【正文】 計(jì)和制造能力。（4）機(jī)器轉(zhuǎn)速高，適宜采用工業(yè)汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，使生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽、煙氣的副產(chǎn)品得以利用，降低產(chǎn)品成本。如在化肥廠使用的離心式氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，石油化工廠使用的離心式石油氣壓縮機(jī)、乙烯壓縮機(jī)，煉油廠使用的離心式空氣壓縮機(jī)、烴類氣體壓縮機(jī)，以及制冷用的氨氣壓縮機(jī)等。根據(jù)用途進(jìn)行分類，如氫氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)，裂解氣壓縮機(jī)，乙烯壓縮機(jī)等。第二章 氣體壓縮及輸送設(shè)備第一節(jié) 壓縮機(jī)的分類與應(yīng)用在石油化工裝置中廣泛地使用氣體壓縮機(jī)來(lái)輸送氣體和提高氣體的壓力。容積式壓縮機(jī)依靠容積的周期性變化來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的增壓和輸送。 各類壓縮機(jī)的適用范圍第二節(jié) 離心式壓縮機(jī)一、概述1. 離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用在現(xiàn)代大型石油化工裝置中，除了個(gè)別需要超高壓、小流量的場(chǎng)合外，離心式壓縮機(jī)已基本取代了活塞式壓縮機(jī)，成為壓縮和輸送各種氣體的關(guān)鍵設(shè)備，占有極其重要的地位。 （3）可以做到絕對(duì)無(wú)油的壓縮過(guò)程，對(duì)于不允許氣體帶油的某些工藝過(guò)程具有重要意義。（3）離心式壓縮機(jī)效率一般仍低于活塞式壓縮機(jī)。而在工作輪中間形成稀薄地帶，前面的氣體從工作輪中間的進(jìn)汽部份進(jìn)入葉輪，由于工作輪不斷旋轉(zhuǎn)，氣體能連續(xù)不斷地被甩出去，從而保持了氣壓機(jī)中氣體的連續(xù)流動(dòng)。這就是離心式壓縮機(jī)的工作原理。轉(zhuǎn)速往往高達(dá)每分鐘近萬(wàn)轉(zhuǎn)或每分鐘一萬(wàn)轉(zhuǎn)以上。轉(zhuǎn)子包括主軸及固定在軸上的葉輪、軸套、平衡盤、推力盤和聯(lián)軸節(jié)等零部件。下面將對(duì)離心式壓縮機(jī)主要部件的基本結(jié)構(gòu)和作用進(jìn)行介紹。另外，主軸與葉輪、平衡盤、推力盤等部件間還設(shè)有鍵，起到放松作用。氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，受旋轉(zhuǎn)離心力的作用以及葉輪里的擴(kuò)壓流動(dòng)，在流出葉輪時(shí)，氣體的壓力、速度和溫度都得到提高。在葉輪上，葉片槽道兩個(gè)側(cè)面都是敞開(kāi)著的，氣體通道是由葉片槽道和與葉片前后有一定間隙的機(jī)殼形成的。此外，葉片兩邊存在壓力差，使氣體通過(guò)葉片頂部從一個(gè)槽道潛流向另一個(gè)槽道，因而這種葉輪效率仍不高。葉片槽道間潛流引起的損失也不存在，因此效率比前兩種葉輪都高。軸向力對(duì)于壓縮機(jī)的正常運(yùn)行是有害的，容易引起止推軸承損壞，使轉(zhuǎn)子向一端竄動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)件偏移與固定元件之間失去正確的相對(duì)位置，情況嚴(yán)重時(shí)，轉(zhuǎn)子可能與固定部件碰撞造成事故。 圖27 平衡盤裝置由于平衡盤只平衡部分軸向力，其余軸向力通過(guò)推力盤傳給止推軸承上的止推塊，構(gòu)成力的平衡，推力盤與推力塊的接觸表面，應(yīng)做得很光滑，在兩者的間隙內(nèi)要充滿合適的潤(rùn)滑油，在正常操作下推力塊不致磨損，在離心壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)向另一端竄動(dòng)，為保證轉(zhuǎn)子應(yīng)有的正常位置，轉(zhuǎn)子需要兩面止推定位，其原因是壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，各級(jí)的氣體還未建立，平衡盤二側(cè)的壓差還不存在，只要?dú)怏w流動(dòng)，轉(zhuǎn)子便會(huì)沿著與正常軸向力相反的方向竄動(dòng)，因此要求轉(zhuǎn)子雙面止推，以防止造成事故。對(duì)它有如下要求：(1)有足夠的強(qiáng)度以承受氣體的壓力；(2)法蘭結(jié)合面應(yīng)嚴(yán)密，保證氣體不向機(jī)外泄漏；(3)有足夠的剛度，以免變形。法蘭結(jié)合面應(yīng)嚴(yán)密，保證不漏氣。如圖24，氣缸是一個(gè)圓筒，兩端分別有端蓋板，用螺栓把緊。軸承座可以和端蓋板做成一個(gè)整體，易于保持同心，也可以分開(kāi)制造，再用螺栓連接。如果膨脹和收縮不能合理、自由地進(jìn)行，就可能引起氣缸、軸承座的部件的變形，使中心對(duì)中偏差加大，振動(dòng)加劇；同時(shí)引起壓縮機(jī)內(nèi)的間隙變化，造成動(dòng)、靜部分碰傷或者效率降低。如圖28所示，A為軸向鍵，B為水平橫向鍵，氣缸可以沿圖中箭頭所示方向自由膨脹和伸縮，而不會(huì)移動(dòng)或旋動(dòng)。隔板形成固定元件的氣體通道，根據(jù)隔板在壓縮機(jī)中所處的位置，隔板有4種類型：進(jìn)氣隔板、中間隔板、段間隔板和排氣隔板。排氣隔板除了與末級(jí)葉輪前隔板形成擴(kuò)壓器外，還要與氣缸形成排氣室（蝸殼）。無(wú)葉擴(kuò)壓器通常是由兩個(gè)平行壁面組成的環(huán)形通道，氣體在無(wú)葉擴(kuò)壓器中按一定方向角作對(duì)數(shù)螺旋線軌跡運(yùn)動(dòng)，隨擴(kuò)壓器直徑的增大流道面積增大、達(dá)到使氣體降速增壓的目的，其結(jié)構(gòu)如圖29所示；葉片擴(kuò)壓器是在環(huán)形通道內(nèi)裝有葉片，如圖210所示。圖29 無(wú)葉擴(kuò)壓器 圖210 葉片擴(kuò)壓器圖211 直壁擴(kuò)壓器 圖212 彎道和回流器(2)彎道：彎道是由機(jī)殼和隔板構(gòu)成的彎環(huán)形空間，位于擴(kuò)壓器之后，其作用是為使氣體進(jìn)入下一級(jí)葉輪，將擴(kuò)壓出口流出的離心流動(dòng)的氣體作180176。彎道和回流器如圖212。有些蝸殼做成不對(duì)稱的內(nèi)蝸殼形式(圖213(c))。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。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。(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。浮環(huán)密封需要專門的密封液，一般為潤(rùn)滑油。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。由于軸與環(huán)的間隙很小，也大大降低了封油的泄漏量。加前所述，該系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格控制封油壓力。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。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。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。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)停車的情況。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。 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。(1)徑向軸承徑向軸承主要由軸承座、軸承蓋、軸瓦等組成。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。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，以便停車時(shí)支撐支撐軸頸及冷態(tài)時(shí)找正。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)。推力盤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。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。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)。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。(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。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。P=Pr+AQ2P=PrP=AQ2Q 圖227 管網(wǎng)性能曲線將式（1）表示在圖227上，即為一條二次曲線，它是管網(wǎng)端壓與進(jìn)氣量的關(guān)系曲線，稱為管網(wǎng)性能曲線。閥門開(kāi)度愈小，曲線變得愈陡，如線3。為了便于說(shuō)明，把容積流量折算為質(zhì)量流量G。 圖228 離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況點(diǎn)當(dāng)離心式壓縮機(jī)的流量減少或增加到一定值時(shí)都會(huì)出現(xiàn)氣流不穩(wěn)定工況，因而相應(yīng)地有最大流量限和最小流量限，大量理論研究和實(shí)驗(yàn)表明，壓縮機(jī)的氣流不穩(wěn)定工況總是與通流部分各元件氣流的嚴(yán)重脫離密切相關(guān)的。這就是壓縮機(jī)的阻塞。為確保運(yùn)行穩(wěn)定，可以根據(jù)特性線的形狀大致規(guī)定最大流量限制，也可以以設(shè)計(jì)工況為依據(jù)規(guī)定出一定的范圍。一般管網(wǎng)容量大，喘振振幅就大，頻率就低，反之，管網(wǎng)容量小，振幅就小、頻率就高。從外部條件來(lái)分析，即從壓縮機(jī)與管網(wǎng)的聯(lián)合運(yùn)行來(lái)分析，管網(wǎng)流量、阻力的變化與壓縮機(jī)工作不協(xié)調(diào)應(yīng)是引起壓縮機(jī)喘振的重要原因。開(kāi)車過(guò)程中升速、升壓不協(xié)調(diào)，如升壓太快，降速、降壓不協(xié)調(diào)，如降速太快都可能引起壓縮機(jī)喘振。性能曲線的變化如圖229所示。究其原因，就是因?yàn)檫M(jìn)氣溫度升高，使壓縮機(jī)的性能曲線下移，由線1下降為1’，而管網(wǎng)性能曲線未變，壓縮機(jī)的工作點(diǎn)變到A’點(diǎn)，此點(diǎn)如果落在喘振限上，就會(huì)出現(xiàn)喘振。后來(lái)因?yàn)樯a(chǎn)中高壓蒸汽供應(yīng)不足，作為驅(qū)動(dòng)機(jī)的蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到n2，這時(shí)壓縮機(jī)的工作點(diǎn)A’落到喘振區(qū)，因此產(chǎn)生喘振。圖231 管網(wǎng)性能變化造成喘振的情況某壓縮機(jī)原在A’點(diǎn)工作(見(jiàn)圖631),后來(lái)因?yàn)樯a(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定,管網(wǎng)中壓力大幅度上升，管網(wǎng)性能曲線由2上移到線2’（此時(shí)壓縮機(jī)的性能曲線未變），于是壓縮機(jī)出現(xiàn)了喘振。在操作中必須隨時(shí)注意使兩者協(xié)調(diào)變化，才能保證壓縮機(jī)總在穩(wěn)定工況區(qū)內(nèi)工作。在實(shí)際操作中防止壓縮機(jī)喘振可以從以下幾方面入手：防止進(jìn)氣壓力低、進(jìn)氣溫度高和氣體分子量減小等；防止管網(wǎng)堵塞使管網(wǎng)特性改變；在開(kāi)、停車過(guò)程中，升降速度不可太快，并且先升速后升壓和先降壓后降速；防喘系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)當(dāng)投入自動(dòng)。(2)進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié) 在壓縮機(jī)進(jìn)氣管上安裝節(jié)流閥，通過(guò)入口調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力。(3)改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 對(duì)于汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)最方便。(4)變壓縮機(jī)元件調(diào)節(jié) 通過(guò)改變壓縮元件的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)改變壓縮機(jī)的特性線，改變聯(lián)合運(yùn)行點(diǎn)。1. 壓縮機(jī)性能達(dá)不到要求可能的原因處 理 措 施①設(shè)計(jì)錯(cuò)誤審查原始設(shè)計(jì)，檢查技術(shù)參數(shù)是否符合要求，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)與賣方和制造廠家交涉，采取補(bǔ)救措施②制造錯(cuò)誤檢查原設(shè)計(jì)及制造工藝要求，檢查材質(zhì)及其加工精度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)與賣方和制造廠家交涉③氣體性能差異檢查氣體的各種性能參數(shù)，如與原設(shè)計(jì)的氣體性能相差太大，必然影響壓縮機(jī)的性能指標(biāo)④運(yùn)行條件變化應(yīng)查明變化原因⑤沉積夾雜物檢查在氣體流道和葉輪以及氣缸中是否有夾雜物、如有則應(yīng)清除⑥密封間隙過(guò)大檢查各部間隙，不符合要求者必須調(diào)整2. 壓縮機(jī)流量和排出壓力不足可能的原因處 理 措 施①通流量有問(wèn)題將排氣壓力與流量同壓縮機(jī)特性曲線相比較、研究，看是否符合，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題②壓縮機(jī)逆轉(zhuǎn)檢查旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)與壓縮機(jī)殼體上的箭頭標(biāo)志方向相一致③吸氣壓力低和說(shuō)明書對(duì)照，查明原因④分子量不符檢查實(shí)際氣體的分子量和化學(xué)成分的組成，和說(shuō)明書的規(guī)定數(shù)值對(duì)照，如果實(shí)際分子量比規(guī)定值為小，則排氣壓力就不足⑤運(yùn)行轉(zhuǎn)速比設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速低檢查運(yùn)行轉(zhuǎn)速，與說(shuō)明書對(duì)照。驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)連桿、十字頭和活塞桿帶動(dòng)活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)氣體進(jìn)行壓縮，出口氣體離開(kāi)壓縮機(jī)，如有級(jí)間冷卻器則先進(jìn)入冷卻器后，再進(jìn)入油水分離器進(jìn)行分離和緩沖，然后再依次進(jìn)入系統(tǒng)或下一級(jí)進(jìn)行多級(jí)壓縮。 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，起動(dòng)迅速、簡(jiǎn)便，工作安全可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，重量輕，價(jià)格相對(duì)低廉。 異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)cosφ1，因此要消耗很大一部分無(wú)功功率，對(duì)電網(wǎng)是不利的。剛性聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子可充作壓縮機(jī)的飛輪，但在裝配時(shí)對(duì)中要求較高。該類壓縮機(jī)的動(dòng)力平衡性能特別好，其第一、二階慣性力可以完全平衡，慣性力矩也很小，轉(zhuǎn)速可比臥式提高1~，一般機(jī)組可達(dá)300~400rpm。圖82 對(duì)置式壓機(jī)簡(jiǎn)圖 對(duì)置平衡型壓縮機(jī)按電動(dòng)機(jī)配置的位置不同可分為Ｈ型和Ｍ型兩種。二、活塞式壓縮機(jī)的主要參數(shù)排氣量 活塞式壓縮機(jī)的排氣量，通常是指單位時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)最后一級(jí)排出的氣體，換算到第一級(jí)進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度時(shí)的氣體容積值，排氣量常用的單位為M3/min或M3/h?；すに囍惺褂玫膲嚎s機(jī)，由于工藝計(jì)算的需要，需將排氣量折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（101325Pa、0℃）時(shí)的干氣體積值，此值稱為供氣量。實(shí)際上，壓縮機(jī)可在額定排氣壓力以下的任意壓力下工作，并且只要強(qiáng)度和排氣溫度等允許，也可超過(guò)額定排氣壓力工作?；钊谐? 活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，活塞從一端止點(diǎn)到另一端止點(diǎn)所走的距離，稱為一個(gè)行程，常用單位為m（米）功率 活塞式壓縮機(jī)消耗的功，一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功，另一部分用于克服機(jī)械摩擦，稱為摩擦功，主軸需要的總功為兩者之和，稱為軸功。絕熱效率 絕熱效率也可分絕熱指示效率和絕熱軸效率。三、活塞式壓縮機(jī)的變工況及排氣量調(diào)節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的排氣量和壓力(包括中間壓力)，在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不是固定不變的。　?。?）排氣壓力改變 提高壓縮機(jī)的排氣壓力，而吸氣壓力不變，對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)末級(jí)壓縮比最大，但其余各級(jí)壓縮比也略有上升，排氣量減少，功率增加。 壓縮機(jī)和氣體耗用機(jī)器之間的輸氣管網(wǎng)容積（包括貯氣器在內(nèi)）也是排氣量調(diào)節(jié)中的重要環(huán)節(jié)。管網(wǎng)中應(yīng)用貯氣罐的目的就是加大管網(wǎng)容積。一般來(lái)說(shuō)，趨向于采用自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，稱為自動(dòng)控制。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 活塞式壓縮機(jī)的排氣量與轉(zhuǎn)速成正比，改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以調(diào)節(jié)排氣量。多用于開(kāi)停機(jī)狀況。這種調(diào)節(jié)屬于連續(xù)調(diào)節(jié)，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，排氣量可連續(xù)地變化，可使排氣量在100%到0%的范圍內(nèi)進(jìn)行分級(jí)調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)?？辙D(zhuǎn)期間壓縮機(jī)消耗的功率主要用于克服氣閥和管路中的阻力。鑒于氣閥的工作狀況和壓縮機(jī)的功率清耗，目前只在進(jìn)氣閥上裝設(shè)調(diào)節(jié)的措施。這種結(jié)構(gòu)小活塞免不了要泄漏氣體，而隔膜式卸荷器可克服此缺點(diǎn)。 ｂ：部分頂開(kāi)吸氣閥： 吸氣閥不是完全開(kāi)啟，而只是部分開(kāi)啟。四、活塞式壓縮機(jī)的潤(rùn)滑活塞式壓縮機(jī)潤(rùn)滑，要求在所有作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面注入潤(rùn)滑油，形成油膜，以減低磨蝕，減