1 離心壓縮機基本工作原理

在大中型低壓流程空分設備中，一般都采用了離心壓縮機來壓縮原料氣體——空氣和壓縮產品氣體——氧氣等，空氣壓縮機的壓力比一般為6~8；氧氣壓縮機的壓力比為6～30或更高。

首先對DA350-61型離心壓縮機進行介紹：DA350-61型離心空氣壓縮機的設計流量為370m3/min，出口壓力為720kPa（7.35kgf/cm2），由2500kW電動機驅動，通過增速齒輪增速到8600r/min。整個壓縮機由一個帶有六個葉輪的轉子及與其相配合的固定元件組成。為了節(jié)省壓縮機的損耗和不使氣體溫度過高，整個壓縮機被分為三段，每段由兩個葉輪及與其相配合的固定元件組成，空氣經過第一段壓縮后，由蝸殼把空氣從壓縮機中引出，引向中間冷卻器進行冷卻，冷卻以后，再由吸氣室進入第二段。與第一段相同，繼續(xù)進行增壓和壓縮后的中間冷卻。然后空氣再通到第三段進行最后的增壓，空氣壓力升高到所需要的壓縮機出口壓力，即Pc=720kPa。

在壓縮機的每個段里，常常是由幾個或一個壓縮機級組成的。這種“壓縮機級”簡稱為“級”，由一個葉輪及與其相配合的固定元件所構成。這些固定元件一般由吸氣室、擴壓器、彎道回流器及蝸殼等組成。因此，對于任何復雜結構型式的離心壓縮機都可以認為是由級所組成的。下面介紹級中的葉輪及與其相配合的固定元件的作用與原理。

1）吸氣室

吸氣室是用于把所需壓縮的氣體，由進氣管道或中間冷卻器的出口，均勻地引入葉輪去進行增壓。因此，在每段壓縮機的第一級進口都設置了吸氣室。

2）葉輪

葉輪也稱為工作輪，它是壓縮機中的一個最重要的部件。氣體在葉輪葉片的作用下跟著葉輪做高速的旋轉。而氣體由于受旋轉離心力的作用，以及在葉輪里的擴壓流動，使氣體通過葉輪后的壓力得到了提高。此外，氣體的速度能也同樣是在葉輪里得到提高的。

3）擴壓器

氣體從葉輪流出時，它具有較高的流動速度，為了充分利用這部分速度能，常常在葉輪之后設置通流截面逐漸擴大的擴壓器，用以把速度能轉化為壓力能，以提高氣體的壓力。

4）彎道與回流器

為了把擴壓器后的氣體引導到下一級葉輪繼續(xù)提高壓力，在擴壓器后面常設置使氣流拐彎的彎道及將氣體引入下一級葉輪進口的回流器。

5）蝸殼

蝸殼的主要作用是把擴壓后或葉輪后面的氣體匯集起來，并把氣體引到壓縮機外部，使它流向氣體輸送管道或流到冷卻器進行冷卻。此外，在匯集氣體的過程中，在大多數情況下，由于蝸殼外徑的逐漸增大和通流截面的漸漸擴大，也對氣流起到一定的降速擴壓作用。

在離心壓縮機中，除了級的組成部分外，為了減少壓縮機外部和內部的漏氣，在壓縮機的機殼兩端設置了前軸封和后軸封。在主軸和葉輪輪蓋進口端設置了軸封和密封。此外，為了減少葉輪作用到推力軸承上的軸向推力，通常還設置有平衡盤。

2 壓縮機級的典型結構型式

任何復雜結構型式的離心壓縮機都是由級組成的。對于離心壓縮機級來說，即使級的形式很多，但從基本結構上來看，通常分為中間級和末級兩種。

圖1所示為中間級的形式，它由葉輪1、擴壓器2、彎道3和回流器4等組成。氣體經過中間級后，將直接流到下一級繼續(xù)進行增壓。在離心壓縮機的每一個段里，除了段中的最后一級外，都屬于這種中間級。圖2所示為末級的形式，它由葉輪1、擴壓器2、蝸殼3等組成，氣體經過這一級增壓后，將排出機外，流入冷卻器進行冷卻或送往使用單位。

圖1 離心壓縮機的中間級

1—葉輪；2—擴壓器；3—彎道；4—回流器；5—蝸殼

對于這兩種級的結構型式來說，葉輪1是這兩種級所共同具有的，只是在固定元件上有所不同。對于末級來說，它是以蝸殼 3（圖2）取代中間級的彎道3和回流器4（圖1），有時還取代了級中的擴壓器2（圖1）。

在離心壓縮機級的設計中，應首先解決這兩種典型級的設計問題。

圖2 離心壓縮機的末級

1—葉輪；2—擴壓器；3—蝸殼