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关于离心空压机的轴向力、扩压器、弯道及回流
作者:德耐尔 发布日期:

关于离心空压机的轴向力、扩压器、弯道及回流器

离心空压机

一、轴向力的危害是什么

高速运行的转子始终作用着由高压端指向低压端的轴向力,转子在轴向力的作用下将沿轴向力的方向产生轴向位移,转子的轴向位移将使轴颈与轴瓦间产生相对滑动,因此,有可能将轴瓦或轴颈拉伤,更严重的是由于转子位移将导致转子组件与定子组件的摩擦碰撞乃至机器损坏,由于转子轴向力有导致机件摩擦磨损碰撞乃至破坏机器的危害。因此,应采用有效的技术措施予以平衡以提高机器运行的可靠性。

轴向力有哪些平衡方法?其原理是什么?

轴向力的平衡是多级离心空压机设计时需要重点考虑的技术课题,目前一般多采用以下两种方法:

叶轮对置排列

单级叶轮产生的轴向力其方向指向叶轮入口,即由高压侧指向低压侧,如果多级叶轮按顺排方式排列。则转子总的轴向力为各级叶轮轴向力之和,显然,这种排列方式转子的轴向力很大。如果多级叶轮采用对置排列,则入口相反的叶轮产生一个方向相反的轴向力可相互得到平衡。因此,它是多级离心式空压机最常用的轴向力平衡方法之一。

设置平衡盘

衡盘是多级离心式空压机常用的轴向力平衡装置,平衡盘一般多装于高压侧,外缘与气缸间设有迷宫密封,从而使高压侧与压缩机入口联接的低压侧保持一定的压差,该压差产生的轴向力其方向与叶轮产生的轴向力相反。

转子轴向力平衡的目的 主要是减少轴向推力 减轻止推轴承负荷 一般情况下轴向力的 70%应通过平衡措施消除 剩余的 30%由止推轴承负担 生产实践证明 保留一定的轴向力 是提高转子平稳运行的有效措施 因此 设计平衡机构时 应充分考虑这一问题。

二、何为扩压器?其作用是什么?

它由隔板截面所构成的环形扩压器进口为截面,出口为截面,实验证明,收敛形扩压器对减少流动损失,提高升压效率较为有利。因此,工程上常采用略带收敛的扩压器的直径也是设计扩压器的主要参数,取值太大或太小都会影响气体流动状况 降低动能向静压能转变的转化率。

扩压器设在叶轮出口,其作用是将气体的速度能转化为压力能,气体介质在高速旋转的叶轮的推动下获得速度能和压力能。一般情况下叶轮出口气体流速均在200~300m/s,高能头叶轮出口气体流速高达 500m/s,这部分速度能约占气体介质从后向叶轮获得能量的25~40%,就径向叶轮而言,这部分能量更高,约占总能量的50%。显然,这部分速度能应转化为有用的压力能,扩压器就具有降速增压的功能,它可使大部分速度能转化为压力能从而提高气体介质压力满早生产工艺的需求。

三、扩压器有几种形式?其结构特点是什么?

扩压器由叶轮出口两侧隔板按设计构思形成的环形信道,根据环形信道内结构形式的不同,则扩压器可分为无叶扩压器、叶片扩压器和直壁扩压器3种形式,其结构特点分别如下所述:

无叶扩压器

无叶扩压器通常只有两个平行光滑的壁面组成,它结构简单、造价低廉而且具有性能曲线平坦,稳定工况范围较宽的优点。但无叶扩压器直径较长,气体流动损失较大。因此,目前工程上应用较少;

叶片扩压器

叶片扩压器是在无叶扩压器平行光滑的壁面内沿圆周均布一定数量的叶片而组成,气体介质在无叶扩压器内流动时方向角a基本保持不变,但在叶片扩压器内,气体必须按照叶片方向流动。所以,流动状况较好,流动损失小,效率高。在设计工况运行时较无叶扩压器效率高35%,因此,叶片扩压器在工程上获得广泛应用。但是,在流量减少的情况下,叶片扩压器易产生旋转脱离,引起压缩机的喘振,这是叶片扩压器的不足,也是我们使用中应注意的问题。

直壁扩压器

直壁扩压器也是一种叶片扩压器,只是在叶片出口有一段直壁信道,故称直壁扩压器。由于直壁扩压器的气流通道接近直线形,所以,气体流动速度和压力分布比较均匀,不易产生边界分离和二次涡流。因此,在设计工况下运行效率较高,偏离设计工况运行,气体在进口将发生冲击。所以,适应性较差,同时由于结构复杂、制造难度大、这是它难以广泛应用的重要原因。

四、弯道及回流器的作用是什么?

弯道和回流器位于扩压器之后。由叶轮甩出的气体介质经扩压器减速增压后进入弯道,气流经弯道使流向反转180接着流入回流器,为保证气体介质沿轴向进入下一级叶轮,则回流器内均设有一定数量的叶片以改善气体流动状况,引导气流顺利进入下一级叶轮。显然,弯道和回流器是沟通前一级叶轮与后一级叶轮的信道是实现气体介质连续升压的条件。弯道和回流器有一定流动损失一般约占每级能量的5%左右。

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