
一、离心式压缩机的工作原理及特性概述
离心式压缩机通常由电动机通过齿轮增速带动转子旋转。制冷剂蒸气在进入叶轮之前,先经过吸气室进入蒸发器。当叶轮高速旋转时,叶片驱动气体运动并产生离心力,将气体从叶轮中心向外周抛出。这一过程中,气体的速度和压力都会增加,这是叶轮机械能转化的结果。
气体随后进入扩压器,由于通道面积逐渐增大,气体减速而增压,动能转化为压力能。为了进一步提升制冷剂蒸气的压力,弯道和回流器将气体引入下一级叶轮,并重复上述压缩过程。压缩后的制冷蒸气从最后一级扩压器流出,通过蜗室汇集,经排气管道送至冷凝器,完成了对制冷剂蒸气的压缩。
其主要特点包括:
1. 单机制冷量大,能够满足大规模制冷需求。
2. 在相同冷量下,设备尺寸小、重量轻,节省空间。
3. 磨损件少,连续运转时间长,维修费用低。
4. 振动小,基础结构简单。
5. 工作中制冷剂混油少,保证蒸发器和冷凝器的传热性能。
6. 能量调节范围广,节能效果好。
7. 大型机可实现变速调节,适应不同需求。
8. 不适用于气量过小或压比过高的场合。
9. 稳定工况区较窄,气量调节方便但经济性较差。
二、离心式压缩机的典型结构解析
离心式压缩机根据不同的制冷剂和蒸发温度,其缸数、段数和级数会有所差异,但总体结构上的部件不变,且各部件的原理也相同。
1. 转子组成部分:
叶轮:是压缩过程中对气体做功的唯一部件,由、叶片和轮盖组成。叶轮高速旋转,使气体受离心力和流道扩压作用,提高气体的压力和速度。
主轴:支持旋转部件并传递转矩。
2. 固定元件组成:
吸气室:形成负压,使气体均匀进入叶轮,减少进口损失。
进口导叶:装在叶轮前的进口导叶可调整进入叶轮的流量,达到调节制冷量的目的。
扩压器:分为无叶和有叶两种,使高速气体的速度逐渐减慢,压力得到提高。
弯道和回流器:引导气体到下一级继续压缩,并减少气体回流的可能性。
蜗室:汇集从扩压器或叶轮后的气体并引向机外。
压缩机还包括轮盖密封、轴套密封、轴端密封、平衡盘、推力轴承和径向轴承等部件。
为了确保压缩机的持续、安全和高效运行,还配备了增速器、联轴器、润滑系统、冷却系统、自动控制系统、监测及安全保护系统等辅助设备和系统。
三、离心压缩机的喘振现象及应对
离心式制冷压缩机特有的一个特征是“喘振”。当压缩机在低负荷下运行时,容易发生喘振,导致周期性的噪声和振动增大,严重时甚至损坏压缩机。
喘振现象表现为:当压缩机的进口流量减小到足够程度时,会在整个扩压器流道中产生旋转失速,导致压缩机出口压力突然下降。管网压力高于压缩机出口压力,迫使气流倒回压缩机。当管网压力恢复到原始状态时,流量仍小于喘振流量,压缩机再次产生旋转失速和出口压力下降,导致气流反复倒回和输送。这种现象称为压缩机的喘振。
喘振的特征包括:工况不稳定、出口压力和流量周期性的大幅波动、强烈的周期气流声及机器剧烈振动等。
为了防止压缩机喘振,需要注意以下几点:防止进气压力低、进气温度高和气体分子量小;防止管网堵塞;在开停车过程中升降速要平稳;开关防喘阀时要缓慢。如果出现喘振现象,应首先全部打开防喘阀增加流量,再根据具体情况处理。
压缩机异常振动的原因可能包括:转子部件的不均匀磨损或损坏导致的不平衡;固定在转子的某些零件产生松动、变形和位移;转子中的残余应力;定子与转子间隙过小产生的摩擦;联轴器故障或不平衡;转子对中不良;轴承磨损、轴承座松动或基础松动等。
