离心空气压缩机

1. 离心空气压缩机 1

2. 压缩空气 什么是压缩空气？

3. 压缩空气的基础知识 • 空气是气态的，包裹着整个地球，对任何东西都存在着压力。 • 实际的空气压力与我们所处的海拔位置有关系。

4. 压缩空气的基础知识 • 压缩: 将空气汇聚在一起或强迫空气进入一个小的空间内。 • 空气： 无色无味的气体混合物。其中氮气占78%,氧气占 21％。 • 当压缩后的空气被人为控制时，它就能被用来进行做工。

5. 压缩空气的基础知识 压缩空气是一种储存的能源... • 储存在左侧图中的气球内的压缩空气的能量等于使气球膨胀所需要的能量 • 如果一定量的空气所在的空间体积变小的话， 空气的压力就会增加。 • 对于容积式空气压缩机，压缩空气是这样得到的：迫使空气进入一个更小体积的空间内，从而提升压力得到压缩空气。 • 把气球一放飞，气球就开始慢慢释放能量了， 一点一点，直到所有的气都放掉。这个能量等于使它膨胀的能量。

6. 压缩空气的基础知识 为什么工厂需要压缩空气? • 动力能源用气: 压缩空气是个非常好的媒体，能够储存和传输能量，从而驱动很多的生产工具做功！ • 生产过程用气： 压缩空气被作为一种生产过程的重要组成部分(比如. 化工，医药，发酵 等.)

7. 压缩空气的基础知识 动力能源用气 • 压缩空气的能量被用来驱动气动的生产设备！(比如.—空气马达, 气动阀门，气枪，气锤. 等） • 在铸造生产中用来冷却产品或零部件。 • 吹扫废渣，废料，清洗零件。

8. 压缩空气的基础知识 生产过程用气 • 压缩空气是完整的生产过程中的一部分，是会接触到产品的！ . • 化工 • 医药 • 食品和饮料 • 通风和搅拌 • 半导体 & 电子 • 医疗用气 • CDA 质量—干净，干燥的空气

9. 基本的定义 绝对压力 压力表上的压力数值（表压） ＋ 大气的压力 ( 7 bar g + 1.013 bar a = 8.013 bar a “绝压”) 压缩比 排气压力的绝对值/ 进气压力的绝对值 ( 7 bar G + 1.013 bar A) / 1.013 bar A = 7.9 压缩比) 相对湿度 在气水混合物中的实际的水蒸气部分的压力/ 饱和时候的水蒸气的压力值。单位是％

10. 基本的定义 露点温度 一个温度值，在这个温度值和一定的压力值下， 气体开始有冷凝液出现。 流量 通常指的是进气口的气量。 根据压力，温度和相对湿度的不同， 为： m3/min 或者NM3/min 中国 标准状态空气 (比如. NM3/min ) 空气的压力，相对湿度，温度规定在以下的状态： 1.013 barA(一个标准大气压）, 20oC, 0% 相对湿度 这种定义被工业界广泛接受。

11. 基本的定义 装机功率 (Bhp) 是一种总功率，包括轴功率和所有的功率损失。也可以理解为客户电表上的反应的功率。 动态 压缩 压力是通过将空气的动能转换成压力能，即：高速流动的空气 通过一个狭小的空间，从而将动能转换成气体的压力能。 比功率Specific Energy Requirement 轴功率/ 气量 (比如. KW /m3/min) 容积式压缩 一定量的空气被引到一个密闭的空间内，空气的体积被缩小时，压力就增加（ 也就是压缩）

12. 基本的定义 中间冷却 冷却通常是在每一级压缩完毕，进入下一次压缩压缩之前时进行。 1. 降低空气的温度 2. 为下一级压缩降低容积 3. 使部分气态水冷凝下来，降低功率消耗！ (上述所有的目的都是为了降低功率的消耗)

13. 基本的定义 • 加载（On-load )：空压机电机，主机都在转动，空气在被压缩之后输出空压机。 • 卸载(Off load)：空压机电机，主机都在转动，但空气被压缩之后在机组内部进行循环，不输出任何气体。 属于耗电但不产气阶段， 空压机一般都有一个卸载时间的设置，在这个卸载时间内，如果客户又要用气，则空压机马上输出空气，如果卸载时间全部用完，客户还是不用气，则空压机马上停机。一般IR 的卸载时间设定是2－60分钟。卸载的耗电大约为加载时的25%-40%的范围。 • 停机(Shut down)： 空压机彻底停机， 电机，主机都停止转动。空压机不耗电。

14. 加载压力（在空压机控制器上可以设定）: 在空压机开好机后，处于加载状态时（即有空气从空压机出来时）， 如果空压机的气量和客户需要的全部气量匹配的话，那么空压机排气口的压力就一直会在加载压力和卸载压力之间，由于客户的用气量一直在波动， 所以空压机的排气压力也一直在波动，用气量增加，则压力下降， 用气量减少，则压力升高。 • 卸载压力( 在空压机控制器上可以设定）： 当客户的用气量减少，则空压机的排气口的压力会上升，压力一旦达到设定的卸载压力，空压机就开始空转，同时进入停机到计时，也就是在经历卸载时间。但在很多时候，明明可以过完整个卸载时间，然后机器停掉，但往往由于客户压缩空气系统配置的不合理， 导致机器卸载了一点时间，就 马上又开始加载了，造成不必要的能源浪费。 • 额定工作压力（出厂时已经定好) 这个压力为样本上的标准排气压力，7.5 barg , 8.5 barg , 10 barg 等，是空压机可以正常稳定地输出地一个压力。 加卸载压力在额定工作压力的上下。 一般加载和卸载压力之间的差值在1 barg 左右。

15. 流量 • 非常重要的一点是在压缩空气行业（包括空压机和气动工业中） ，流量指的并不是空气在压缩状态下的气体体积， 而是指折算成入口条件下的膨胀状态下的气体体积。

16. 流速 • 与压力、流速、管径都有关系，一般工厂按15-20m/s计算

17. 标定 在工业应用中， 基本有2种不同的流量定义。 • 自由空气状态(FAD , CFM 或 m3/min ) • 标准空气状态(SCFM 或 Nm3/min )

18. 空 气 压 缩 机

19. 内容 • 什么是空气压缩机 • 空气压缩机的分类 • 各种压缩机的特点及应用 • 工作原理 • 结构 • 实例

20. 空气压缩机 • 什么是空气压缩机？ 用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压缩机。也有把空气压缩机称为“压气机”和“气泵”的。提升的压力小于0.2MPa时，称为鼓风机。提升压力小于0.02MPa时称为通风机。 作用：为系统提供足够清洁干燥且具有一定压力和流量的压缩空气 .

21. 空气压缩机（英文为：aircompressor）是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。  空气压缩机简称空压机，使气源装置中的主体．它是将原动机（通常是电动机）的机械能转化为气体压力能的装置，是压缩空气的气体发生装置，空气压缩机的种类很多，按工作原理分为容积型压缩机和速度型压缩机。

22. 一、压缩机的分类 • 按工作原理分类 1．容积式压缩机 直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。 2．速度式压缩机 它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。动力式压缩机也称为速度式压缩机。

23. 按排气压力分类

24. 按压缩级数分类 单级压缩机 气体仅通过一次工作腔 或叶轮压缩 两级压缩机 气体顺次通过两次工作 腔或叶轮压缩 多级压缩机 气体顺次通过多次工作 腔或叶轮压缩，相应通 过几次便是几 级压缩机

25. 按输出流量分类 名 称 容积流量／(m3／min) 微型压缩机 <1 小型压缩机 1～10 中型压缩机 10～100 大型压缩机 ≥100

26. 压缩机按结构或工作特征的分类

27. 活塞式 转子式 滑片式 涡旋式 单螺杆

28. 二、压缩机在电力行业的应用 电力是一个国家最重要的能源之一，也是国民经济建设和是 常生活的命脉。无论使用任何形式发电，电站中都离不开压缩空 气。按照发电行业不同的类型、不同的场合，应该选择不同品质 等级的压缩空气。所谓不同类型是指电力行业主要分为火力发电 站、水利发电站和核能发电站（这里不包括其它能源诸如风力发 电站、太阳能发电站等等）。所谓不同场合是指在同一电站中有 不同的使用压缩空气的场合，如仪表用气、除灰用气、杂用压缩 空气等等。既然使用压缩空气有这么多讲究，下面就分类介绍空 气压缩系统在电力行业的应用及配置。

29. 2-1.火力发电站 火力发电站中的压缩空气主要有仪表用压缩空气系统、工厂杂用压缩空气系统、水处理压缩空气系统和除灰用压缩空气系统着四个不同的场合，下面分别进行介绍： 1.控制仪表用压缩空气系统： 火力发电机组的运行需要大量的控制仪表来支持操作。而这些控制仪表的动作都是靠压缩空气来控制的。对于控制仪表用压缩空气系统，起用气压力通常为0.65—0.70Mpa，用气量的大小可根据火电机组容量的大小来确定，一般对于2×300MW 的火电机组，仪表用压缩空气用量为40m3 /min。考虑到火电机组在运行过程中压缩空气的需求量有时大、有时小，通常选用两台20m3 /min 空气螺杆压缩机。当用气量小于20m3 /min 时，其中一台20m3 /min 的螺杆空压机就会自动停车，以节约能源；

30. 但又由于电站仪表压缩空气的特殊要求，即任何时候压缩空气都不能停止供应，所以空气压缩机的配置要求两开一备一检修，因此仪表用压缩空气的数量为四台20m3 /min 的螺杆压缩机，当然许多火电站的配置也不完全一样。 空压机选定后，就要考虑压缩空气的质量问题，因为压缩空气是提供给仪表用的，对压缩空气的品质有较高要求，按照ISO/DP8573/1—88 质量等级标准，仪表用压缩空气的质量等级要求一般定为2-3-2，即固体粒子2 级；含水量3 级；含油量2级。 过去，在喷油螺杆压缩机发展缓慢的时候，仪表用压缩空气通常选用无油往复式空压机来产生。例如，国内常用2Z3/8、2Z3/8无油活塞式空压机。现在，螺杆空压机突出的优点决定了其逐步淘汰往复式空压机，况且，空气净化设备技术水平的提高，用喷油螺杆空压机加上空气净化设备，完全可以达到仪表用压缩空气品质的要求。当然无油螺杆空压机也是可以的，但从经济角度来说，使用喷油螺杆式空气压缩机成本更低，运行维护更简便。其空气系统配置如下：

31. 二次后冷却器是选配件，适用于常年温度较高，空压机出口温度较高时用。目的是使压缩空气冷却至38℃以下，去除更多的水及油气

32. 2．工厂杂用压缩空气系统： 其用途是检修机器，吹扫管道等。用气量的大小一般也是根 据电站的规模大小来决定的。例如，一个2×300MW 的火电机组， 其工厂杂用压缩空气的用气量一般最大为二台20m3 /min 的螺杆 压缩机的供气量，由于压缩空气是用来吹扫管道或者在检修机器 时用于风动工具等，因此杂用压缩空气的品质要求不高，而且不 象仪表用压缩空气不能停止供气，所以一般工厂杂用压缩空气系 统不用备机。根据ISO/DP8573/1—83 标准的要求，压缩空气的 品质要求4-6-5，即固体粒子4 级；含水量6；含油量5 级。其压 缩空气系统的具体配置如下：

34. 3．水处理压缩空气系统： 水电站的水处理系统一般分为锅炉补给水处理系统和工业废水处理系统。 3.1 锅炉补给水处理系统 由于各电厂水源水质的差异，锅炉补给水处理系统大致可以分为三大类型，水源水质越好水处理系统越简单，在各个水处理系统设备之间都有一些气动隔膜阀和气动仪表，这些阀门和仪表的动作都是靠压缩空气来实现的。一般情况下压缩空气用气量不是很大，但压缩空气的品质要求较高。 例如，某电厂的锅炉补给水处理系统只需要一台3m3 /min 的空气螺杆压缩机，考虑到备用机等因素，布置了两台3m3 /min 的空压机。该电厂水处理系统对压缩空气品质的要求是采用两级油过滤和吸附式干燥器。我们根据ISO/DP8573/1—88 标准的推荐，该系统压缩空气的品质要求一般为：2—3—3，即固体粒子2 级；含水量3 级；含油量3 级。其压缩空气系统的具体配置如下：

36. 3.2 废水处理系统 在废水处理系统中，一部分压缩空气是用在气动设备上，因 为一些设备的动作是靠压缩空气来控制的，另一部分压缩空气对 废水进行搅拌（有的电厂采用罗茨风机进行搅拌处理），对于这 个系统压缩空气的用气量根据具体厂家的废水处理设备的不同 而不同。例如，某电厂的废水处理系统需要3m3 /min 的空气螺杆 压缩机两台，具体为一开一备，其压缩空气的品质要求与锅炉补 给水处理系统中的压缩空气的要求一样。实际上对压缩空气的要 求不是很高，特别是对水含量要求没有补给水处理系统的要求 高。我们根据ISO/DP8573/1—88 标准的推荐，该系统压缩空气 的品质要求一般为2—6—3，即固体粒子2 级；含水量6 级；含 油量3 级。其压缩空气系统具体配置图如下：

38. 4．除灰用压缩空气系统： 除灰系统根据压力不同可以分为负压除灰系统、正压除灰系统、低正压除灰系统和水力除灰系统。在这四种除灰系统中，主要正压除灰系统需要用压缩空气来进行除灰，所谓正压除灰系统，是利用空压机和仓泵使输灰管道内形成正压进行输压的方式，输送的压缩空气的压力为0.8 Mpa，仓泵的容积为0.4~14m3 ,又分为上引式、下引式、流态化、喷射式和菲达式等。其中仓泵双分为单仓泵和多仓泵。该系统出力多在10~60t/h 范围内，输送距离在1000m 以内。由于正压除灰系统中存在着多种输送方式等原因，需要的压缩空气容量也是不一样的。 例如，某电厂6 台300MW 火电机组，年送干灰25× 104 t 送距600~800m；需要用10 台40 m3 /min 的空气螺杆压缩机。又如，某电厂2 台300MW 火电机组，除灰系统中需要7 台40 m3 /min的空气螺杆压缩机，当然这其中还有备用机组。在除灰系统中，压缩空气的品质要求较高，根据ISO/DP8573/1—88 标准的推荐，该系统的压缩空气的品质要求是3—3—3，即固体粒子3 级；含水量3 级；含油量3 级。其压缩空气的系统的配置图如下：

40. 2-2．水电站 在水电站的运行过程中，螺杆式空气压缩机主要用于仪表有压缩空气系统、厂房内杂用空气系统和设备动力用压缩空气系统。 水电站的仪表压缩空气系统与火电站的仪表用压缩空气系统是相同的，只是在用气量上比火力发电站的仪表用压缩空气系统的用气量不而已，其压缩空气的品质的要求也是相同的。厂房内杂用压缩空气系统主要用于设备的检修和管道的吹扫等场合。用气量跟火力发电站的杂用空气系统的用气量差不多，其压缩空气品质的要求也与火电站杂用系统相同。 在水电站的设备动力用压缩空气系统中主要用于发电机组间的世换，以及发电机组的制动等环节，而且用气量也比较大，压缩空气的品质与仪表用压缩空气的品质相仿。

41. 2-3．核电站 在核电站中螺杆空气压缩机的应用场合与火电站相比较，可能只少了一个除灰系统，其他三个应用场合都要使用螺杆空气压缩机，空压机的容量可根据电站的规模来确定。压缩空气品质的要求可按火电站相应的系统要求。此外，在核电站的建设当中，也要使用固定式螺杆空压机。例如：在某两个核电站中各使用了两台20m3 /min 螺杆空压机。 综述： 我们知道由于大量的压缩空气用于电厂的除灰系统，因此火电站是压缩机的一个大用户。

42. 三、离心式压缩机 裂解气压缩机高压段 11-C-2000/HP 型号：7H-7B

43. 离心式压缩机--属速度型压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）使气体加速。主气流是径向的。离心式压缩机--属速度型压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）使气体加速。主气流是径向的。

44. 工作原理 • 离心式压缩机依靠动能的变化来提高气体的压力。当带叶片的转子(即工作轮)转动时，叶片带动气体转动，把功传递给气体，使气体获得动能。进入定子部分后，因定子的扩亚作用速度能量压头转换成所需的压力，速度降低，压力升高，同时利用定子部分的导向作用进入下一级叶轮继续升压，最后由蜗壳排出。对于每一台压缩机，为了达到设计需要压力，每台压缩机都设有不同数量的级数和段数，甚至有几个缸体组成。

45. C2 C2R U2 C2U ω2 ω1 β C1 R2 R1 U1 由物理学可知，回转体的动量矩的变化等于外力矩，则 T=m(C2UR2-C1UR1) 两边都乘以角速度ω，得 Tω=m(C2UωR2-C1UωR1) 也就是说主轴上的外加功率N为： N=m(U2C2U-U1C1U) 上式两边同除以m则得叶轮给予单位质量介质的功即叶轮的理论能量头。

46. 特点与应用 • 优点 • 由于是连续旋转式机械，可以大大地提高进入其中的工质量，提高功率。所以，离心式压缩机的第一个特点是：功率大。 • 由于工质量可以提高，必然导致叶片转速的提高，所以第二个特点是高速性。 • 无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单； • 易损部件少，故障少、工作可靠、寿命长；

47. 机组单位功的重量、体积及安装面积小； • 机组的运行自动化程度高，调节范围广，且可连续无级调节； • 在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度； • 润滑油与介质基本上不接触，从而提高了冷凝器及蒸发器的传热性能； • 对大型压缩机，可由蒸气动力机或燃气动力机直接带动，能源使用经济合理；

48. 缺点 • 单机容量不能太小，否则会使气流流道太窄，影响流动效率； • 因依靠速度能转化成压力能，速度又受到材料强度等因素的限制，故压缩机每级的压力比不大，在压力比较高时，需采用多级压缩； • 特别情况下，机器会发生喘振而不能正常工作；

49. 由于以上特点，离心式压缩机与其他型式压缩机相比有显著的优越性，被广泛地应用于下列工况：由于以上特点，离心式压缩机与其他型式压缩机相比有显著的优越性，被广泛地应用于下列工况： • 大流量 • 需长周期平稳运行 • 压比不高 在我们石化行业，离心式压缩机傲视群雄地担负着装置或系统的动力循环任务，昵称“循环机”，是装置名符其实的心脏。

50. 结构 离心式压缩机主要由以下几部分组成 • 转子 主要由轴、叶轮、隔套，平衡鼓(盘），半联轴器组成。 • 定子 包括机壳，端盖，导流隔板，支撑轴承和级间密封（梳齿密封） • 轴封 • 止推轴承 • 油路及保护装置