离心式空气压缩机属于透平机的一种,是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器。用来将高压气体膨胀制取冷量的称为透平膨胀机,用来将气体压缩获得高压气体的即为透平空气压缩机。透平空气压缩机又根据气体在其中的流向分为轴流式和离心式两种。压缩介质可以是空气、氧气、蒸汽、燃气等。
顾名思义,离心式空气压缩机就是以空气为工作介质,吸入空气在其中经过径向流动被压缩后输出高压空气的设备。离心式空气空气压缩机的工作流程就是进气、压缩和排气,空气压缩机主体由定子、转子两部分组成。定子主要有作为气缸的壳体,其两端设有导流器、扩压器、蜗室、轴承等,轴承上承载的主轴转子是带有叶片的工作轮,单级压缩的一个叶轮,多级压缩的多个叶轮,工作轮是整个设备的核心元件。另外,还有电机驱动和冷却、降噪等系统。
离心式空气空气压缩机的工作原理是依靠动能的变化来提高气体压力。空气压缩机工作时,空气介质由进口被轴向进入吸气室,并经导流器引导着均匀地进入高速旋转的工作轮,气体在工作轮上叶片的作用下,一边跟着工作轮高速旋转,一边由于受离心力作用,在叶片槽道中不断地沿径向被甩向缸壁,使气体的压力和流速同时提高而获得动能。由工作轮出来的气体随即流入呈锥型截面的扩压器降速增压,从而由动能部分地转化为压力能。高压气体汇集到蜗壳中后再经排气口排出,通过连续不断地能量转换,实现获得高压空气的目的。
离心式空气空气压缩机适用于流量大、压力不高的大型气体分离设备和其他需要压缩空气的用途。
离心式空气空气压缩机的常见故障
1.喘振。喘振是离心式空压机特有的、最常见,也是危害最大的故障。造成喘振的原因是在某一工况下,当进入空压机的空气流量不能使空压机产生足够的压力,导致排气端逆止阀关闭,空气在空压机内积累到足够的压力时,再把逆止阀冲开,如此反复,导致输出的压力和电机负荷剧烈地波动。逆止阀如此频繁开关,就会引起机组的强烈振动并伴随发出周期性的异常吼叫声。喘振发生后还会波及到主机以外的电机、进出口管线、压力表等,控制盘上的所有操作仪表都会随之发生大幅度的摆动。喘振会对空气压缩机的密封系统、轴承系统造成较大损坏,严重的喘振有可能打碎叶轮,损伤齿轮箱、电动机等,从而使空气压缩机遭到严重破坏。
2.轴承温度过高。大型离心式空气压缩机轴承采用巴氏合金作为轴衬的油润滑滑动轴承,造成轴承温度升高的原因:一是供油不足,二是供油温度过高,三是轴衬与轴颈的配合间隙过小或轴衬存油沟太浅,使摩擦力增高发出热量。
3.轴承振动过大。机组长期运行,会产生轴承振动过大,究其可能存在的原因:一是原来的找正精度发生变化;二是叶轮粘结或磨损会使转子动平衡精度被破坏;三是轴颈与轴瓦因磨损造成间隙过大或间隙不均;四是油温过低粘滞度大;五是负荷频繁变化或将进入喘振工况;六是齿轮磨损或损坏造成啮合不良;七是气缸进水或进入粉尘,还有地脚螺栓振松等等,需要认真查找、对号治理。
4.冷却器冷却效果差。空气压缩机是通过循环水进入各级冷却器,与气腔中高温空气进行热交换来降低压缩空气温度,以达到降低功率提高效率作用。影响冷却效果的原因:一是水量不足或水温过高,不足以带走气腔中空气的热量。二是循环水水质较硬,会使管内表面结垢,水脏也会使管路滤芯被泥沙和油污堵塞,影响传热工况和冷却效果。
5.油压突然下降。在油泵突然发生故障或导油管发生破裂后会使油压突然下降,及时检查油泵故障的原因,排除后或更换新油管后问题即可解决。
故障的控制与预防
1、喘振的控制与预防
设备发生喘振迹象后,要立即打开旁通阀,将一部分气体直接放空来消除,长期有效的控制喘振就要求我们能够准确地确定喘振流量,以便于实际操作中避免放空而引起的能量浪费。喘振流量是一个变量,影响它的技术参数很多。选择一个适用于特定用途的喘振控制系统,取决于许多因素,需要我们进行不断地摸索和试验。
一般预防喘振发生的措施,一是在允许范围内适当降低排气压力;二是定期检查清理工作轮和扩压器上的粘附物,防止叶轮和扩压器的磨损和腐蚀,损坏严重的及时更新;三是注意叶轮与扩压器之间的间隙变化,及时将间隙调整到规定的范围。
2、油路系统的故障排除与预防
离心式空气压缩机是一种高速运转的设备,必须保证油路畅通,油温正常,以使轴承和变速齿轮等转动副处于良好的润滑状态正常工况下,供油系统的油温要求控制在40℃~45℃之间。油温过低,传动部位得不到充分润滑会加大摩擦,对设备造成危害。所以停用8小时以上的空气压缩机在开机前必须将机组油温加热到30℃以上油温。高于49℃,则可能使油质变差,同样起不到润滑效果,加大设备的磨损。
所以,在空气压缩机使用过程中要特别关注供油温度,注意气温变化对油温的影响,及时进行加热或冷却。要经常检查供油管路和油泵,清洗滤油器,发生故障立即排除。
3、水冷系统的故障排除与预防
空压机冷却器的工作介质是水,所以水量、水温和水质是要充分注意的几大要素。在运行中一般通过监视冷却水温度和控制供水量来保证冷却效果。通过长期操作摸索的经验表明,冷却器的温度应控制30℃~38℃之间是最为适宜的,水温过低会使空气中有水分大量析出,排放不及进入下一级,易导致机组振动乃至发生喘振或叶轮损坏;温度过高则会使机组效率下降,功耗增大,还易导致机组末级温度超高而自动联锁停机。要对冷却循环水的水质进行严格控制,避免管路结垢。空压机的冷却器和水汽分离器因结构复杂,清洁比较困难,可通过经常清洗或更换水过滤器,或者使用干净的水源加入水处理剂等保证空压机的良好冷却,防止因冷却水水路堵塞而影响机器正常运行。