当我们在谈论“动设备”的时候,我们在谈论什么⑨

文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:96 发布时间:2016-09-08
本期课程的主题,将围绕为这些工艺过程,提供压力和流量的动设备展开,“当我们在谈论动设备的时候,我们在谈论什么?”计划10次课程。今天是第9课:压缩机。
当我们在谈论“动设备”的时候,我们在谈论什么⑨

化工和石油生产中,原料、半成品和成品大多是液体或气体,而将原料制成半成品和成品,需要经过复杂的工艺过程,在这个过程中需要输送这些液体或气体,为这些工艺过程提供所需的压力和流量,输送液体的动设备习惯上称之为泵类;输送气体的动设备习惯上称之为压缩机类。按照泵与压缩机的工作原理可以分为速度式与容积式,在速度式中,又可以分为叶片式与喷射式,叶片式又可以分为离心式、混流式、轴流式,最常见的是离心式;容积式可以分为回转式与往复式,往复式本可以分为活塞式与隔膜式。本系列课程我们将和大家一起聊聊各种泵和压缩机。

压缩机压缩机从工作方式上可分为二大类:容积式和速度式;活塞式,螺杆式属于容积式压缩机;而离心式压缩机属于速度式压缩机。今天我们主要介绍离心式压缩机。

离心式压缩机是通过高速旋转的叶轮对气体作功,将机械能转化为气体的速度能,再利用扩压器将气体的速度能转换为压力能,从而实现气体压力的上升。其结构类似于多级离心式泵,见下图。

其各部结构及作用概述如下:

吸入室:吸入室的作用是将气体均匀地引导至叶轮的进口,以减少气流的扰动和分离损失。

叶轮: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。叶轮是高速旋转的部件,要求材料具有足够的强度,一般用碳钢或合金钢制成。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。

扩压器:扩压器是固定部件中最重要的一个部件。它的作用是将叶轮出口的高速气体的速度能转化为压力能。扩压器通常是由两个和叶轮轴相垂直的平行壁面组成。如果在两平行壁面之间不装叶片,称为无叶扩压器;如果设置叶片,则称为叶片扩压器。扩压器内环形通道截面是逐渐扩大的,当气体流过时,速度逐渐降低,压力逐渐升高。

弯道和回流器 :在多级离心式制冷压缩机中,弯道回流器是为了把由扩压器流出的气体导至下一级叶轮。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。弯道的作用是将扩压器出口的气流引导至回流器进口,使气流的方向从离开轴心变为向轴心方向,沿轴向进入下一级工作轮。

密封 :凡是转动元件与固定元件之间均需要留有一定的间隙,若间隙两边压力不相等,则会产生泄漏。为了防止隔板处的级间内泄漏,各级隔板设有例如梳齿等型式的级间密封;轴端密封的结构形式有机械密封、浮环密封、干气密封等。(压缩比是指压缩机排气和进气的绝对压力之比)

离心式压缩机的喘振现象:离心式压缩机在工作过程中,当进入叶轮的气体流量小于机组该工况下的最小流量(即喘振流量)限时,管网气体会倒流至压缩机,当压缩机的出口压力大于管网压力时,压缩机又开始排出气体,气流会在系统中产生周期性的振荡,具体体现在机组连同它的外围管道一起会作周期性大幅度的振动,这种现象工程上称之为喘振。

喘振是离心式压缩机的固有特性,当发生喘振时需采取措施降低出口压力或增大入口流量,尽量降低喘振时间。为了确保压缩机稳定可靠地工作,防止用量波动发生喘振,离心式压缩机设有防喘振设施。

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