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离心式压缩机工作原理及结构介绍

1.概述
离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机(即透平式压缩机)。在离心式压缩机中，高速旋
转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到
提高。早期，由于这种压缩机只适于低，中压力、大流量的场合，而不为人们所注意。但近
来，由于化学工业的发展，各种大型化工厂，炼油厂的建立，离心式压缩机就成为压缩和输
送化工生产中各种气体的关键机器，而占有极其重要的地位。随着气体动力学研究的成就使
离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关
键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心式压缩
机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。工
业用高压离心压缩机的压力有（150~350）×105Pa的，海上油田注气用的离心压缩机压力有
高达700×105Pa的。作为高炉鼓风用的离心式鼓风机的流量有大至7000m3/min，功率大的
有52900KW的，转速一般在10000r/min以上。
有些化工基础原料，如丙烯，乙烯，丁二烯，苯等，可加工成塑料，纤维，橡胶等重要
化工产品。在生产这种基础原料的石油化工厂中，离心式压缩机也占有重要地位，是关键设
备之一。除此之外，其他如石油精炼，制冷等行业中，离心式压缩机也是极为关键的设备。
离心式压缩机之所以能获得这样广泛的应用，主要是比活塞式压缩机有以下一些优点。
a)离心式压缩机的气量大，结构筒单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。
b)运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员
少。
c)在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。
d)离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。
对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能综合利用提供了
可能。
但是，离心式压缩机也还存在一些缺点。
a)离心式压缩机目前还不适用于气量太小及压比过高的场合。
b)离心式压缩机的稳定工况区较窄，其气量调节虽较方便，但经济性较差。
c)目前离心式压缩机效率一般比活塞式压缩机低。
我国在五十年代已能制造离心式压缩机，从七十年代初开始又以石油化工厂，大型化肥
厂为主，引进了一系列高性能的中、高压力的离心式压缩机，取得了丰富的使用经验，并在
对引进技术进行消化、吸收的基础上大大增强了自己的研究、设计和制造能力。
2.离心压缩机的工作原理及结构
2.1.工作原理
汽轮机（或电动机）带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后
面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进气部份进入
叶轮，由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续
流动。气体因离心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低
了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可
通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通，回流
器来实现。这就是离心式压缩机的工作原理。
2.2.基本结构

离心式压缩机由转子及定子两大部分组成，转子包括转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、
平衡盘、推力盘及联轴节等零部件。定子则有气缸，定位于缸体上的各种隔板以及轴承等零
部件。在转子与定子之间需要密封气体之处还设有密封元件。各个部件的作用介绍如下。
1)叶轮：离心式压缩机中最重要的一个部件，驱动机的机械功即通过此高速回转的
叶轮对气体作功而使气体获得能量，它是压缩机中唯一的作功部件，亦称工作轮。
叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮，也有没有轮盖的半开式叶轮。
2)主轴：起支持旋转零件及传递扭矩作用的。根据其结构形式。有阶梯轴及光轴两种，
光轴有形状简单，加工方便的特点。
3)平衡盘：在多级离心式压缩机中因每级叶轮两侧的气体作用力大小不等，使转子受
到一个指向低压端的合力，这个合力即称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常运行
是有害的，容易引起止推轴承损坏，使转子向一端窜动，导致动件偏移与固定元件
之间失去正确的相对位置，情况严重时，转子可能与固定部件碰撞造成事故。平衡
盘是利用它两边气体压力差来平衡轴向力的零件。它的一侧压力是末级叶轮盘侧间
隙中的压力，另一侧通向大气或进气管，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余轴
向力由止推轴承承受，在平衡盘的外缘需安装气封，用来防止气体漏出，保持两侧
的差压。轴向力的平衡也可以通过叶轮的两面进气和叶轮反向安装来平衡。
4)推力盘：由于平衡盘只平衡部分轴向力，其余轴向力通过推力盘传给止推轴承上的
止推块，构成力的平衡，推力盘与推力块的接触表面，应做