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1、钳工培训,一、压 缩 机 运 行 原 理,内容,什么是压缩机压缩机的分类各种压缩机的特点及应用工作原理结构关键性的概念压缩机与透平常见的密封型式,压缩机,什么是压缩机？用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压缩机。也有把压缩机称为“压气机”和“气泵”的。提升的压力小于0.2MPa时，称为鼓风机。提升压力小于0.02MPa时称为通风机。,压缩机的分类,按工作原理分类1容积式压缩机 直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。2动力式压缩机 它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与
2、此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。动力式压缩机也称为速度式压缩机。,按排气压力分类,按压缩级数分类 单级压缩机 气体仅通过一次工作腔 或叶轮压缩 两级压缩机 气体顺次通过两次工作 腔或叶轮压缩 多级压缩机 气体顺次通过多次工作 腔或叶轮压缩，相应通 过几次便是几 级压缩机,容积流量分类 名 称 容积流量(m3min)微型压缩机 1 小型压缩机 110 中型压缩机 10100 大型压缩机 100,压缩机按结构或工作特征的分类,离心式压缩机,工作原理,离心式压缩机依靠动能的变化来提高气体的压力。当带叶片的转子(即工作轮)转动时，叶片带动气体转动，把功传递给气体
3、，使气体获得动能。进入定子部分后，因定子的扩亚作用速度能量压头转换成所需的压力，速度降低，压力升高，同时利用定子部分的导向作用进入下一级叶轮继续升压，最后由蜗壳排出。对于每一台压缩机，为了达到设计需要压力，每台压缩机都设有不同数量的级数和段数，甚至有几个缸体组成。,由物理学可知，回转体的动量矩的变化等于外力矩，则 T=m(C2UR2-C1UR1)两边都乘以角速度，得 T=m(C2UR2-C1UR1)也就是说主轴上的外加功率N为：N=m(U2C2U-U1C1U)上式两边同除以m则得叶轮给予单位质量介质的功即叶轮的理论能量头。,特点与应用,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，
4、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；,机组单位功的重量、体积及安装面积小；机组的运行自动化程度高，调节范围广，且可连续无级调节；在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度；润滑油与介质基本上不接触，从而提高了冷凝器及蒸发器的传热性能；对大型压缩机，可由蒸气动力机或燃气动力机直接带动，能源使用经济合理；,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
5、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；,由于以上特点，离心式压缩机与其他型式压缩机相比有显著的优越性，被广泛地应用于下列工况：大流量需长周期平稳运行压比不高 在我们石化行业，离心式压缩机傲视群雄地担负着装置或系统的动力循环任务，昵称“循环机”，是装置名符其实的心脏。,结构,离心式压缩机主要由以下几部分组成转子 主要由轴、叶轮、隔套，平衡鼓(盘），半联轴器组成。定子 包括机壳，端盖，导流隔板，支 撑轴承和级间密封（梳齿密封）轴封止推轴承油路及保护装置,级是压缩机作功的最基本的单元，在级中叶片带动气体转动，把功传递给介质，使介质获得动能。通过由隔
6、板构成的扩压流道和扩压槽,介质的一部分动能转化为压力势能，并被导入下一级继续压缩。中间级有叶轮、隔板、级间密封等，末级是由叶轮、隔板和蜗壳组成,吸入室,作用是将介质均匀地引导至叶轮的进口，以减少气流的扰动和分离损失。它的结构比较简单，有轴向进气和径向进气两种。径向进气结构多采用于多级双支承压缩机中。,叶轮(工作轮)叶轮是一个最重要的部件，通过叶轮将能量传递给气体，使气体的速度及压力都得到提高。,影响叶轮性能的主要因素是叶片的弯曲形状。按叶片出口端弯曲方向的不同，可分为后弯、前弯及径向叶轮三种类型。由于后弯式叶片的级效率较高，因此被广泛采用。叶轮是高速旋转的部件，要求材料具有足够的强度。为了减少
7、振动，叶轮和轴必须经过动平衡试验，以达到规定的动平衡要求。,隔板与级间密封,隔板将压缩机的各级分隔开，并由相邻的面构成叶轮出口的扩压器、弯道和回流室。来自叶轮的气体在扩压器通道内将一部分动能转化为压力能并通过弯道和回流室到达下一级叶轮入口，气体在弯道和回流器的流动，可以认为压力和速度不变，仅改变气体的流动方向。隔板分为上、下两半，沿水平中心面分开。在隔板外圆圆周方向装有齿形密封圈，与安装在叶轮轮颈上的耐磨环构成梳齿密封，从而防止气体在级间串通。,作用是把扩压器流出的气体汇集起来排出去。由于外径和流通截面逐渐扩大，也起到使气流减速和扩压的作用。,蜗壳,支撑轴承（又称径向轴承）,径向轴承为多油楔、
8、压力润滑的可倾瓦块式轴承。压力油径向进入，通过小孔润滑瓦块和支撑块，然后向侧向排出。轴承由等距离分布在轴径圆周上的几个瓦块组成。瓦块是钢制的，内表面衬有巴氏合金，背面有凹进去的支撑座，相应地在瓦座上有支撑块。瓦面与轴径及瓦座均为同心圆，而瓦块支撑座的圆弧曲率大于瓦座支撑块的圆弧曲率这样瓦背与瓦座在轴向上为线接触，以利于瓦块摇摆灵活更好地与转轴间形成油楔，但瓦块在轴向上并不能摆动。,这种轴承有如下优点：进一步改善轴瓦中流体的动力学性能。轴径圆周上受力均匀，因而运转平稳，以最大限度的吸收转子的径向振动。轴承抗油膜振荡性能好。,止推轴承,离心压缩机在正常工作时，由于出入口存在的压差形成一指向低压侧（
9、入口侧）的轴向推力。压缩机的平衡装置能平衡大部分的轴向力，残余轴向力则由止推轴承承担，其止推块称为主止推块。另外在启动时由于气流的冲击作用，往往产生一个反方向的轴向推力，使转子向高压侧窜动；为此在主推块的对面增设副止推块。这种型式的止推承称作双端面止推轴承。止推轴承一般安装压机吸入侧。常用的型式为：金斯伯利型（KINGSBURY)。,11-CST-2101,机壳,压缩机机壳是将介质与大气隔绝，使介质在其间完成能量转换的重要部件。它还具有支承其他静止部件，如隔板、密封等的功能。机壳重量大，形状复杂，在其外部连接有进气、排气、润滑油、密封介质等管道，两侧的端盖上带有轴承箱和轴向密封室。对于高压压缩
10、机，机壳一般采用筒型结构，低压压缩机则采取水平剖分结构，烯烃工厂的机组均采用水平剖分。,平衡盘（鼓）,由于叶轮两侧的压力不相等，在转子上受到一个指向叶轮进口方向的轴向椎力。为了减少止推轴承的载荷，往往在末级之后设置一个平衡盘。因平衡盘左侧为高压，右侧与进气压力相通，因而形成一个相反的轴向推力，承担了大部分的轴向推力，减轻了止推轴承的负荷。,平衡盘的工作原理,平衡室P3,平衡管至入口,平衡腔P4,轴向力PA,平衡力PB,出口压力P2,入口压力P1,轴向力的形成：叶片前后的压力差产生了一个由出口指向入口的轴向力。PA=P2-P1平衡力的形成：压缩机出口介质经过轴套间隙到达平衡腔，形成平衡腔压力P4
11、。再经过平衡盘间隙来到平衡室，形成平衡室压力P3，并通过平衡管回到入口。由于平衡盘间隙和入口压力的双重影响，使得P3P4，二者压力差在平衡盘上产生了一个与轴向力反向的平衡力。PB=P4-P3注：P1 P3 P4 P2,同时也可以看出作用在叶轮上的压力差与作用在平衡盘上的压力差之间的关系：PA PB 由于平衡盘的面积小于叶轮的公称面积，所以平衡力轴向力，因此，压缩机的平衡装置只能平衡掉一部分轴向力，剩下的则由推力轴承承担。,当轴向力发生变化时，平衡力也将随之发生变化，这种自我调整主要表现在以下两个方面：压力的自我调节 轴向力发生变化的起源是叶轮的前后压力（P1、P2）发生了变化，由于平衡盘的前后
12、压力（P3、P4）均是来源于P1和P2，所以，平衡力是随动于轴向力的，而且这种调节与轴向力的变化是同向的，但幅度要小于轴向力的变化幅度。,结构上的自动调节 轴向力的变化会导致转子窜动，这种窜动又会使平衡盘间隙发生改变，从而引起平衡室压力（P4）的变化，最终改变平衡盘的平衡力。这种自动调节同样也是正向的，而且比压力的自动调节高效，幅度也大。,平衡鼓 大型离心式压缩机和离心泵的轴向力是相当大的，相应需要的平衡力也很大。在这种情况下，平衡盘自身的强度以及它跟轴的结合难以满足要求，因此在大型离心式压缩机和离心泵上通常使用有足够轴向厚度的平衡鼓结构。加氢压缩机11-C-3501即采用平衡鼓结构。平衡鼓和
13、平衡盘平衡原理一致，结构相似，只是由于结构的原因，平衡鼓不能实现结构上自动调节。在实际设计中也有采用“鼓+盘”的方式将两者的优势结合起来。,11-C-5501,需要特别说明的是，裂解气压缩机（11-C-2000）属于一个特殊情况。由于压缩机的三个压缩段均属于中间抽气再压缩，因此，设计上巧妙地将每段的两个压缩块采取叶轮“背靠背”的方式，从而使两个压缩块的轴向力相互抵消。因此裂解气压缩机的每个压缩段均没有设置平衡装置。,MP段,HP段,叶轮,关于离心式压缩机的几个概念,喘振 所谓喘振是指当离心式压缩机的入口流量低于一特定值时压缩机的能量头不足以克服背压而在气道内形成的一种周期性往复振荡现象。,压缩
14、机工况变化时的特性曲线,右下图所示为离心式压缩机的特性曲线。若压缩机在设计工况A点下工作时，气流方向和叶片流道方向一致，不出现边界层脱离现象，效率达最高值。当流量减小时(工作点向A1移动)，气流速度和方向均发生变化，使非工作面上出现脱离现象，当流量减少到临界值(A1)点时，脱离现象扩展到整个流道，使损失大大增加，压缩机产生的能量头不足以克服背压（排气压力），致使气流倒流，倒流的气体与吸进来的气体混合，流量增大，叶轮又可压送气体。但由于吸入气体量没有变化，流量仍然很小，故又将产生脱离，再次出现倒流现象，如此周而复始。这种气流来回倒流撞击的现象称为“喘振”，它将使压缩机产生强烈的振动和噪声，严重时
15、会损坏叶片甚至整个机组。,压缩机工况变化时的特性曲线,为了防止当压缩机工况发生变化时发生喘振现象，机组中须采取反喘振措施。即从压缩机出口旁通部分气流直接进入压缩机的吸入口，加大它的吸入量，从而避免喘振现象的发生。目前，在离心式压缩机上均采用独立的反喘振系统。系统根据出入口压力、温度计算出当前工况下的入口流量并与系统中的当前工况喘振流量进行比较，从而控制反喘振控制阀的开度。烯烃工厂的离心压缩机均采用的是美国GE公司的PLC系统。另外，美国TRICON公司的TS-3000计算机控制系统也被广泛地使用。,一般来说，反喘振控制器具有以下特点：反喘振控制阀为快开慢关型。控制系统将设计喘振线（图中黑线，制
16、造工厂运用多点回归法计算）提前10%为实际控制线（图中红线），再提前10%为控制阀动作线（图中蓝线）。也就是说，入,口实际流量点一旦进入蓝线左侧，反喘振控制阀就开始打开，并根据离红线的横坐标距离确定开度，到达红线时控制阀全开。每发生一次喘振，反喘振控制阀动作线就提前10%至校正动作线（图中绿线）。只有复位后才回归原位。,堵塞,所谓堵塞即流量已达最大值，如图中的A2点，此时，压缩机流道中某个最小截面处的气流速度达到了音速，流量不可能继续增加。从堵塞点(最大流量点)到喘振点(最小流量点)这一范围，称为离心式压缩机的稳定工作区。它的大小也是压缩机性能好坏的标志之一。,由右图可看出，压缩机真正安全的运
17、行区域是由四部分构成的。脱口转速密封工作最低转速喘振工况堵塞工况,喘振工况,堵塞工况,脱扣转速,密封工作转速,临界转速,转轴的转速达到某一数值时，轴所受的外力频率与轴的自振频率一致，将发生共振，此时轴的运转便不稳定而发生显著的反复变形。严重时将使轴、轴承、零件甚至于整个机械设备遭到破坏，轴共振时的转速称为临界转速，常用nc表示。转轴的临界转速nc与转轴材料的弹性特性，轴的形状、尺寸、支承形式以及轴上圆盘动件质量有密切的关系。,轴在共振时的临界转速在理论上有无穷多个，可分为一阶、二阶、三阶。工作转速高于一阶临界转速(nc1)的轴称为挠性轴，低于一阶临界转速的轴称为刚性轴。烯烃工厂所有的泵均为刚性
18、轴，不需要考虑临界转速的影响。压缩机则全是挠性轴，由于高于一阶的其他阶次临界转速都远高于工作转速，所以实际运行中只考虑一阶临界转速，我们常说的临界转速也只指一阶临界转速。,压缩机决不允许在临界转速上运行，在压缩机的转速控制系统中，临界转速的5%区域均不允许停留。,离心式压缩机的轴端密封,离心式压缩机的轴端密封是指将压缩机内部介质与外部环境相隔离，防止机内介质向机体外泄漏的一种装置。离心式压缩机的轴端密封主要有以下几种型式：轴向密封：浮环密封、阻塞密封径向密封：单端面螺旋槽式机械密封、干气密封,轴向密封,轴向密封是防止介质沿轴向泄漏到机体外。浮环密封：常用于中、高压离心压缩机中。这是因为传统的机
19、械密封在周速大于40m/s、温度高于200以后很难适应。浮环密封机理 浮环密封属于流阻型非接触式动密封，是依靠密封间隙内的流体阻力效应而达到阻漏目的。由于存在间隙，避免了固体摩擦，适用于高速情况，即可封堵液体，也可封堵气体。,清洁油出口,清洁油进口,污油出口,内浮环,外浮环,浮环密封有下列优点：1）密封结构简单，比机械密封零件少。2）对机器的运行状态并不敏感，有稳定密封性能。3）密封件不产生磨损，密封可靠，维护简单、检修方便。4）因密封件材料为金属，坚固耐高温。5）浮环可以多个并列使用，组成多层浮动环，能有效的密封10MPa以上的高压。6）能用于1000020000r/min的高速旋转流体机械
20、，尤其使用于气体压缩机，其许用速度高达100m/s以上，这是其他密封所不能比拟的。,7）只要采用耐腐蚀金属材料或里衬耐腐蚀的非金属材料（如石墨）作浮动环，可以用于强腐蚀介质的密封。8）因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小，使机器有较高的效率。浮环密封的缺点：密封件的制造精度要求高，环的不同心度和端面的不垂直度和表面粗糙度对密封性能有明显的影响。对气体介质虽然密封性好，但需要一套复杂而昂贵的自动化供油系统。,阻塞密封：常用于低压、低转速且工艺介质可以与密封介质混合的工况。密封原理：气体阻塞密封完全是利用梳齿密封层次减压的原理。,密封气体,抽气,径向密封,所谓径向密封是指将介质在轴向的泄漏通过一定
21、的结构转变为径向的泄漏，并在径向进行密封。其典型的结构形式是机械密封式。目前在压缩机上使用较多的单端面螺旋槽式机械密封、干气密封等均是在机械密封的基础上加以改进而来。,单端面螺旋槽式机械密封 原理与结构：动、静环之间依靠轴的高速旋转产生相对运动，在密封油的作用下形成油膜；动环的密封端面上有螺旋状牙槽对封油起泵送循环作用；外侧浮环对封油起限流保压作用；在隔离室内注入干净的新氢，防止循环气污染封油。,压力侧,螺旋形牙槽,干气密封：干气密封是二十世纪六十年代末期从气体动压轴承的基础上发展起来的一种新型非接触式密封。该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行。由于密
22、封非接触运行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，适合作为高速、高压设备的轴封，在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。烯烃工厂的离心式压缩机全部采用英国的约翰克兰公司的这一密封形式。,干气密封具有如下优点：1）密封无磨损，使用寿命长、运行稳定可靠；2）密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；3）与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小，是一种环保型密封；4）密封辅助系统简单、可靠，不需要密封油系统，因此消除工艺流程中的气体被油污染，使用中也不需要维护。,干气密封的缺点：密封自身结构复杂，零部件多，对加工工艺、产品设计和装配能力要求较高。适应工况变
23、化的能力不强。工艺介质必须允许与密封干气相混。需要一定压力的气源，气源压力至少高于介质压力0.2MPa。有微量气体进入工艺流程。,动压槽形状,干气密封的工作原理,密封用干气以稍高于介质压力注入一级密封室，与工艺介质混合进入一级密封的动静环，由于动环上动压槽的泵送增压作用将动静环推开一稳定的间隙，同时在密封室形成一稳定的、随动的、略高于介质压力的密封压力。从一级密封泄漏出的气体一部分经一级放空排放出去，另一部分经级间密封进入第二级密封。这样，经过两级密封后，泄漏出来的气体量已非常少，压力也很低，这部分气体被隔离气阻止向外扩散，而是与隔离气一道从二级放空安全地排放出去。,干气密封的关键因素有：密封
24、气的压力、一级泄放压力、级间密封间隙。其中一级泄放压力和级间密封间隙直接决定着二级密封的工作状态。,干气密封的现场控制,70,二、低温泵,2023/4/13,71,一、低温液体泵的概述1.低温液体泵在空分流程中的作用-用于液体循环；-贮槽与槽车灌送；-从贮槽抽取液体压入汽化器供充瓶；-用于管网运输（包括后备系统输送泵和产品液体直接输送进管网）。,2023/4/13,72,2.低温液体泵的分类,按不同工作方式为基础的各种泵的结构型式，根据其不同特点主要可分为往复式低温液体泵和离心式低温液体泵。,2023/4/13,73,往复式低温泵,一.概述1.1往复式低温泵的分类（1）按与输送介质接触的工作构
25、件可分为：活塞泵和柱塞泵；（2）按泵的工作原理或流量的脉动特性可分为：单作用泵、双作用泵、单缸泵、双缸泵、多缸泵等；（3）按活塞（柱塞）中心线所处的位置可分为：卧式泵、立式泵、角度泵等；（4）按泵排出压力高低分为：低压泵（Pd10.0MPa）；,往复式低温液体泵,流量：602000l/h出口压力：3.0MPa 16.5MPa、,2023/4/13,75,1.2 往复式低温液体泵的工作原理,图1单作用低温泵工作原理示意图 1-吸入阀 2-排出阀 3-泵缸 4-活塞（或柱塞）5-十字头 6-连杆 7-曲柄,2023/4/13,76,1.3 往复式低温液体泵的工作特点,（1）瞬时流量是脉动的（2）平
26、均流量（即泵的流量）是恒定的（3）泵的压力取决于管路特性,2023/4/13,77,2.主要性能参数,2.1泵的流量 Q 2.2 排出压力 Pd（泵的排出压力Pd不是泵固有的特性，它取决于管路特性。）2.3吸入压力 Ps 2.4 泵的功率N和效率 一般活塞泵=0.60.9;柱塞泵仅为=0.20.5,2023/4/13,78,3.低温往复泵的结构形式,3.1泵型与总体结构形式往复式低温泵就其液力端往复运动副来分，可分为活塞泵和柱塞泵。其中运动件上有密封元件的叫活塞泵，无密封元件的叫柱塞泵。,2023/4/13,79,3.1泵型与总体结构形式,柱塞式低温泵 1-出口阀 2-前柱塞3-泵体 4-缸套
27、 5-推杆 6-密封器 7-十字头 8-凸轮,2023/4/13,80,低温活塞泵液力端1泵头支承 2密封器 3活塞 4缸套 5泵体6排出阀 7吸入阀 8真空夹套 9活塞环 10导向环,2023/4/13,81,3.2泵阀的结构,泵阀是往复泵工作过程的直接组成件，也是往复泵中最重要的易损件之一。其基本要求有：1）阀应能及时启、闭，关闭速度和关闭滞后角不应大于允许值，以减少关闭冲击和回流损失；2）密封可靠，减少或避免关闭后的漏损；3）尽可能减小水力阻力损失；4）根据不同的输送介质、技术参数，选择相应的材料、阀瓣和阀座材料,并保证足够的强度和刚度；5）结构简单、拆装方便，尽可能有良好的互换性；6）
28、工作平稳、噪音小，寿命长。,2023/4/13,82,3.3传动端结构型式,往复泵传动端主要由机体、曲轴（凸轮）、连杆、十字头等主要零部件组成。对于泵内减速的，传动端内还有减速机构，常用齿轮传动、皮带轮传动、蜗杆传动等。,2023/4/13,83,3.4 空气室结构,往复式低温泵的流量输出是脉冲式的，必然会对吸入管道和排出管道产生脉动，引起振动，导致原动机的负载不均匀，对管道及泵的正常工作也有影响。空气室是清除管路内流量脉动的一个很有效的装置。它利用空气室内气体的压缩和膨胀来贮存或放出比平均流量多或少的那部分液体，从而达到减少管路中流量脉动的目的，也即我们常用的液体阻尼器来稳压。,2023/4
29、/13,84,作用原理如图所示,2023/4/13,85,4.使用知识,4.1安装注意事项（1）液力端（泵头）部分1）液力端处在低温环境中，所采用的材料是铜材和不锈钢或固体润滑材料，表面粗糙度细，注意不要碰伤。2）供装配用的零、部件，必须严格去油脂和水分，防止尘土进入泵内部。3）对于低温部分，必须做好绝热保冷工作，应尽量避免外界热量侵入。真空夹套不得损坏。4）排气管道要畅通、口径要足够大，使得已汽化的气体及时排出，避免气体进入泵缸。,2023/4/13,86,5）进、排液阀的密封面应仔细均匀的密合，要经过气密性试验无严重泄漏。也可用简单的煤油检验，以不漏为好。试后去除油脂。6）安装活塞、导向环
30、和活塞杆时，不要损伤密封面，注意缸套镜面清净、光洁。7）注意密封器的密封面，做到运动要灵活且没有泄漏，运转时以不结冰和霜为佳。,2023/4/13,87,8）所有密封垫均应退火处理，在重复使用三次后、必须退火后再使用。在安装和保存密封垫和密封面过程中，避免碰伤密封面。紧固螺钉在拧紧时，受力要均匀，要对称地拧紧而不要单边受力，使各螺钉均匀的压紧密封面。9）在安装补偿元件时，不应使波纹管承受不必要的安装力和力矩。10）在低温操作条件下，应严格禁止重新拧紧紧固件。11）按图样规定控制死隙尺寸。,2023/4/13,88,（2）机身（箱体）1）一定要按有关技术条件安装无级变速器、电磁调速控制器、传动机
31、构等，并要保证运动部件的精度。2）注意保证润滑条件和润滑油的油面。3）用正确方法安装滚珠轴承。将轴承加热后，自然的滑套在轴上，不要采用敲打的方法。4）安装时注意活塞杆的绕度，也要注意同轴度，要确保在作往复运动中，使活塞杆和密封摩擦面有良好的工作状态。5）安装时应避免传动端的油脂进入液力端（泵头）。,2023/4/13,89,4.2操作,往复式低温泵安装就绪后，应慢慢打开进液管上阀门，低温液体缓慢进入泵内，打开排气管上阀门放气，在冷却过程中要盘车，不得卡住，对密封器视情况再次压紧。经过1015min后，打开泵上的放气阀，如看见有低温液体流出，初步可认为冷却工作基本结束，关放气阀。盘车无异常，即可
32、点车验证电动机旋转方向是否正确。如与图样或机器上旋转箭头指示方向不符，可对调电机接线柱上任意两根电源线，即可转换旋转方向。,2023/4/13,90,开动泵后，发现排出管道外部有霜，说明已有低温液体排出。调节排出管道上的排出阀（注意不可关死），使排出压力上升到所需的排出压力。如果仅用于充瓶，只要将排出阀开大，让泵的压力随气瓶（或系统）的压力升高而升高。观察密封面工作情况，并正确调节。,2023/4/13,91,一般情况下，往复式低温泵进入运转后，应能稳定地工作。若发生故障，先分析原因。当不能排除时先关电动机，关闭进液管上阀门，从泵上放液管放掉低温液体。待泵恢复到常温后，才可拆除泵，也可用加热空
33、气加热以缩短时间。重新安装时，泵内部应进行干燥，及去油脱脂处理。,2023/4/13,92,4.3故障及其处理,1）排液不畅或完全不排液1）吸入管道中提供的吸入压力不足。可以用增加吸入压力，增高液面，必要时增大吸入管路的内径，缩短吸入管路的长度。2）绝热保冷不良，热量大量侵入，液体温度升高而汽化。一般以绝热层外无水凝结为好。3）有气堵现象。检查进液管道及增设排气管道，要使排气通畅。,2023/4/13,93,4）气液分离器安装不适宜或有故障。应拆除检修或改装排气管道。5）听不到进液阀工作轻微的撞击声，电动机负荷明显降低，泵不能正常进液，缸套中有气。应采取排气措施，也可能未充分冷却，再次进行冷却
34、。6）进、排液阀密封面受损、弹簧断裂，有异物附在密封面上。拆除检修损坏零件，对密封面进行修正。7）活塞环磨损。这是一个渐变过程，不会突然发生。更换活塞环。,2023/4/13,94,（2）排压不稳或受压1）液体阻尼器容量不够或气相体积不足。选择合适的液体阻尼器。阻尼器上部不应有绝热材料，上部应是气相空间。2）泵头部分存在气体。采取排气措施，检查压力表；检查真空夹套是否失去真空度。3）密封器泄漏。密封器有严重冰霜，妨碍泵正常工作。应再次调节密封比压；有否异物、冰进入密封部分；密封件是否磨损。针对故障原因，更换零件、干燥去湿。,2023/4/13,95,低温试验,试验短片,96,离心式低温液体泵,
35、2023/4/13,97,1.离心式低温泵的工作原理,离心式低温泵是利用叶轮旋转产生的离心力使液体的压力升高而达到输送目的。其工作介质虽然是一种沸点很低，极易挥发的液体，但在良好的保冷条件下，空分上的液化气是一种流动性好，并且十分清洁的流动介质，它的运动规律和一般流体相符。,2023/4/13,98,泵工作时，液体一方面随着叶轮一起旋转，同时又从转动着的叶轮里向外流。液体随着叶轮的旋转运动称为圆周运动，其速度称为圆周速度，用u表示，方向与叶轮圆周切线方向一致。液体从旋转着的叶轮里向外的流动称为相对运动，其速度称为相对速度，用w表示，方向与叶片相切。液体相对于泵体的运动称为绝对运动，其速度称为绝
36、对速度，用v表示，绝对速度等于圆周速度和相对速度的向量和。离心泵基本方程式将液体在叶轮内的流动状态与叶轮所作的功联系起来，叶轮叶片传递给液体的能量仅与液体在叶片入口和出口速度的大小和方向有关。用液柱高度表示的扬程仅与液体的运动状态有关，与液体种类无关。,2023/4/13,99,2.离心式低温泵的分类 按轴的位置分为：立式和卧式 按密封形式分为：机械密封和充 气迷宫密封 按叶轮级数分为：单级和多级 按工作介质分为：液氧泵，液氩泵和液氮泵等,2023/4/13,100,3.离心泵工作特点,叶轮叶片传递给液体的能量仅与液体在叶片入口和出口速度的大小和方向有关。用液柱高度表示的扬程仅与液体的运动状态
37、有关，与液体种类无关。,2023/4/13,101,4.离心式低温泵的主要性能参数,（1）流量：泵在单位时间内排出液体的数量，有体积流量Q和重量流量G两种表示方法。（2）扬程：单位重量液体通过泵后所获得的能量。用H表示，单位用m液柱表示，但习惯上简略为m。（3）转速：泵轴每分钟的转数，用n表示，单位为r/min（4）效率：包括容积效率，水力效率，机械效率和总效率。（5）功率：用N表示，单位用KW表示。,2023/4/13,102,5.离心泵的性能曲线,通常,把表示主要性能参数之间内部规律的曲线称为离心泵的性能曲线或特性曲线,实质上,离心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式。通常是以下三
38、种曲线来表示。（1）流量-扬程曲线（Q-H）（2）流量-功率曲线（Q-N）（3）流量-效率曲线（Q-）,2023/4/13,103,离心泵的性能曲线,2023/4/13,104,6.离心泵装置性能和工作点,当泵装置系统稳定工作时，输送系统所需要的能量H系统就是泵提供的扬程H，输送系统流量Q也就是流经泵的流量。这样，输送系统和泵两者就共同构成了整个泵装置的性能。如果把泵的性能曲线H-Q和输送系统性能H系统-Q用同一比例画在一起，则两条曲线的交点A既符合泵的性能，又符合输送系统的性能，这就是泵运行的“工况点”，并有一组扬程，流量，功率，效率等装置性能指标。,2023/4/13,105,从装置性能的
39、分析，我们可以归纳为以下几点：（1）离心泵装置的性能，如流量、扬程等,决定于泵和管路装置条件两方面的性能，不能忽视任何一方的影响因素。（2）工作点A应落在泵的高效区，且在汽蚀点C的左边才能保证本泵装置性能良好、工作可靠。同时在泵装置发生性能故障时，也可以进行分析、校核，找寻造成性能故障的原因所在。,2023/4/13,106,（3）若要改变泵装置的性能，即移动工作点，可以通过改变管路系统的性能和泵的性能两方面的任一方面来实现。（4）从使用部门来讲，为防止汽蚀的发生（或提高吸入高度），应尽可能地采用最短的吸入管路，减少可有可无的管件，放慢管内流速等方法，以减少h1，提高ha。并绝对禁止用吸入侧阀
40、门来调节流量。（见图5）,2023/4/13,107,装置性能分析图,2023/4/13,108,7.离心泵的汽蚀,泵汽蚀的原因：泵通过旋转的叶轮对液体作功，使液体能量增加，在相互作用过程中，液体的速度和压力是变化的。通常，离心泵叶轮入口处是压力最低的地方。如果这个地方的压力等于或低于在该温度下液体的汽化压力PV，就会有蒸汽及溶解在液体中的气体从液体中大量逸出，形成许多蒸汽与气体混合的小气泡。这些小气泡随液体流到高压区时，由于气泡内是汽化压力，而气泡周围大于汽化压力，产生压差，在这个压差作用下，气泡受压破裂而重新凝结。,2023/4/13,109,在凝结过程中，液体质点从四周向气泡中心加速运动
41、，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生很高的局部压力。这些气泡如果在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续打击在金属表面上。在压力很大，频率很高的连续打击下，金属表面逐渐因疲劳而破坏，通常把这种破坏称为剥蚀。在所产生的气泡中还杂有一些活泼气体（如氧等），借助气泡凝结时所放出的热量，对金属起化学腐蚀作用。化学腐蚀与机械剥蚀的共同作用，就更加快了金属损坏速度，这种现象就是汽蚀破坏现象。,2023/4/13,110,如何避免汽蚀现象,为了尽可能避免汽蚀现象，在流程设计时，应该使液体在进泵之前有一定的过冷度，同时泵体要安装在较低的位置，使液体进口处有一定的静压头。此外要注意保冷，尽量
42、减少冷损失。,2023/4/13,111,8.泵型及总体结构型式,泵头的基本结构有吸入室，叶轮和压出室，这三部分组合在一起，形成泵的流通部分。1吸入室 2叶轮 3扩散管 4蜗壳,2023/4/13,112,泵的轴封,旋转的泵轴和固定的泵体间的密封简称轴封。轴封是泵的一个重要问题，密封的好坏直接影响泵工作的安全可靠性。目前常用的密封有机械密封和充气迷宫密封。,2023/4/13,113,机械密封,机械密封是用固定在转轴上的动环和固定在静止机壳上的静环，依靠弹性元件来使其紧密配合，使转轴缝隙和液体通路隔断，而达到阻止液体泄漏的作用。机械密封在密封性能较好的前提下开车方便，消耗功率少，但是制造复杂，
43、价格昂贵，损坏件不易更换。另外，在材料上不好选择.尤其低温场合的密封。,2023/4/13,114,机械密封封实物图,2023/4/13,115,槽车泵实物图,2023/4/13,116,充气迷宫密封,按迷宫结构型式，充气迷宫密封可分为单齿充气迷宫密封和双齿充气迷宫密封。单齿充气迷宫密封的密封间隙难以控制，迷宫密封长度也比较短，密封效果不是很好。双齿充气迷宫密封在转动的内迷宫套和静止的外迷宫套上均有密封齿，二者相互啮合，这种迷宫密封长度长，间隙小，密封效果好。密封气为常温产品气体或干燥空气，压力要高出液体泵的叶轮背压0.01MPa。并且密封气控制系统要带有压力表。充气密封不存在材料的磨损问题，
44、适于长期运转，但需有密封气源。,2023/4/13,117,充气迷宫密封现场实物图,2023/4/13,118,充气迷宫密封流程示意,2023/4/13,119,9.泵的维护及操作,一般在泵运行过程当中进行的日常维护，应注意机组的响声和振动情况是否正常。观察各类仪表反映出来的关于泵等设备的各项工作性能数据。当离心泵装置在停车后，要注意保持清洁工作，当停车时要立即放去泵内的液体，以防止泵内液体汽化后造成泵内压力升高而损坏泵。,2023/4/13,120,安装时注意要点,（1）低温泵装配零件严禁沾上水分和油脂，零件必须用溶剂洗涤干净，干燥后再进行装配。（2）不仅泵本身要保冷，泵的吸入管线也必须有保
45、冷措施，以防止在运行中从外界吸入热量，使液体汽化，影响泵的性能。（3）泵及管路内如有油，水分和空气等，当通入低温液体时要结冰，因此在泵投入运行之前需去油脱脂清洗干净，然后用干燥的氮气等进行扫气，赶出泵内的水分和空气，并进行预冷。（4）低温泵的吸入口和吸入管路应有排气装置，使泵在运行前或运行中能及时排除逐渐积存的气体，保证低温泵可靠地工作。,2023/4/13,121,下面以充气迷宫密封的低温泵为例，简单介绍其操作：开车：（）点车，观察电机旋转方向是否正确。（）带有密封气的泵要检查密封气是否畅通。（）关闭出口阀，打开放气阀。（）缓慢打开进口阀，使泵缓慢冷却，在泵冷却的过程中，要经常盘车，不允许有
46、卡死或有轻重现象。（）启动：检查密封气体压力，各控制气路压力是否稳定。待放气阀有液体放出，即可关闭放气阀，准备启动。全开进出口阀门，再盘一下泵，检查转子与迷宫处有否卡死现象，启动泵。,2023/4/13,122,（）泵启动后若出口压力不能上升，则打开放气阀继续对泵进行预冷。当泵启动正常，再次检查关于密封气的设定是否符合要求。注：离心式低温泵装置中阀门的打开和关闭必须是缓慢和逐步的。,2023/4/13,123,停车,停车：（）先关进口阀，后关出口阀，密封气体继续保证供气。（）打开放气阀（）加温吹除使泵的部件温度回升到常温后才能停止密封气。,2023/4/13,124,10.常见故障及处理方法,2023/4/13,125,谢 谢 大 家！,
