【正文】 designs the pressor structural design which pletes mainly to include the stator and rotors design According to air operated putation strength calculations result to determination the size of main axle thrust bearing steady bearings balance disc air admission snail room and exhaust snail room s area thus enables the machine to achieve air operated the intensity and so on design requirements Key Words Centrifugal pressorAir operated putationStrength calculationStatorRotor 目錄 1 緒論 1 11 課題背景和意義 1 12 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 13 課題主要內(nèi)容 2 2 離心式壓縮機的總體設(shè)計 3 21 基本概述 3 22 離心式壓縮機本體結(jié)構(gòu) 3 23 離心式壓縮機基本原理 4 24 離心式壓縮機概述 5 25 離心式壓縮機本體結(jié)構(gòu)特點說明 5 26 轉(zhuǎn)子及葉輪 6 27 底座 6 28 潤滑和調(diào)節(jié)油聯(lián)合系統(tǒng) 7 3 BCL609 缸體氣動計算 8 31 氣動計算依據(jù)的原理 8 葉輪進出口速度三角形 8 基本方程 10 失簡介 12 32 氣體組分及運行條件 14 33 氣動計算方法及分析 16 數(shù)據(jù) 16 參數(shù)及其原理公式 16 葉輪參數(shù)及其原理公式 17 無葉擴壓器段參數(shù) 21 壓器參數(shù)及其原理公式 23 數(shù)及其原理公式 24 參數(shù)校核及其原理公式 24 4 BCL609 離心式壓縮機強度設(shè)計及軸向推力計算 26 41 轉(zhuǎn)子強度設(shè)計 26 葉輪強度計算概述 26 葉輪應(yīng)力計算原理 26 42 定子強度設(shè)計 27 概述 27 進出風(fēng)口厚度計算 28 端蓋厚度計算 28 43 機殼部分計算 29 機殼厚度計算 29 機殼端部厚度的計算 30 44 軸向推力計算 30 平衡盤尺寸的確定 32 軸向推 力考慮的三個因數(shù) 32 5 BCL609 離心式壓縮機本體設(shè)計 36 51 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計 36 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)總述 36 葉輪 36 主軸 39 推力盤 40 軸套 40 平衡盤 40 聯(lián)軸器 41 轉(zhuǎn)子上的各螺母 41 52 定子的結(jié)構(gòu)設(shè)計 41 機殼 41 擴壓器 42 回流器 42 蝸室 43 密封 43 6 喘振現(xiàn)象的判斷及防止 48 61 喘振現(xiàn)象的判斷方法 48 象的判斷方法歸納 48 縮機的幾種防喘振條件 48 縮機防喘振控制系統(tǒng) 50 62 本設(shè)計完成的其他工作介紹 51 結(jié) 論 52 致 謝 53 參考文獻 54 附錄 A 英文原文 56 附錄 B 漢語翻譯 65 透平式壓縮機是一種高速旋轉(zhuǎn)機械可以滿足工業(yè)上對氣體壓縮的各種需求應(yīng)用范圍很廣而且在許多領(lǐng)域中是其他類型壓縮機所無法替代的作為一種工業(yè)裝備它廣泛應(yīng)用于石油化工天然氣管線冶煉制冷等諸多重要部門作為燃氣渦輪發(fā)動機的基本組成元件在航空水陸交通運輸和發(fā)電等領(lǐng)域隨處可見作為增壓器已成為當代內(nèi)燃 機不可缺少的組成部件在諸如大型化肥大型乙烯等工藝裝置中它所需投資巨大耗能比重大其性能的高低直接影響裝置經(jīng)濟效益安全運行與整個裝置的可靠性緊密相關(guān)因而成為備受關(guān)注的心臟設(shè)備 12 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國透平式壓縮機的發(fā)展概況解放前我國的透平式壓縮機制造業(yè)基本上屬于空白只有少數(shù)廠能生產(chǎn)少量低壓的通風(fēng)機和鼓風(fēng)機新中國成立以來隨著社會主義經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展透平式壓縮機制造業(yè)也從無到有得到迅速發(fā)展除了各大汽輪機廠外還有許多專業(yè)生產(chǎn)廠如沈陽鼓風(fēng)機廠陜西鼓風(fēng)機廠等可以生產(chǎn)各種規(guī)格的工業(yè)透平式壓縮機后來我國又相繼從國外引進了一 些先進機型和技術(shù)縮短了國內(nèi)和國外的差距目前我國從通風(fēng)機鼓風(fēng)機到高壓離心式壓縮機各種規(guī)格的軸流式壓縮機都能生產(chǎn)并為進一步發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ) 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進步隨著熱力學(xué)氣體動力學(xué)機械動力學(xué)計算機和現(xiàn)代控制等學(xué)科的新成就和一些新技術(shù)的運用透平式壓縮機研究成果日新月異隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的采用透平式工業(yè)壓縮機的熱力性能和可靠性提高很快盡管尚有一些問題亟待解決還有許多課題需要進一步研究至今確已達到比較完善的程度為了掌握并不斷完善這種機械需要大量懂得有關(guān)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)掌握透平式壓縮機結(jié)構(gòu)原理設(shè)計與研究方法的工程技術(shù)人 員從事設(shè)計開發(fā)操作運行和管理BCL609 重整氫增壓離心式壓縮機設(shè)計內(nèi)容按照進行的過程依次包括氣動計算強度計算本體設(shè)計等過程 其中氣動計算設(shè)計重點是流道部分的設(shè)計和計算其利用歐拉方程速度三角形法等基本原理和方法進行具體設(shè)計 強度計算所涉及的內(nèi)容是在氣動計算結(jié)果的基礎(chǔ)上針對設(shè)計要求進行相關(guān)的校核主要是判斷在壓縮機高速旋轉(zhuǎn)時由于葉輪和軸的過盈配合而產(chǎn)生的應(yīng)力是否能夠滿足機器安全運行的許用應(yīng)力要求以便于保證在機器正常運行時每一點的應(yīng)力小于許用應(yīng)力 本體設(shè)計主要是壓縮機具體結(jié)構(gòu)設(shè)計尤其是尺寸確定其主要包括定子和轉(zhuǎn)子 兩大部分的設(shè)計重點是根據(jù)氣動計算強度計算的結(jié)果確定主軸推力軸承支撐軸承平衡盤進氣蝸室排氣蝸室的具體尺寸從而使機器能夠達到氣動強度等方面的設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容按照進行的過程依次包括氣動計算強度計算本體設(shè)計等過程 2 離心式壓縮機的總體設(shè)計 21 基本概述 圖 1 交流直流兩用電動機的結(jié)構(gòu)原理 2 離心式壓縮機本體結(jié)構(gòu) 1 吸氣室在每段的第一級入口都設(shè)有吸氣室將氣體從進氣管均勻地引入葉輪進行壓縮 2 葉輪葉輪又稱工作輪是壓縮機中最重要的部件它隨著軸高速旋轉(zhuǎn)氣體在葉輪中受旋轉(zhuǎn)離心力和擴壓流動的作用由葉輪出 來后壓力和速度都得到提高從能量觀點來看壓縮機中葉輪是將機械能傳給氣體以提高氣體能量的唯一元件 3 擴壓器氣體從葉輪流出時具有很高的流動速度為了將這部分動能充分的轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽芤蕴岣邭怏w的壓力緊接葉輪設(shè)置了擴圧器一般擴圧器有無葉擴圧器和葉片擴圧器前者是由前后隔板組成的通道而后者則是在前后隔板之間設(shè)置葉片無論哪種擴圧器隨著直徑的增大流通面積都隨之增加使氣流速度逐漸減慢壓力得到提高 4 彎道與回流器為了把從擴圧器出來的氣體引導(dǎo)到下一級去繼續(xù)壓縮設(shè)有使氣流拐彎的彎道和把氣流均勻地引入下一級葉輪入口的回流器彎 道是由隔板和氣缸組成的通道回流器則由兩塊隔板和裝在隔板之間的葉片組成 5 蝸殼蝸殼的主要作用是把從擴圧器出來的氣體匯集起來并引出機外 6 密封有減少氣體從葉輪出口倒流到葉輪入口的輪蓋密封減少級間漏氣的定距套密封以及減少氣體向機外泄露或從外吸入的軸端密封 23 離心式壓縮機基本原理 離心式壓縮機的基本原理是通過原動機帶動轉(zhuǎn)子部分的旋轉(zhuǎn)使進入壓縮機的氣體通過葉輪擴圧器彎道回流器反復(fù)地得到旋轉(zhuǎn)加速加壓的效果并通過逐級的加速加壓最后達到設(shè)計所需的氣體速度和壓力要求 首先需要被加壓的氣體從進氣管道進入吸 氣室中被吸氣室中的隔板分流為均勻的氣流進入旋轉(zhuǎn)的葉輪在葉輪中氣體做三元流運動通過加速獲得動能然后由葉輪被甩入擴壓器在擴壓器中氣體速度減慢氣體壓力上升然后升壓后的氣體通過彎道進入回流器然后進入下一級葉輪重復(fù)上述加壓過程這樣通過每一個葉輪的旋轉(zhuǎn)加壓最終使氣體壓力上升到指定的要求如圖 22 所示 圖 2 壓縮機工作原理示意圖 24 離心式壓縮機概述 1 驅(qū)動機采用凝汽式汽輪機 2 所有與用戶管道連接的接口采用法蘭連接 3 壓縮機型號的意義 壓縮機型號的意義 B C L 60 9 ______共 9 級葉輪 ______葉輪名義直徑為 60cm 600mm ______離心壓縮機及無葉擴壓器 ______機殼垂直剖分筒型結(jié)構(gòu) 25 離心式壓縮機本體結(jié)構(gòu)特點說明 機型 BCL609 形式垂直剖分鍛鋼殼體筒型 9 級離心壓縮機 驅(qū)動形式雙出軸凝汽式汽輪機 [1] 轉(zhuǎn)向從汽輪機進氣端看壓縮機轉(zhuǎn)向為順時針 流量調(diào)節(jié)方式變轉(zhuǎn)速 軸端密封形式干氣 密封 機殼垂直剖分型鍛鋼殼體氣體進出口均向下殼體水壓實驗按最大允許工作壓力 15 倍進行 主軸鍛鋼軸帶不銹鋼軸套 軸承形式 徑向軸承 水平剖分可傾瓦式 [1] 推力軸承 傾斜墊塊金斯伯雷式 [1]雙作用自平衡型推力軸承載荷不應(yīng)超過制造商允許最大載荷的 50 推力盤和與主軸的配合面為錐面液壓安裝與拆卸 密封級間密封和葉輪口圈密封為迷宮密封 壓縮機下機殼排渣級間排凝設(shè)有接管和截至閥帶有雙閥加配對盲法蘭法蘭 為 RJ 型集合管接至底座邊緣 26 轉(zhuǎn)子及葉輪 壓縮機為鍛造銑制焊接葉輪 單個葉輪超速測驗 轉(zhuǎn)速 15 倍最大連續(xù)轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子超速測驗轉(zhuǎn)速機械運轉(zhuǎn) 11 倍最大連續(xù)轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子進行高速動平衡 [1]高速動平衡按 API617[12]進行整體做高速動平衡 選材考慮了硫化氫和氫氣產(chǎn)生的腐蝕根據(jù)美國葉輪選型標準選用了沉淀硬化不銹鋼 [1] 27 底座 壓縮機汽輪機采用公用底座包括防滑蓋板地腳螺栓調(diào)平墊片和不銹鋼墊片地腳螺栓采用基礎(chǔ)貫穿式 [2] 壓縮機公用底座范圍內(nèi)的全部接管交接到底座邊緣并帶有對應(yīng)法蘭螺栓螺母墊片底座范圍內(nèi)的全部儀表包括接線盒的配線以及至機旁盤的保護管接到底座上的開架式儀表盤 平衡管的設(shè)計應(yīng)保證平衡盤的 特性其尺寸適用于平衡盤密封最大設(shè)計間隙的兩倍 壓縮機就地儀表架為不銹鋼制成 壓縮機設(shè)置防喘振控制系統(tǒng)和機組控制系統(tǒng) 聯(lián)軸器及護罩聯(lián)軸器采用疊片式護罩為全封閉無火化護罩 [3] 壓縮機組所有法蘭包括油汽系統(tǒng)均采用大外徑對焊帶頸突面法蘭壓力等級不小于 class150公稱壓力等級管線外徑選用 SHT340596的管線系列所有墊片均選用纏繞墊 [4] 附帶美國太平洋閥門的凸面法蘭尺寸如圖 23 28 潤滑和調(diào)節(jié)油聯(lián)合系統(tǒng) 機組各單機潤滑油路應(yīng)統(tǒng)一接到進油集合管進油集合管末端應(yīng)裝壓力表進油支管設(shè)專用調(diào)節(jié)閥和壓力表回油支 管設(shè)視鏡和溫度計回油管靠在底座邊緣潤滑和調(diào)節(jié)聯(lián)合油站的所有設(shè)備和儀表安裝在一個底座上并帶有地腳螺栓在底座范圍內(nèi)的電氣儀表安裝好并配管所有與用戶連接的管口帶配對法蘭接到底座邊緣 圖 3 壓力等級 Class 600 法蘭結(jié)構(gòu)示意圖 3 BCL609 缸體氣動計算 31 氣動計算依據(jù)的原理 葉輪進出口速度三角形 為了計算氣體流過葉輪時葉輪對氣體所作的功需先分析氣體的運動情況氣體在一級里所作的運動劃分如圖 31 所示 圖 1 壓縮機級內(nèi)截面劃分 現(xiàn)考察常規(guī)葉輪的截面 1－ 1 及截面 2－ 2 圖 31 圖 2 葉輪進出口截 面氣流速度分析 a 進口速度三角形 b 出口速度三角形 1－ 12－ 2cu 進入 1－ 1 截面時其相對速度 1離開 2－ 2 截面時其絕對速度 2 指截面上的圓周速度其大小 3 4 5 6 7 此時稱為無預(yù)旋情況 [4] 基本方程 1 8 1 歐拉方程式是在假設(shè)葉輪內(nèi)氣體的相對運動穩(wěn)定 1－ 1 截面及 2－ 2 截面參見圖 21 上氣流參數(shù)均勻的條件下應(yīng)用動量矩定律求得它不僅適用于任何氣體也適用于任何液體同時它也適用于葉輪內(nèi)的流動有磨擦及損失的情況 2 根據(jù)對葉輪內(nèi)部氣體流動的 研究其相對運動可以認為是穩(wěn)定的但是沿葉輪內(nèi)部的任意圓周截面以旋轉(zhuǎn)軸為圓心上其氣流參數(shù)是不均勻的在相對坐標系中氣流參數(shù)可認為是沿上述圓周截面作周期的變化并以一個葉片通道的寬度為一個周期因此葉輪內(nèi)部氣體的絕對運動是不穩(wěn)定的 [12] 但是由于相對坐標中氣流參數(shù)沿圓周作周期變化因此任何瞬間上絕對座標內(nèi)氣流參數(shù)沿圓周上的分布形式是一樣的只是其位置轉(zhuǎn)過了一個角度由于我們所取的控制面包含了整個圓周所以絕對坐標中控制體內(nèi)的動量矩之和依然是不隨時間而變的 3