压缩机培训-课件

压缩机培训山西输气管理处杨南2008年9月25-26日概念用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压缩机，它通过做功部件将机械能转换为被压缩工质的压力能（势能）。当提升压力小于0.2Mpa时，通常称为鼓风机；提升压力小于0.02Mpa时称为通风机。分类：从工作原理分，压缩机可分为容积式压缩机和速度式压缩机两大类。容积式压缩机容积式压缩机是通过周期地改变工作腔的容积来吸入气体和压缩、排出气体；吸入气体时工作腔容积增大，工作腔容积减小时气体被压缩并排出，从而达到升压目的。常见的容积式压缩机有往复式（活塞式）压缩机、螺杆式压缩机、罗茨式压缩机、转子式压缩机。速度式压缩机n n速度式压缩机是靠机内作高速旋转的叶轮，使吸进的气流能量头提高，并通过扩压元件把气流的动能头转换成所需的压力能量头。根据气流在做功元件内流动方向的不同，速度式压缩机又可分为离心式压缩机和轴流式压缩机两种。往复式压缩机简介往复压缩机属于容积式压缩机，是最早应用于工业的机型。工作原理如图：气缸与活塞构成容积可变的工作腔，活塞在气缸内做往复运动，当活塞向左运动时。缸内容积增大，根据气体状态方程可知，缸内压力降低，当缸内压力低于入口阀处管道压力时，管道的气体便通过进气阀门进入缸内。当活塞向右运动时，缸内容积减小，气体被压缩，压力升高，由于入口阀为单向阀，气体不能从入口流出。当缸内压力高于出口管道的压力时，缸内气体便顶开出口阀，流入出口管道。往复式压缩机的优点：范围宽，适应性强，效率高，压比高，易操作，可以达到很高的压力。缺点是运动部件和易损件多，维修量大，运转时存在不平衡力，排气存在脉动现象，系统振动问题不易解决，气缸这一对气体做功部件的体积往往只占机组体积的一小部分，因而当流量需要较大时，设备体积往往过于庞大。往复式压缩机的型式很多，典型的现代对动平衡式往复式压缩机如图螺杆式压缩机简介螺杆式压缩机也属于容积式压缩机，起源于20世纪30年代瑞典，20世纪50年代后逐渐走向市场，是一种比较新颖的机型，近年来发展很快。通常所说的螺杆压缩机指的是双螺杆压缩机。在“”形的气缸中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子节圆外有凸齿的转子称为阳转子或阳螺杆；在节圆内具有凹齿的转子称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子与原动机相连，是主动转子。与往复式压缩机相比，螺杆式压缩机具有零部件少、运转可靠、连续动转时间长、动力平衡好、适应性强、可多相混输的优点。缺点是由于转子齿面间实际上留有间隙，所以不能用于高压场合，排气压力一般不能超过3MPa，也不能用于微型场合，目前只有空积流量大0.2m3/min时，螺杆压缩机才具有优势。螺杆式压缩机可采用无油式和和喷油冷却式。轴流式压缩机简介轴流式压缩机属于速度型压缩机，其工作原理是被压缩气体沿着压缩机轴向流动，依靠高速旋转的转子叶片对气体做功，使气体产生速度压力，并通过扩压叶片将速度能进一步转化为压力能。如此反复，使气体压力升高。由于气体在机壳内沿着转子轴向流动，其流通面积较大，并且流道短，故轴流式压缩机具有流量大，效率高，结构紧凑的优点，是近几十年来发展起来的新机型，广泛用于化工、冶金和航空发动领域。特别是航空发动机和民用燃气轮机，其压气机部分基本采用轴流式压缩机。它的缺点是气体从单级叶片中获得的能量和压力小，故压缩机总压比较小，且需要较多级压缩才满足需要。另外工况范围也比较窄，用固定工况较多，很少应用于长输天然气管道。离心机压缩机简介离心式压缩机是依靠高速旋转的叶轮产生的离心力来使气体获得压力的压缩机。当气体流经叶轮时，由于高速旋转的叶轮使气体受到离心力的作用而产生压力与很高的速度，而后高速气流通过扩压器使气体速度变慢，进一步使气体压力提高。下图是解体的离心式压缩机，可见到内部的导叶。平衡盘转子回流器叶轮弯道扩压器离心压缩机与往复活塞压缩机相比较，则可显示出离心压缩机所具有的一些特点。优点1.流量大由于活塞压缩机仅能间断地进气排气，气缸容积较小，活塞往复运动的速度不能太快，因而排气量受到很大限制。而气体流经离心压缩机是连续的，气缸流通截面的面积较大，叶轮转速很高，故气体流速很大，因而流量很大。有的离心压缩机进气量可达6000m3min以上。这样可使与输气量有关的产品产量大大提高。2.转速高活塞压缩机的活塞、连杆和曲轴等运动件，必需实现旋转与往复的运动变换，惯性力较大，活塞和进排气阀时动时停，有的运动件与静止件直接接触产生摩擦，因而提高转速受到很多限制。而离心压缩机转子只作旋转运动，转动惯量较小，运动件与静止件保持一定的间隙，因而转速可以提高。一般离心压缩机的转速为5000n20000r/min。由于转速高，适用工业汽轮机直接驱动，既可简化结构，又能利用化工厂的热能，可大大减少外供能源，还便于实现压缩机的变转速调节。3.结构紧凑机组重量和占地面积比同一流量的活塞压缩机小得多。4.运转可靠活塞压缩机由于活塞环、进、排气阀易磨损等原因，常需停机检修。排气不稳定，被油污染。而离心压缩机运转平稳，一般可连续一三年不需停机检修，亦可不用备机。排气均匀稳定，不被油污染，故运转可靠，维修简单，操作费用低。缺点（1）单级压力比不高，高压力比所需的级数比活塞式的多。所以目前排气压力在Pa以上的，只能使用活塞压缩机。（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）由于离心压缩机中的气流速度较大等原因，造成能量损失较大，故效率较活塞压缩机稍低一些。（4）由于转速高、功率大，一旦发生事故，其破坏性较大。为保证安全运行，需要采取一些措施。几种大型压缩机特点比较：压气站的投资占输气管道总投资的20-25%，经营费用占总经营费用的4050%，而其中压缩机组的投资要占压气站投资的一半以上。压缩机的燃料消耗占压气站经营费用的70%左右，因此选择技术先进，经济上合理的压缩机组是至关重要的。几种压缩机性能比较（书153页）输气压缩机组的原动机类型干线输气管道上，用来驱动输气压缩机的原动机主要是：1.燃气轮机2.燃气发动机3.电动机4.蒸汽轮机（较少）。燃气轮机燃气轮机基本工作原理是以连续流动的气体为工质、把热能转化为机械功的旋转式动力机械。工作过程分为压缩、燃烧、膨胀和排气等四个过程。燃气轮机的工质是由其本身的燃烧室（也叫燃气发生器）产生的燃气。燃气轮机主要由轴流式空气压缩机、燃气发生器、高压涡轮(燃气透平）、低压涡轮（动力透平）及转轴组成。燃气轮机的具体结构，可以将其分为重型工业燃气轮机、航空改型燃气轮机和混合型燃气轮机三种类型。又可分为单轴型和双轴型燃气轮机优点：效率高、轻便、单机功率大、易于安装、维修和整体更换方便、检修停运时间短、不必设现场维修人员与设备等优点。缺点：效率低。燃气轮机五大辅助系统：1.启动系统2.燃料气系统3.润滑系统4.空气系统5.控制系统简化的燃气轮机中的空气流向简化的燃气轮机中的空气流向人马座燃气轮机人马座燃气轮机发动机主要组件发动机主要组件压气机和空气进口组件压气机和空气进口组件燃气发动机燃气发动机属于内燃机，其基本原理类似于汽油机，只是燃料改成天然气而已。主要优点是热效率较高（通常为35%37%，最高可达40%）、燃料气消耗率低（0.250.3Nm3/Kw.h）、可直接与往复式压缩机联接且调速方便。主要缺点是机器笨重、结构复杂、安装和维修费用高、辅助设备繁杂、振动和噪音大、不宜与离心式压缩机直接联接。一般来说，燃气发动机的单机功率比燃气轮机小。根据动力气缸吸入空气的方式，燃气发动机分为自然吸气型和增压吸气型两种类型，后者的特点是对将进入动力气缸的空气，利用一个废气驱动的涡轮增压器对即将进入动力气缸的空气增压，这样可以使同样排量的发动机提高综合热效率和单机功率，目前普遍应用于大功率燃气发动机。燃气发动机的额定输出功率也与海拔高度有关系，当海拔高度超过500830米时，其额定输出功率将下降。当一台燃气发动机所处的位置超过其额定功率开始下降的高度界限时，高度每上升300米，其额定功率通常要降低3%左右。气温对燃气发动机的额定输出功率也有影响，当气温超过一定限度时，其额定输出功率将减小。燃气发动机两大机构：1.曲柄连杆机构:将发动机活塞的直线运动变为曲轴旋转运动，它是完成热工转换的主要机构。2.配气机构：燃气发动机五大系统：1.燃料气系统。2.润滑系统。3.点火系统。4.冷却系统。5.启动系统。电动机电动机是现代工业中应用面最广的原动机，它具有结构紧凑、规格齐全、操作简便、运行平稳、易于实现自动控制和远动操作、效率高（一般为97%左右）、可靠性高、寿命长、投资小、安装维护费用低等优点。采用电动机驱动机组投资要低于同功率组的燃气轮机。大型电机则采用同步电机。采用变频器向电机供电可以实现电动机的无级变速，是当今各行业的发展趋势。近些年来又出现了液力藕合式变速器与大功率恒速电机配合，实现调速目的驱动方式，由液力藕合式变速器的转动效率比变频器高，故在一些场合得到应用。离心式压缩机离心式压缩机的驱动离心式压缩机是高速旋转的工作机械，要求驱动机必须满足以下条件：1、驱动功率足。2、转速高。一般都在3000rpm以上。3、结构系统简单，启动迅速方便，容易开停车。4、运转平稳，振动小，防爆，安全可靠，能长周期运转。5、调节性能好，能适应离心压缩机的变转速调节。常用的驱动机有：1.电动机：结构简单，启动迅速方便。缺点：转速低，需要增速齿轮箱；转速调节困难；功率受限制。2.气轮机：驱动功率大，转速调节方便，具有防爆、防火、防潮特性，安全性能好，效率高，对电网依赖性低，使用性能好。缺点：辅助设备（水泵、冷却塔）和管线多；不能在短时间内启动，开停车操作比较复杂。3.燃气轮机：体积小，重量轻；结构简单，振动小；启动快，辅助系统少。缺点：零部件工作温度高，影响使用寿命；效率低。图图8-5 C304型气体压缩机（全级）型气体压缩机（全级）DA12062离心式压缩机纵剖面结构图1吸气室；2叶轮；3扩压器；4弯道；5回流器；6蜗室；7、8轴端密封；9隔板密封；10轮盖密封；11平衡盘；12推力盘；13联轴器；14卡环；15主轴；16机壳；17支持轴承；18止推轴承；19隔板；20回流器导向叶片离心式压缩机主要由转子和静子组成。转子是离心压缩机的主要部件，它是由15主轴及套在轴上的2叶轮，11平衡盘、12推力盘、13联轴器和14卡环组成。静子部件包括：16机壳、3扩压器、4弯道、5回流器和6蜗室，另外还有19隔板、20回流器导向叶片、7和8轴端密封、9隔板密封、10轮盖密封、17支持轴承和18止推轴承。其中由叶轮、扩压器、弯道和回流器组成一级，它是离心压缩机的基本单元。离心压缩机按中间冷却器分段。中间冷却器前面的三级为第一段，后面的三级为第二段。机壳又称气缸，该气缸为水平剖分式，由上缸和下缸组成。图中表示气体由1吸气室进入，通过2叶轮对气体作功，使气体的压力、速度、和温度提高。然后进入3扩压器使速度降低、压力提高。4弯道、5回流器主要起导向作用，使气流进入下一级继续压缩。由于逐级压缩使气体温度升高，造成再压缩多耗功。为了降低温度减少耗功，气体经三级压缩后由6蜗室排出，经中间冷却器降温后再重新引入第四级。经六级压缩后的高压气体由出气管输出。典型的DA12062离心式压缩机结构。其中产品型号中的DA表示单吸入式离心压缩机，120表示吸入流量约120m3/min，6表示6级结构，2表示第二次设计。该机器的主要设计参数是：流量125m3/min，排气压力6.23105Pa，转速13900rmin，功率660kW。叶轮它是离心压缩机的唯一做功部件。气体进入叶轮后，在叶片的推动下跟着叶轮旋转，由于叶轮对气流做功，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，离心式压缩机中气体压力的70%来自于叶轮，其余在扩压器中产生。根据叶轮叶片线型又可分为二元叶轮和三元叶轮。二元叶轮的叶片只有二维弯曲，是早期压缩机和窄叶轮的主要形式。三元叶轮的叶片空间扭曲，大大改善了气体在叶轮中的流动性能，使叶轮效率得到较大提高，但加工复杂，最早在大流量宽叶轮上采用，现已普遍采用。叶片轮盘叶轮盖气体