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压缩机的发展概况
2018-11-13 21:55
    压缩机的发展概况

 一、压缩机概述

        大型压缩机主要应用于化工、石油、制冷和气动领域,21世纪的今天,离心压缩机、往复压缩机、螺杆压缩机是大中型空压机压缩机的三大主流

(1)离心压缩机占主导地位

(2)推动离心压缩机发展的动力

a.设备机组的大型化在很多大型设备机组中,往复压缩机已无法胜任,往复压缩机般体积硕大无比,占地面积也相当可观,因此要求用离心压缩机取而代之

b.清洁气体的要求离心压缩机所压缩的气体不会被润滑油污染,同时中间冷却器的传热性能得到改善,且可省去油分离装置

c.可靠性要求正确设计与制造的离心压缩机可靠性很高,一般都只需单台运行,而往复压缩机目前还不能做到不用备机,因为在一般的运行过程中,气阀、活塞与填料的更换是难以完成的。
 
二、离心压缩机实用化的因素

a.三元流理论等流场计算的实用化应用三元流理论可以正确设计离心压缩机的叶轮流场与蜗壳流道,大幅度提高了离心压缩机的性能,近年来,计算机的飞速发展及各种成熟软件的编制使这种计算变得很方便.

b.物性数据的完善对被压缩气体性质的掌握、各种实际气体热力学过程研究的完善加深了压缩机设计和研究人员对气体压缩过程能量变换的认识,提高了计算的正确性和准确性

c.五轴数控侁床等精密加工设备的应用完善的设计而无加工手段也枉然,自20世纪60年代发展起来的数控加工设备能够很好地满足空间精密加工的要求,这对离心压缩机及其他具有复杂加工表面的机器的发展起了举足轻重的推动作用

d.工艺流程的改进在高压范围内,离心压缩机的应用还有相当的困难,为适应离心压缩机的工作特点,各种需要高压的工艺逐渐通过改进而在低压下完成。

e.离心压缩机流量与压力根据气体性质,目前高压离心压缩机压力达15~25MPa,有个别文献报道在气动领域中应用已达70MPa。最小的空气动力用离心压缩机流量为10m/min.

(2)往复压缩机仍为大中型生产系统中的重要设备往复压缩机在经历了19世纪末至20世纪中叶的辉煌后,在一些领域中已逐渐被离心压缩机所取代,但有四个因素使它显得仍很有生命力。

①类型规格繁多从气量和压力两方面来看,往复压缩机的型式是非常多的,具有极其宽广的应用范国,一些产品只能中小规模生产而又需要较高的压力,它只能由往复压缩机来完成。

②低密度气体压缩的需要氢气、甲烷等密度小的气体用离心压缩机压缩相对较困难,而往复压缩机则不存在这方面的限制。

③往复压缩机本身的不断完善经过百余年的努力,往复压缩机的研究与制造已相当完善,如气缸内工作过程与气阀的数学模拟,管路系统的压力脉动与管道振动的数学模拟,零部件结构强度的有限元分析,制造中普遍应用加工中心保证高的零部件形位及尺寸精度等。往复压缩机的可靠性与寿命有了很大的提高,一些工艺系统中已可做到单机运行而不用备机;即使是问题最多的气网,其可靠性也大大提高,对于清洁气体,低压级已可达8000以上,中高压级也可达4000~6000h,就热效率而言,往复压缩机在众多机种中处于领先地位。

④新材料的应用材料科学的发展也为往复压缩机提供了方便,现在气缸无油润滑在15MPa以下已较容易实现,用PEEK(聚醚醚)材料制造的气阀流量系数和流通面积有了很大的提高,由此降低了压缩机的功率消耗,同时,非金属阀片的撞击噪声也低于金属
阀片。因此,现代往复压缩机已不再是令人烦恼的机械产品

(3)螺杆压缩机螺杆压缩机取得进展的基础是基于以下几个方面

①工作腔内喷油技术的应用采用工作腔内喷油技术,可对压缩过程进行内冷却,单级压力比可达8~10,而且排气温度较低(不超过150℃);并且阳、阴螺杆可以进行自啮合驱动,结构大为简化;同时,喷入工作腔的润滑油所起的密封作用使对螺杆的加工精度要求
也相应降低。

②对螺杆型线的深人研究针对严重影响螺杆压缩机性能的密封线泄漏问题现在已制造出一些先进的型线,使螺杆压缩机纵向接触线长度、泄三角形与压缩终了封闭容积处于最优情况,由此使压缩过程的泄漏大大降低

③精密螺杆专用侁床与磨床的研制成功这些生产设备的出现使螺杆型线的加工不仅精度大为提高,而且生产效率也大大提高。

④噪声的降低气罩式降噪的实现使原本噪声比往复压缩机大的螺杆压缩机反倒变成了低噪声压缩机,因此,在3~100m2/min的动力用空气压缩机、驱动功率在7~50kW的空调与制冷压缩机、相应范围的其他气体压缩机中,螺杆压缩机占据了主导地位。但螺杆压
缩机的压力一般低于4MPa或压力比在10以下,也即它的工作范围不会有离心压缩机与往复压缩机那么广泛。20世纪50年代以后,螺杆压缩机得到了飞速发展,以致现在和可以预见的将来它将在很大范围内取代往复压缩机。
 
 
       

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