离心压缩机叶轮过盈接触及传递扭矩研究

离心压缩机叶轮过盈接触及传递扭矩研究

杨树华;侯秀丽;王宇;孟继纲;王开宇;肖忠会

【摘要】本文针对某离心压缩机叶轮，详细开展了基于有限元方法的非线性接触分析。深入研究了在离心载荷作用下过盈量和最大Von Mises应力、接触压力以及传递扭矩的关系，并根据叶轮做功传递扭矩的要求，给出了叶轮与轴之间适宜过盈量的设计建议和旋转松脱的甄别方法。%In this paper, one shrouded impeller in some centrifugal compressor is selected to do some detailed finite element analysis based on nonlinear contact theory. Considering the rotating inertial load, the residual interference between the shaft and impeller hole is obtained. Then thorough researches about relationships among the residual interference, the equivalent stress, contact stress and transmission torque are carried out. At last, according to the transmission torque requirement, some advices are brought up for rotating-loose estimate and interference determination.

【期刊名称】《风机技术》

【年(卷),期】2014(000)003

【总页数】4页(P40-43)

【关键词】离心压缩机;叶轮;过盈接触;传递扭矩

【作者】杨树华;侯秀丽;王宇;孟继纲;王开宇;肖忠会

【作者单位】沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓

风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司

【正文语种】中文

【中图分类】TH452

0 引言

现代工业中，离心压缩机大量采用过盈配合叶轮，叶轮与轴之间的过盈配合形成径向接触压力。叶轮运转时，要求有足够的过盈配合应力以保证配合件之间不发生任何相对的滑动或转动。工作时依靠与轴产生的摩擦来传递扭矩。采用过盈连接必须精确的确定孔轴表面的接触压力，以确定许用传递扭矩。为保证叶轮在旋转工作状态不至松脱的同时，又要保证装配后应力值在许用范围之内，因此旋转叶轮的应力分析和过盈量的计算成为工程设计中的一个关键问题。

本文利用ANSYS软件对转轴—叶轮进行接触分析计算，分析在离心力作用下，定量地得到过盈接触压力和传递扭矩，分析过盈量是否满足设计需要。

1 离心载荷下的叶轮强度和变形分析

以某一压缩机叶轮为例，叶轮由轮盘、轮盖和长短叶片各11 枚的叶片组成，叶轮外直径为D＝1 402mm，轴孔直径为406mm，施加转速为3 464r/min。

经ANSYS 分析计算叶轮最大Von Mises 应力云图见图1，叶轮内孔的变形见图2。叶轮的最大Von Mises应力为495MPa，小于材料的屈服极限685MPa，强度合格；内孔最大径向变形为0.23mm，见图2，不考虑轴的变形，按照线性理论判断过盈量，直径过盈量大于0.46mm时，叶轮和轴完全接触上，为合理过盈值。

图1 叶轮的Von Mises应力图

图2 叶轮的内孔变形图

2 过盈配合的叶轮非线性接触分析

2.1 过盈接触分析理论概述

叶轮和轴的过盈接触问题是一种高度的非线性问题，利用接触单元处理叶轮、轴的过盈联结问题，确定在一定过盈量下的叶轮与轴的应力分布规律和变形情况。

几何非线性问题的有限元分析方法中，通常采用增量分析方法。本叶轮接触问题的求解方法采用拉格朗日乘子法的有限元求解方程[1]。

（a）粘结接触状态

（b）摩擦滑动接触状态

其中u 是节点位移增量向量；分别是各单元的积分。

2.2 有限元建模

接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，对于叶轮和轴的过盈接触，使用面—面的接触单元来模拟模型的柔体—柔体的面面接触。叶轮内孔的接触表面被当作“目标”面，用Targe170来模拟3-D的“目标”面；轴的接触表面被当作“接触”面，用Conta174来模拟。为保证计算的精确度，在接触区域附近，采用solid186六面体网格，见图3。

图3 叶轮－转轴有限元模型图

2.3 边界条件

对于一个旋转的叶轮来说，其受力情况如下：1）接触面间的过盈；2）叶轮轮缘边界上受到的是叶片离心力；3）轴两端边界上的轴向力因轴向应力很小，可以忽略不计。

根据叶轮在离心力作用下的变形图，在叶轮进口一边留有90mm 长度，在出口一

边留有120mm 长度作非接触区域，而中间的330mm 作为配合接触区。位移边

界条件：在轴的一端边线约束周向和轴向位移。

载荷条件：取过盈量Δ=0.67mm 计算，转速3 464r/min 分析计算。

2.4 分析计算

通过非线性接触分析，计算出了过盈量为0.67mm，转速3 464r/min 时整个模型的应力和位移分布。检查过盈量是否适当，给出判断松脱的办法[2]：

首先，查看轴上各单元的应力，由应力值的符号判断。接触面应力为负号时，受的是压应力，没有松脱；相反，叶轮与轴脱开。其次，查看轴和叶轮轴孔接触面上节点的径向位移，如轴的直径缩小，叶轮与轴之间是压紧的，没有松脱；相反则是松脱的。

从图4可以看出，轴的接触面部分径向应力为负值，说明受的是压应力没有松脱。图4 叶轮过盈接触处径向应力分布图

图5 显示了接触面上接触状态，图6 显示了接触面的接触应力的大小。从图中可

以看出：红色部分(sticking)为黏着区，此区间内的接触应力最大，叶轮和轴盘内

孔牢牢地相互绑缚在一起，没有沿轴向滑动的趋势。黄色部分(sliding)为滑动区，这个区间内的接触压力要小于黏着区，叶轮和轴盘之间存在相互滑动的趋势。棕色部分(near contact)为接近接触区，此处的接触压力最小，相互滑动的趋势最大。从图中可以看出大部分是在黏着区，说明没有沿轴向滑动的趋势。

图5 接触状态图

图6 接触应力图

图6 为过盈连接处接触应力分布图。由这些接触应力的平均值乘以孔轴的接触面积、摩擦系数及轴颈半径即可得到可以承受的扭矩[3]。

其中：T1为轴所受的扭矩，kN·m；P为轴传递的功率，kW；n为轴的转速，

r/min。

取叶轮最大做功为5 217kW，得T1=14kN·m

在计算摩擦接触力分析时，接触力为每个接触单元的接触应力与单元面积的乘积之和，当叶轮在过盈量为0.67mm 时，在接触区域总的接触合力为FX=1.75×107N 摩擦系数取0.15，它能传递的力矩T2＝FX×0.15×0.203＝534kN·m

由于T2＞T1，说明0.67mm 的过盈所能传递的扭矩可以达到叶轮所需要的扭矩。

2.5 结论

从非线性接触分析结果可以看出过盈量为0.67mm 时，转速3 464r/min 时，接触状态大部分处于红色黏着区域，说明叶轮与轴之间没有松脱，且计算得出叶轮所能传递的扭矩可以达到叶轮所需要的扭矩。

3 过盈量对最大Von Mises 应力、接触压力和转矩的影响

在跳闸转速下，对叶轮—转轴施加不同的过盈量，进行非线性有限元分析计算。绘出过盈量和最大Von Mises应力图，见图7；过盈量和接触压力关系图，见图8；过盈量和所能传递的转矩关系图，见图9。

图7 过盈量和最大Von Mises应力关系图

从图7的过盈量和最大Von Mises应力的关系可以看出随着过盈的增大最大Von Mises应力变小。这说明当叶轮运转后，由于离心力载荷引起的拉应力会抵消掉一部分的残余压应力，过盈量越小，残余压应力越小，最大Von Mises应力也随着增加。当没有接触过盈时，叶轮所受的外载荷就是离心载荷，最大应力Von Mise 为495MPa，见图1。

图8 最小过盈量和接触压力关系图

图9 最小过盈量和所能传递的转矩关系图

从图8 和图9 中可以看出随着过盈量的减小，接触压力和摩擦力所提供的扭矩也逐渐减小。若过盈量减小一定程度时，接触应力将下降到很小的数值，使得转轴和

叶轮间的摩擦力不能提供叶轮旋转所需要的扭矩，此时叶轮出现松动。

4 结论

本文采用ANSYS 有限元模拟技术分析了转轴—叶轮过盈配合时的接触应力分布和接触状态。根据分析结果，提出以下参考性结论：

1）利用非线性接触有限元分析方法，能比较准确反映叶轮—轴零件的实际结构，结果更加符合实际和可靠。该方法可以确定一定过盈量的孔轴表面的接触应力，并确定所能传递的扭矩。

2）通过线性和非线性接触计算分析结果对比，不考虑非线性接触时，只考虑叶轮在离心载荷下的径向变形，过盈量大于0.46mm 就认为完全接触上，实际上考虑

接触非线性，在过盈量为0.46mm时，已经有近220mm的长度没有接触上，所

以不考虑非线性过盈接触，利用在离心力载荷下的轴孔的径向变形来考虑过盈量有一定的局限性。

3）对于过盈量，考虑到过盈的接触状态需要考虑多方面因素影响，如叶轮的转速，轴孔的大小，接触的面积，功率等，由于转速较低以及轴孔较大，取0.5～0.7mm，经计算过盈量为合理值。

参考文献

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[2]周传月，李宏伟，王旭.离心压缩机过盈配合叶轮结构应力分析[J].风机技术，1998（3）：8-10.

[3]陈道礼.过盈连接的有限元分析[J].机械设计，2001(2)：46-48.

[4]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].第六版.北京：高等教育出版社，1996.

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离心压缩机论文 摘要：随着国民经济的加速发展和科学技术的突飞猛进，流体机械也随之得到不断的发展与完善。目前，流体机械的发展趋势渐渐深入生活当中，如:压缩机、泵……下面，我介绍一下压缩机，从它的工作原理、结构特点、基本方程式计算、、级的各种能量损失、性能、功率、调解与控制、安全可靠性以及选型等内容，做一重点的描写。离心压缩机在生活中，尤其是化工厂、炼油厂、发电厂等运用特广，比如：空调、鼓风机、干气密封装置…… 关键词：工作原理、结构特点、基本方程式计算、、级的各种能量损失、性能、功率、调解与控制、安全可靠性以及选型 速度式离心压缩机的介绍:1.借助高速旋转的叶轮，使气体获得很高的速度，然后让气体急剧降速，使气体的动能转变为压力能。aa2分类：离心式（进向排出）、轴流式（轴向排出）。3逐级增压点。 一、离心压缩机的典型结构与工作原理 单机压缩机：单级压力比较活塞式的低，如常采用的闭式后弯叶轮的单级压缩机的级压比仅为1.2~1.5 多级压缩机常采用：1常采用多级串联和多缸串联2分段与中间冷却以减少耗功3级数与叶轮圆周速度和元体分子量的关系。｛a.保证安全可靠，尽可能提高机组的效率b.材料性能允许及较高效率，尽可能减少压缩机动数，也减少机组对和数

量c.气体介质特性，分子量大的气体比分子量小的气体所需级数较少d.达到较高压力比，则必须增加级数｝ A.总结构：转子→转轴｛叶轮、轴套、平衡盘、推力盘、联 轴器 定子｛扩压器、弯道、回流管、蜗壳、机壳注意：1在转子与定子之间需要密封气体之处还没有密封组件。 2由叶轮和固定部件构成一级，级是压缩机实现气 体压力升高的基本单位（使气体增压） 3压力比一般在3以上，有的高达150，甚至更高 B.级的典型结构： 级是离心压缩机使气体增压的基本单元。分为三种形式即首级、中级和末级。

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离心压缩机的性能计算可以通过试验和理论计算两种方法来实现。试验方法是 通过实际操作离心压缩机并测量相应的参数来获取性能数据，而理论计算方法则是基于离心压缩机的设计参数和运行条件，通过建立数学模型来计算性能。 3.1 试验方法 离心压缩机的试验方法是一种直接且可靠的性能计算手段。通过在实际环境下 进行离心压缩机的运行和测试，可以获得基本的性能参数。试验方法可以通过流量计、压力计和温度计等传感器测量性能参数，并采用现场数据采集系统来记录和处理数据。 然而，试验方法需要大量的时间和资源，并且受到现场条件和操作技术的限制。因此，在离心压缩机的性能计算和优化过程中，试验方法常常与理论计算方法相结合，以提高计算效率和准确性。 3.2 理论计算方法 离心压缩机的理论计算方法基于流体力学和热力学原理，通过建立数学模型来 计算性能参数。常用的理论计算方法包括理想气体模型、熵气体模型和实际气体模型等。 理论计算方法需要准确的物理和气体流动参数作为输入，包括气体的热力学性质、流速分布和叶轮几何特性等。通过对这些参数进行计算和优化，可以预测离心压缩机的性能并优化设计。 4. 离心压缩机性能的优化方法 离心压缩机的性能优化旨在提高其效率、稳定性和能耗等方面。以下是一些常 用的离心压缩机性能优化方法： 4.1 叶轮设计优化：通过改变叶轮的几何特征，如叶片数目、叶片形状和叶排 角等，来改善离心压缩机的性能。叶轮设计优化可通过理论计算和数值模拟方法实现。

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蜗壳之后，气体进入扩压器，通过减小气体的流速，进一步提高气体的压力。 4、冷却器：冷却器用于降低气体的温度，防止气体温度过高导致压缩机性能下降。 5、控制系统：控制系统用于监测和控制压缩机的运行状态，包括转速、压力、温度等参数。 三、离心压缩机的优点和缺点 1、优点：离心压缩机具有效率高、压力范围广、可靠性高、使用寿命长等优点。同时，由于其结构简单，维护方便，使得离心压缩机在工业领域得到广泛应用。 2、缺点：然而，离心压缩机的缺点也不容忽视。由于其工作原理的限制，离心压缩机的流量和压力曲线存在不连续性。离心压缩机的能耗相对较高，对能源的需求较大。离心压缩机的启动和停止过程需要时间较长，无法实现快速响应。 四、结论 离心压缩机以其高效、可靠、使用寿命长等优点在工业领域占据着重

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离心式压缩机工作原理 离心式压缩机是一种常见的工业压缩机，它具有高效、稳定、低噪音等优点，在空调、制冷、气体输送、化工等行业应用广泛。本文将详细介绍离心式压缩机的工作原理。 一、离心式压缩机简介 离心式压缩机是指以离心力为主要作用力而工作的压缩机。它通过贯穿在转子上的叶 轮以及转子高速旋转产生的离心力将气体压缩，并将气体送入下游流体系统。离心式压缩 机通常由驱动机、压缩机本体以及控制系统三部分组成。 二、离心式压缩机工作原理 1. 压缩室转子运动 离心式压缩机的核心是压缩室，它由两个旋转的圆锥形元件组成，即进口叶轮和压缩 叶轮。进口叶轮和压缩叶轮之间有一个斜板，叫做导向叶片，将气体引导到压缩叶轮中 心。 在正常工作状态下，驱动机会将马达的动力传输到压缩机本体内的主轴，主轴在高速 旋转的将进口叶轮和压缩叶轮带动着一起旋转。进口叶轮将气体引入压缩室，气体在导向 叶片的作用下被引导到压缩叶轮的周围，并沿着压缩叶轮旋转，由于叶轮的高速旋转和离 心力的作用，气体的压力和密度逐渐增大，最终被压缩为高压气体。 2. 压缩室压力变化过程 在压缩室的运作中，气体在叶轮上和斜板上的作用下被压缩，并形成高压气体，这个 过程中压缩室内外的压力也随之变化。当气体经过进口叶轮后，压力和速度都较低，此时 气体压力和周围环境大致相同；当气体进入到压缩叶轮内部，并随着转子高速旋转时，气 体被不断加压，压力逐渐增大；当气体经过离心叶轮后，它达到了最高的压缩程度，压力 已达到了较高的水平，接下来经过出口通道进入下一个部分。 3. 出口通道与电机驱动 在离心叶轮的压缩作用下，气体被压缩成了高压气体，在压缩室的末端，压缩气体最 终经过出口通道被排出，在此之前，出口通道通常连接着一个冷却器，对高温气体进行冷却，冷却后的气体密度变大，且易于被输送到下游流体系统。 驱动离心式压缩机的电机通常是三相异步电机，它提供转子所需的动力，驱动离心叶 轮高速旋转，和气体进行压缩。在工作过程中，需要对压缩机进行实时监测和控制，确保 运行的稳定性和性能。

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离心压缩机叶轮过盈接触及传递扭矩研究 杨树华;侯秀丽;王宇;孟继纲;王开宇;肖忠会 【摘要】本文针对某离心压缩机叶轮，详细开展了基于有限元方法的非线性接触分析。深入研究了在离心载荷作用下过盈量和最大Von Mises应力、接触压力以及传递扭矩的关系，并根据叶轮做功传递扭矩的要求，给出了叶轮与轴之间适宜过盈量的设计建议和旋转松脱的甄别方法。%In this paper, one shrouded impeller in some centrifugal compressor is selected to do some detailed finite element analysis based on nonlinear contact theory. Considering the rotating inertial load, the residual interference between the shaft and impeller hole is obtained. Then thorough researches about relationships among the residual interference, the equivalent stress, contact stress and transmission torque are carried out. At last, according to the transmission torque requirement, some advices are brought up for rotating-loose estimate and interference determination. 【期刊名称】《风机技术》 【年(卷),期】2014(000)003 【总页数】4页(P40-43) 【关键词】离心压缩机;叶轮;过盈接触;传递扭矩 【作者】杨树华;侯秀丽;王宇;孟继纲;王开宇;肖忠会

压缩机的基本知识

离心式压缩机 一、离心式压缩机的发展概况 离心式压缩机是透平式压缩机的一种，具有处理气量大，体积小，结构简单，运转平稳，维修方便以及气体不受污染等特点。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，使离心压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复活塞式压缩机。 二、离心压缩机的工作原理和基本结构 1、工作原理 一般说，提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量，也就是缩短气体分子与分子之间的距离。为了达到这个目标，除了采用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法以外，还有一种用气体动力学的方法，即利用机器的作功元件（高速回转的叶轮）对气体作功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩流道中流动时这部分功能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。 2、基础结构 下面分别叙述压缩机流道中各组成部分（或称为通流元件）的作用。 吸气室：压缩机每段的第1级入口都设有吸气室，其作用是将气体从进气管均匀地导入叶轮的入口以减小气体进入时的流动损失。 叶轮：叶轮是离心压缩机中最重要的一个部件，驱动机的机械即通过此高速回转的叶轮叶片对气体作功而使气体获得能量，它是压缩机中唯一的作动部件，故亦称工作轮。叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮，也没有轮盖的半开式叶轮。 扩压器：气体从叶轮流出时，具有很高的速度，为了使这部分速度能尽可能地转化为压力能，在叶轮外缘的周围设置了流通截面逐渐扩大的流通空间，这就是扩压器。扩压器是由前后隔板组成的环形通道。其中不装叶片的称为无叶扩压器，装有叶片的称为叶片扩压器。 弯道：为了把从扩压器流出来的气体引导到下一级去进行再压缩，在扩压器外围设置了使气体由离心方向改变为向心方向的环形通道，称为弯道。弯道是由隔板和气缸内壁组成的环形空间。 回流器：为了使气流以一定方向（一般是轴向）均匀地进入下一级的叶轮入口，又在弯

超详细的离心式压缩机介绍

超详细的离心式压缩机介绍 离心式压缩机的工作原理 离心压缩机是产生压力的机械，是透平（旋转的叶轮）压缩机的一种。离心压缩机气体的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。 为了达到缩短气体分子与分子之间的距离，提升气体压力的目标，采用气体动力学的方法，即利用机械的作功元件（高速回转的叶轮），对气体作功，使气体在离心式的作用下压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道内这部分动能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理。 压缩机的分类

离心式压缩机的分类 （1）按轴的型式分：单轴多级式，一根轴上串联几个叶轮；双轴四级式，四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端，旋转靠电机通过大齿轮驱动小齿轮。（2）按气缸的型式分：水平剖分式和垂直剖分式。 （3）按级间冷却形式分类：级外冷却，每段压缩后气体输出机外进入冷却器；机

内冷却，冷却器和机壳铸为一体。 （4）按压缩介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。 离心式压缩机的特点 1、优点 由于是连续旋转式机械，可以大大地提高进入其中的工质量，提高功率。所以，离心式压缩机的第一个特点是：功率大。 由于工质量可以提高，必然导致叶片转速的提高，所以第二个特点是高速性。 无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单； 易损部件少，故障少、工作可靠、寿命长； 2、缺点： 单机容量不能太小，否则会使气流流道太窄，影响流动效率； 因依靠速度能转化成压力能，速度又受到材料强度等因素的限制，故压缩机每级的压力比不大，在压力比较高时，需采用多级压缩； 特别情况下，机器会发生喘振而不能正常工作； 离心式压缩机的性能参数 1、常用性能参数名词解释： ①级：每一级叶轮和与之相应配合的固定元件（如扩压器等）构成一 个基本的单元，叫一个级。 ②段：以中间冷却器隔开级的单元，叫段。这样以冷却器的多少可以 将压缩机分成很多段。一段可以包括很多级。也可仅有一个级。 ③标态：0℃，1标准大气压。 ④进气状态：一般指进口处气体当时的温度、压力。

化工用离心式压缩机详解

化工用离心式压缩机详解 一、化工离心式压缩机的基本组成与分类 1、化工离心式压缩机的基本组成 从外观上看一台压缩机，首先看到的是机壳，它又称气缸，通常是用铸铁或铸钢浇铸而成。一台高压离心式压缩机通常有两个或两个以上气缸，按其气体压强高低分别称为低压缸、中压缸和高压缸。 压缩机本体结构可以分为两大部分：转动部分，它由主轴9、叶轮6（本压缩机共有8叶轮）、平衡盘8、推力盘11以及半联轴器等零部件组成，称为转子。固定部分，是由气缸5、隔板7（每个叶轮前后都配有隔板）、径向轴承12、推力轴承10、轴端密封等零部件组成，常称为定子。 2、化工离心式压缩机的分类 在国民经济许多部门中，特别是在采矿、石油、化工、动力和冶金等部门中广泛地使用气体压缩机来输送气体和提高气体的压强。压缩机种类繁多，尽管用途可能一样，但其结构型式和工作原理都可能有很大的不同。气体的压强取决于单位时间内气体分子撞击单位面积的次数与强烈程度，如果增加容积内气体的温度，使气体分子运动的速度增加，可以使气体压强提高，但当温度降下来，气体压强又随之降低，而一般要求被压缩的气体应具有不高的温度，故此法不可取。因此，提高气体压强的主要方法就是增加单位容积内气体分子数目，也就是容积式压缩机（活塞式、滑片式、罗茨式、螺杆式等等）的基本工作原理；利用惯性的方法，通过气流的不断加速、减速，因惯性而彼此被挤压，缩短分子间的距离，来提高气体的压强，透平式压缩机的工作原理属于这一类。透平式压缩机是一种叶片式旋转机械，它利用叶片和气体的相互作用，提高气体的压强和动能，并利

用相继的通流元件使气流减速，将动能转变为压强的提高。一般透平式压缩机可以进行如下分类。 （1）按气体运动方向分类 ①离心式。气体在压缩机内大致沿径向流动。 ②轴流式。气体在压缩机内大致沿平行于轴线方向流动。 ③轴流离心组合式。有时在轴流式的高压段配以离心式段，形成轴流、离心组合式压缩机。 （2）按排气压力Pd分类 ①通风机。Pd＜0.0142MPa（表压）。 ②鼓风机。0.0142 MPa≤Pd≤0.245 MPa（表压）。 ③压缩机。Pd＞0.245 MPa（表压）。 （3）按用途和被处理的介质命名，如制冷压缩机，高炉鼓风机，空气压缩机、天然气压缩机、合成气压缩机、二氧化碳压缩机等等。 二、化工离心式压缩机的结构特点 1、主要部件的结构特点 （1）气缸和隔板气缸是压缩机的壳体，又称机壳。由壳身和进排气室构成，内装有隔板、密封体、轴承体等零部件。对它的要求是：有足够的强度以承受气体的压力；法兰结合面应严密，保持气体不向机外泄漏；有足够的刚度，以免变形。 ① 气缸的型式离心式压缩机气缸可分为水平剖分型和垂直剖分型（又称筒型）两种。气体压强比较低（一般低于50 MPa）的多采用水平剖分型气缸，气体压强较高或易泄漏的要采用筒型缸体。离心式压缩机常按气缸型式分类，分别称为水平剖分型和垂直剖分型压缩机。①、水平剖分型压缩机水平剖分型气缸有一个

离心压缩机工作原理

一、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汽部份进入叶轮，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。 二、基本结构 离心式压缩机由转子及定子两大部分组成，结构如图6-1所示。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 叶轮是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

主轴是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，应做得很光滑，在两者的间隙内要充满合适的润滑油，在正常操作下推力块不致磨损，在离心压缩机起动时，转子会向另一端窜动，为保证转子应有的正常位置，转子需要两面止推定位，其原因是压缩机起动时，各级的气体还未建立，平衡盘二侧的压差还不存在，只要气体流动，转子便会沿着与正常轴向力相反的方向窜动，因此要求转子双面止推，以防止造成事故。 5、联轴器 由于离心压缩机具有高速回转、大功率以及运转时难免有一定振动的特点，所用的联轴器既要能够传递大扭矩，又要允许径向及轴向有少许位移，联轴器分齿型联轴器和膜片联轴器，目前常用的都是膜片式联轴器，该联轴器不需要润滑剂，制造容易。 6、机壳

离心压缩机之结构特点

离心压缩机之结构特点 压缩机是一种通过压缩气体的体积，给气体增加压力的机械。压缩机的原理类似于泵，不同的是，泵是给液体加压，液体相对气体而言是一种不可压缩的介质，但气体的压缩性却非常好。因此，压缩机也有叫做压气机和气泵的。低压的通风机（~0.02MPa）和鼓风机(~0.2MPa)也是压缩机的一种。 压缩机的应用相当广泛，根据不同的需求，可以分为三类不同的压缩机：离心压缩机、轴流压缩机、容积式压缩（往复压缩机和回转式压缩机（如螺杆压缩机））。本文主要讨论的是离心压缩机。

下面是不同类型压缩机的性能比较。其中往复压缩机和回转式螺杆压缩机同属于容积式压缩机，特点是容积式压缩机具有容积周期性变化的工作腔，直接通过减小工作腔的体积来压缩腔内的气体。

离心式压缩机的主要特点 ?顾名思义，“离心”压缩机的气流方向是径向方向，所以有时也叫做径流压缩机，通过压缩机叶片的旋转（透平）将转子的机械能转换成连续流气体的动能。通过扩压器，气体的流速减小，气体的动能转换成势能（压能），同时扩压器截面积逐渐变小（不同于容积式，这里的容积的变化是固定的，扩压器是静态的工作腔），从而增加气体的压力。 ?易于设计和制造。 ?一般由汽轮机、电机、膨胀机或者燃气透平驱动。

?离心压缩机依不同的设计和应用，可有不同的分类。 优点： ?离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。 ?运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用低。 ?提升到相同的压力，比轴流压缩机需要的级数少。 缺点： ?如果不是多级离心压缩机，不能达到往复压缩机那样高的压缩比，不适用于气量太小及压比过高的场合。 ?与轴流压缩机比，因为重量和应力的限制，以及扩压器前部的面积的限制，离心压缩机用在大型喷气飞机的燃气引擎里是不切实际的。 离心压缩机的分类：压缩机的分类方法很多，这里分为两类 1. 工艺离心压缩机 ?水平剖分式：适用于低、中压乙烯、化肥行业

某型离心压缩机的气动性能优化设计

某型离心压缩机的气动性能优化设计引言 离心压缩机是一种常见的机械设备，广泛应用于空压机、涡轮机、冷冻系统等 领域。而某型离心压缩机的气动性能优化设计，在提升机械效率和降低能耗方面具有重要意义。本文将针对该型离心压缩机的气动性能进行优化设计，探讨其关键因素和改进方案，以提高设备的效率和可靠性。 1. 离心压缩机的工作原理 离心压缩机通过旋转离心叶轮，将气体吸入并加速旋转，接着将气体分离和压缩，最终排放压缩气体。其工作原理基于法向速度的加速和径向力的作用，将气体流体力学能转换为压力能。关键参数包括出口压力、流量和转速，这些参数的设计和调整决定了压缩机的性能。 2. 气动性能的关键因素 （1）转速：转速是决定离心压缩机性能的关键因素之一。较高的转速可以提 高流量和压力的输出，但也会增加能耗和机械磨损。因此，在气动性能优化设计中，需要平衡转速与能耗之间的关系。 （2）叶轮设计：离心叶轮的设计对气动性能影响显著。叶轮的尺寸、叶片数目、叶片形状和角度等都会影响气体的加速和压缩效果。合理的叶轮设计可以提高压缩效率和流量输出。 （3）进出口导流器：进出口导流器是影响离心压缩机气动性能的重要组成部分。导流器的设计和形状决定了气体流动的通量和流线性，对提高压缩机效率具有重要作用。 3. 改进方案

（1）优化叶轮的设计：通过流场仿真分析和试验验证，找到最佳的叶片形状和叶片角度，以提高叶轮的气动性能。同时，采用先进的材料和精密制造工艺，减少叶轮的摩擦和损耗，提高其耐久性和寿命。 （2）改进进出口导流器的设计：根据流体动力学模拟和实际测试数据，调整导流器的形状和位置，以减少流体的阻力和能量损耗。同时，合理设计进口导流器与叶轮之间的间隙，减少漏气现象，提高离心压缩机的压缩效率。 （3）自适应调速系统的应用：引入自适应调速系统，根据实际负载和需求，动态调整离心压缩机的转速和工作状态。通过智能控制算法和传感器技术，实现能耗的最优化和性能的动态平衡，提高设备的效率和运行稳定性。 4. 现有问题和挑战 目前，某型离心压缩机在气动性能上存在一定的问题和挑战。例如，转速过高时，能耗增加；叶轮设计不合理导致效率低下；进出口导流器形状不完善，导致能量损失等。解决这些问题需要综合考虑气动性能的各个因素，采取科学的设计和控制手段。 5. 结论 某型离心压缩机的气动性能优化设计是提高设备效率和降低能耗的关键一步。通过优化叶轮设计、改进进出口导流器和应用自适应调速系统等方法，可以提高离心压缩机的压缩效率和流量输出。未来的研究方向包括新材料的应用、智能化控制系统的开发和人工智能算法的引入，以进一步提升某型离心压缩机的气动性能和工作效率。 参考文献： 1. 李明, 陈建国. 离心式压缩机叶轮结构参数优化设计研究[J]. 工程技术与应用, 2022, 27(9): 34-37.

浅谈离心式压缩机安装技术的重要性

浅谈离心式压缩机安装技术的重要性 离心式压缩机机组安装技术是重要的工业技术之一，对国民经济的发展有着巨大的促进作用。近年来，我国离心式压缩机技术虽然取得了飞速发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，因此，加强对离心式压缩机安装技术的控制，对确保生产效益有着重要推动作用。 一、离心压缩机研究现状分析 随着各行业发展规模的扩大，对于离心压缩机的需求也在不断增加。这也就给压缩机的发展带来了很好的发展前景。 国内在离心压缩机三元叶轮的各类反命题设计方法中，以角动量不同分布来控制叶片几何型线的方法应用较广。角动量的分布规律直接决定叶片载荷的大小并影响流动方向、跨盘盖方向的速度分布，而速度分布对叶轮二次流的强度及叶片表面边界层的发展有决定性的影响，这必然影响到对叶轮边界层损失、分离损失和二次流损失的控制，因此合适的角动量分布是设计高性能叶轮最有效的手段。席光等人发展了一种以三维粘性分析为参考准则的实用设计方法，并利用CFD 软件FLUENT5.4 进行了数值计算，计算结果表明：角动量的不同分布对离心压缩机叶轮的压比和效率有明显的影响。 在发展以三维粘性分析为参考准则的离心压缩机三元叶轮的实用设计方法的基础上，王晓峰等人又探讨了将离心叶轮内部的三维粘性流动求解与试验设计技术以及响应面方法相结合的优化设计方法。响应面方法是试验设计与数理统计相结合的优化方法，在试验测量、经验公式或数值分析的基础上，对指定的设计点集合进行连续的试验，并在设计空间构造测定量的全局逼近，这样便可以全面观察响应变量在设计空间的变化。在详细探讨响应面优化设计方法的基础上，他们以某工业离心压缩机中间级叶轮为研究对象，采用响应面方法对其进行优化设计，结果表明：与原始叶轮相比，性能有较大改进。 二、离心压缩机基础放线及处理要点 首先，根据土建轴线标记，按图纸要求，划出压缩机机体中心线、电机中心线、进出口管中心线，同样划出润滑油系统和密封水系统的中心线；其次根据基础上红三角标高标志，设定各安装标高。标高由水准仪标定；再次铲削20～30mm 基础疏松表面，露出硬质混凝土层以放置临时垫铁；最后清除基础表面油污，地

大型离心压缩机的设计与性能优化

大型离心压缩机的设计与性能优化 随着人类工业的不断发展，对于压缩空气的需求越来越大。而作为压缩空气的 重要手段之一，大型离心压缩机成为了许多工业生产企业的首选。那么，对于大型离心压缩机的设计与性能优化，有哪些值得探究的方向呢？ 一、大型离心压缩机的设计基础与特点 大型离心压缩机可分为固定式离心压缩机和双吸式离心压缩机两种。固定式离 心压缩机始终保持同一方向的压缩空气流动，适合压缩低温气体，且不受管线阻碍；而双吸式离心压缩机由于其双侧进气的设计，适合压缩高温气体及大量含尘气体。 大型离心压缩机的设计中需要考虑到多种因素，如生产成本、能效比、噪音等。其中，生产成本对于产品的影响尤为重要。由于大型离心压缩机需要承受更大的压力和运行负荷，因此其结构设计及使用材料均需精密计算、慎重选择。在能效比方面，可通过优化空气流动的方式来实现，如增加叶轮数量、延长叶片长度等。而对于噪音问题，则可通过采用降噪材料、调整叶轮形态等措施来解决。 二、大型离心压缩机的性能优化 大型离心压缩机的性能优化可从以下几个方面进行： 1. 优化压气室结构 优化压气室结构可以提高大型离心压缩机的效率、降低噪音，同时还能延长设 备的使用寿命。其中，采用不同形态、数量的叶轮及蜗壳，可实现优化空气流动的效果。此外，采用双吸气式设计可以提升大型离心压缩机的重载能力，降低噪音，延长使用寿命。 2. 提高轴承寿命

在高速大负荷的情况下，大型离心压缩机轴承寿命是一个非常关键的问题。采 用高强度、耐磨耗的轴承材料、优化轴承结构等措施，可有效提高轴承寿命。此外，适当调整轴承间隙、使用适量润滑油等措施也能起到不错的效果。 3. 增强辅助装置功能 大型离心压缩机辅助装置包括滑环、密封装置、防尘装置等，这些装置的使用，能够提高设备的安全性、可靠性、运行稳定性等。例如，优化密封装置，能够有效减少泄漏现象，防止灰尘等异物侵入叶轮、轴承等关键部位，从而起到提高设备性能的效果。 以上仅是大型离心压缩机设计与性能优化的一些方向，实际上，还有许多其他 的问题需要考虑，包括节能减排、材料选择、维护保养等等。只有不断地与实际生产结合，进行科学研究和探索实践，才能够更好地应对日益复杂的工业生产需求，推动产业的不断发展。