1、离心压缩机结构

1.1离心压缩机的分类

按结构型式分类，一般分为水平剖分型，垂直剖分型和多轴型3类。

（1）水平剖分型

此型压缩机由一水平中分面将气缸分为上下两半，在中分面处用螺栓连接。此种结构拆装方便，适用于中、低压力场合。

（2）垂直剖分型

垂直剖分型，由内外两层气缸，外气缸为一筒型，两端有端盖。内气缸垂直剖分，其组装好后再推入外气缸中。此种结构缸体刚度高、密封性好、刚性好，但安装困难、检修不便，适用于高压力或要求密封性好的场合。

（3）多轴型

齿轮箱中一个大齿轮驱动几个小齿轮，每个轴的一端或两端安装有叶轮。叶轮轴向进气，径向排气，以管道连接各级，从动轴转速不同，各级均在最佳状况下运行。适用于中低压空气、蒸汽等气体。

型号

以某丙烯制冷压缩机为例：

 3MCL404：加气、水平剖分、离心压缩机无叶扩压器，首级叶轮直径40cm，4个叶轮。

第一单元：不填表示叶轮串级布置

                 填2表示两端压缩、叶轮背靠背布置

                 填3表示三段压缩或带中间抽气或加气

第二单元：B表示垂直剖分结构

                 M表示水平剖分结构

第三单元：CL表示离心压缩机及无叶扩压器

                 CO表示离心压缩机及首级单悬臂

第四单元：表示首级叶轮名义直径（单位：cm）

第五单元：表示缸内装的叶轮数目。

1.2离心压缩机主要零部件

离心式压缩机主要由转子、定子、轴承等部件组成。

     转子是离心压缩机的主要部件，它是由主轴、叶轮、平衡盘等组成的。

一、叶轮

         叶轮也称为工作轮，它是压缩机中最重要的一个部件。气体在叶轮叶片的作用下，跟着叶轮做高速的旋转。而气体由于受旋转离心力的作用以及在叶轮里的扩压流动，使气体通过叶轮后的压力得到了提高。此外，气体的速度能也同样在叶轮里得到了提高。因此可以认为叶轮是使气体提高能量的唯一途径。

         叶轮是由轮盘、轮盖和叶片组成，这种叶轮称为闭式叶轮。

         按照工艺方法的不同，叶轮又可以分为铆接叶轮，焊接叶轮，铣制焊接叶轮和整体铸造叶轮。

二、主轴

       主轴上安装所有的旋转零件，它的作用就是支持旋转零件及传递转矩。主轴的轴线也就确定了各旋转零件的几何轴线。

       主轴通常为阶梯轴，以便于零件的安装。各阶梯的突肩起轴向定位作用。也可采用光轴，因为它具有形状简单，加工方便的特点。 

三、平衡盘

在多级离心压缩机中,由于每级叶轮吸入口两侧的气体作用力的大小不等,使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常运转是不利的，它使转子向一端窜动。甚至使转子与机壳相碰，造成事故。因此要设法平衡（消除）它。

平衡盘就是利用它的两边气体压力差来平衡轴向力的零件。它位于高压端，它的一侧压力可以认为是末级叶轮轮盘侧的间隙中的气体压力(高压)。另一侧通向大气或进气管，它的压力是大气压或进气压力（低压）。由于平衡盘也是用热套法套在主轴上。上述两侧压力差就使转子受到一个与轴向力反向的力。其大小决定于平衡盘的受力面积。通常平衡鼓只平衡一部分轴向力。剩余的轴向力由止推盘（止推轴承）承受。平衡盘的外缘安装气封，可以减少气体泄漏。 

定子：固定不动的部件。主要包含气缸和其上的各种隔板等零部件，如扩压器、弯道、回流器、密封、吸气室和排气蜗壳等。 

一、气缸

气缸也称为机壳，它通常是用铸铁或铸钢浇铸出来的。

对于高压离心压缩机，采用圆筒形锻钢机壳，以承受高压。

机壳一般由水平中分面，以便于装配、检修，上下机壳用定位销定位，用螺栓连接，下机壳装有导向柱，便于拆装定位。

吸气室、蜗壳也是机壳的一部分。

机壳内还装有隔板、密封体、轴承等零部件。

二、隔板：

               是离心式压缩机中形成固定元件的气流通道。

隔板类型：根据隔板在压缩机中安装的位置，可分为4种类型。位于每段第一级叶轮入口的称为进气隔板，位于每段最后一级叶轮出口的称为排气隔板，位于两段之间的称为段间隔板，位于每段中间形成扩压器、弯道和回流器的称为中间隔板。

隔板的作用：进气隔板与气缸一起形成进气室，将气体导流到第一级叶轮进口；排气隔板起末级扩压器和排气室的作用；段间隔板则是为了分隔两段的排气口或进气口；中间隔板作用一是形成扩压器，将从叶轮出来的气体的动能转变为压力能，二是形成弯道和回流器，使从扩压器出来的气体转弯并按一定方向进入下一级叶轮进行压缩。

隔板材料：离心式压缩机隔板大多采用加制铸铁或球墨铸铁材料，这是因为它们容易制造成隔板所需的复杂形状，并有较高的强度。而对于受力很大的段间隔板，就必须选用锻钢。

三、扩压器：

 作用：把气体的动能转化为气体的压力能。 

一般由无叶扩压器、叶片扩压器等多种形式。

无叶扩压器：

无叶扩压器是由两个平行壁构成的环形通道组成，等宽度或变宽度。

无叶扩压器的结构简单，级变工况较好，稳定工况范围宽。

但是要增加扩压效果，必须要尽量加大直径，这就加大了机器的径向尺寸。而且摩擦损失较大，故设计工况下效率低于叶片扩压器。

叶片扩压器

在无叶扩压器的环形通道中，沿圆周装以均匀分布的叶片，就成为叶片扩压器。

叶片扩压器的优点：扩压程度大，尺寸小，设计工况下损失比无叶扩压器小，因为流道短，流动损失小（一般比无叶高3%~5%）。

叶片扩压器的缺点：叶片扩压器变工况时性能差，稳定工作范围窄，此外叶片扩压器由于存在叶片，结构相对复杂。

四、弯道和回流器：

在多级离心压缩机中，为了扩压器后的气体引导到下一级去进一步增压，在扩压器后设置了弯道和回流器。

弯道一般不安装叶片，气体如同在无叶扩压器中流动一样，气体从扩压器出来后经弯道拐180°弯进入回流器。

回流器的作用是使气流按照所需要的方向均匀地进入下一级。

由于气体进入回流器仍具有绕叶轮轴线的旋绕运动，为了保证下一级叶轮入口轴向进气，回流器必须装叶片，叶片数一般由12~18片。

五、排气蜗壳：

作用：把从扩压器或叶轮（无扩压器时）出来的气体汇集起来，引到机外输气管道或冷却器中去，并把较高的气流速度降低至排气室出口的气流速度，使气体压力进一步提高。

六、密封

密封有轮盖密封、隔板密封和轴端密封。

密封的作用是防止气体在级间倒流及向外泄漏。为了防止通流部分中的气体在级向倒流，在轮盖处设有轮盖密封。在隔板和转子之间设有隔板密封。这两种密封统称为内密封。

      轴端密封为了防止机器内部的气体向外泄漏，或外界空气向机器内部窜入，所使用的的密封形式有机械密封、浮环密封、干气密封。压缩的气体有毒或易燃易爆，如氢气、石油气等，不允许漏到机体外，多采用机械密封或干气密封等；当压缩的气体无毒，如空气、氮气等，允许少量气体泄漏，亦可采用迷宫密封。

（1）迷宫密封

密封片为软金属制成，将它嵌入密封体内。由于密封片较软，当转子发生振动与密封片相碰时，密封片易磨损，而不致使转子损坏。

密封的作用原理：多次节流减压，泄漏量减少。 

特点：

适应高温、高压、高转速场合。结构简单，性能稳定可靠。

广泛用于热力机械的轴端密封或机械密封。但泄漏量较大。

六、密封

（2）干气密封

一种新型非接触式密封。通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行。适合作为高速、高压设备的轴封。

优点：

密封无磨损，使用寿命长、运行稳定可靠；

密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；

与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小，是一种环保型密封；

密封辅助系统简单、可靠，不需要密封油系统 ，因此消除工艺流程中的气体被油污染，使用中也不需要维护。

缺点：

密封自身结构复杂，零部件多，对加工工艺、 产品设计和装配能力要求较高。适应工况变化的能力不强。工艺介质必须允许与密封干气相混。需要一定压力的气源，气源压力至少高于 介质压力0.2MPa。有微量气体进入工艺流程。

六、密封

（2）干气密封

分为单端面、双端面和串联式干气密封。

串联式干气密封工作原理：密封用干气以稍高于介质压力注入一级密封室，与工艺介质混合进入一级密封的动静环，由于动环上动压槽增压作用将动静环推开一稳定的间隙，同时在密封室形成一稳定的、随动的、略高于介质压力的密封压力。从一级密封泄漏出的气体一部分经一级放空排放出去，另一部分经级间密封进入第二级密封。这样，经过两级密封后，泄漏出来的气体量已非常少，压力也很低，这部分气体被隔离气阻止向外扩散，而是与隔离气一道从二级放空安全地排放出去。