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離心壓縮機(jī)工作原理與喘振的原因
2021-12-15 13:42
一、 離心式壓縮機(jī)的工作原理與特點(diǎn)
離心式壓縮機(jī)一般是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪增速帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。蒸發(fā)器出來(lái)的制冷劑蒸氣經(jīng)吸氣室進(jìn)入葉輪。葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪上的葉片即驅(qū)動(dòng)氣體運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生一定的離心力，將氣體自葉輪中心向外周拋出。氣體經(jīng)過(guò)這一運(yùn)動(dòng)，速度增大，壓力得以提高。顯然，這是作用在葉輪上的機(jī)械能轉(zhuǎn)化的結(jié)果。
氣體離開葉輪進(jìn)入擴(kuò)壓器，由于擴(kuò)壓器通道面積逐漸增大，又使氣體減速而增壓，將其動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。為了使制冷劑蒸氣繼續(xù)提高壓力，則利用彎道和回流器再將氣體引入下一級(jí)葉輪，并重復(fù)上述壓縮過(guò)程。被壓縮的制冷蒸氣從后一級(jí)擴(kuò)壓器流出后，又由蝸室將起匯集起來(lái)，進(jìn)而通過(guò)排氣管道輸送至冷凝器，這樣就完成了對(duì)制冷劑蒸氣的壓縮。
特點(diǎn)：
1、單機(jī)制冷量大；
2、相同冷量時(shí)，尺寸小重量輕占地面積小；
3、磨損件少連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，維修費(fèi)用低；
4、振動(dòng)小，基礎(chǔ)簡(jiǎn)單；
5、工作中制冷劑混油少，因而蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱性能好；
6、能量調(diào)節(jié)的范圍及節(jié)能效果好；
7、大型機(jī)可實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)。
8、不適用于氣量太小及壓比過(guò)高的場(chǎng)合。
9、穩(wěn)定工況區(qū)較窄，氣量調(diào)節(jié)雖較方便但經(jīng)濟(jì)性較差。
二、離心式壓縮機(jī)典型結(jié)構(gòu)
離心式壓縮機(jī)使用于不同的制冷劑和蒸發(fā)溫度時(shí)，其缸數(shù)、段數(shù)(按中間冷卻器分段)和級(jí)數(shù)相差很大，總體結(jié)構(gòu)上也有差異，但組成部件不會(huì)改變，各部件的原理也相同。
1、轉(zhuǎn)子組成
葉輪：是壓縮視中對(duì)氣體作功的惟一部件，它由輪盤、葉片和輪蓋所組成。葉輪隨主軸高速旋轉(zhuǎn)后，氣體受旋轉(zhuǎn)離心力和流道中擴(kuò)壓流動(dòng)的作用。使氣體的壓力和速度在離開葉輪時(shí)都得到提高。
主軸：支持旋轉(zhuǎn)部件及傳遞轉(zhuǎn)矩
2、固定元件組成
吸氣室：使氣體在進(jìn)入葉輪之前形成一個(gè)負(fù)壓，以便將氣體均勻地引入葉輪，以減少進(jìn)口損失。
進(jìn)口導(dǎo)葉：空調(diào)用壓縮機(jī)在葉輪之前裝有進(jìn)口導(dǎo)葉，若改變其角度即可改變進(jìn)入葉輪流量的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)制冷量的目的。
擴(kuò)壓器：無(wú)葉和有葉兩種。無(wú)葉擴(kuò)壓器是由兩側(cè)隔板組成的環(huán)行通道，隨著徑向距離的增大，截面通道面積也隨之增加，使從葉輪出口出來(lái)的高速氣體速度逐漸減慢，壓力得到提高；有葉擴(kuò)壓器是在流道中裝有葉片，在同樣直徑下，流道面積增加更多，因而氣流速度減小更快，壓力增加更多。
彎道和回流器：把從擴(kuò)壓器出口后的氣體引到下一級(jí)去繼續(xù)壓縮，彎道使氣體轉(zhuǎn)彎?；亓髌髦杏袑?dǎo)向葉片．使氣體均勻地引入到下一級(jí)葉輪人口。
蝸室：將從擴(kuò)壓器或葉輪后的氣體匯集起來(lái)并引向機(jī)外。蝸室的通道面積是逐漸增大的．其出口接一段擴(kuò)壓管，對(duì)氣體起到降速擴(kuò)壓作用。
除上述外，壓縮機(jī)還有其它一些部件。如：減少氣體從葉輪出口倒流到葉輪入口的輪蓋密封；減少級(jí)間漏氣的軸套密封；開啟式機(jī)組還有軸端密封；減少軸向推力的平衡盤；承受轉(zhuǎn)子剩余軸向推力的推力軸承及徑向軸承等。
為了使壓縮機(jī)持續(xù)、安全和高效地運(yùn)行，還設(shè)置一些輔助設(shè)備和系統(tǒng)，如增速器、聯(lián)軸器、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)控制、監(jiān)測(cè)及保護(hù)系統(tǒng)等。
三、離心壓縮機(jī)喘振
“喘振”應(yīng)該是離心式制冷壓縮機(jī)特有的一個(gè)特征。它表現(xiàn)在當(dāng)單級(jí)離心式制冷壓縮機(jī)在低負(fù)荷下（額定負(fù)荷的25%以下）運(yùn)行時(shí)，容易發(fā)生“喘振”，造成周期性地增大噪聲和振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞壓縮機(jī)。
壓縮機(jī)喘振
當(dāng)壓縮機(jī)的進(jìn)口流量小到足夠的時(shí)候，會(huì)在整個(gè)擴(kuò)壓器流道中產(chǎn)生嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)失速，壓縮機(jī)的出口壓力突然下降，使管網(wǎng)的壓力比壓縮機(jī)的出口壓力高，迫使氣流倒回壓縮機(jī)，一直到管網(wǎng)壓力降到低于壓縮機(jī)出口壓力時(shí)，壓縮機(jī)又向管網(wǎng)供氣，壓縮機(jī)又恢復(fù)正常工作。
當(dāng)管網(wǎng)壓力又恢復(fù)到原來(lái)壓力時(shí)，流量仍小于機(jī)組喘振流量，壓縮機(jī)又產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)失速，出口壓力下降，管網(wǎng)中的氣流又倒流回壓縮機(jī)。如此周而復(fù)始，一會(huì)氣流輸送到管網(wǎng)，一會(huì)又倒回到壓縮機(jī)，使壓縮機(jī)的的流量和出口壓力周期的大副波動(dòng)，引起壓縮機(jī)的強(qiáng)烈氣流波動(dòng)，這種現(xiàn)象就叫做壓縮機(jī)的喘振。一般管網(wǎng)容量大，喘振振幅就大，頻率就低，反之，管網(wǎng)容量小，喘振的振幅就小，頻率就高。
壓縮機(jī)喘振的特征
1、壓縮機(jī)的工況及不穩(wěn)定，壓縮機(jī)的出口壓力和入口流量周期性的大幅度波動(dòng)，頻率教低，同時(shí)平均排氣壓力值下降。
2、喘振有強(qiáng)烈的周期氣流聲，出現(xiàn)氣流吼叫。
3、機(jī)器強(qiáng)烈振動(dòng)。機(jī)體、軸承、管道的振幅急劇增加，由于振動(dòng)劇烈、軸承潤(rùn)滑條件遭到破壞，損壞軸瓦。轉(zhuǎn)子與定子會(huì)產(chǎn)生摩擦、碰撞，密封元件將嚴(yán)重?fù)p壞。
防止壓縮機(jī)喘振的條件：
1、防止進(jìn)氣壓力低、進(jìn)氣溫度高、和氣體分子量小等。
2、防止管網(wǎng)堵塞使管網(wǎng)特性改變。
3、要堅(jiān)持在開、停車過(guò)程中，升降速不可太快，并且先升速后升壓和先降壓后降速。
4、開、關(guān)防喘閥時(shí)平穩(wěn)緩慢。關(guān)防喘閥時(shí)要先低壓后高壓，開防喘時(shí)要先高壓后低壓如萬(wàn)一出現(xiàn)“旋轉(zhuǎn)失速”和“喘振”時(shí)，應(yīng)全部打開防喘閥，增加壓縮機(jī)的流量，然后再根據(jù)具體情況進(jìn)行處理。
壓縮機(jī)異常振動(dòng)的原因：
1、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上葉輪等零部件不均勻磨損或掉塊，壓縮機(jī)的不均勻穿聲腐蝕，造成轉(zhuǎn)子不平衡。
2、固定在轉(zhuǎn)子的某些零件產(chǎn)生松動(dòng)、變形和位移，使轉(zhuǎn)子重心改變。
3、轉(zhuǎn)子中有殘余應(yīng)力，在一定條件下，該殘余應(yīng)力使轉(zhuǎn)子彎曲。
4、定子部件與轉(zhuǎn)子部件間隙過(guò)小，產(chǎn)生摩擦，轉(zhuǎn)子受摩擦而局部升溫而產(chǎn)生彎曲變形。
5、聯(lián)軸器故障或不平衡。
6、轉(zhuǎn)子對(duì)中不好
7、軸承磨損、軸承座松動(dòng)或壓縮機(jī)的基礎(chǔ) 松動(dòng)。
8、壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振。
