【正文】 形式(圖213(c))。圖213 蝸殼的結(jié)構(gòu)形式為了減少氣體通過(guò)轉(zhuǎn)子與固定元件間的間隙的漏氣量，需要采用密封裝置。離心壓縮機(jī)密封分內(nèi)密封和外密封兩種。內(nèi)密封的作用是防止氣體在級(jí)間倒流，如輪蓋處的輪蓋密封，隔板和轉(zhuǎn)子間的隔板密封。外密封是為了減少和杜絕機(jī)器內(nèi)部的氣體向外泄露，或外界空氣竄入機(jī)器內(nèi)部而設(shè)置的，如軸端密封。離心壓縮機(jī)中密封種類很多，常用的有以下幾種：1）迷宮密封迷宮密封目前是離心壓縮機(jī)用得較為普遍的密封裝置，用于壓縮機(jī)的外密封和內(nèi)密封。迷宮密封的氣體流動(dòng)(見(jiàn)圖214)，當(dāng)氣體流過(guò)梳齒形迷宮密封片的間隙時(shí)，氣體經(jīng)歷了一個(gè)膨脹過(guò)程，壓力從P1降至右端的P2，這種膨脹過(guò)程是逐步完成的，當(dāng)氣體從密封片的間隙進(jìn)入密封腔時(shí)，由于截面積的突然擴(kuò)大，氣流形成很強(qiáng)的旋渦，使得速度幾乎完全消失，密封面兩側(cè)的氣體存在著壓差，密封腔內(nèi)的壓力和間隙處的壓力一樣，按照氣體膨脹的規(guī)律來(lái)看，隨著氣體壓力的下降，速度應(yīng)該增加，溫度應(yīng)該下降，但是由于氣體在狹小縫隙內(nèi)的流動(dòng)是屬于節(jié)流性質(zhì)的，此時(shí)氣體由于壓降而獲得的動(dòng)能在密封腔中完全損失掉，而轉(zhuǎn)化為無(wú)用的熱能，這部分熱能轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)又加熱氣體，從而使得瞬間剛剛隨著壓力降落下去的溫度又上升起來(lái)，恢復(fù)到壓力沒(méi)有降低時(shí)的溫度，氣流經(jīng)過(guò)隨后的每一個(gè)密封片和空腔就重復(fù)一次上面的過(guò)程，一直到壓力P2為止。由此可見(jiàn)迷宮密封是利用節(jié)流原理，當(dāng)氣體每經(jīng)過(guò)一個(gè)齒片，壓力就有一次下降，經(jīng)過(guò)一定數(shù)量的齒片后就有較大的壓降，實(shí)質(zhì)上迷宮密封就是給氣體的流動(dòng)以壓差阻力，從而減小氣體的通過(guò)量。圖214 迷宮密封的氣體流動(dòng)圖常用的迷宮密封有以下幾種。(1)平滑型 見(jiàn)圖215，軸作成光軸，密封體上車(chē)有梳齒或者鑲嵌有齒片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(2)曲折型 見(jiàn)圖216，為了增加每個(gè)齒片的節(jié)流降壓效果，發(fā)展了曲折型的迷宮密封，密封效果比平滑形好。 (3)臺(tái)階型 見(jiàn)圖217，這種型式的密封效果也優(yōu)于平滑形，常用于葉輪輪蓋的密封，一般有3~5個(gè)密封齒。(4)蜂窩型 見(jiàn)圖218，這種密封加工工藝復(fù)雜，但密封效果好，密封片結(jié)構(gòu)剛度大。圖215 平滑型迷宮密封 圖216 曲折型迷宮密封 圖217 臺(tái)階型迷宮密封圖218 蜂窩型迷宮密封 2）油膜密封，即浮環(huán)密封浮環(huán)密封的原理是靠高壓油在浮環(huán)與軸套之間形成油膜而產(chǎn)生節(jié)流降壓，阻止機(jī)內(nèi)與機(jī)外的氣體相通。浮環(huán)密封既能在環(huán)與軸的間隙中形成油膜，環(huán)本身又能自由徑向浮動(dòng)。圖219為浮環(huán)密封的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)，它由幾個(gè)浮動(dòng)環(huán)組成，浮環(huán)能在軸上上、下浮動(dòng)，但受銷釘限制不能隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。浮環(huán)密封需要專門(mén)的密封液，一般為潤(rùn)滑油。封油從進(jìn)油口注入，通過(guò)浮環(huán)和軸之間的間隙，沿軸向左右兩端流動(dòng)。，所以向機(jī)內(nèi)泄漏的封油量很少。流至高壓側(cè)的封油與氣混合，排出到油氣分離器，經(jīng)分離后封油繼續(xù)使用。流到低壓側(cè)(即大氣側(cè))的封油沒(méi)有被氣體污染，可以回油箱循環(huán)使用。浮環(huán)密封利用了軸承工作原理，當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)且有封油存在時(shí)，磨得很光的浮環(huán)端面，在壓力油和彈簧作用下緊貼在L形固定環(huán)上，防止泄漏。同時(shí)因浮環(huán)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)與軸之間形成油楔。油的流體動(dòng)壓將浮環(huán)托起，軸與環(huán)之間形成油膜，不僅避免了軸和環(huán)的直接接觸磨損，且又阻止了機(jī)內(nèi)氣體的外漏。由于軸與環(huán)的間隙很小，也大大降低了封油的泄漏量。一般高壓側(cè)浮環(huán)只有一個(gè)，低壓側(cè)浮環(huán)數(shù)量由介質(zhì)壓力與大氣壓力的壓差而定，壓差大時(shí)則用兩個(gè)甚至三個(gè)浮環(huán)。浮環(huán)密封安全可靠，在離心壓縮機(jī)上使用比較廣泛。但是這種密封有一套較復(fù)雜的壓力控制系統(tǒng)，包括封油循環(huán)系統(tǒng)、高位罐及控制儀表等。加前所述，該系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格控制封油壓力。圖219 浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3）機(jī)械密封壓縮機(jī)用的機(jī)械密封與一般泵用的機(jī)械密封的不同點(diǎn)，主要是轉(zhuǎn)速高，線速度大，PV值高，摩擦熱大和動(dòng)平衡要求高等。因此，在結(jié)構(gòu)上一般將彈簧及其加荷裝置設(shè)計(jì)成靜止式而且轉(zhuǎn)動(dòng)零件的幾何形狀力求對(duì)稱，傳動(dòng)方式不用銷子、鏈等，以減少不平衡質(zhì)量所引起的離心力的影響，同時(shí)從摩擦件和端面比壓來(lái)看，盡可能采取雙端面部分平衡型，其端面寬度要小，摩擦副材料的摩擦系數(shù)低，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)冷卻和潤(rùn)滑，以便迅速導(dǎo)出密封面的摩擦熱。4）干氣密封圖220 螺旋槽面干氣密封結(jié)構(gòu)圖隨著流體動(dòng)壓機(jī)械密封技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，螺旋槽面氣體動(dòng)壓密封即干氣密封在石化行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于封油浮環(huán)密封干氣密封具有較多的優(yōu)點(diǎn)：省去密封油系統(tǒng)及排除一些相關(guān)的常見(jiàn)問(wèn)題，泄漏量少、磨損小、使用壽命長(zhǎng)、能耗低、操作簡(jiǎn)單可靠。現(xiàn)已廣泛用于石化行業(yè)的離心壓縮機(jī)中。圖220所示為螺旋槽面干氣密封的示意圖。它由動(dòng)環(huán)靜環(huán)彈簧O形環(huán)8，組裝套7及軸6組成。圖221所示為動(dòng)環(huán)表面精加工出螺紋槽而后研磨、拋光的密封面。~10μm，密封環(huán)表面平行度要求很高，需小于1μm，螺旋槽形狀近似對(duì)數(shù)螺旋線。 圖221 螺旋槽動(dòng)環(huán)密封面如圖221所示，當(dāng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)將密封氣周向吸入螺旋槽內(nèi)，由外徑朝向中心，徑向方向朝著密封堰流動(dòng)，而密封堰起著阻擋氣體流向中心的作用，于是氣體被壓縮引起壓力升高，此氣體膜層壓力企圖推開(kāi)密封， 形成要求的氣膜。此平衡間隙或膜厚h典型值為3μm。這樣，被密封氣體壓力和彈簧力與氣體膜層壓力配合好，使氣膜具有良好的彈性既氣膜剛度高，形成穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)并防止密封面相互接觸，同時(shí)具有良好剛度的氣膜可有效的限制泄漏量。干氣密封作用力情況見(jiàn)圖222，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下該密封的閉合力（彈簧和氣體作用力）等于開(kāi)啟力（氣膜作用力），當(dāng)受到外力干擾，間隙減小，則氣體剪切率增大，螺旋槽開(kāi)啟間隙的效能增加，開(kāi)啟力大于閉合力，恢復(fù)到原間隙，若受到外擾間隙增大，則間隙內(nèi)膜壓下降，開(kāi)啟力小于閉合力，密封面合攏恢復(fù)到原間隙 。 圖222干氣密封作用力圖干氣密封的類型可分成單列密封、串聯(lián)密封、雙列對(duì)置密封和三列密封等。和浮環(huán)油膜密封比較，干氣體密封不需要復(fù)雜的輔助系統(tǒng)。只需要提供簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)密封的情況和自動(dòng)停車(chē)的情況。圖223所示為一典型的干氣體密封輔助系統(tǒng)。潔凈的密封氣（可以是工藝氣，也可以是外設(shè)的氮?dú)猓┮愿哂趬嚎s機(jī)內(nèi)被封工藝氣體的壓力由入口1注入到密封裝置，用以阻止壓縮機(jī)工藝氣體滲漏。在兩側(cè)干氣密封面間泄漏的工藝介質(zhì)氣和隔離氣的混合氣經(jīng)過(guò)壓力開(kāi)關(guān)PSM(PAM)、限流孔板3和流量計(jì)4后，排放到主空口，去火炬系統(tǒng)。隔離氣（氮?dú)猓┯扇肟?注入，用以保護(hù)密封部件免受污染和阻止工藝氣體泄漏，而靠近壓縮機(jī)外部的密封泄漏氣體主要為極少量的緩沖氣體，經(jīng)次放空口5放空。壓縮機(jī)油泵運(yùn)行前，必須將隔離氣體（氮?dú)猓┮氲礁蓺饷芊庋b置，以防止密封部件和油接觸。壓縮機(jī)使用前，一般先注入潔凈的氮?dú)鈫?dòng)和保護(hù)密封面，在壓縮機(jī)投入正常運(yùn)行前，置換來(lái)自壓縮機(jī)出口的工藝氣，工藝氣必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾。干氣密封的支持系統(tǒng)控制部件及管線遠(yuǎn)不及常規(guī)液體密封安裝的那么復(fù)雜和昂貴，通常具有如下特點(diǎn)：① 氣源與支持系統(tǒng)工程簡(jiǎn)單；② 操作時(shí)無(wú)磨損，密封壽命可達(dá)數(shù)年；③ 工藝氣體漏損率低，且工藝介質(zhì)不會(huì)被污染；④ 對(duì)轉(zhuǎn)子軸向或徑向移動(dòng)不敏感，⑤ 對(duì)密封的氣體性能相對(duì)來(lái)說(shuō)不敏感；⑥ 低動(dòng)力消耗，約為機(jī)械接觸式密封的l/20 左右。 圖223 干氣密封的輔助系統(tǒng)離心式壓縮機(jī)有徑向軸承和推力軸承。徑向軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子重量和其他附加徑向力，保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)中心和氣缸中心一致，并在一定轉(zhuǎn)速下正常旋轉(zhuǎn)。止推軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子的剩余軸向力，限制轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)，保持轉(zhuǎn)子在氣缸中的軸向位置。離心壓縮機(jī)一般采用油膜滑動(dòng)軸承，它是依靠軸頸（或止推盤(pán)）本身的旋轉(zhuǎn)，把潤(rùn)滑油帶入軸頸（或止推盤(pán)）與軸瓦之間，形成楔狀油膜，受到負(fù)荷的擠壓建立起油膜壓力以承受載荷。(1)徑向軸承徑向軸承主要由軸承座、軸承蓋、軸瓦等組成。軸承座：是用來(lái)放置軸瓦的，可以與氣缸鑄在一起，也可以單獨(dú)鑄成后支持在機(jī)座上，轉(zhuǎn)子加給軸承的作用力最終都要通過(guò)它直接或間接地傳給機(jī)座和基礎(chǔ)。軸承蓋：蓋在軸瓦上，并與軸瓦保持一定的緊力，以防止軸承跳動(dòng)，軸承蓋用螺栓緊固在軸承座上。軸瓦：用來(lái)直接支承軸頸，軸瓦圓表面澆巴氏合金，由于其減摩性好，塑性高，易于澆注和跑合，在離心壓縮機(jī)中廣泛采用。在實(shí)際中，為了裝卸方便，軸瓦通常是制成上下兩半，并用螺栓緊固，目前使用巴氏合金厚度通常在1~2mm。潤(rùn)滑油從軸承側(cè)表面的油孔進(jìn)入軸承，在進(jìn)入軸承的油路上，安裝一個(gè)節(jié)流孔板，借助于節(jié)流孔板直徑的改變，就可以調(diào)節(jié)進(jìn)入軸承油量的多少，在軸瓦的上半部?jī)?nèi)有環(huán)狀油槽，這樣使得潤(rùn)滑油能更好地循環(huán)，并對(duì)軸頸進(jìn)行冷卻。離心壓縮機(jī)采用最早和普遍的是圓瓦軸承（圖224），后來(lái)逐漸采用橢圓瓦軸承、多油楔軸承，目前大型機(jī)組多采用可傾瓦軸承（圖225）?？蓛A瓦軸承由多塊瓦組成，瓦塊可以擺動(dòng)，在工況變化時(shí)能形成最佳油膜，抗振性好，不容易產(chǎn)生油膜振蕩。如圖225，五塊可傾瓦沿軸頸圓周均勻分布，其中一塊在軸頸下方，以便停車(chē)時(shí)支撐支撐軸頸及冷態(tài)時(shí)找正。為保證運(yùn)行中適應(yīng)速度、負(fù)載的變化，瓦塊在瓦殼上自由擺動(dòng)，形成最佳油膜。 圖224 圓瓦軸承(2)推力軸承推力軸承與徑向軸承一樣，也是分上下兩半，中分面有定位銷，并用螺栓連接，球面殼體與球面座間用定位套筒，防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于是球面支承或可根據(jù)軸撓曲程度而自動(dòng)調(diào)節(jié)，推力軸承與推力盤(pán)一起作用，安裝在軸上的推力盤(pán)隨著軸轉(zhuǎn)動(dòng)，把軸傳來(lái)的推力壓在若干塊靜止的推力塊上，在推力塊工作面上也澆鑄一層巴氏合金，推力塊 圖225 徑向可傾瓦軸承~。離心壓縮機(jī)中廣泛采用米切爾式止推軸承和金斯泊雷式止推軸承。米切爾式是止推塊直接與基環(huán)接觸，是單層的；金斯伯雷軸承（圖226）是止推塊1下有上水準(zhǔn)快下水準(zhǔn)快3，然后才是基環(huán)4，相當(dāng)于三層疊起來(lái)。金斯伯雷軸承的特點(diǎn)是載荷分布均勻、調(diào)節(jié)靈活，能補(bǔ)償轉(zhuǎn)子的不對(duì)中、偏斜，但軸向尺寸長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 圖225 金斯泊雷式止推軸承離心壓縮機(jī)在正常工作時(shí)，軸向力總是指向低壓端，承受這個(gè)軸向力的推力塊稱為主推力塊。在壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于氣流的沖力方向指向高壓端，這個(gè)力使軸向高壓端竄動(dòng)，為了防止軸向高壓端竄動(dòng)，設(shè)置了另外的推力塊，這種推力塊在主推力塊的對(duì)面，稱為副推力塊。推力盤(pán)與推力塊之間留有一定的間隙，以利于油膜的形成，~,最主要的是間隙的最大值應(yīng)當(dāng)小于固定元件與轉(zhuǎn)動(dòng)元件之間的最小軸向間隙,這樣才能避免動(dòng)、靜件相碰。潤(rùn)滑油從球面下部進(jìn)油口進(jìn)入球面殼體，再分兩路，一路經(jīng)中分面進(jìn)入徑向軸承，另一路經(jīng)兩組斜孔通向推力軸承，進(jìn)推力軸承的油一部分進(jìn)入主推力塊，另一部分進(jìn)入副推力塊。四、離心壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)壓縮機(jī)常按一種工況條件設(shè)計(jì)，實(shí)際卻往往要在非設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行。工況改變了，壓縮機(jī)的性能也將隨之變化，這時(shí)就需要改變壓縮機(jī)的運(yùn)行工況以適應(yīng)變化了的運(yùn)行條件，滿足使用要求。1. 流量特性 一般特點(diǎn)運(yùn)行中壓縮機(jī)的運(yùn)行工況常常發(fā)生變化。為了反映不同工況下壓縮機(jī)的性能，通常把在一定進(jìn)氣狀態(tài)下對(duì)應(yīng)各種轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣流量與壓縮機(jī)的排氣壓力（或壓比）、功率及效率的關(guān)系用曲線形式表示出來(lái)，這些曲線就稱為壓縮機(jī)的流量特性線或性能曲線。如圖226，所示是一臺(tái)離心式壓縮機(jī)排氣壓力流量、功率流量的性能曲線。壓縮機(jī)性能曲線通常在試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)試驗(yàn)獲得，也可以以級(jí)的性能曲線為依據(jù)通過(guò)計(jì)算方法得到。壓縮機(jī)性能曲線是壓縮機(jī)變動(dòng)工況性能的圖像表示，它清晰地表明了各種工況下的性能、穩(wěn)定工作范圍等，是操作運(yùn)行、分析變工況性能的重要依據(jù)。圖226 離心壓縮機(jī)的性能曲線縱觀壓縮機(jī)性能曲線，可以看出如下一般特點(diǎn)：(1)轉(zhuǎn)速一定，流量減少，壓力比增加。起先增加很快，當(dāng)流量減少到一定值開(kāi)始，壓比增加的速度放慢，有的壓縮機(jī)級(jí)的特性壓比隨流量減少甚至還要減少。(2)流量進(jìn)一步減少，壓縮機(jī)的工作會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，氣流出現(xiàn)脈動(dòng)，振動(dòng)加劇，伴隨著吼叫聲，這個(gè)現(xiàn)象稱為喘振現(xiàn)象，這個(gè)最小流量稱為喘振流量。因此，特性線上標(biāo)明最小流量限制，當(dāng)然，每個(gè)轉(zhuǎn)速線下都有一個(gè)喘振流量，不同轉(zhuǎn)速下喘振流量工況點(diǎn)的連線稱為喘振線。(3)在增大流量時(shí)也會(huì)有限制，轉(zhuǎn)速不變的情況下，流量加大到某個(gè)最大值時(shí)，壓比和效率垂直下降，出現(xiàn)所謂“阻塞現(xiàn)象”。(4)轉(zhuǎn)速越高，特性線越陡，這主要是由于轉(zhuǎn)速高，氣流馬赫數(shù)就高。因而流量變化引起的損失增加就大，從而使得特性線變陡。(5)多級(jí)壓縮機(jī)特性線比單級(jí)特性線陡，同理，壓縮機(jī)段的特性線疊加后得到整機(jī)特性線要比段的特性線陡，穩(wěn)定工作范圍小。 工作條件變化的影響(1)進(jìn)氣溫度：在轉(zhuǎn)速和體積流量不變的情況下，進(jìn)氣溫度升高，質(zhì)量流量減少，壓比降低，功率降低。(2)進(jìn)氣分子量：在轉(zhuǎn)速和體積流量不變的情況下，分子量增加，質(zhì)量流量增加，壓力比升高，功率增加。(3)進(jìn)氣壓力：在轉(zhuǎn)速和體積流量不變的情況下，進(jìn)氣壓力增加，質(zhì)量流量增加，壓力比基本不變，功率增加。離心式壓縮機(jī)的工況點(diǎn)都表現(xiàn)在其特性曲線上，而且壓力與流量是一一對(duì)應(yīng)的。但究竟將穩(wěn)定在哪一工況點(diǎn)工作，則要與壓縮機(jī)的管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合決定。壓縮機(jī)在一定的管網(wǎng)狀態(tài)下有一定的穩(wěn)定工況點(diǎn)，而當(dāng)管網(wǎng)狀態(tài)改變，壓縮機(jī)的工況也將隨之改變。所謂管網(wǎng)，一般是指與壓縮機(jī)連接的進(jìn)氣管路、排氣管路以及這些管路上的附件及設(shè)備的總稱。但對(duì)離心式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，管網(wǎng)只是指壓縮機(jī)后面的管路及全部裝置。因?yàn)檫@樣規(guī)定后，在研究壓縮機(jī)與其管網(wǎng)的關(guān)系時(shí)就可以避開(kāi)壓縮機(jī)的進(jìn)氣條件將隨工況變化的問(wèn)題，使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。圖227表示壓縮機(jī)與排氣系統(tǒng)中第一個(gè)設(shè)備相連的示意圖，排氣管上有調(diào)整閥門(mén)。為了把氣體送入內(nèi)壓力為Pr的設(shè)備去，管網(wǎng)始端的壓力（稱為壓縮機(jī)出口的背壓）Pe為：Pe=Pr＋△P=Pr＋AQ2 （1）式中△P包括管網(wǎng)中的摩擦損失和局部阻力損失，A為總阻力損失的計(jì)算系