平衡盘是如何平衡轴向推力的(离心压缩机工作原理与喘振的原因)

Posted 2023-05-25

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平衡盘是如何平衡轴向推力的(离心压缩机工作原理与喘振的原因)

一、离心式压缩机的工作原理与特点

离心式压缩机一般是由电动机通过齿轮增速带动转子旋转。蒸发器出来的制冷剂蒸气经吸气室进入叶轮。叶轮高速旋转，叶轮上的叶片即驱动气体运动，并产生一定的离心力，将气体自叶轮中心向外周抛出。气体经过这一运动，速度增大，压力得以提高。显然，这是作用在叶轮上的机械能转化的结果。

气体离开叶轮进入扩压器，由于扩压器通道面积逐渐增大，又使气体减速而增压，将其动能转变为压力能。为了使制冷剂蒸气继续提高压力，则利用弯道和回流器再将气体引入下一级叶轮，并重复上述压缩过程。被压缩的制冷蒸气从最后一级扩压器流出后，又由蜗室将起汇集起来，进而通过排气管道输送至冷凝器，这样就完成了对制冷剂蒸气的压缩。

特点：

1、单机制冷量大；

2、相同冷量时，尺寸小重量轻占地面积小；

3、磨损件少连续运转时间长，维修费用低；

4、振动小，基础简单；

5、工作中制冷剂混油少，因而蒸发器和冷凝器的传热性能好；

6、能量调节的范围及节能效果好；

7、大型机可实现变速调节。

8、不适用于气量太小及压比过高的场合。

9、稳定工况区较窄，气量调节虽较方便但经济性较差。

二、离心式压缩机典型结构

离心式压缩机使用于不同的制冷剂和蒸发温度时，其缸数、段数(按中间冷却器分段)和级数相差很大，总体结构上也有差异，但组成部件不会改变，各部件的原理也相同。

1、转子组成

叶轮：是压缩视中对气体作功的惟一部件，它由轮盘、叶片和轮盖所组成。叶轮随主轴高速旋转后，气体受旋转离心力和流道中扩压流动的作用。使气体的压力和速度在离开叶轮时都得到提高。

主轴：支持旋转部件及传递转矩

2、固定元件组成

吸气室：使气体在进入叶轮之前形成一个负压，以便将气体均匀地引入叶轮，以减少进口损失。

进口导叶：空调用压缩机在叶轮之前装有进口导叶，若改变其角度即可改变进入叶轮流量的大小，达到调节制冷量的目的。

扩压器：无叶和有叶两种。无叶扩压器是由两侧隔板组成的环行通道，随着径向距离的增大，截面通道面积也随之增加，使从叶轮出口出来的高速气体速度逐渐减慢，压力得到提高；有叶扩压器是在流道中装有叶片，在同样直径下，流道面积增加更多，因而气流速度减小更快，压力增加更多。

弯道和回流器：把从扩压器出口后的气体引到下一级去继续压缩，弯道使气体转弯。回流器中有导向叶片．使气体均匀地引入到下一级叶轮人口。

蜗室：将从扩压器或叶轮后的气体汇集起来并引向机外。蜗室的通道面积是逐渐增大的．其出口接一段扩压管，对气体起到降速扩压作用。

除上述外，压缩机还有其它一些部件。如：减少气体从叶轮出口倒流到叶轮入口的轮盖密封；减少级间漏气的轴套密封；开启式机组还有轴端密封；减少轴向推力的平衡盘；承受转子剩余轴向推力的推力轴承及径向轴承等。

为了使压缩机持续、安全和高效地运行，还设置一些辅助设备和系统，如增速器、联轴器、润滑系统、冷却系统、自动控制、监测及安全保护系统等。

三、离心压缩机喘振

“喘振”应该是离心式制冷压缩机特有的一个特征。它表现在当单级离心式制冷压缩机在低负荷下（额定负荷的25%以下）运行时，容易发生“喘振”，造成周期性地增大噪声和振动，严重时甚至损坏压缩机。

压缩机喘振

当压缩机的进口流量小到足够的时候，会在整个扩压器流道中产生严重的旋转失速，压缩机的出口压力突然下降，使管网的压力比压缩机的出口压力高，迫使气流倒回压缩机，一直到管网压力降到低于压缩机出口压力时，压缩机又向管网供气，压缩机又恢复正常工作。

当管网压力又恢复到原来压力时，流量仍小于机组喘振流量，压缩机又产生旋转失速，出口压力下降，管网中的气流又倒流回压缩机。如此周而复始，一会气流输送到管网，一会又倒回到压缩机，使压缩机的的流量和出口压力周期的大副波动，引起压缩机的强烈气流波动，这种现象就叫做压缩机的喘振。一般管网容量大，喘振振幅就大，频率就低，反之，管网容量小，喘振的振幅就小，频率就高。

压缩机喘振的特征

1、压缩机的工况及不稳定，压缩机的出口压力和入口流量周期性的大幅度波动，频率教低，同时平均排气压力值下降。

2、喘振有强烈的周期气流声，出现气流吼叫。

3、机器强烈振动。机体、轴承、管道的振幅急剧增加，由于振动剧烈、轴承润滑条件遭到破坏，损坏轴瓦。转子与定子会产生摩擦、碰撞，密封元件将严重损坏。

防止压缩机喘振的条件：

1、防止进气压力低、进气温度高、和气体分子量小等。

2、防止管网堵塞使管网特性改变。

3、要坚持在开、停车过程中，升降速不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速。

4、开、关防喘阀时平稳缓慢。关防喘阀时要先低压后高压，开防喘时要先高压后低压如万一出现“旋转失速”和“喘振”时，首先应全部打开防喘阀，增加压缩机的流量，然后再根据具体情况进行处理。

压缩机异常振动的原因：

1、压缩机转子上叶轮等零部件不均匀磨损或掉块，压缩机的不均匀穿声腐蚀，造成转子不平衡。

2、固定在转子的某些零件产生松动、变形和位移，使转子重心改变。

3、转子中有残余应力，在一定条件下，该残余应力使转子弯曲。

4、定子部件与转子部件间隙过小，产生摩擦，转子受摩擦而局部升温而产生弯曲变形。

5、联轴器故障或不平衡。

6、转子对中不好

7、轴承磨损、轴承座松动或压缩机的基础松动。　　

8、压缩机产生喘振。

9、转子的转速与机组的临界转速过于接近。