透平壓縮機性能

透平壓縮機主要性能參數(shù)是流量、排氣壓力、功率、效率和轉(zhuǎn)速。描繪這些參數(shù)之間的關(guān)系的曲線稱為透平壓縮機的性能曲線。圖1 [軸流壓縮機與離心壓縮機的性能曲線]

是軸流壓縮機和離心壓縮機在不同轉(zhuǎn)速下排氣壓力與流量關(guān)系的性能曲線。軸流壓縮機的性能曲線比離心壓縮機的陡得多，在高速下更為明顯。在等轉(zhuǎn)速下增大流量時，通過壓縮機的流量達到某一臨界值后便不再繼續(xù)增加，這一工況稱為阻塞工況。當(dāng)減小流量至某一工況時，壓縮機和管路中氣體的流量和壓力會出現(xiàn)周期性低頻率、大振幅的波動，這種不穩(wěn)定現(xiàn)象稱為喘振。一旦發(fā)生喘振，機組就會產(chǎn)生強烈振動，如不及時防止或停車，機組便會毀壞。把不同轉(zhuǎn)速下的喘振工況點連接起來的曲線稱為喘振線，它表示喘振不穩(wěn)定工作區(qū)的界限。喘振工況點到同轉(zhuǎn)速下阻塞工況點的范圍稱為穩(wěn)定工況區(qū)，壓縮機必須遠離喘振線而在穩(wěn)定工況區(qū)工作。為了防止喘振，一般采取防喘振措施，例如放氣或回流以增加進口流量，把靜葉（導(dǎo)流器葉片）做成可以調(diào)整角度的形式。

透平壓縮機所需功率很大，其通流部分的完善程度，常用絕熱效率或多變效率（見熱力過程）來評定。軸流壓縮機級的絕 熱效率一般可達86～90%，離心壓縮機級的多變效率一般可達80～85%。軸流壓縮機與離心壓縮機相比，前者流量大，壓力比小，而后者壓力比大，流量小。為了充分利用它們的特點，近代空氣分離設(shè)備中的空氣壓縮機有的采用軸流-離心串聯(lián)結(jié)構(gòu)(圖2[軸流-離心串聯(lián)結(jié)構(gòu)]),低壓部分采用軸流式，高壓部分采用離心式，并安置在同一機殼內(nèi)。

按氣體流動方向的不同，透平壓縮機主要分為軸流式和離心式兩類。在軸流壓縮機中，氣體近似地沿軸向流動(見彩圖[軸流壓縮機結(jié)構(gòu)圖])。在離心壓縮機中，氣體主要沿著徑向流動。另外還有一種斜流（混流）壓縮機，其氣體流動方向介于這兩者之間。排氣壓力在 0.15MPa～0.2MPa范圍內(nèi)的透平壓縮機又稱作透平鼓風(fēng)機。排氣壓力低于0.15MPa的則屬于通風(fēng)機，不再稱為透平壓縮機 。

透平式壓縮機的基本工作原理是由裝于軸上帶有葉片的工作輪(葉輪)在驅(qū)動機的驅(qū)動下做高速旋轉(zhuǎn)。葉片對氣體做功使氣體獲得動能，經(jīng)擴壓流動后轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，從而提高氣體壓力。同時氣體溫度也相應(yīng)提高。經(jīng)過多級組合，也可以有中間冷卻的多段組合，甚至多缸組合壓縮獲得氣體所需要的最終壓力。

透平式壓縮機運行中經(jīng)常遇到的問題主要有以下幾個方面：

(1)振動或斷油等其他情況導(dǎo)致軸承的失效；

(2)各傳動部件之間不同心度引起的振動等故障：

(3)迷宮式密封器泄漏：

(4)轉(zhuǎn)子的不平衡造成的機組振動及其他故障；

(5)空氣冷卻器泄漏或其他原因引起的冷卻效果差。

這些故障直接導(dǎo)致機組不能正常運行，因此必須對引起這些故障的部件作為檢修質(zhì)量的重點 。

透平壓縮機軸承檢修

透平壓縮機采用的多為液體動壓軸承，充分考慮到液體動壓軸承的工作特點，是軸承檢修動壓控制的關(guān)鍵。

透平壓縮機密封泄漏

迷宮密封是在軸與殼體之間，帶有若干個依次排列的小游隙的凹凸環(huán)形密封齒組合，密封齒與軸之間形成一系列節(jié)流游隙和膨脹空腔，飛濺的潤滑劑每通過一道密封齒，必將遇到很大的阻力，從而產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，使?jié)櫥瑒┑乃俣炔粩鄿p弱，減弱后的潤滑劑順著密封齒的內(nèi)側(cè)流淌到環(huán)形空腔的下部，然后，通過到環(huán)形空腔下部的回油孔返回軸承室內(nèi)，達到防止?jié)櫥瑒┩饴┑淖饔谩３Ｓ玫拿詫m密封一般有徑向密封、軸向密封、浮動式密封和復(fù)合式密封等型式，這類結(jié)構(gòu)特別適用于防止高速軸的潤滑劑泄漏。

可以設(shè)想，如果密封齒的數(shù)量足夠多，那么不論潤滑劑的飛濺速度多快，都可以做到完全密封的效果，但實際上，密封齒數(shù)目的增加，使得軸向尺寸增大，因此，過多地增設(shè)密封齒在設(shè)備上是很難辦到的。為了提高迷宮密封的密封效果，原則上要求密封齒與軸的間隙越小越好。

漏油故障的原因有：迷宮密封的密封齒嚴(yán)重磨損或損壞；軸承室油位偏高；迷宮油封與軸的游隙偏大；油封背面與軸承室的密封不嚴(yán)；安裝時，油封回油孔的位置不正確或堵塞等 。

透平壓縮機振動淺析

透平壓縮機的振動是壓縮機設(shè)計制造、安裝和運行管理的綜合反映。也就是說，導(dǎo)致或影響透平壓縮機正常運行的內(nèi)部和外界因素很多，而眾多因素反映出的就是振動。簡述三臺H200－6.3/0.97型透平壓縮機組幾年來的運行情況，和由于振動所造成的嚴(yán)重危害。

振動的原因：

開車運行后的振動

1　原先在安裝時電動機和大齒輪的同軸度完全根據(jù)設(shè)計要求來校正。由于機組啟動電流大，瞬間扭力也很大，造成電動機有移位感。根據(jù)氣溫，設(shè)計要 求安裝時徑向軸向誤差允許在±0.02mm，我們嚴(yán)格照辦。機組運行一段時間后再測，明顯測得軸向無變動，而徑向的水平方向走動了0.18～0.20mm 左右。這說明機器在對中后走調(diào)的情況下運行，振動就會很大。

2　空氣中帶有腐蝕性氣體的冷凝水造成轉(zhuǎn)子（尤其是3～4級）、氣封、擴壓器、碳鋼空氣管道等腐蝕十分嚴(yán)重，產(chǎn)生空氣渦流的振動。管道氧化物被沖刷造成子平衡，百戰(zhàn)不殆，振動激烈，因此而被迫停車，此類事故已發(fā)生兩次。

3　頻繁開停車對機組振動也有影響。由于客觀條件不允許或機械故障被迫一年中開停多次，使轉(zhuǎn)子平衡被破壞。停車時會把積在轉(zhuǎn)子上的塵土或其他氧化物不均衡地脫落，破壞了轉(zhuǎn)子的平衡。

檢修后的振動：

1　齒輪偏載造成工頻振動。透平機 的轉(zhuǎn)速很高，1～2級轉(zhuǎn)速為15200rpm，3～4級為19200rpm，因而齒輪的精度要求也很高。保持較高的齒輪接觸面很重要，在靜態(tài)下檢查齒輪接 觸面無法得到動態(tài)的實際接觸情況，我們的做法是在靜態(tài)下使接觸面不低于85%。其中一臺機組在檢修時發(fā)現(xiàn)齒輪接觸面差，一只新齒輪只運行兩個多月就嚴(yán)重點 蝕和大齒面剝落（一只大齒現(xiàn)價30萬元左右）。機組振動很大，齒輪的損壞就呈惡性循環(huán)，難以挽救。

2　油膜渦動引起的低頻振動。軸承中的油膜在轉(zhuǎn)軸和軸承間運行起著盜運和潤滑作用，如軸承穩(wěn)定性不好，會導(dǎo)致油膜半速渦動。我三透平機 轉(zhuǎn)速為19200，約在10000左右產(chǎn)生低頻振動。低頻振動產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速不合拍的激振力，對轉(zhuǎn)子和軸壽命的影響程度超過工頻振動的影響，它使轉(zhuǎn)子 振動總量增大，這歷來被人們所禁忌。如低頻值是工頻值的105時，就應(yīng)引起重視。我們原有的機器低頻值大于工頻值的5%，已造成嚴(yán)重后果。軸瓦的錫基合金 多次剝落（其實是撞落），被迫停機。2級轉(zhuǎn)子振裂落掉一塊（累計運行了13442小時），約1.5mm2,3～4級轉(zhuǎn)子軸頭振斷裂（累計運行11000小 時）。更換兩根轉(zhuǎn)子要幾十萬無，還直接影響生產(chǎn)。

透平壓縮機冷卻泄漏

冷卻的方式：主要有風(fēng)冷、水冷。

冷卻的主要方面： 主電機、壓縮后的氣體、潤滑油。

為了降低壓縮機功率消耗和保證壓縮機的可靠運行，各級之間均設(shè)置有中間冷卻器。在中間冷卻器中，通過對流換熱的方式，由冷卻水將氣體冷卻。如果中間冷卻器泄漏，則氣體通道與冷卻水通道相通，其泄漏的方向視氣體與冷卻水的壓力而定。

空壓機第一級后面的中間冷卻器，冷卻水壓力通常高于氣體壓力。因此，如果第一級中間冷卻器發(fā)生泄漏，則冷卻水會進入氣體側(cè)，氣體中將夾帶有水，使第一級油水分離器吹除的水量明顯增加。

空壓機第二級以及以后各級中間冷卻器中，冷卻水壓通常低于氣體的壓力。因此，如果發(fā)生泄漏，則氣體會漏往冷卻水中。這樣在冷卻水收集槽里就會發(fā)現(xiàn)有大量氣泡溢出。根據(jù)以上兩種現(xiàn)象即可作出中間冷卻器泄漏的判斷。

能量損失

一、能的定義：

度量物質(zhì)運動的一種物質(zhì)量，一般解釋為物質(zhì)作功的能力。能的基本類型有勢能、動能、熱能、電能、磁能、光能、化學(xué)能、原子能等。一種能可以轉(zhuǎn)化為另一種能。能的單位和功的單位相同。能也叫能量。

二、級內(nèi)氣體流動的能量損失分析

壓縮機組實際運行中，通過葉輪向氣體傳遞能量，即葉輪通過葉片對氣體作功消耗的功和功率外，還存在著葉輪的輪盤、輪蓋的外側(cè)面及輪緣與周圍氣體的摩擦產(chǎn)生的輪阻損失，還存在著工作輪出口氣體通過輪蓋氣封漏回到工作輪進口低壓低壓端的漏氣損失。都要消耗功。這些損失在級內(nèi)都是不可避免的，只有在設(shè)計中精心選擇參數(shù)，再制造中按要求加工，在操作中精心操作使其盡量達到設(shè)計工況，來減少這些損失。

另外，還存在流動損失以及動能損失以及在級內(nèi)在非工況時產(chǎn)生沖擊損失。沖擊損失增大將引起壓縮機效率很快降低。還有高壓軸端，如果密封不好，向外界漏氣，引起壓出的有用流量減少。

故此，我們有必要研究這些損失的原因，以便在設(shè)計、安裝、操作中盡量減少損失，維持壓縮機在高效率區(qū)域運行，節(jié)省能耗。

1、流動損失：

定義：就是氣流在葉輪內(nèi)和級的固定元件中流動時的能量損失。

產(chǎn)生的原因：主要由于氣體有粘性，在流動中引起摩擦損失，這些損失又變成熱量使氣體溫度升高，在流動中產(chǎn)生旋渦，加劇摩擦損耗和流動能量損失，因旋渦的產(chǎn)生就要消耗能量；在工作輪中還有軸向渦流等第二次流動產(chǎn)生，引起流量損失。在葉輪出口由于出口葉片厚度影響產(chǎn)生尾跡損失。彎道和回流器的摩擦阻力和局部阻力損失等。

2、沖擊損失：

定義：是一種在非設(shè)計工況下產(chǎn)生的流動損失。

葉輪進口葉片安裝角β1A（實際）一般是按照設(shè)計氣流的進口角β1（設(shè)計）來決定的。一般是β1=β1A，此時進氣為無沖擊進氣。但是當(dāng)工況發(fā)生偏離設(shè)計工況時，氣流進口角β1大于或小于β1A將發(fā)生氣流沖擊葉片的現(xiàn)象。

習(xí)慣把葉輪進口葉片安裝角β1A（實際）與設(shè)計氣流的進口角β1（設(shè)計）之差叫做沖擊角，簡稱沖角。用i表示。

β1A<β1 ， i<0，叫負沖角。

β1A>β1 ， i>0，叫正沖角。

在正負沖角的情況下，都將出現(xiàn)氣流與葉片表面的脫離，形成旋渦區(qū)，使能量損失。沖擊損失的增加與流量偏離設(shè)計流量的絕對值的平方成正比。

3、輪阻損失

葉輪的不工作面與機殼之間的空間，是充滿氣體的，葉輪旋轉(zhuǎn)時，由于氣體有粘性，也會產(chǎn)生摩擦損失。又由于旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生離心力，靠輪的一邊氣體向上流，靠殼的一邊氣體向下流，形成渦流，引起損失。輪阻損失的計算，有實驗公式，有興趣可查書籍。

4、漏氣損失：

包括內(nèi)漏和外漏。

內(nèi)漏氣是指泄露的氣體又漏回到壓縮氣體中。包括兩種情況：一種是從葉輪出口的氣體從葉輪與機殼的空間漏回到進口。另一種是單軸的離心壓縮機，由于軸與機殼之間也有間隙，氣體從高壓的一邊經(jīng)過間隙流入低壓一邊。

外漏是指壓縮氣體通過軸與機殼密封處間隙或機體的間隙直接漏到大氣中。

漏氣損失是一個不可忽視的問題，我們在維修、操作中應(yīng)特別注意，有些空壓機出現(xiàn)氣量打不到設(shè)計值就是內(nèi)漏和外漏引起的。

定義：壓縮機是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機械。

主要用途：

⒈動力用壓縮機:

⑴壓縮氣體驅(qū)動各種風(fēng)動機械，如：氣動扳手、風(fēng)鎬。

⑵控制儀表和自動化裝置。

⑶交通方面：汽車門的開啟。

⑷食品和醫(yī)藥工業(yè)中用高壓氣體攪拌漿液。

2、紡織業(yè)中，如噴氣織機。

3、氣體輸送用壓縮機：

⑴管道輸送--為了克服氣體在管道中流動過程中，管道對氣體產(chǎn)生的阻力。

⑵瓶裝輸送--縮小氣體的體積，使有限的容積輸送較多的氣體。

4、制冷和氣體分離用壓縮機：如氟里昂制冷、空氣分離。

5、石油、化工用壓縮機：

⑴用于氣體的合成和聚合，如：氨的合成。

⑵潤滑油的加氫精制。

軸流式透平壓縮機axial flow tur6ocnmpre}.snr透平壓縮機的一種。利用葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生軸向推動力，使氣體產(chǎn)生高速度，進而又使氣體流動速度減慢，而轉(zhuǎn)變成氣體壓力的提高。氣體沿軸向流動。排氣壓力達到t1 . b3一Q . 9}MPa(6.5一f Okefic澎)以上

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《透平壓縮機安裝簡介》主要內(nèi)容包括壓縮機基礎(chǔ)知識，離心式壓縮機基本結(jié)構(gòu)，離心式壓縮機重點零部件，離心式壓縮機開停車，離心式壓縮機維修要點，離心式壓縮機安裝、運行與維護，壓縮機安裝、試車施工技術(shù)方案等。

《透平壓縮機安裝簡介》可作為中等職業(yè)學(xué)校機械制造技術(shù)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材，也可作為崗位培訓(xùn)用書。

具有高速旋轉(zhuǎn)葉輪的動力式壓縮機(見透平機械)。它依靠旋轉(zhuǎn)葉輪與氣流間的相互作用力來提高氣體壓力﹐同時使氣流產(chǎn)生加速度而獲得動能﹐然后氣流在擴壓器中減速﹐將動能轉(zhuǎn)化為壓力能﹐進一步提高壓力。在壓縮過程中氣體流動是連續(xù)的。透平壓縮機是在通風(fēng)機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它廣泛用于各種工藝過程中輸送空氣和各種氣體﹐并提高其壓力。

分類 按氣體流動方向的不同﹐透平壓縮機主要分為軸流式和離心式兩類。在軸流壓縮機中﹐氣體近似地沿軸向流動(見彩圖 軸流壓縮機結(jié)構(gòu)圖 )。在離心壓縮機中﹐氣體主要沿著徑向流動。另外還有一種斜流(混流)壓縮機﹐其氣體流動方向介于這兩者之間。排氣壓力在 1.5×104～2×105帕范圍內(nèi)的透平壓縮機又稱作透平鼓風(fēng)機。排氣壓力低于1.5×10 4帕的則屬于通風(fēng)機﹐不再稱為透平壓縮機。

性能 透平壓縮機主要性能參數(shù)是流量﹑排氣壓力﹑功率﹑效率和轉(zhuǎn)速。描繪這些參數(shù)之間的關(guān)系的曲線稱為透平壓縮機的性能曲線。圖1 軸流壓縮機與離心壓縮機的性能曲線 是軸流壓縮機和離心壓縮機在不同轉(zhuǎn)速下排氣壓力與流量關(guān)系的性能曲線。軸流壓縮機的性能曲線比離心壓縮機的陡得多﹐在高速下更為明顯。在等轉(zhuǎn)速下增大流量時﹐通過壓縮機的流量達到某一臨界值后便不再繼續(xù)增加﹐這一工況稱為阻塞工況。當(dāng)減小流量至某一工況時﹐壓縮機和管路中氣體的流量和壓力會出現(xiàn)周期性低頻率﹑大振幅的波動﹐這種不穩(wěn)定現(xiàn)象稱為喘振。一旦發(fā)生喘振﹐機組就會產(chǎn)生強烈振動﹐如不及時防止或停車﹐機組便會毀壞。把不同轉(zhuǎn)速下的喘振工況點連接起來的曲線稱為喘振線﹐它表示喘振不穩(wěn)定工作區(qū)的界限。喘振工況點到同轉(zhuǎn)速下阻塞工況點的范圍稱為穩(wěn)定工況區(qū)﹐壓縮機必須遠離喘振線而在穩(wěn)定工況區(qū)工作。為了防止喘振﹐一般采取防喘振措施﹐例如放氣或回流以增加進口流量﹐把靜葉(導(dǎo)流器葉片)做成可以調(diào)整角度的形式。

透平壓縮機所需功率很大﹐其通流部分的完善程度﹐常用絕熱效率或多變效率(見熱力過程)來評定。軸流壓縮機級的絕熱效率一般可達86～90%﹐離心壓縮機級的多變效率一般可達80～85%。軸流壓縮機與離心壓縮機相比﹐前者流量大﹐壓力比小﹐而后者壓力比大﹐流量小。為了充分利用它們的特點﹐近代空氣分離設(shè)備中的空氣壓縮機有的采用軸流-離心串聯(lián)結(jié)構(gòu)(圖2 軸流-離心串聯(lián)結(jié)構(gòu) )﹐低壓部分采用軸流式﹐高壓部分采用離心式﹐并安置在同一機殼內(nèi)。2100433B