叫排气蜗壳,其作用是汇集由扩压器或叶轮内排出的气体,以便引至机外管网系统。,平衡盘,联轴器,止退盘,压缩机叶轮随主轴旋转时,气体由吸气室沿轴向进入叶轮,叶片推动气体高速向外圆流动,在离心力的作用下提高了气体的压力。高速气流离开叶轮后,立即进入扩压器流道内,在扩压器内随着流道截面的扩大,气体流速被降低,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
5、末级叶轮的出口,然后直接通向排气蜗壳,最后气体流向机外。,离心式压缩机的工作原理,级:,段:,缸:,列:,由一个叶轮与其相配合的固定元件所构成。,以中间冷却器作为分段的标志。,一个机壳称为一缸,多机壳称为多缸。,指压缩机缸的排列方式,一列可由一至几个缸组成。,离心式压缩机的常用术语,“级”是离心式压缩机的基本单元,从级的类型来看,一般可分为中间级(图a): 由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成;首级(图b): 由吸气管和中间级组成;末级(图c): 由叶轮、扩压器、排气蜗壳组成;,级的典型结构,图a,图b,图c,离心式压缩机的压缩比一般都在3以上,有的高达150,甚至更高。离心式压缩机的单级压缩比,
6、较活塞式压缩机的单级压缩比低,所以一般离心式压缩机多为多级串联式的结构。考虑到结构的紧凑性与机器的安全可靠性,一般主轴不能过长。对于要求高增压比或输送轻气体的机器需要两缸或多缸离心压缩机串联起来形成机组。 为了降低气体温度,节省功率,在离心压缩机中往往采用分段中间冷却的结构,而不采用汽缸套冷却。各段由一级或若干级组成,段与段之间在机器之外由管道连接中间冷却器。,压缩机采用多级串联和多缸串联的必要性,应当指出,分段与中间冷却不能仅考虑省功,还要考虑下列因素: 1)被压缩介质的特性属于易燃、易爆则段出口的温度应低一些;对于某些化工气体,因在高温下气体发生不必要的分解或化合变化,或会产生并加速对机器
7、材料的腐蚀,这样的压缩机冷却次数必需多一些。 2)用户要求排出的气体温度高,以利于化学反应(由氮、氢化合为氨)或燃烧,则不必采用中间冷却,或尽量减少冷却次数。 3)考虑压缩机的具体结构、冷却器的布置、输送冷却水的泵耗功、设备成本与环境条件等综合因素。 4)段数确定后,每一段的最佳压缩比,可根据总耗功最小的原则来确定。,离心式压缩机转子的临界速度,n2nc1,为了确保机器运行的安全性,要求工作转速远离第1、2阶临界转速,其校核条件是,对于刚性转子 n0.75nc1,对于柔性转子 1.3nc1n0.7nc2,为了防止可能出现的轴承油膜振荡,工作转速应低于二倍的第一阶临界转速,即,叶轮是离心压缩机中
8、唯一对气体作功的部件,且是高速回转部件,所以对叶轮的设计、材料和制造要求都很高,对叶轮的要求主要是: 可以提供尽可能大的能量头; 叶轮及与之匹配的整个级的效率比较高; 所设计的叶轮型式能使各级及整机的性能稳定工况区比较宽; 叶轮的强度及制造质量符合要求。,对叶轮的要求,1、离心式叶轮 闭式叶轮 半开式叶轮 双面进气叶轮2、按叶片弯曲形式(叶片出口角度2A )后弯叶片:弯曲方向与叶轮旋转方向相反,级效率较高, 2A90。径向叶片:2A90,工作稳定范围较宽,最常用。前弯叶片:弯曲方向与叶轮旋转方向相同,2A90,效 率低,稳定工作范围较窄,用于部分压缩机。3、按制造工艺 铆接叶轮、焊接叶轮、精密
9、铸造叶轮、钎焊叶轮和电蚀加工叶轮,叶轮的典型结构,闭式叶轮,半开式叶轮,双面进气式叶轮,叶轮,性能,不同形式叶轮的性能比较,叶轮有铆接、焊接、精密铸造、钎焊和电蚀加工等制造方法。,叶轮的几种加工方法,下页图为闭式叶轮侧面的受力情况。向右的轴向力由F0和F1组成,其中,向左的轴向力为F2,故叶轮总的向左的轴向推力为,闭式叶轮产生轴向推力的原因,叶轮的各种排列方式如下图所示,图(a)是叶轮顺排,转子上各叶轮轴向力相加;图(b)和带有中间冷却器的图(c)是叶轮对排,可使转子上的轴向力相互抵消,总轴向力大大降低。,(1) 叶轮对排,图(a) 图(b) 图(c),轴向推力的平衡措施,在轮盘背面加几条径向
10、筋片,如图所示,相当于增加一个半开式叶轮。使间隙中的流体旋转角速度增加一倍,从而使离心力增加,压力减小图中e、i、j线为无筋时的压力分布;,(2)叶轮背面加筋,而e、i、h为有筋时的压力分布。可见靠内径处的压力显著下降,故使叶轮轴向力减少,这种措施对输送流体密度较大的高压压缩机,减小叶轮轴向力比较有效。,如左图所示,在末级叶轮之后的轴上安装一个平衡盘。并使平衡盘的另一侧与吸气管相通,靠近平衡盘端面安装梳齿密封,可使转子上的轴向力大部分被平衡掉。平衡盘是最常用的平衡轴向推力的措施。,(3)采用平衡盘(亦称平衡活塞),平衡盘,滑动轴承的工作原理,这种轴承由几块圆弧形瓦块组成,可以是对称的,也可是不
11、对称的,每段都有较大的偏心,且油楔数更多,因轴颈受多方油楔的作用,故抑振性能较好。,(1)多油叶轴承,几种常见的轴承,如图所示,这种轴承的抑振性能与多油叶轴承相似,但由于油楔的不对称性,故只允许轴颈单向转动。,(2)多油楔轴承,(3)可倾瓦轴承,这种轴承由多块可以绕支点偏转的活动瓦块组成。这是目前认为抑振性能最好的轴承。它不仅油楔数多,且当外部发生变化使轴颈中心瞬时离开平衡位置时,由于瓦块可以绕支点偏转能够自动调整到平衡位置,使其不存在维持振荡的因素,因而稳定性很好。,向心轴承,止推轴承的工作原理与径向轴承类似,也是由转子上转动的推力盘与轴承上几块扇形面形成的收敛油楔动压力来平衡转子的轴向推力
12、载荷。如图所示:,(4)垫块式止推轴承,推力轴承,流体机械既有静密封又有动密封。动密封是防止机器在运转期间和停转期间流体向外或向内泄露的构件。动密封主要是旋转轴的密封。旋转轴密封又有接触式密封和非接触式密封两种主要类型。,压缩机中常见的密封形式,迷宫密封也称为梳齿型密封,是一种非接触型密封。主要用于离心压缩机级内轮盖密封、级问密封和平衡盘密封上。在压力较低,且允许流体少量流出时,也可作为轴密封(轴与壳体问的密封)使用。迷宫密封的结构用的较多的是以下几种:平滑形、曲折形、台阶形、径向排利的迷宫密封还有一种新型的迷宫密封叫蜂窝形迷宫密封,迷宫密封,迷宫密封是利用节流原理使气体每经过一个齿片,压力就
13、下降一次,经过一定数量的齿片后就形成较大的压降,实质上迷宫密封就是给气体的流动以压差阻力,从而减小气体的通过量。,迷宫密封的工作原理,平滑行迷宫密封,曲折形迷宫密封,台阶形迷宫密封,径向排列的迷宫密封,蜂窝形迷宫密封,迷宫密封,从右图中可以看出,由于叶轮出口压力大于进口压力,级出口压力大于叶轮出口压力,在叶轮两侧与固定部件之间的间隙中会产生漏气,而所漏气体又随主流流动,造成膨胀与压缩的循环,每次循环都会有能量损失。该能量损失不可逆的转化为热能为主流气体所吸收。,漏气损失,1一浮环 2一L型固定环 3一销钉 4一弹簧5一轴套 6一挡油环 7一甩油环 8一轴9一高压侧预密封梳齿 10一梳齿座 11
14、一高压侧回油孔 12一空腔 13一进油孔 14一低压侧回油空腔,浮环油膜密封,浮环油膜密封的工作原理,密封油注入密封腔之后,向内浮环里侧和外浮环外侧泄露,由于转子处于高速旋转之中,流入浮环间隙内的密封油,在旋转轴的作用下,形成了具有一定承载能力的油膜,该油膜一方面将浮环抬起,使浮环与轴颈间实现液体润滑,从而减轻摩擦、降低磨损。另一方面,由于油膜充满整个浮环间隙,所以可以阻止气体介质的外漏,起到了密封的作用,因此,该油膜也称密封油膜。 经内浮环间隙流至内浮环空腔的密封油与密封气的混合物,沿密封油内回油管路,流至油气分离器,分离后的油返回油箱,气体放空或放火炬。进外浮环间隙流至外浮环空腔的密封油,
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