离心压缩机结构介绍


 

 

  常用的蒸汽压缩机主要包括:罗茨压缩机、轴流压缩机、离心风机、离心压缩机。罗茨压缩机主要用于小流量的工况,轴流压缩机用于大流量工况,轴流压缩机通常设计为多级系统。用的最普遍的蒸汽压缩机主要是离心风机与离心压缩机。

 

  离心风机能够用于低压缩比最高至Π=1.25的工况。与离心压缩机相同,气体沿轴向进入叶轮入口,在离心力作用下从径向流出。风机叶轮和壳体为焊接板结构,需要时用加强肋补强。通常不需要齿轮变速箱,因为驱动系统可以做到要求的叶轮转速。

 

  单级离心压缩机的主要特征是:悬臂叶轮和压缩机以及变速箱的紧凑布置。电机、变速箱和压缩机通常安装在同一底座上。压缩机壳体采用铸件或焊接结构。由于大于400m/s的高叶轮线速度,叶轮是高度受力的,故由高质量的材料例如铬镍钢或钛合金制成。

 

  多级离心压缩机用于大流量和高饱和蒸汽温升的工况。多级离心压缩机是通过在同一轴上布置数级而形成的。气体在离开一级之后,流过扩压器和级间通道,然后进入下一级叶轮。叶轮轴在壳体内轴承上运转,由独立的斜齿轮驱动。为了提高效率和避免壳体内不能承受的高温,可将水注入级间通道。为了达到超过Π=10的压力比,也可将单级机器串联起来。如果叶轮是由带若干小齿轮的中央驱动装置驱动,可以被称为二-、三-、或四-叶轮压缩机。

 

  叶轮
  
  叶轮是悬臂式设计,位于轴的自由端。根据压缩机的设计,使用半开式或封闭式叶轮。对于较低的压升,即相对于较低的叶端速度,使用封闭式叶轮,由于封闭式叶轮具有陡峭的特性曲线。叶轮能够被精确的铣制,或是焊接设计。经常采用既抗腐蚀又能达到强度要求的双相不锈钢材质,也可使用其他CrNi合金钢和特殊材质如钛合金。
  
  蜗壳
  
  被加速了的气体离开叶轮后流入蜗壳和管式扩散器,流速降低,高的动能转化为静压。离心压缩机壳体大多由CrNi合金钢铸造或焊接而成,壳体厚度和外部补强件的尺寸选择要注意不能超过容许形变,这对真空条件下的操作尤为重要。
  
  齿轮箱
  
  压缩机的斜齿轮是整合在压缩机内的。因此,在齿轮和压缩机轴之间不需要连轴节。止推环位于高速小齿轮轴上。这些止推环将残余的轴向推力传送给低速主轴。
  
  轴承和润滑系统
  
  离心压缩机的轴承必须确保稳定、无振动的运转条件,以承受小齿轮轴的高速转动。因此,径向倾斜油垫轴承可用于高速小齿轮轴,齿轮的轮轴在多面液体动压轴承上运转,推力轴承承受剩余的轴向推力。
  
  轴承由加压油润滑。为此,安装了一个标准化的润滑系统,它由油箱、主油泵、辅助油泵、滤油器、油冷器组成。
  
  驱动设备
  
  各种不同类型的原动机能够用于驱动蒸汽再压缩机。对于每种工况,驱动装置在其效率和可用动力类型的基础上进行选择。通常使用电动机作为驱动装置,电动机具有相当的优势是由于其标准化的防护类型和尺寸,较低的功率/重量比、功率/体积比、价格/性能比,以及最低的维护要求。
  
  可以使用两种类型的三相异步电动机:低压电机和高压电机。通常在400V或690V电压供电情况下,低压电机能够分别在630 kW或1,250 kW功率下运转。高压电机和变频器能够用于功率高达约10,000 kW的情况。三相异步电动机可以使用变频器在可变转速下运转。
  
  如果废蒸汽能够得以回收利用,变速蒸汽涡轮机用作压缩机的原动机也是可取的。在此情况下,虽然单级蒸汽涡轮机的效率比较低,但若是出于价格原因考虑,这一点就变得比较次要。
  
  监测与安全设备
  
  为发现压缩机工作中出现的异常情况、提供设备损耗预警并防止设备的机械损伤,需要许多监测和安全设备。通常包括以下内容: 
  
  -叶轮转速
  
  -振动监测
  
  -油箱液位
  
  -油泵
  
  -油冷器
  
  -滤油器压差
  
  -油的流量
  
  -轴承温度
  
  -电机线圈温度
  
  -电动机轴承温度
  
  -压缩机壳体温度
  
  -轴的轴向位移指示器
  
  -冷凝水排放
  
  -离心压缩机的喘振防护
  
  压缩机的控制
  
  通常由机械蒸汽再压缩器加热的蒸发装置可以在一定范围内稳定操作,即例如质量流量、压力、温度等参数随时间波动。经常希望蒸发量能在较大范围内变化(即部分负荷操作),因此必须改变不同的加热速率。设备的处理能力的变化是通过改变温度或压力分布曲线来实现的。压缩机的设计必须考虑设备性能的这些变化与设计任务的平衡。设备的操作性能用所谓的设备特性曲线或性能曲线来描述,它反应了必需的饱和蒸汽温升与吸入蒸汽质量流量之间的关系。设备的操作性能在很大程度上应通过试验来决定,或者至少应该被估计出来。为了蒸汽再压缩机设备的最优化操作,蒸发器和压缩机的特性曲线必须相符。

 

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