提高空气压缩机打气量的途径

[打印] [关闭] 发布时间：[2010-01-11 00:00]

提高空气压缩机打气量的途径

一套空分装置，配用离心式空气压缩机，主要参数：打气量28000m3/h；气体排出压力5.04MPa；五级压缩，级间装有冷却器，末级气体排出温度＜99℃；电机功率2900kW；压缩机转数9736r/min。该机使用过程中总是达不到额定打气量，每次打开检查都出现各级叶轮间密封带严重损坏。经拆检分析，是级间密封损坏使气体内泄漏。该机原设计密封原理见图1上部。在转子轴的密封处开出若干个槽并镶有0.2mm厚、宽约5mm的不锈钢密封带，在机壳密封处采用浮动式酚醛树脂密封瓦，瓦背有弹簧向上顶起，使密封瓦紧压在转轴的密封带上。转子转动使密封带在密封瓦上拉出密封槽来，形成节流间隙与膨胀空腔，利用气体摩擦产生的节流效应实现密封。
在实际的检修中，虽然对镶装的密封带也做了校正，但手工镶装不可能完全平直，使得最初开车时，由于密封带随多级转子在轴向力的作用下，一面高速旋转，一面左右摆动，拉槽过程中摩擦产生大量的热和机械碰撞，使形成密封的过程变得非常困难，密封瓦材料采用的是酚醛树脂，不利于散热，致使局部扭曲变形，部分密封带一开车就已经拉坏，甚至有些密封带脱落。密封的损坏，大多是在开车的初始和重新启动阶段。因此，该机打气量只有21000m3/h，是额定的75%，不能满足生产需要。
针对问题，将转子各级间、叶轮口环的密封，改为非接触梳齿式密封，其原理是：齿与轴之间形成节流间隙与膨胀空腔。气体经各个环形的齿顶间隙时，由于摩擦产生的节流效应使流速减缓，漏泄量降低。气体穿过齿顶间隙进入空腔，突然膨胀而产生剧烈的漩涡，这时气流的大部分动能转化为热能，被腔室中的气流吸收。经过各级的重复节流过程，使气体的外漏量非常小，起到了密封作用（如图1下部）。密封瓦材料采用ZL109，为使尽可能散热，尽量采用薄密封齿片，使齿顶角尖锐，并朝向气体方向。齿间间距5mm，使膨胀腔室足够大，并采用参差形迷宫结构使密封更加合理。

实施中，以叶轮出口与扩压器出口对中为准，确定转子在机壳上的相对位置；再以转子上各密封带的位置为准，实际测量机壳迷宫瓦槽的位置并绘出图纸；密封带与瓦间隙0.35～0.45mm；根据转子的级间密封和叶轮口环密封相对机壳迷宫的位置，在空间允许的情况下，增加转子各部密封带的数量。该机转子在不同位置共增加了13道密封带；用千分表检查转子轴在壳体中间的位置，利用转子两端轴承体外部的调整垫片调整。将转子中心调高0.05～0.1mm，弥补转子挠度的影响，保证密封带与迷宫周围各部间隙接近相等。
第一次试车三级叶轮迷宫及密封带损坏，原因是镶装不牢固所致，原转子上镶密封带的槽，经多次更换密封带，由矩形槽变成外大内小的槽，转子运转时将密封带甩出。因此，所有叶轮口环及级间密封带镶完后，要在每道镶密封带槽表面沿圆周方向每间隔6～8cm锐铆一下。改进后，机组基本达到满负荷运行，经过近一年多时间的考验，机组出力增长到额定排气量的95%。