CN86101439A - 离心压缩机 - Google Patents

Abstract

一种离心压缩机包括补偿泵级的叶轮，产生与由补偿泵级产生的轴向推力相平衡的轴向推力的第一平衡活塞，再循环级的叶轮和布置在补偿泵级和再循环泵级之间的第二平衡活塞。叶轮和活塞牢固地安装在一个相同的外壳中的一个相同的轴上。第一和第二平衡活塞以及布置在再循环叶轮引入侧的衬环的直径基本上互相相同。

Description

本发明涉及一种离心压缩机，更具体地说，涉及一种包括补偿泵级和再循环级的离心压缩机。

在包括将气体压力从低压增加到高压的补偿泵级和将工艺反应器的气体再循环的再循环泵级的离心压缩机中，由补偿泵级产生的轴向推力和由再循环泵级产生的轴向推力之间差值由平衡活塞产生的轴向推力补偿来使之平衡。

在上述先有技术的离心压缩机中，推力在额定操作时互相平衡。但是，当操作停止时，由于靠补偿泵级产生的气体压力突然减低，而再循环级产生的压力并不容易降低，因为再循环系统中气体容量很大。因此，推力的平衡被瞬时破坏而过度的推力作用在推力轴承上。还有，当布置在再循环系统中的冷却单元的性能发生变化时，力的平衡也可能被破坏。

为了解决上述问题，已经提出将推力轴承做得很大而具有余量。但是，轴承的损失被不利地增加。

由于进一步提于提出在补偿泵级和再循环级中气体压力超过预定值时发生报警，因此，操作的额定被减小。

为了解决上述问题做出了本发明，本发明的一个目的是不仅在离心压缩机额定操作时而且在瞬时时间，如压缩机开机和停机时间时能够保持轴向推力的平衡。

上述目的由采用本发明的离心压缩机而已经实现，该压缩机包括一个补偿泵级的叶轮，一个产生与由补偿泵级产生的轴向推力平衡的轴向推力的第一平衡活塞，一个再循环级的叶轮，和一个布置在补偿泵级和再循环级之间的第二平衡活塞。叶轮和活塞牢固地安装在相同腔室中相同轴上，第一和第二平衡活塞和布置在再循环级叶轮吸入侧的衬环的直径基本上相同。

根据本发明，由于第一平衡活塞产生与由补偿级产生的轴向推力相平衡的轴向推力。因此补偿级的轴向推力与第一平衡活塞的轴向推力相平衡。由于第一平衡活塞，布置在再循环级和补偿泵级之间的第二平衡活塞以及布置在再循环级叶轮吸入侧的衬环的直径基本上互相相同，因此再循环级能独立于补偿级而保持轴向推力平衡。

现在将参照表示本发明一个最佳实施例的图示本发明的最佳实施例。

补偿泵级a将气体压力从低压增加到高压，再循环级b将工艺反应器的气体再循环。通常有多个补偿级，而图中只表示了最后一级和最后一级前面一级。再循环级通常是单级，最后一级补偿泵级的叶轮1，前一个补偿泵级的叶轮2，再循环级b的叶轮3，第一平衡活塞5和布置在补偿级a和再循环级b之间的第二平衡活塞4固定在或排成一串在同一外壳中的同一轴6上并且靠拧紧螺母7固定在轴6上。第二平衡活塞4和布置在再循环级b叶轮3吸入侧的衬环8的直径等于第一平衡活塞5的直径D。

流过叶轮2的气体通过扩压管9吸入叶轮1并在流过叶轮1后从扩压管10排出。再循环系统的气体通过吸入口11吸入并流过叶轮3。然后流过叶轮3的气体从扩压管12排出。

部分排出的气体通过一个通孔12送入第二平衡活塞4，防止补偿级的气体进入再循环级b。在实现本发明时，通孔13并不是独立的部件。

布置在平衡活塞5右侧的一个腔室A通过管14联接在第一补偿级吸入口。

数字15和17各自代表最后一级补偿级中一个衬环和一个膜片轴衬。数字16和18各自代表前一级补偿中一个衬环和一个轴衬。数字19代表一个迷宫密封件。

由再循环级在轴上产生的总轴向推力总为零。

在直径D的内部，由于叶轮3的吸入腔B通过通道20与第二平衡活塞右侧腔C沟通，因此腔室B和C中压力等于吸入压力P₃并且由于叶轮3衬环8的直径D等于第二平衡活塞4的直径D。由吸入压力P_R从左面方向压在第二活塞的轴向推力与从右向左在叶轮3上的轴向压力平衡。在直径D的外部，由于叶轮3主盘背表面上产生的压力和侧盘背表面上产生的压力基本上相同，并且衬环8的直径等于第一平衡活塞5的直径D，这些压力基础上的轴向推力并不起作用。此外，由于从左右方向压在叶轮3的力和以右面方向压在第一平衡活塞上的力绝对值相等，并产生了相互相对的方向，则两个力互相抵消。因此，由再循环级b在轴6上产生的总轴向推力总是为零。换句话说，在再循环级中产生的轴向推力独立于补偿级而平衡。

第一平衡活塞5的直径D的确定使由第一平衡活塞5产生的轴向推力与由补偿级产生的轴向推力相平衡。

现在考虑前一级补偿叶轮2的轴向推力。

从右面方向压在叶轮2上的轴向推力Fr表达为：

F₂r＝π（d² ₁-d² ₂）P_2a/4

在此，d₁为衬环16的直径，d₂为膜片轴衬的直径，P_2a为吸入压力。

另一方面，从左面方向压在叶轮2上的轴向推力F_2I表达为：

F_2I＝π（d² ₁-d² ₂）P_2c/4

在此，d₂为衬环17的直径，P_2c为叶轮2主盘上产生的压力，该压力约为排出压力P_2b，但由于存在叶轮2转动的影响而稍有不同。

在直径d₁的外部，由于在叶轮2主盘背表面上产生的压力和在其侧盘的背表面上产生的压力基本上相同，并且其方向互相相反，因此这些压力基础上的轴向推力并不起作用。

这样，由于力F_2r-F_2I产生的指向右面方向的轴向推力产生在叶轮2上。同样地，指向左面方向的轴向推力产生在另一级补偿级。

从右侧方向压力最后一级补偿级叶轮1的轴向推力F_1r表达为：

F_1r＝π（d² ₁-d² ₂）P_1a/4

在此，d₁为补环15的直径，d₂为衬环17的直径，P_1a为吸入压力。

另一方面，将叶轮1和补偿级中整个第二平衡活塞压向右侧的轴向推力F_1I表达为：

F_1I＝π（d² ₁-d² ₂）P_1c/4

在此，d₁为衬环15的直径，D为第二平衡活塞的直径，P_1c为约等于叶轮1主盘上产生的压力P_1b的压力，但该压力P_1b由于存在叶轮1转动的影响而稍不同于压力P_1c。

当第一平衡活塞5的右侧腔室中压力（绝对压力）为P时，以左面方向压在第一平衡活塞5上的轴向推力F_b1表达为：

F_b1＝π（D²-d² ₀）P/4

在此，D为第一平衡活塞的直径，d₀为轴的直径。

因此，以右侧压在轴6上的轴向推力为零的状态在补偿级叶轮级数为二时表达为：

F_2r-F_2I+F_1r-F_1I＝0

满足上述方程的直径D可以由理论或实验确定。当补偿级叶轮级数为三或更多时，D值类似地确定。第一平衡活塞5右手腔室不一定要与第一补偿级沟通，而与第一和第二补偿级沟通。

如上所述，每个补偿级产生向左的轴向推力而且第一平衡活塞5的直径D的确定产生相应于由每个补偿级产生的轴向推力总和的推力。因此，补偿级的轴向推力和独立于再循环的在第一平衡活塞5上产生的轴向推力平衡。由于在补偿级产生的轴向推力和在第一平衡活塞5上产生的轴向推力都与第一补偿级的吸入压力和最后一级补偿的推出压力成比例，因此，甚至在补偿级操作状态改变时，轴向推力的变化也是微小的。

当离心压缩机停机时，甚至在补偿级气压迅速降低而再循环级气压并不迅速降低时，由于靠补偿级产生的轴向推力和靠再循环级产生的轴向推力互相独立地平衡，因此，在推力轴承上不会产生过度的轴向推力。还有，即使补偿级或再循环级的操作点从额定的操作点由于在离心压缩机运转时补偿或再循环级操作状态发生变化而互相独立地转换，在推力轴承上同样不会产生过度的轴向推力。

本发明的效果在于：

（1）由于靠补偿级产生的轴向推力与靠第一平衡活塞产生的轴向推力平衡并且在循环级的推力独立于补偿级平衡，这就防止了由于在操作中和离心压缩机开机和停机时补偿级操作状态的变化在推力轴承上产生的过度轴向推力。

（2）本发明的应用几乎不增加成本，并且由于省去了报警单元和采用改进的工作比率，其成本可以大幅度下降。

Claims (4)

1、一种离心压缩机包括一个补偿级的叶轮，一个产生与由上述补偿级产生的轴向推力平衡轴向推动的第一平衡活塞，一个再循环级的叶轮和一个布置在上述补偿级和上述再循环级之间的第二平衡活塞，上述叶轮和上述活塞牢固地安装在同一外壳中的同一轴上、其特征在于：

上述第一平衡活塞，第二平衡活塞和布置在上述再循环级上述叶轮吸入侧的衬环的直径基本一致。

2、根据权利要求1的要求的离心压缩机，其特征在于：上述补偿级包括一个将压力从低压增加到高压的多级压缩机。

3、根据权利要求1要求的离心压缩机，其特征在于：上述再循环级包括一个使工艺反应器的气体循环的泵。

4、根据权利要求1要求的离心压缩机，其特征在于：在上述第一平衡活塞上产生轴向推力的压力基本上等于第一补偿级的压力。

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