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据说离心压缩机将来要这样发展,你怎么看?
发布时间:2018-03-21


  观点1:通过压缩机叶轮材料和汽轮机末级叶片材料的升级,提速、减级数、空压机降成本是当前单轴式离心压缩机技术的发展趋势。

  观点2:多轴式压缩机具有效率高、价格低、占地小的优势,在非危险性气体压缩中的应用己非常广泛、成熟,已成为国内外空分行业压缩机的主力机型。

  观点3:单轴式与多轴式联合的创新模式,可靠性高于多轴式压缩机,这是当前离心压缩机技术发展的新动向。

  单轴式离心压缩机的技术进展

  早期的离心压缩机都是将驱动机布置在低压缸的端部,这是因为当时的汽轮机和电动机只有单轴伸产品。如压缩机由双缸或三缸组时,低压缸的轴就需传递压缩机的全部轴功率,造成低压缸的轴、轴承、轴封的直径都要加大。由于低压缸的轴粗,又是径向进气,轴的干扰使首级叶轮进气室内部流场不均匀度很大,使得级效率和单级压比有所降低。

  随着时间的推移,单轴式离心压缩机的缺点逐渐暴露出来,例如进气不均匀,不易实现调速,转子不易抽出,每一次速度提高都要通过齿轮箱来实现。这样,对于多级压缩机来说,实现起来相当繁琐,结构庞大,成本较高。

  目前市场上已有很多方法克服单轴式离心压缩机的缺点。MCO型压缩机就是对新比隆MCL型单轴式压缩机的一次有效的改进。首先通过将首级由闭式叶轮改为悬臂半开式,叶轮外径加大,后几级闭式叶轮的外径减小,出口加宽,提高了整机效率。采用四个叶轮为背对背排列,并采用两端低压,中间高压的布置方式,比曼透平公司的RIK型四个叶轮同向排列合理,最后采用外置式冷却器,使抽芯清洗操作简单。

  若施工要求为单级式或两级式压缩机,则传统的单轴式压缩机还勉强可以实现。若为多级压缩,考虑到级间的进出口风筒布置和各级的轴向布置,螺杆机以及由此带来的转子临界转速和振动等问题,则传统的单轴式压缩机是难以实现或不合理的。

  多轴式离心压缩机的技术进展

  驱动机与齿轮箱中部的大齿轮轴相联,大齿轮驱动三个小齿轮,小齿轮轴的两端悬臂安装离心式叶轮,六个蜗壳形机壳用螺栓固定在齿轮箱的两侧。小齿轮轴穿过蜗形壳体处装有轴封,小齿轮轴穿过齿轮箱处装有油封。

  由以上结构可以看出,多轴式离心压缩机的叶轮直径和转速都能最佳匹配,因此各级叶轮的工作效率较高,并且每级叶轮为轴向进气,流动状态更为均匀,故而提高了级效率。另外由于高速化,每级叶轮压比高,获得同样的压缩比,需要的叶轮数远远少于单轴式压缩机,因此,造价低体积小。

  多轴式压缩机早期主要用于空分装置,用转速为1500r/min的电动机通过联轴器与大齿轮轴直联。之后它推广到化工行业,驱动机用高速的蒸汽透平或燃气透平,需增设齿轮箱减速后再驱动大齿轮。这种传动方式虽然损失约2%的功率,增加减速箱的投资与占地面积,但用汽轮机对化工装置热能的综合利用很有利。当然,多轴式压缩机在结构上存在一些缺点,因此它不适合变转速调节性能。

  另外,多轴式压缩机首次投运前需要对外部管道设备进行彻底的清洗。由于多轴式压缩机的叶轮转速在2~5万r/min之间,齿轮的节圆速度在130~200m/s之间,因此外部管道(气路、油路)及设备的吹扫和清洗是否彻底,对高速运转的叶轮和齿轮的安全极其重要。

  “单轴式低压缸+多轴式高压缸”的新模式

  任何高压比多级离心压缩机都有高压段,高压段性能的优劣对整机性能的影响极大。相比单轴式压缩机,多轴式压缩机的高压段性能更为良好。因此,如果将单轴式压缩机的高压段改用多轴式,整台压缩机的性能就可大幅度提高。另一方面,如前所述,大流量、高压比离心压缩机如采用纯多轴式机型,级数过多会降低运行的可靠性。

  基于以上两种原因,国内外出现了“单轴式低压缸+多轴式高压缸”的新模式,空气压缩机分别发挥各自的优势,整机性能明显提高。而国内大型空分装置中有三种型式的离心式空压机组,其中曼透平公司生产的RIKl40-4型压缩机就是采用了“单轴式低压缸+多轴式高压缸”的新模式,技术性能较好。

  总结

  (1)早期的某些单轴式压缩机驱动机布置在双缸机组的端部,造成了低压缸的轴、轴承、轴封的直径都要加大,目前国内外很多压缩机制造厂已对此进行了改进。通过压缩机叶轮材料和汽轮机末级叶片材料的升级,提速、减级数、降成本是当前单轴式离心压缩机技术的发展趋势。

  (2)多轴式压缩机具有效率高、价格低、占地小的优势,在非危险性气体压缩中的应用己非常广泛、成熟,已成为国内外空分行业压缩机的主力机型;对压比要求不太高的化工气体的压缩,应用范围正逐步扩大。

  (3)对高压比离心压缩机,国内外出现了单轴式与多轴式联合的创新模式,分别发挥各自的优势,与常规的单轴式相比,整机性能明显提高;联合模式的可靠性高于多轴式压缩机,这是当前离心压缩机技术发展的新动向。


(责任编辑:青岛力高信机械有限公司)

  



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