CN203130622U - 一种外置冷却等温型空分压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及大型空分装置领域中的离心压缩机，具体地说是一种外置冷却等温型空分压缩机。包括入口导叶调节器、一级蜗壳、主轴及定子，其中主轴转动安装在定子内，所述主轴上设有多级三元闭式叶轮，所述定子包括机壳和隔板，机壳内通过多个隔板形成各包含一级三元闭式叶轮的多个流道，机壳上相对应于各流道的位置均设有进、出风筒各一个；主轴的一端穿过机壳与设置于一级蜗壳内的一级半开三元叶轮连接，一级蜗壳的端部设有入口导叶调节器、并与一段进风筒连接，一级蜗壳的侧面设有一段出风筒，机壳的外部设有多个与进、出风筒连接的外置冷却器。本实用新型提高了机组的效率，降低了制造成本、节约机组占地面积、方便安装维修。

Description

一种外置冷却等温型空分压缩机

技术领域

本实用新型涉及大型空分装置领域中的离心压缩机，具体地说是一种外置冷却等温型空分压缩机。

背景技术

随着冶金、煤化工、化肥等装置不断大型化的趋势下，相应的空分装置规模也越来越大，作为大型空分装置的核心设备，3-5万Nm³/h空分规模的多级离心式压缩机组日益成为国内空分市场的主流设备。对于日以竞争激烈的空分市场，等温效率和功率是空分装置中用户最为看重的指标此类要求。

大型离心空分压缩机组一般采用以下几种形式，国外多以多轴齿轮组装式压缩机为主，该机型结构复杂，齿轮精度要求高，等温效率高，现仅有西门子、GE等几家大型跨国公司可生产。还可以采用双缸压缩机(DMCL+2MCL)3段压缩结构设计生产，虽然机组结构相对简单，但是存在着制造成本高，运行成本高，机械损失大等缺点。

其次采用3万以下空分用单轴悬臂压缩机的结构形式，不仅叶轮直径会偏大，定子结构超大，而且原模型级叶轮效率偏低，机组功率增大。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种外置冷却等温型空分压缩机。该压缩机提高了机组的效率，降低了制造成本、节约机组占地面积、方便安装维修。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种外置冷却等温型空分压缩机，包括入口导叶调节器、一级蜗壳、主轴及定子，其中主轴转动安装在定子内，所述主轴上设有多级三元闭式叶轮，所述定子包括机壳和隔板，机壳内通过多个隔板形成各包含一级三元闭式叶轮的多个流道，所述机壳上相对应于各流道的位置均设有进、出风筒各一个；所述主轴的一端穿过机壳与设置于一级蜗壳内的一级半开三元叶轮连接，所述一级蜗壳的端部设有入口导叶调节器、并与一段进风筒连接，所述一级蜗壳的侧面设有一段出风筒，所述机壳的外部设有多个与进、出风筒连接的外置冷却器，空气由一段进风筒进入一级蜗壳内、并由一段出风筒出来，经过外置冷却器后依次进入壳体内部的各个流道内进行压缩，气体经过每段压缩后通过外置冷却器进行外置冷却，再进入下一段进行压缩。

所述主轴上沿轴向依次设有二级三元闭式叶轮、四级三元闭式叶轮及三级三元闭式叶轮。所述一级半开三元叶轮与三级三元闭式叶轮正向布置，所述二级三元闭式叶轮和四级三元闭式叶轮反向布置。

所述包含二级三元闭式叶轮的流道与二段进风筒和二段出风筒连通，所述包含三级三元闭式叶轮的流道与三段进风筒和三段出风筒连通，所述包含四级三元闭式叶轮的流道与四段进风筒和四段出风筒连通，所述一段出风筒和二段进风筒之间设有第一外置冷却器，所述二段出风筒与三段进风筒之间设有第三外置冷却器，所述三段出风筒与四段进风筒之间设有第二外置冷却器。所述一级半开三元叶轮的流道内设有叶片扩压器。

所述主轴与一级半开三元叶轮连接的一端通过安装在机壳上的推力轴承支撑，另一端通过安装在机壳上的支撑轴承支撑。所述主轴上的各三元闭式叶轮通过轴肩和轴套定位。所述主轴配有主轴油顶升装置。所述各进、出风筒均设置于机壳的一侧。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型采用多级压缩，每级冷却，保证在整个气体压缩过程接近等温过程，气体的温度变化较小，并且减少了机械损失，无用功消耗等。使压缩过程接近理想等温压缩，等温效率可达74％，机组耗功降低近2个百分点，接近多轴组装式齿轮压缩机。

2.本实用新型采用的主轴动力稳定性计算软件和引进美国ANSYS结构分析软件，对高速旋转，大支撑跨距，单侧大悬臂叶轮的超大主轴的不平衡响应分析(临界转速)，主轴的稳定性及叶轮强度计算及半开叶轮模态分析，保证主轴的长期稳定的高速运行。

3.本实用新型各级叶轮合理布置，一级与第三级叶轮正向布置，第二级、第四级叶轮反向布置，使叶轮高速旋转产生的轴向推力合力较小，减小对推力盘的压强，清除主轴残余推力过大对机组的损害。

4.本实用新型较少了动力连接件的使用数量，保证机组结构简单，操作方便，较少了传动损失，效率提高。

5.本实用新型采用全新的定子设计方法，定子机壳轴向尺寸较小，6个风筒布置及其紧凑，提高了材料和空间的利用率，同时减小机组基础厂房的占地面积。

附图说明

图1为本实用新型机组布置示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型进口风筒布置结构示意图；

图4为本实用新型进口风筒布置三维结构示意图；

图5为本实用新型主轴轴测三维结构示意图；

图6为本实用新型一段进口蜗壳机入口导叶调节器三维示意图。

其中：1为电机，2为变速机，3为第一外置冷却器，4为第二外置冷却器，5为四段入口，6为二段入口，7为等温型空分压缩机，8为二段出口，9为第三外置冷却器，10为三段出口，11为一段出口，12为入口导叶调节器，13为一段入口，14为三段入口，15为四段出口，16为一段进风筒，18为一级蜗壳，19为推力轴承，20为主轴，21为定子，22为支撑轴承，23为一段出风筒，24为三段进风筒，25为三段出风筒，26为四段出风筒，27为四段进风筒，28为二段出风筒，29为二段进风筒，30为一级半开三元叶轮，31为三级三元闭式叶轮，32为四级三元闭式叶轮，33为二级三元闭式叶轮，34为气动执行器，A为出水口，B为进水口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1-6所示，本实用新型包括入口导叶调节器12、一级蜗壳18、主轴20及定子21，其中定子21包括机壳和隔板，主轴20设置于机壳内、并两端分别通过安装在机壳上的推力轴承19和支撑轴承22支撑。主轴20上设有多级大流量的三元闭式叶轮，本实施例在主轴20上沿轴向依次设有二级三元闭式叶轮33、四级三元闭式叶轮32及三级三元闭式叶轮31，各三元闭式叶轮通过轴肩和轴套定位。机壳内通过多个隔板形成分别包含有二级三元闭式叶轮33、三级三元闭式叶轮31及四级三元闭式叶轮32的三个流道，所述机壳上相对应于各流道的位置均设有进、出风筒各一个，所述各进、出风筒均设置于机壳的一侧。即包含二级三元闭式叶轮33的流道与二段进风筒29和二段出风筒28连通，包含三级三元闭式叶轮31的流道与三段进风筒24和三段出风筒25连通，包含四级三元闭式叶轮32的流道与四段进风筒27和四段出风筒26连通。主轴20设有推力轴承19的一端穿过机壳与设置于一级蜗壳18内的一级半开三元叶轮30连接，一级蜗壳18的端部设有入口导叶调节器12、并与一段进风筒16连接，一级蜗壳18的侧面设有一段出风筒23。一段出风筒23和二段进风筒29之间设有第一外置冷却器3，二段出风筒28与三段进风筒24之间设有第三外置冷却器9，三段出风筒25与四段进风筒27之间设有第二外置冷却器4。包含一级半开三元叶轮30的流道内设有叶片扩压器，一级半开三元叶轮30与三级三元闭式叶轮31正向布置，二级三元闭式叶轮33和四级三元闭式叶轮32反向布置，使叶轮高速旋转产生的轴向推力合力较小，减小对推力盘的压强。主轴20配有主轴油顶升装置，启动前盘车减小启动扭矩，方便大型机组启动。主轴20设有支撑轴承22的一端穿过机壳依次与变速机2和电机1连接，或者主轴20由汽轮机驱动。

本实用新型的工作原理是：

空气由一段进风筒16轴向进气，气体由入口导叶调节器12进行流量调节控制后进入一级蜗壳18内进行压缩，压缩后由一段出风筒23引至第一外置冷却器3进行冷却后，由二段进风筒29进入机壳内部包含有二级三元闭式叶轮33的流道内进行压缩，压缩后由二段出风筒28引至第三外置冷却器8进行冷却后，由三段进风筒24进入机壳内包含三级三元闭式叶轮31的流道内进行压缩，压缩后由三段出风筒25引至第二外置冷却器4进行冷却后，由四段进风筒27进入机壳内包含四级三元闭式叶轮32的流道内进行压缩，使气体出口温度＜100℃，压力达到0.6MPA进入用户管网，进行氧气、氮气分离。

Claims (9)

1.一种外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：包括入口导叶调节器(12)、一级蜗壳(18)、主轴(20)及定子(21)，其中主轴(20)转动安装在定子(21)内，所述主轴(20)上设有多级三元闭式叶轮，所述定子(21)包括机壳和隔板，机壳内通过多个隔板形成各包含一级三元闭式叶轮的多个流道，所述机壳上相对应于各流道的位置均设有进、出风筒各一个；所述主轴(20)的一端穿过机壳与设置于一级蜗壳(18)内的一级半开三元叶轮(30)连接，所述一级蜗壳(18)的端部设有入口导叶调节器(12)、并与一段进风筒(16)连接，所述一级蜗壳(18)的侧面设有一段出风筒(23)，所述机壳的外部设有多个与进、出风筒连接的外置冷却器，空气由一段进风筒(16)进入一级蜗壳(18)内、并由一段出风筒(23)出来，经过外置冷却器后依次进入壳体内部的各个流道内进行压缩，气体经过每段压缩后通过外置冷却器进行外置冷却，再进入下一段进行压缩。

2.按权利要求1所述的外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：所述主轴(20)上沿轴向依次设有二级三元闭式叶轮(33)、四级三元闭式叶轮(32)及三级三元闭式叶轮(31)。

3.按权利要求2所述的外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：所述一级半开三元叶轮(30)与三级三元闭式叶轮(31)正向布置，所述二级三元闭式叶轮(33)和四级三元闭式叶轮(32)反向布置。

4.按权利要求2所述的外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：所述包含二级三元闭式叶轮(33)的流道与二段进风筒(29)和二段出风筒(28)连通，所述包含三级三元闭式叶轮(31)的流道与三段进风筒(24)和三段出风筒(25)连通，所述包含四级三元闭式叶轮(32)的流道与四段进风筒(27)和四段出风筒(26)连通，所述一段出风筒(23)和二段进风筒(29)之间设有第一外置冷却器(3)，所述二段出风筒(28)与三段进风筒(24)之间设有第三外置冷却器(9)，所述三段出风筒(25)与四段进风筒(27)之间设有第二外置冷却器(4)。

5.按权利要求1或4所述的外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：所述一级半开三元叶轮(30)的流道内设有叶片扩压器。

6.按权利要求1所述的外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：所述主轴(20)与一级半开三元叶轮(30)连接的一端通过安装在机壳上的推力轴承(19)支撑，另一端通过安装在机壳上的支撑轴承(22)支撑。

7.按权利要求1-4任一项所述的外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：所述主轴(20)上的各三元闭式叶轮通过轴肩和轴套定位。

8.按权利要求1所述的外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：所述主轴(20)配有主轴油顶升装置。

9.按权利要求1或4任一项所述的外置冷却等温型空分压缩机，其特征在于：所述各进、出风筒均设置于机壳的一侧。

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