8.3 Центробежные компрессоры

Центробежный компрессор по принципу действия и по своей кон­струкции сходен с центробежным насосом. В простейшем случае он состоит из рабочего колеса и нагнетательной камеры, выполненной в виде спирали (улитки). В многоступенчатом компрессоре имеются все элементы многоступенчатого насоса: лопаточные диффузоры,

диафрагмы, лопатки обратного направляющего аппарата (ОНА), межступенчатые уплотнения (рис. 8.5). При повышения отноше­ния давлений необходимо охлаждать газ, но водяные рубашки корпуса компрессора ^усложняют конструкцию. Поэтому компрес­соры выполняют в отдельных корпусах с расположением проме­жуточных холодильников между ними. В каждом корпусе разме­щают последовательно несколько колес, причем первая ступень может иметь двухсторонний подвод.

Рис. 8.5 Конструктивные элементы центробежного компрессора.

1 — рабочее колесо; 2 — лопаточный диффузор; 3 — обратный направляющий аппарат; 4 — межступенчатое уплотнение.

В отличие от насосов рабочие колеса ступеней многоступенчатых компрессоров могут быть неодинаковыми. При сжатии объем газа уменьшается, поэтому при желании сохранить в определенных гра­ницах скорости потока площади каналов рабочих колес высших ступеней должны быть уменьшены за счет диаметра или ширины колеса или за счет того и другого вместе. Иногда во всех ступенях устанавливают одинаковые колеса, что упрощает конструк­цию машины; при этом скорости и соответственно мощности в отдель­ных ступенях получаются неодинаковыми.

Рабочие колеса, вследствие больших окружных скоростей, дости­гающих 500 м/сек, а следовательно, больших напряжений в них выполняют из легированной стали с необходимой термической обра­боткой.

Рис. 8.6 Центробежный компрессор.

Для больших скоростей движения газа в целях уменьшения гидравлических потерь внутренняя поверхность рабочих колёс должна быть гладкой; с наружной стороны для снижения дисковых потерь диски даже полируют. Рабочие колеса закрытого типа выполняют сборными, с отдельным покрывающим диском. Лопатки фрезеруют из тела основного диска, а также изготовляют из листовой стали или алюминиевого сплава и закрепляют в дисках заклепками. При­меняют также открытые колеса, часто с радиальными лопатками. В этом случае вход в канал рабочего колеса под некоторым углом обеспечивается вставными лопатками (предкрылками).

Рис.8.7 Лабиринтные уплотнения.

Рис. 8.8 Система масляного уплотнения вала центробежного компрессора.

1 — винтовой насос; 2 — линия подвода газа к аккумулятору; 3 — линия подвода газа к регулятору; 4 — уплотняемый подшипник; 5 — слив масла в поплавковую камеру; 6 — слив масла из поплавковой камеры; 7 — поплавковая камера; 8 —регулятор перепада.

При больших скоростях вращения, применяемых турбокомпрессорах, валы их часто бывают «гибкими», потому что рабочая частота вращения превышает крити­ческую. Сравнительно небольшая неуравновешенность вращающихся масс может вызвать большие центробежные силы, которые приводят к вибрации Машины и в некоторых случаях к задеванию ротора в уплотнениях, а иногда и к их поломке. Поэтому ротор с собран­ными на нем колесами тщательно балансируют и устанавливают в подшипниках корпуса с большой точностью.

Осевой сдвиг ротора, вызванный износом упорного подшипника, контролируется специальным реле, останавливающим машину при недопустимом сдвиге.

В турбокомпрессорах применяют главным образом подшипники скольжения с чугунными или стальными вкладышами, залитыми баббитом. Осевые усилия, действующие на ротор, воспринимаются торцами одного из вкладышей, в большинстве случаев специальными

самоустанавливающимися колодками. Смазка их осуществляется подачей масла под давлением от специального роторного насоса в количестве, обеспечивающем их наденшое уплотнение. Качество смазки в подшипниках поддерживается в строгих границах, так как несущая способность опор рассчитана на определенную вязкость масла.

Между ступенями турбокомпрессора, а также в местах выхода вала из корпуса устанавливают лабиринтные уплотнения — глад­кие (рис. 8.7, а) шли ступенчатые (рис. 8.7, б), создающие при дви­жении газа через щели значительные гидравлические сопротивления. Размер щели s стремятся выполнить по возможности небольшим (в пределах 0,15—0,30 мм).

В случае вредных или взрывоопасных газов центробежный ком­прессор имеет специальную систему масляного уплотнения вала. Схема такой системы приведена на рис. 8.8. Винтовой насос 1 подает масло в подшипник компрессора 4. Заполняя зазор между валом и вкладышем, масло герметизирует выход вала из корпуса компрессора, после чего сливается по обе стороны подшипника. При этом в сторону рабочего колеса сливается меньшая часть, так как с этой стороны в корпусе компрессора имеется противодавление газа. Чтобы преодолеть последнее, необходимо поддерживать давле­ние масла несколько большим, чем давление газа в корпусе компрес­сора. Такое превышение давления поддерживается регулятором 8.