【正文】 ｂ：部分頂開吸氣閥： 吸氣閥不是完全開啟，而只是部分開啟。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)。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。管網(wǎng)中應(yīng)用貯氣罐的目的就是加大管網(wǎng)容積。　?。?）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)來說末級(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。絕熱效率 絕熱效率也可分絕熱指示效率和絕熱軸效率。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，也可超過額定排氣壓力工作。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。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。 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功功率，對(duì)電網(wǎng)是不利的。驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，通過連桿、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。(4)變壓縮機(jī)元件調(diào)節(jié) 通過改變壓縮元件的結(jié)構(gòu)尺寸來改變壓縮機(jī)的特性線，改變聯(lián)合運(yùn)行點(diǎn)。(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，通過入口調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力。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。后來因?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。性能曲線的變化如圖229所示。從外部條件來分析，即從壓縮機(jī)與管網(wǎng)的聯(lián)合運(yùn)行來分析，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。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。 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。閥門開度愈小，曲線變得愈陡，如線3。但對(duì)離心式壓縮機(jī)來說，管網(wǎng)只是指壓縮機(jī)后面的管路及全部裝置。(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。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)。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。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。(1)徑向軸承徑向軸承主要由軸承座、軸承蓋、軸瓦等組成。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。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。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)的常見問題，泄漏量少、磨損小、使用壽命長、能耗低、操作簡(jiǎn)單可靠。由于軸與環(huán)的間隙很小，也大大降低了封油的泄漏量。浮環(huán)密封需要專門的密封液，一般為潤滑油。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。有些蝸殼做成不對(duì)稱的內(nèi)蝸殼形式(圖213(c))。圖29 無葉擴(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。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）。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)。軸承座可以和端蓋板做成一個(gè)整體，易于保持同心，也可以分開制造，再用螺栓連接。法蘭結(jié)合面應(yīng)嚴(yán)密，保證不漏氣。 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。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。在葉輪上，葉片槽道兩個(gè)側(cè)面都是敞開著的，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。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。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。這就是離心式壓縮機(jī)的工作原理。（3）離心式壓縮機(jī)效率一般仍低于活塞式壓縮機(jī)。 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。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)來輸送氣體和提高氣體的壓力。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。我國在五十年代已能制造離心式壓縮機(jī)，從七十年代初開始又以石油化工廠，大型化肥廠為主，引進(jìn)了一系列高性能的中、高壓力的離心式壓縮機(jī)，取得了豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，并在對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收的基礎(chǔ)上大大增強(qiáng)了自己的研究、設(shè)計(jì)和制造能力。離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理與離心泵相似，都是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片推動(dòng)流體流動(dòng)，從而增加流體的動(dòng)能和壓力能。定子則由氣缸和定位于缸體上的各種隔板以及軸承等零部件組成。各轉(zhuǎn)子零部件在主軸上的定位是靠軸肩、定距套、鎖進(jìn)螺母及卡環(huán)來實(shí)現(xiàn)的。這種通道對(duì)氣體流動(dòng)不利，使氣體流動(dòng)損失很大，此外，在葉輪和機(jī)殼之間引起的摩擦鼓風(fēng)損失也最大，故這種葉輪的效率最低，在壓縮機(jī)中很少被采用。另外，葉輪側(cè)面和定子間隙也不像半開式葉輪那樣要求嚴(yán)，可以適當(dāng)放大，使檢修時(shí)拆裝方便。由于離心壓縮機(jī)具有高速回轉(zhuǎn)、大功率以及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)難免有一定振動(dòng)的特點(diǎn)，所用的聯(lián)軸器既要能夠傳遞大扭矩，又要允許徑向及軸向有少許位移，聯(lián)軸器分齒型聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器和盤膜聯(lián)軸器等，目前常用的是膜片式聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器具有無油潤滑、無磨損、熱補(bǔ)償性好、自動(dòng)對(duì)中性好等特點(diǎn)。一般進(jìn)、排氣接管或其他氣體接管都裝在下氣缸，以便拆卸時(shí)起吊上氣缸方便。和水平剖分型缸體比較起來，筒型缸體具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，筒型缸體強(qiáng)度高；第二，筒型缸體泄漏面小，氣密性好；第三，筒型缸體的剛性比水平剖分型好，在相同條件下變形小。圖中AA和BB的空間交點(diǎn)E是不動(dòng)點(diǎn)，常稱為氣缸的死點(diǎn)。(1)擴(kuò)壓器：氣體從葉輪流出時(shí)，它仍具有較高的流動(dòng)速度。的轉(zhuǎn)向，變?yōu)橄蛐牧鲃?dòng)。圖213 蝸殼的結(jié)構(gòu)形式為了減少氣體通過轉(zhuǎn)子與固定元件間的間隙的漏氣量，需要采用密封裝置。(1)平滑型 見圖215，軸作成光軸，密封體上車有梳齒或者鑲嵌有齒片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。封油從進(jìn)油口注入，通過浮環(huán)和軸之間的間隙，沿軸向左右兩端流動(dòng)。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)?，F(xiàn)已廣泛用于石化行業(yè)的離心壓縮機(jī)中。干氣密封作用力情況見圖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，螺旋槽開啟間隙的效能增加，開啟力大于閉合力，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，開啟力小于閉合力，密封面合攏恢復(fù)到原間隙 。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。軸承座：是用來放置軸瓦的，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它直接或間接地傳給機(jī)座和基礎(chǔ)。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。潤滑油從球面下部進(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。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。 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。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)就可以避開壓縮機(jī)的進(jìn)氣條件將隨工況變化的問題，使問題得到簡(jiǎn)化。如果容器中壓力下降，則管網(wǎng)性能曲線將向下平移；當(dāng)Pr為常壓時(shí)，管網(wǎng)性能曲線就是線4，可見管網(wǎng)的性能曲線是隨管網(wǎng)的壓力和阻力的變化而變化的，當(dāng)離心壓縮機(jī)向管網(wǎng)中輸送氣體時(shí)，如果氣體流量和排出壓力都相當(dāng)穩(wěn)定（即波動(dòng)甚?。?，這就是表明壓縮機(jī)和管網(wǎng)的性能協(xié)調(diào)，處于穩(wěn)定操作狀態(tài)。壓縮機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)不穩(wěn)定工況，性能將大大惡化，在喘振下運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)，機(jī)器不能正常工作，甚至被破壞。 喘振工況當(dāng)離心壓縮機(jī)流量小到足夠時(shí)，會(huì)在整個(gè)擴(kuò)壓器流道中產(chǎn)生嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)失速，壓縮機(jī)出口壓力突然下降，使管網(wǎng)的壓力比壓縮機(jī)出口壓力高，迫使氣流倒回壓縮機(jī)，一直到管網(wǎng)壓力下降到低于壓縮機(jī)出口壓力時(shí)，壓縮機(jī)又開始向管網(wǎng)供氣，壓縮機(jī)恢復(fù)正常工作。這種工作的不協(xié)調(diào)可以分為兩點(diǎn)：第一，壓縮機(jī)的流量等于或小于喘振流量；第二，壓縮機(jī)排氣壓力低于管網(wǎng)氣體壓力。圖229 性能曲線的變化離心壓縮機(jī)的變工況有時(shí)并不是在人們有意識(shí)的直接控制下（例如調(diào)節(jié)閥門等）發(fā)生的，而是間接地接受到生產(chǎn)系統(tǒng)乃至驅(qū)動(dòng)機(jī)的意外干擾而發(fā)生。此外，還有因?yàn)闅怏w分子量改變而導(dǎo)致喘振的事例。 防止與抑制喘振的方法采用防喘裝置是防止和抑制喘振普遍采用的方法。改變了壓縮機(jī)的進(jìn)氣狀態(tài)，壓縮機(jī)性能曲線也就跟著改變，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。離心式壓縮機(jī)常采用的方法有可轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)口導(dǎo)葉和可調(diào)葉片擴(kuò)壓器。 活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)： （1）對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)的要求 ａ、驅(qū)動(dòng)機(jī)功率充足。為此，當(dāng)功率大于800KW時(shí)，宜采用同步電機(jī)，因?yàn)橥诫姍C(jī)的功率因數(shù)cosφ=1。因此，壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)在質(zhì)量上和外形尺寸上大約可減少50~60%?！　嚎s機(jī)的額定排氣量壓縮機(jī)銘牌上標(biāo)注的排氣量是指特定的進(jìn)口狀態(tài)（一般為1大氣壓、20℃）時(shí)的排氣量。轉(zhuǎn)速 活塞式壓縮機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速，常用r/min(rpm)表示，它是表征活塞式壓縮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。一般絕熱效率系指絕熱軸效率，它是壓力縮機(jī)的理論絕熱循環(huán)功與軸功之比?！　。?）壓縮介質(zhì)改變 介質(zhì)的改變，氣體的絕熱指數(shù)也隨之改變，絕熱指數(shù)高，排氣量和功率都有所增大，重度增大的氣體，功率也隨之增大。 壓縮機(jī)排氣量調(diào)節(jié)是根據(jù)管網(wǎng)中的壓力變化進(jìn)行的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)目前主要應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)中。其缺點(diǎn)是高壓氣體節(jié)流，壓縮機(jī)功率消耗一點(diǎn)也未減少，經(jīng)濟(jì)性較差。頂開吸氣閥法的調(diào)節(jié)原理是在吸氣閥內(nèi)裝一壓叉，當(dāng)需要降低排氣量時(shí)，壓叉頂開吸氣閥的閥片，使部分或全部已吸入氣缸內(nèi)的氣體又流回到吸氣管中，以實(shí)現(xiàn)排氣量的調(diào)節(jié)。因此該調(diào)節(jié)裝置氣體溫度高，氣密性差，很少采用。一般有下列兩種調(diào)節(jié)形式： ａ：完全頂開吸氣閥： 是一種氣動(dòng)完全頂開吸氣閥的調(diào)節(jié)裝置，利用氣源動(dòng)力，通過壓叉頂開吸氣閥閥片。 （6）頂開吸氣閥調(diào)節(jié)圖83a 活塞式卸荷器 圖83b隔膜式卸荷器 作用于氣閥的調(diào)節(jié)是使進(jìn)排氣閥之一在工作中完全或局部地喪失其正常作用，從而改變壓縮機(jī)的排氣量。 按照旁路閥開關(guān)的方式不同，旁路調(diào)節(jié)又可分為節(jié)流連通和自由連通兩種 ａ、節(jié)流連通 調(diào)節(jié)時(shí)閥門根據(jù)需要調(diào)節(jié)的氣量開至適當(dāng)?shù)某潭龋屢徊糠謿怏w經(jīng)旁路閥節(jié)流后回入進(jìn)氣管內(nèi)。也有在自動(dòng)控制之外，加用手動(dòng)調(diào)節(jié)，作為開停車和緊急情況時(shí)的操作。顯然，管網(wǎng)容積越大，它的平衡作用越大，或它的壓力不均勻度也越小。變工況工作　　（1）吸氣壓力改變 當(dāng)吸氣壓力降低，排氣壓力不變時(shí)，對(duì)單級(jí)壓縮機(jī)，則壓縮比升高，排氣量下降，對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)，主要導(dǎo)致末級(jí)壓縮比升高，排氣量有所下降，級(jí)數(shù)越多，影響越少。熱效率 （1）等溫效率 等溫效率有等溫指示效率和等溫軸效率之分，等溫指示效率是壓縮機(jī)理論等溫循環(huán)指示功與實(shí)際循環(huán)指示功之比，等溫軸效率系指理論等溫循環(huán)指示功與軸