2MCL457离心压缩机结构设计说明书.docx

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1、2MCL457 离心压缩机构造设计东 北 大 学2023 年 6 月Design of 2MCL457 centrifugal compressorNortheastern University June 2023毕业设计论文任务书毕业设计论文题目：2MCL457 离心压缩机构造设计设计(论文)的根本内容： 一、设计工作图一套：总计折合 4 张 0#图。其中包括：1、2MCL457 离心压缩机总装配图 1 张 0#；2、上壳体零件图 1 张 0#；3、下壳体零件图 1 张 0#；4、其他零部件图，折合共计一张 0#。二、设计文件一套：其中包括：设计说明书、设计计算、专题局部、参考 文献列表、外

2、文翻译原文、译文。毕业设计论文专题局部：题目：单轴多级离心压缩机转子的制造与质量把握争论 根本内容：一、叶轮的加工方案及质量把握。二、主轴的加工。三、转子动平衡方案的选择。学生承受毕业设计论文题目日期指导教师签字：年月日- I -东北大学机械学院本科生毕业论文摘要2MCL457 离心压缩机构造设计摘 要压缩机是用以提高各种气体压力的一种通用机械，是机械工业中量大面广的产品之一。在国民经济很多部门中得到格外广泛的应用，几乎普及工业、农业、交通运输、医疗卫生、国防、科研乃至人民生活的很多领域，尤其是在化工、合成、煤炭、石油、建筑施工、海洋工程等方面，更是必不行少的动力设备。离心式压缩机主要应用于石

3、油化工等领域，并且是石扮装置中最关键最核心的设备之一，设备的牢靠运行对整个石扮装置的意义格外重大。本课题主要是针对目前国内石化行业对离心式压缩机的需求， 完成2MCL457 型离心式压缩机的构造设计，并在压缩机的构造、效率等方面做一些优化和完善的工作，特别是对转子的制造和质量把握方面进展探究，以提高压缩机的性能水平和设计水平。首先，对压缩机构造方案进展验证、选择，其中要进展压缩机构造型式的选择。然后，完成技术选择和压力比的安排，进而确定压缩机的叶轮的主要参数。从而确定压缩机整体的主要技术参数，再依据所得参数，计算出所需功率及电机轴功，选配电机。依据给定的设计目标和相关标准要求，参考相关文献和资

4、料进展设计计算， 确定 2MCL 离心压缩机的根本参数，进而进展构造设计和强度校核。在此根底上，完成产品的工程图纸，并完最终成产品设计。其中，重点是对提高转子的制造质量进展探究，并在设计中予以关注。关键词：空气压缩机；离心式；2MCL 型；构造设计- II -东北大学机械学院本科生毕业论文AbstractDesign of 2MCL457 centrifugal compressorAbstractCompressor isusedtoincrease thepressureofvariousgases asgeneral machinery; the machinery industry i

5、s one of widely used products. Compressor in the national economy in many sectors are very widely used, almost every industry, agriculture, transportation, health care, national defense, scientific research and even in many areas of people”s lives. Especially in the chemical, synthetic, coal, petrol

6、eum, construction,marineengineering,powerequipmentisessential.centrifugal compressor is mainly used in petrochemical industry, petrochemical plant and is the most critical one of the core equipment, equipment installation and reliable operation of the entire petrochemical very significant.The design

7、 should first conduct a literature search, access to relevant information and compressor references to verify the program on the compressor structure, options, including the 2MCL457 centrifugal compressor structure type selection and the choice of sports organizations. Especially in order to improve

8、 the performance level of the compressor and the design lever, experts explore the manufacture quality of the rotor.First, designers should select and validate the compressor structure program, which to conduct the selection of structure type compressor. Then, the technical choices and the distribut

9、ion of pressure ratio determine the main parameters of the compressor impeller. designers calculate the required power and matching motor, then select the motor shaft power, according to the main technical parameters of the compressor as a whole and the basis of the parameters.According to a given d

10、esign goals and related standards, reference documents and information related to the design calculations to determine 2MCL457 centrifugal compressor basic parameters for the structural design and strength check. On this basis, the completion of engineering drawings, and eventually into a complete p

11、roduct design. Also, focusing on the manufacture quality of the rotor.Key words: Air compressor; centrifugal type; 2MCL-type; structural design- III -东北大学机械学院本科生毕业论文名目目 录- IV -毕业设计论文任务书I摘 要IIAbstractIII第 1 章 绪论11.1 压缩机简介11.1.1 压缩机的分类11.1.2 压缩机的用途31.2 国内外进呈现状41.2.1 大流量离心压缩机争论现状41.2.2 小流量离心压缩机争论现状71.2

12、.3 压缩机的进展71.3 本课题争论的意义与内容9第 2 章 工作原理与构造设计12.1 离心压缩机的工作原理112.1.1 离心压缩机的主要特点112.2 压缩机的构造设计及方案选择122.2.1 离心式压缩机的主要构造12第 3 章 主要技术参数的设计与计算143.1 级数选择和各级压力比的安排143.1.1 级数的选择143.1.2 流量系数的选择143.1.3 理论能量头的计算143.1.4 轮阻损失与漏气损失系数比的选取153.1.5 总能量头的计算153.1.6 多变效率pol 的选取163.1.7 各级压力比的选择163.2 叶轮主要参数确实定173.3 工作气体各个参数确实定

13、以及电动机的选择173.3.1 各级出口压力的计算173.3.2 出口温度的计算183.3.3 各级进口流量及出口流量的计算183.3.4 等熵指数的 kv2 选取193.3.5 叶轮出口相对宽度的计算193.3.6 电机的选择203.4 主轴的校核20第 4 章 单轴多级离心压缩机转子的制造与质量把握争论专题224.1 转子的简介及组成224.2 叶轮的加工方案及质量把握224.2.1 缺陷的类型和分析224.2.2 缺陷处理方法的探讨234.2.3 补焊处理244.3 主轴的加工254.3.1 主轴的特点254.3.2 主轴的材料264.3.3 主轴的加工264.3 转子动平衡方案的选择2

14、64.3.1 高、低速动平衡方案确实定274.3.2 动平衡精度确实定28第 5 章 环保及经济性分析30第 6 章 结论31参考文献32致 谢34附 录35东北大学机械学院本科生毕业论文第 1 章 绪论第 1 章 绪论1.1 压缩机简介压缩机是用以提高各种气体压力的一种通用机械，是机械工业中量大面广的产品之一。在国民经济很多部门中的道格外广泛的应用，几乎普及工业、农业、交通运输、医疗卫生、国防、科研乃至人民生活的很多领域，尤其是在化工、合成、煤炭、石油、建筑施工、海洋工程等方面，更是必不行少的动力设备，并且是关键设备。因此，压缩机、泵、风机和电动机等四大类产品的设计制造水平， 以及他们的运行

15、经济性和牢靠性，已被认为是衡量一个国家机械工业进展状况和水平的标志之一。1.1.1 压缩机的分类为了争论和应用的便利，一般将压缩机依据以下五种方式进展分类。一按工作原理分类（1） 容积式压缩机直接对一可变容积中的气体进展压缩，使该局部气体容积缩小、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淌速度提高，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淌速度的叶轮。动力式压缩机在我国个别文献中称为速度式压缩机。二按排气压力分类1通风机约 15kPa2鼓风机小于 0.3MPa3

16、低压压缩机0.31.0MPa4中压压缩1.010MPa5高压压缩机10100MPa6超高压压缩机100MPa- 10 -按排气压力分类时，压缩机进气压力为大气压力或小于 0.2MPa，对于进气压力高于 0.2MPa 的压缩机，特称为“增压压缩机”。化工厂中常用的循环气压缩机循环泵即为增压压缩机的一种。三 按压缩级数分类（1） 单级压缩机：气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩。（2） 两级压缩机：气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩。（3） 多级压缩机：气体顺次通过屡次工作腔或叶轮压缩，相应通过次数便是对应级数。在容积式压缩机中，每经过次工作腔压缩后，气体便进入冷却器中进展一次冷却；而在动力式压缩机中，往

17、往经过两次或两次以上叶轮压缩后，才进入冷却器进展冷却。并把每进展一次冷却的数个压缩级合称为一个段。在日本把容积式压缩机的级称为“段”，我国个别地区、个别文献受此影响。也把级称为“段”。四按容积流量分类1微型压缩机小于 1m3/min2小型压缩机110m3/min3中型压缩机10100m3/min4大型压缩机10m3/min五按离心压缩机的构造分类（1） 水平剖分型：其汽缸沿水平中分面剖分成上下两局部。该类型构造的特点是拆装较便利，但不适于高压气体或小相对分子量的气体，其使用压力一般不超过 45MPa。主要用于各种化工装置的空气压缩机，氨、丙烷、丙烯等冷冻压缩机，合成尿素气体压缩机的低压段，以及

18、用来输送煤气等。（2） 垂直剖分型：又称筒形。该机型承受筒形机壳，垂直剖分，用螺栓将端盖与圆筒形机壳连接在一起端盖与机壳间有时也承受剪切环连接。主要用于合成氨、合成尿素、合成甲醇的合成气压缩机以及其他石油化工循环机等。其使用压力可达 45MPa 左右，最高排气压力可达70MPa。（3） 等温型：在汽缸内部设置级间冷却器，使每级气体压缩后马上降温， 再导入下一级中保持根本等温压缩。等温型压缩机构造较紧凑，且能在低功耗、高效率条件下进展压缩，按用途和输送介质的性质可以分为空气压缩机、二氧化碳压缩机、合成气压缩机、裂解气压缩机、氨冻冷机、乙烯压缩机及丙烯压缩机等。1.1.2 压缩机的用途压缩机在国民

19、经济中的应用可以分为以下四个方面。一动力用压缩机利用压缩空气作为动力风源，具有安全、经济、效率高的特点。因此，在机械、矿山、建筑等工业中广泛利用压缩空气来驱动各种风开工具。交通运输中利用压缩空气制动车辆、启动门窗。另外在大型发动机的起动、高压空气爆破采煤， 放射，潜艇沉浮等均需用到不同压力的压缩空气，在这些部门中，空气压缩机成为必不行少的设备。二化工工艺用压缩机在化学工业中，将气体压缩至高压，有利于化学反响。列如，化肥生产中的合成氨和尿素的合成都需要在高压下进展不同阶段需要不同压力的压缩机。因 而，各种气体压缩机是化学工业极为重要的关键设备之一。三制冷和气体分别用压缩机气体经压缩后送入冷凝器，

20、使之变成液体，假设再膨胀至低压，液体经蒸发而吸热，可到达制冷目的。假设液化的气体为混合气体，这可依据其各组份的不同气化温度，而将其分别出来，得到各种纯度的气体，因此，压缩机是制冷装置和气体分别设备中的主机。四 气体输送用压缩机在石油、化工生产中，常利用管道输送气体，则需用压缩机增压，以抑制流淌过程中的管道阻力。这种压缩机的压力，视其管道长短而定。当利用有限的容积输送较多的气体时，可利用压缩机将气体压力提高后，以较小的体积注入瓶中， 到达装瓶输送气体的目的。容积式压缩机的种类很多，适用的范围各不一样。据我国机械工业部的统计， 到 1990 年，社会对各类容积式压缩机的需求量按吨位计为：活塞式压缩

21、机86%，螺杆式 75%，滑片式 3.5%，隔膜式及其它型式为 3%。三机一泵压缩机、鼓风机、通风机和泵是流体机械的重要组成局部，它们被用来将机械能转变为流体的压力能、动能，其电力消耗占全国发电总量的三分之一，是很多根底工业和能源工业的心脏设备。从这里可以看到，活塞式压缩机的需求量最多，其在社会建设中的重要意义也就不言而喻。1.2 国内外进呈现状随着气体动力学争论的进展，离心式压缩机的效率不断得到提高；材料的问世，轴承、密封技术及机械加工技术的进步，解决了离心式压缩机向高压力、宽流量范围进展过程中的一系列问题，使离心式压缩机的应用范围大为拓展。离心式压缩机已成功地应用到汽车、直升机用燃气轮机、

22、柴油机的增压器、空调、化工、石油等领域，并在很多领域中和容积式压缩机开放了竞争，取得了很好的成绩。起先离心式压缩机只是在低中压方面在大型企业中取代活塞式压缩机，进展到今日，在高压领域内和在大型企业中已取代了活塞式压缩机。随着高压离心式压缩机的有关关键技术(如高压密封、小流量叶轮的制作和防喘振措施等方面) 的进展，世界很多厂家所供给的离心式压缩机性能也不断提高。目前，离心式压缩机的国际进展方向是压缩机容量不断增大、型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器相继消灭；高压和小流量压缩机产品不断涌现；三元流淌理论争论进一步深入，不仅应用到叶轮设计，还进展到叶片扩压器静止元件设计中，机组效率得到提高；承受噪音

23、防护技术，改善操作环境等。多年来，我国压缩机制造业在引进国外技术，消化吸取和自主开发根底上， 攻克不少难关，取得重大突破。但是，我国离心压缩机在高技术、高参数、高质量和特别产品上还不能满足国内需要，50%左右产品需要进口。另外，在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距。随着石化生产规模不断扩大，我国离心压缩机在大型化方面将面临的课题。1.2.1 大流量离心压缩机争论现状德国宇航院(DFVLR) Krain 博士基于准三维气动设计方法，通过计算机关心设计完成了离心压缩机后向三元叶轮的设计，并应用激光测试技术对该叶轮内部流场进展了格外具体地测量。迄今为止，Krain 叶轮照旧是很多争论人员校验自己

24、设计方法的对象。国内在离心压缩机三元叶轮的各类反命题设计方法中，以角动量的不同分布来把握叶片几何型线的方法应用较广。角动量的分布规律直接打算叶片载荷的大小并影响流淌方向、跨盘盖方向的速度分布，而速度分布对叶轮二次流的强度及叶片外表边界层的进展有打算性的影响，这必定影响到对叶轮边界层损失、分别损失和二次流损失的把握，因此适宜的角动量分布是设计高性能叶轮最有效的手段。席光等人以上文提到的德国宇航院(DFVLR) Krain 博士设计并试验的后向三元叶轮为争论对象，对其内部流淌及气动性能进展了计算，在保存子午型线的前提下，转变角动量分布，对叶片重设计，以争论角动量分布对叶轮内部三维流场及总体性能的影

25、响，进展了一种以三维粘性分析为参考准则的有用设计方法， 并利用 CFD 软件 FLUENT5. 4 进展了数值计算，计算结果说明：角动量的不同分布对离心压缩机叶轮的压比和效率有明显的影响。在进展以三维粘性分析为参考准则的离心压缩机三元叶轮的有用设计方法的根底上，王晓峰等人又探讨了将离心叶轮内部的三维粘性流淌求解与试验设计技术以及响应面方法相结合的优化设计方法。响应面方法是试验设计与数理统计相结合的优化方法，在试验测量、阅历公式或数值分析的根底上，对指定的设计点集合进展连续的试验，并在设计空间构造测定量的全局靠近，这样便可以全面观看响应变量在设计空间的变化。在具体探讨响应面优化设计方法的根底上，

26、他们以某工业离心压缩机中间级叶轮为争论对象，承受响应面方法对其进展优化设计，结果说明：与原始叶轮相比，性能有较大改进。为减小离心压缩机叶轮进口的冲击损失，降低叶片厚度对进气的堵塞，避开叶轮出口圆周上相邻两叶片间距过大等，目前国内外的高效率离心压缩机叶轮广泛承受了长、短叶片(分流叶片)的形式。刘瑞韬等人运用三维粘性流淌数值计算程序 Fine/ Turbo 对含分流叶片的离心压缩机级内三维粘性流场进展了数值分析，为该类叶轮的优化设计及改进争论打下了根底。在此根底上，刘瑞韬等人又对分流叶片位置对高转速离心压缩机性能的影响进展了争论，重点分析了分流叶片不同起始位置及不同周向位置对压缩机级内三维粘性流场

27、及整级性能的影响。计算结果说明：承受分流叶片在进口处会削减叶片堵塞；不同分流叶片起始位置时长叶片进口流场具有一样的分布规律；分流叶片越短，长叶片压力面无量纲静压载荷越大；当分流叶片长度到达某一数值后，长叶片载荷变化趋于平缓；分流叶片与长叶片吸力面夹角为 22. 5时的叶轮模型级效率最高，压缩机性能最好。初雷哲、杜建一等人承受 CFD 软件对微型燃机的离心叶轮进展数值模拟，争论了叶片数及分流叶片位置对叶轮性能的影响，并进展了流场分析。分析结果说明：叶片数增加使得性能曲线左移，单个叶片载荷减小，损失增加，叶轮效率下降，但是增压效果得到改善；分流叶片位置靠近主叶片压力面时，性能曲线右移，流通力气提高

28、，同时会使分流叶片的载荷增大，当分流叶片位置靠近主叶片吸力面时，状况正好相反。杨策等人开发了一套将初步设计、性能优化计算、性能推想、叶片成型和叶轮应力分析包含在内的离心式叶轮关心设计系统，并用其设计出一种小型高转速离心压缩机，然后对其性能进展了具体地分析争论。杨策等人的争论结果说明： 在进口条件和转速一样状况下，后向叶轮压比小于径向叶轮，效率高于径向叶轮， 后向叶轮的流量特性曲线的斜率大于径向叶轮的流量特性曲线的斜率，后向叶轮的流量特性更接近轴流压缩机的特性；顶部间隙增大时，离心压缩机压比减小， 效率下降；对于小流量的离心压缩机，叶轮进口弯曲对叶轮在设计点的绝热效率影响不大，叶轮出口弯曲对离心

29、压缩机在设计点的效率影响很小；叶轮正弯时存在一个最高效率点，当叶轮正弯度大于或小于这个数值时效率均下降；承受前倾叶轮可以提高压缩机的效率，但降低了压缩机的压比；在较低转速下，前倾叶轮在大局部工作范围内效率高于一般叶轮，在较高转速下，前倾叶轮在全工况范围内效率都高于一般叶轮；前倾叶轮比一般叶轮有更大的喘振裕度，工作范围更宽广；前倾叶轮改善了出口的气流分别现象，能够削减掺混损失。综上所述，国内争论人员对离心压缩机的争论主要是通过数值计算来进展， 一般是先用自己开发的计算程序或应用软件计算国外文献提到的有具体试验结 果的离心压缩机或叶轮(一般多用前文提及的德国宇航院 (DFVLR)Krain 博士争

30、论的叶轮)，经过验证可行后，再用于自己的研发。始终以来，国内外在承受先进技术进展离心压缩机流场测试方面的争论较之设计方法争论则稍显滞后。运行中的离心压缩机内部流场测试技术的重大突破是伴随着激光速度测量学的成功进展而实现的。1970 年，Eckardt 运用 Schodld 的2 倍焦距激光测速计(Laser - 2focus- Velocimeter) 对压比为 3 的压缩机内部流场进展了争论。在 20 世纪 60 年月初消灭的激光多普勒测速技术和 2 倍焦距激光测速技术几乎同时被应用于离心压缩机内部流场的测量。国内上海交通大学的缪俊、谷传纲等人争论了激光相位多普勒测速技术( PDA)在离心压

31、缩机叶轮内部流场测量中的应用，他们承受 PDA 技术对试验用离心压缩机在小流量工况下叶轮内部的流淌进展了测量，对如何在原有适合粒子图像速度场仪( PIV)测量的试验台上进展 PDA 测量，并提出了改进意见，分析了小流量工况下流道内气流速度矢量的变化趋势等流淌特性。测试技术的进展必将进一步推动离心压缩机技术的进展。1.2.2 小流量离心压缩机争论现状F. Gui et al 进展了高速小流量离心压缩机的设计和试验争论。在他的文献里介绍了一种小流量高转速的离心压缩机的争论结果，结果说明：小流量高转速离心压缩机在几何特征与整机性能上与大型离心压缩机存在区分，小流量高转速的离心压缩机在进口处轮盖与轮毂

32、的直径比较大，叶轮外径与进口轮盖直径之比及叶尖间隙与叶片高度之比比大型离心压缩机大很多；在设计范围内，大型离心压缩机的流量 -压比曲线要比小流量高转速离心压缩机的流量 - 压比曲线平坦得多，这也示意着小流量高转速离心压缩机与大型离心压缩机的设计是有区分的， 大型离心压缩机设计的阅历方法不能完全应用于小流量高转速离心压缩机的设 计。F.Gui et al 设计了一个叶轮直径仅为 63mm 的小流量高转速离心压缩机， 其效率可达 84 %，这个数值较之从 20 世纪 50 年月起始终未有太大提高的60 %左右的效率则是有了相当大的进步，这也说明：设计一个用于飞行器空气循环制冷系统和小型蒸汽压缩制冷

33、系统用的小流量高转速离心压缩机是可以实现 的。1.2.3 压缩机的进展一磁悬浮变频离心压缩机Turbocor 是世界上第一台应用于通风、空调和制冷领域的无油才智型离心压缩机。凭借久经航天工业考验的磁轴承、变速离心压缩以及数字电子技术， Turbocor 压缩机家族名义制冷量 90-150 冷吨可为中心空调市场中的水冷、蒸发冷却及风冷机组供给最高的压缩效率。从制造至今，丹佛斯 Turbocor 已经获得 ASHRAE/AHR Expo “Energy Innovation“ Award 2023，Frost Sullivan Compressor Technology Leadership Aw

34、ard2023，U.S. EPA Climate Protection Award，Canadian Energy Efficiency Award等多项殊荣。 它具有以下特点： 1磁悬浮无油运行 磁悬浮技术可以完全避开传统油润滑轴承的高摩擦损失、简洁的润滑油治理与把握。磁悬浮构造由径向轴承和轴向轴承组成，通过永久磁铁供给主要悬浮力，使得转子悬浮转动。同时通过电磁铁和传感器带共同协作，准确调整转子状态。运行时，传感器带进展每分钟 600 万次的数据采集分析并供给调整的指令，保证转子轴心偏差度始终在 7 微米以内。2变速驱动离心压缩 Turbocor 变速离心压缩机使用直流变速驱动的高速两级压缩

35、。在冷负荷下降时，降低压缩机的转速，从而可在额定负荷的 100%到 20%，甚至更低的宽广负荷范围内优化压缩机的能耗。通过一个可供选的、数字把握的负荷平衡调整阀，压缩机甚至可在接近零负荷的工况下稳定运行。3数字化、模块化压缩机丹佛斯Turbocor 压缩机集成压缩机运行、电子膨胀阀、冷水机组的数控系统，是一台全部数字化、智能化的压缩机。用户可以利用开放的通讯接口，实现模块化扩展和人性化治理的开发。磁悬浮变频离心压缩机系统具有以下综合特点： 超高节能：综合能效比 IPLV 可达 9.55！比传统冷水机节能 40以上！ 高牢靠：全方位的高牢靠性保护技术，确保空调机组冷静应对各种意外状况，长期安全运

36、转。 长期超高效：空调系统无油运行，彻底避开摩擦损失和润滑油污染，真正做到超高效的长期运行，大大降低运行和维护本钱。 自由扩展：单压缩机 90150 冷吨， 格外便于实现并联与模块化运行，适应绝大局部场合的冷量需求。 超静音： 磁悬浮变频空调无构造震惊，机组机械传动声、气流噪声都降至最低，以前所未有的超静音运行，充分开掘大楼设备层的商业价值. 电气本钱降低：启动电流只有 2 安培，极大降低了对电网的冲击，大大削减了电器安全保护方面的投入。 易于运输，安装，维护：Turbocor 是传统压缩机重量的 1/5，尺寸的 1/2， 机组格外便于运输和安装。 环保冷媒：压缩机承受环保冷媒R134a，保护

37、地球环境。二微型电磁压缩机的进展微型电磁压缩机制造于 20 世纪 30 年月，由于一般永磁铁所形成的直线电动机效率低下，仅为 45%60%，由此使此种压缩机由于能耗大而未能得到进展。近一个时期来，由于应用 NdFeB 永磁材料，电机效率能到达 95%，因此，人们又开头应用电磁压缩机。三 使用合成润滑油它较矿物油的闪点高，对于那些排气温度超过 180的机器，应用合成润滑油会更安全。1.3 本课题争论的意义与内容离心压缩机具有流量大、转速高、构造紧凑，机组重量和占地面积小等独特优点，深得宽阔设计者及用户的青睐。近年来国内离心压缩机的技术越来越成熟， 离心式压缩机在石化行业的进展前景愈加光明。离心式

38、压缩机主要应用于石油化工等领域，并且是石扮装置中最关键、最核心的设备之一，设备的牢靠运行对整个石扮装置的意义格外重大。气阀是大型往复式压缩机中最重要部件之一。目前，离心式压缩机的国际进展方向是压缩机容量不断增大、型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器相继消灭；高压和小流量压缩机产品不断涌现；三元流淌理论争论进一步深入，不仅应用到叶轮设计，还进展到叶片扩压器静止元件设计中，机组效率得到提高；承受噪音防护技术，改善操作环境等。随着离心压缩机的进展，各种工况对机器的要求也越来越高，这就导致离心压缩机的转速不断提高，为了确保离心压缩机转子系统能够安全牢靠、 长周期稳定运转，对离心压缩机转子系统进展优化设计

39、，推想和判别转子系统的动力牢靠性，具有格外重要的理论和实际意义。因此如何保证离心压缩机转子的制造质量成为了当前普遍关注的另一个意义重大的课题。正如上文所述压缩机的用途极为广泛，几乎普及工农业、交通运输、国防甚至生活的各个领域，特别是随着近几年的经济进展，行业集中度有所提高，石化行业更是得到飞速进展，离心式压缩机在提高功率、提升稳定性及噪音比，保持原有技术优势的同时扩大适用范围等方面迎来了时期赐予的无限向往，也为设计者供给更为宽阔的科研平台。一设计参数1 型号：MCL2 型式：2MCL457 离心式压缩机3 排气量： qVN= 10200m3 (Vn)/ h4 进口压力： pin5 出口压力：

40、pout= 0.0931MPa= 0.848MPa6 进口温度： tin7 排气温度： t=30=42out8 沟通电机驱动二设计内容1 总体构造设计2 主要技术参数的设计与计算3 单轴多级离心压缩机转子的制造与质量把握争论专题4 结论东北大学机械学院本科生毕业论文第 2 章 工作原理与构造设计第 2 章 工作原理与构造设计2.1 离心压缩机的工作原理离心式压缩机的工作原理是气体进入离心式压缩机的叶轮后，在叶轮叶片的作用下，一边跟着叶轮作高速旋转，一边在旋转离心力的作用下向叶轮出口流淌， 并受到叶轮的扩压作用，其压力能和动能均得到提高，气体进入扩压器后，动能又进一步转化为压力能，气体再通过弯道

41、、回流器流入下一级叶轮进一步压缩， 从而使气体压力到达工艺所需的要求。2.1.1 离心压缩机的主要特点(一)流量大离心压缩机中气体是连续流淌，流通截面较大，同时叶轮转速很高，故流量很大，进气量在 5000m3/min 以上。(二)转速高离心压缩机中转子只作旋转运动，转动惯量小，且与静止部件不接触。这不仅削减了摩擦，还可大大提高转速。(三)构造紧凑机组重量及占地面积都比同一气量的活塞压缩机小得多。(四)运转牢靠由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，因而运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一年以上。且不需备用机组，修理量小。(五)单级压力比不高目前排气压力需在 500 105Pa 以上时，

42、只能使用活塞压缩机。(六)效率稍低由于离心压缩机中气流速度较大，造成能量损失较大，故效率较活塞压缩机稍低。(七)需要安全保障措施由于离心压缩机转速高、功率大、无备机，因此一旦发生事故，后果是严峻的，需有一系列紧急安全保障设施。- 12 -2.2 压缩机的构造设计及方案选择2.2.1 离心式压缩机的主要构造图 2.1 所示为一台离心式压缩机的构造视图。机器构造为 2MCL 型。离心压缩机一般由壳体、转子、定子、轴封以及关心系统等五个局部组成。图 2.1 2MCL457 离心压缩机一壳体离心式压缩机的壳体构造主要有水平剖分型和垂直剖分型两种。水平剖分型的壳体分为上、下两半，出口压力一般低于7.85

43、MPa，是用途最广泛的一种构造型式。 此次设计承受水平剖分，铸造壳体。二 转子压缩机的转子是压缩机的主要工作部件，包括主轴、叶轮、轴套、轴螺母、隔套、平衡盘和推力盘等。其中叶轮，又称工作轮，是压缩机中能使气体提高能量的唯一元件叶轮按其整体构造可分为开式、半开式和闭式三种，压缩机中实际应用的是半开式和闭式两种。叶轮随叶片出口角的不同，可分为前向叶轮 (不承受) 、径向叶轮和后向叶轮。 设计中承受闭式后向叶轮三 定子定子主要由隔板形成的弯道、扩压器、回流器等，其中扩压器是能把速度能转化为压力能的元件。离心式压缩机的扩压器分无叶扩压器和叶片扩压器两种。无叶扩压器效率较低，但构造简洁， 同一无叶扩压器

44、可与不同出口角的叶轮匹配工作。 对于工况变化较大的状况，承受无叶扩压器较好。具有一样扩压度时，叶片扩压器的径向尺寸比无叶扩压器小， 对于工况变化小的状况，为了提高效率，以承受叶片扩压器较好。设计中承受有叶扩压器。四轴封在离心式压缩机的各级之间和主轴穿过机壳处，为了防止泄漏，安装轴封装置。轴封型式有迷宫密封、机械密封、浮环密封和抽气密封等。迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅片，构成迷宫衬 垫。翅片的材料有黄铜片、磷青铜片、铅青铜片、铝片和白合金片等。视气体的性质、有无灰尘或雾，以及气体温度而定。浮环密封的工作原理是：在机器运行时注入高压油，密封环在旋转的轴上浮动，环与轴之间形成稳

45、定的液膜，阻挡高压气体泄漏。因此特别适用于大压差、高转速的离心式压缩机。机械密封由动环和静环组成的摩擦面，阻挡高压气体泄漏。密封性能好，构造紧凑，但摩擦副的线速度不能太高，工作时所需高于被密封的内部气体的润滑油压，要比承受浮环密封时高。机械密封一般在转速n 3000r/min 时承受。机构密封可适用于大多数气体，但它主要是用于清洁的气体、重烃气体和冷剂气体等。设计中承受迷宫密封。五 关心系统压缩机安装在底座上，通过底座固定在水泥根底上。通过油站来供给润滑或密封用油，有时需要气体冷却器来降低气体温度，冷凝的液体通过气液分别器来分别掉；对于电机驱动的压缩机，还需要配备变速机；在机组旁布置油、气管线

46、等。为了保证压缩机的长期稳定运行，还配备了牢靠的把握系统和防喘振系统。东北大学机械学院本科生毕业论文第 3 章 主要技术参数的设计与计算第 3 章 主要技术参数的设计与计算3.1 级数选择和各级压力比的安排3.1.1 级数的选择在选择压缩机的级数时，一般应遵循以下原则：使压缩机消耗的功最小、排气温度应在使用条件许可的范围内、机器重量轻、造价低。要使机器具有较高的热效率，则级数越多越好各级压力比越小越好。然而级数增多，则阻力损失增加，机器总效率反而降低，构造也更加简洁，造价随之大大上升。依据设计要求知道压力比为：p =out = 9.1(3-1pin比较大，为了节能，宜选用多级中间冷却型的压缩机。级数约为 6 级或 7 级， 本设计中选用 7 级。可承受两级中间冷却，末级出口空气的温度也将大于42， 为此只能在压缩机中承受一个中间冷却器，而在压缩机出口之后设置其次个中间冷却器，使排解的空气冷却至接近于常温的 42。压力比为9，一次中间冷却的省功比