透平膨胀机
透平膨胀机
1. 概述；
2. 透平膨胀机组组成；
3. 透平膨胀机本体组成；
4. 透平膨胀机基本理论；
5. 透平膨胀机各部分的详细结构分析；（通流部分，机体，制动端）
6. 辅助设备：电、仪、控；
7. 透平膨胀机操作及常见故障分析；
一、 概述
1、 两个概念
（1）焓：PV U h +=
U ：内能是动能和位能之和，动能：分子运动；位能：工质分子间的相互作
用力；
P ：工质压力； V ：质量体积；
PV ：表示工质做功的能力；
工质从一种状态到另一种状态：21h h h -=?。
（2）熵：衡量两种状态可逆程度（理解性）； 222111,,,,T V P T V P →
熵不变化：可逆程度100%； 熵增加：越大，可逆程度越低；
对膨胀机来说熵增小，则说明膨胀机的膨胀效率高； 熵只有不变或增加，不会变小，即熵增原理； 透平：靠旋转作功的一类机械； 2、 工作原理
绝热等熵过程如下图：
工质从2211,,T P T P →，21T T >
①低温工质温度下降50~70℃，焓降：21h h h -=? ②对外作功：h ?转化为动能，增压机或风机的动能；
3、 膨胀过程与压缩过程
两个过程是互逆过程； 膨胀过程：
工质：压力降低，焓值降低，温度降低，对外输出功；
压缩过程：
工质：压力增加，焓值增加，温度升高，需要外功；
4、应用领域
两种作用的利用：①低温工质：空气分离，液化装置，航空领域；
②回收功：（增压轮，电机发电）高炉气（煤气透平发电），石化；
制冷循环：两个等压换热过程，一个等温压缩过程，一个等熵膨胀过程；如下图： 1~2：等温压缩 2~3：等压换热 3~4：等温膨胀 4~1：等压换热 如右图：
2~6，3~5 是等焓线
透平膨胀机在空分中的应用：
空分中冷量主要来自膨胀机，其他冷量来自节流； 低压流程：90%以上的冷量来自膨胀机； 中压流程：80%以上的冷量来自膨胀机； 高压流程：84%以上的冷量来自膨胀机； 透平膨胀机的特点：
①转速高：3~4万转/分，有的气体轴承膨胀机可达70万转/分； ②体积小：表面积小；
③效率高：国产：85%~87%，国外：90%以上；
④无机械接触：一般轴外径小于轴承内径10~15微米。
油轴承：油站：提供油润滑；油强制循环带走摩擦热及细小金属屑； 气体轴承：在轴承上打一些孔，通上氮气或空气；
摩擦力小，但气膜承载能力小，稳定性差，加工要求特别高； 磁悬浮轴承：
5、活塞式膨胀机
流程：高压气体——汽缸——膨胀作功——活塞——输出功；
适合特点：①高压小流量；
②作功不连续；
③阻力损失大；
④机械摩擦效率低；
⑤活塞环更换频繁；
6、透平膨胀机分类
①按工作原理分：
②按制动方式分：
风机制动：气量不大的场合使用；
油制动器制动：通过改变油压、油量；
增压机制动：
电机制动：
7、透平膨胀机组
（1）透平膨胀机体（一台）；
（2）冷箱：膨胀机本体自带的小冷箱；
（3）油站：
（4）膨胀机前的过滤器：
（5）增压机前的过滤器：（若制动风机制动，风机有消音器）
8、透平膨胀机流程
（1）工质气体气路：膨胀端：进口管细，出口管粗；
增压端：进口管粗，出口管细； （2）油管路：油分离器：
蓄能器：内部有一气束； （3）密封管路：密封加密封气； 密封气沿轴表面可形成气封；
密封气压力高于油压和高于膨胀端进气压力； 中高压膨胀机中：密封气直接排入大气；
低压膨胀机中：密封气进入回流系统，通过油烟机外排； 9、透平膨胀机的结构
（1）流通部分：冷端蜗壳，导流器（喷嘴），膨胀叶轮，扩压器； （2）机体部分：机身，轴承，密封； （3）制动器：蜗壳，叶轮，扩压器；
转子：
10、透平膨胀机的基本理论
理想气体状态方程：RT Pv = 实际气体状态方程：zRT Pv = ①过程方程：
a. 理想气体的绝热等熵过程： 常数=K
Pv
即K
K
v P v P 2211=
K 是气体常数，V
P
C C K =
P C 气体定压比热容；v C 气体定容比热容；
b. 实际气体的绝热等熵过程： 常数=K
Pv
ZR
C C C C K V P
V P -=
=
c. 实际气体的绝热非等熵过程： 常数=n
Pv )
1(2
--=
K K K n φ
φ：速度系数； ②流量的连续性方程：
常数====CA A C A C q m ρρρ222111 m q ：质量流量；
ρ：气体密度；
C ：气体速度；
A ：截面面积，与C 相垂直的截面面积；
③动能方程
叶轮进口速度三角形：
11、膨胀机本体的结构
（1）流通部分：蜗棵壳（冷端）、导流器、叶轮、扩压器； A ．冷端蜗壳：均匀布气，是使气体均匀分布到导流器周围。
按作用分类：①导向蜗壳：无能量转换（常用）； ②无叶喷嘴：有能量转换，即有焓降；
按截面性质分类：圆形、矩形、梯形；
蜗壳材料：铸铜、铸铝、铸钢；
一般在1.5倍工作压力下做强度实验（用水等液体）；在1.1倍的工作压
力下做气密性实验（用气体）；
B ．导流器：气体膨胀，压力能转换为速度能，产生焓降；要使气体以一定角度进
入工作轮；
形式可分位a.固定式：导流器叶轮是固定的
b.可调式：固定盘、叶片、滑动盘。 可调式导流器的组成：
a 。导流叶片：一般8片：叶片安装在固定盘与滑动盘之间；
b ．固定盘：
c ．滑动盘：
滑动盘另一面有销柱，销柱与一拉杆连接，拉杆与一气动薄膜调节阀连接；每两个叶片形成的通道成为喷嘴； 喷嘴分为：①进口段：加工制作要圆滑；
②气体段：主要制冷膨胀段，有收缩型、收扩型； ③倾斜段：
C ．扩压器：出膨胀叶轮的速度高（50m/s ），速度能空分上无法利用，且摩擦损失大，
以热能传给低温气体，使低温气体发生温升，还是对空分不利的。采用扩压器就是将军、的气体速度到5~10m/s ，经扩压器后的气体温度略有升高，压力也略有升高，焓值略有升高。
D ．膨胀叶轮：
1、膨胀叶轮分类：
a.开式：只有叶片，轮骨，无轮盘，适应恶劣环境，效率低；
b.半开式：有轮盘和叶片+轮骨：有利于提高轮子的临界转速；
c.闭式：有轮盘，叶片+轮 +轮骨；效率高；
临界转速提高的好处：给工作转速提供了更为宽的工作范围，工作转速与临界
转速越接近，越易产生工震。
2、作用：气动工作轮中，继续膨胀，同时把膨胀功传递给主轴，降低
3、叶轮流道的组成
a.主体段：气体膨胀的主要部分；
b.导流段；
两段构成了径-轴流式叶轮。
4、叶轮进出口速度三角形
5、轮周功：
2
222
2
2121222221u u w w c c W -+-+-= 向心叶轮：21u u > 离心叶轮：21u u < 轴流式： 21u u =
因此，通常选用向心叶轮； 6、叶轮中的流动损失
摩擦损失：与气体速度、叶轮流道表面加工粒度等有关； 分离损失：主要与流道的形状有关； 二次流损失：气体因速度的不均匀，会发生与主流式气体相垂直的由低压到高
压想交流的气流；
尾迹损失： 7、叶轮的加工
a.铸造：粗糙，效率低；
b.铣制：用数控机床，主轴联动，光洁度好，效率高，轮盘与叶轮一起铣制成
型，然后将轮盖与其它钎焊；
c.整体铣制：不仅效率高，而且强度高（国内没有）；
8、超速实验：检查焊缝的强度； 9、单体动平衡实验；
从上表可以看出，温度最低点、压力最低点在叶轮出口处。 膨胀机： a.膨胀比：4
P P =
ε； b.温降：40T T -； c.焓降：40i i -；
二、机身
1、机身：铸件：主要起定位支撑的作用： ◇轴承进油孔：打通，与内部相通； ◇轴承测温孔：
一般成45°夹角，测温度靠轴承止推面，测温孔不打通； 测温元件用铂热电阻或预埋式： 铂热电阻：允许温度70℃；
预埋式：精确，允许100℃；注意：设备检修时要注意更换形式；
◇密封气进口2个；
◇密封气出口2个：
A．低压可以不设密封气出口，使其进入油箱，通过油气分离器外排；
B．中压若不设置密封气出口，因其气量较大，在通过油气分离器因分离不完全会带走大量的油，使得油耗增加，因此要设出口；
◇测速探头插孔：1个；
◇间隙压力导出孔：1个；与密封气压力稍稍大于间隙压力；
◇测振孔：大型膨胀机上使用：2个；膨胀机上孔很多，检修、安装时千万不要接错，要确定好；
2、轴承
用滑动轴承较多，一般是线接触；
◇径向轴承；
◇止推轴承：承受转子轴向力；
一般将两者作成整体，为止推径向轴承；
分类：径向轴承：按内孔形式：
a．圆柱轴承：径向面是圆柱的；
b．椭圆轴承；径向是椭圆的，使油膜成契行；
c．错位轴承：由两个半圆组成，单独合成整圆，安装时是错位的；
d．可倾瓦轴承：
e．多油叶轴承：三油叶轴承；
止推轴承的分类：
a．斜平面轴承；
b．可倾瓦轴承：用的很少；
按轴承结构形式不同可分为：整体式：尽可能选用整体式的；
剖分式：
3、密封
（1）轴封：密封和主轴共同构成的轴封；
锯齿型铅基合金密封
密封原理：轴旋转起来，锯齿嵌入铅基合金，铅基合金较软，会填入轴上的
凹槽，起密封作用，当此密封效果减弱时，还通过密封气密封，是双保险；
安装时：锯齿型铅基合金间隙为5~8微米，技术水平高的可打3微米； （2）轮盖密封：轮盖与密封共组成轮盖密封：
密封原理：漏气进入蜜蜂，进行膨胀降压，逐级下降，最后接近为零； （3）轮背密封：叶轮轮背和静密封共同构成； 静密封：有铜环+铅基合金组成； 密封机理：与轴封相似；
轮背密封可以减轻轴封的压力；轮背、锯齿与静密封间隙为10~15微米； 作用：a.防止喷嘴后气体泄露，使气体不能沿轴向窜动，进入轴承，避免冻
坏轴承；
b.对平衡轴向推力有一定影响；
c.可有效的降低密封气的压力；
运行过程中要尽可能的增加增压端的压力，在不发生喘震的情况下，有利于
减少膨胀机的轴向推力，对膨胀机运行有利；
三、制动端
制动轴承膨W W W +=
任何状态下的该式均成立，但只有在设计参数下运行，该等式的效率最高； 增压透平膨胀机
对增压透平膨胀机来说，发生喘振的条件： ①进入增压机的流量小； ②高压比：特别大； ③高转速；
膨胀机的喘震是指增压端，膨胀端不存在喘震条件，正常运行时，回流阀是全关的；
四、转子
1、转子包括以下部件： 主轴、膨胀轮、增压轮、
2、主轴材料：CrNiMoA 40；
3、临界转速：分几阶，对工作有用一般是一阶、二阶； 对一个转动的零件或组成件均具有其固有的临界转速，在临界转速上运行，振动大。 一阶临界转速为S N
4、工作转速<0.75S N 或》1.25S N ；
5、钢性轴：工作转速低于转子的一阶临界转速；
柔性轴：工作转速高于转子的一阶临界转速； 6、轴及轴上零件对转子临界转速的影响 （1）轴的直径D ：↓↓↑↑S S N D N D
，；，；
（2）悬臂端的长短：长↑，S N ↓；
（3）轴上零件的重量：重量大，S N ↓；重量小，↑； 7、主轴的结构
测速孔
装叶轮、装轴承、轴上止推面，三个的加工粒度要求高，它关系到轴转动的平
衡；加工后要对轴进行探伤检查；
五、油站
1、油箱：容积的大小一般是8~10倍的油泵的体积流量；
2、油泵：（电机驱动）
3、蓄能器：事故停车时，短期内为机器供油；
4、油冷却器：一般管壳式的，水走管程，油走壳程；
5、油过滤器：过滤粒度10微米；
6、电加热器：一般油温低于15℃不允许运行；
7、油气分离器： 油站示意图如下：
六、安全装置
紧急切断阀（所有保护信号全部用于控制紧急切断阀）
（1）开车前：油压过低，连锁紧急切断阀是不能打开的；
（2）报警系统：轴承温度、供油压力、转速；
（3）停车系统；
连锁停车的顺序：
（1）全开增压机回流阀；
（2）3s内关进口紧急切断阀；
七、膨胀机的操作
开车前的准备；
1、检查膨胀机组内部，并保证清洁，清洗邮路管线系统管道；
2、给油箱注入GB11120-89规定的L-TSA32号汽轮机油，并达到正常油面；
3、检查膨胀端，增压端各进口管过滤器正确安装，内部清洁；
4、检查油过滤器是否清洁；
5、检查各级仪、电线路装置连接是否正确；
6、检查各阀是否正确开关位置；
7、检查密封气管路安装正确，尤其是单向阀门方向及其形式；
8、检查紧急切断阀是否灵活；
9、检查喷嘴拉杆的行程；
10、对油路系统进行循环清晰（膨胀机处短接）；
1、开车前检查
a．油箱油面指示量：80%以上；
b．加温气体阀关闭；
c．紧急切断阀关闭；
d．膨胀机进出口阀关闭；
e．油箱油温≥15℃，否则要接通电加热器；
f．轴承温度：≥15℃，否则要升温：采取油循环；用加温吹除系统整机加温；
g．润滑油系统工作正确；
h．增压端回流阀全开；
2、开车
a．接通密封气源；
b．接通仪、电、控电源；
c．启动油泵，调整油压：
回流阀：主要通过量调节；
节流阀：主要通过油压调节；
d．给油冷却器通冷却水：（可根据实际情况顺序做调整）
e．开膨胀即出口、进口阀；（顺序反易冲坏波纹管：出口波纹管承压能力有限）f．开增压机出口阀、进口阀；
g．缓慢打开紧急切断阀；
h．缓慢打开可调喷嘴的调节阀，同时逐渐关小增压端的回流阀；
过程中密切注意轴承温度、转子振动、转速、各点温度、压力等；
3、停车
a．全关增压机回流阀；
b．关闭喷嘴叶片；
c．关紧急切断阀；
d．关膨胀端、增压端的进口阀、出口阀；
4、停车后的处理
a．保持密封气、润滑油供应，保持仪、电、控为工作状态；
b．关进出口阀，打开喷嘴调节阀，和紧急切断阀；
c．打开加温吹除阀；
d．进行加温反吹；
e．当露点低于负40度时可以关闭反吹；
f．停止润滑油供应；
g．15分钟后停密封气；
透平膨胀机简介
膨胀机简介 透平膨胀机制冷的基本原理根据能量转换和守恒定律可知，气体在透平膨胀机内进行绝热膨张对外作功时，气体的能量焓值一定要减少，从而使气体本身强烈地冷却，而达到制冷的目的。 透平膨胀机的实际制冷量总比理论制冷量要小，因此，膨胀机的效率总是小于1。膨胀机的效率越低，则在相同进、出口压力和进口温度下，膨胀机的单位工质制冷量越小，反映出膨胀机的温降效果越小。在实际操作中，应该了解哪些因素影响膨胀机的效率，以便尽可能保证膨胀机在高效率下运转。 膨胀机的效率高低取决于膨胀机内的各种损失的大小。由于各种损失的存在，使气体对外做功的能力降低。而这些损失(如摩擦、涡流等)又以热的形式传给气体本身，使气体的出口温度升高，温降效果减小。其损失主要有以下几种： 1)流动损失。气流流过导流器和工作轮时，由于流道表面的摩擦、局部产生漩涡、气流撞击等产生的损失属于流动损失。 流动损失的大小与流道形状是否与气流流动方向相适应、表面光洁程度等因素有关。流道除了与设计、制造技术水平有关外，膨胀机内流道的磨损、杂质在表面积聚、转速变化而使气流进入叶轮时产生的撞击等，都会增加流动损失。一般情况下，导流器内的流动损失约占总制冷量的5%，工作轮内的流动损失约占总制冷量的6%。 2)工作轮轮盘的摩擦鼓风损失。工作轮在旋转时，轮盘周围的气体对叶轮的转动有一摩擦力，轮盘将带动气体运动。由此产生的摩擦热将使气体的温度升高，这种损失称为摩擦鼓风损失。它与工作轮的直径及转速等因素有关，一般占总制冷量的3%～4%。 3)泄漏损失。泄漏损失包括内泄漏和外泄漏两种，如图71所示。内泄漏是指一部分气体经过导流器后不通过叶轮膨胀，而直接从工作轮与机壳之间的缝隙漏出，与通过叶轮膨胀的气体汇合。这小股泄漏气体未经过叶轮的进一步膨胀，温度较高，因而使膨胀机的制冷量减小，降低了膨胀机的效率。内泄漏量的大小取决于转子与机壳之间的间隙，因此在安装时必须严格控制在规定公差范围之内。外泄漏是指通过轮盘后部沿轴间隙向外泄漏出的气体。这部分气体的泄漏对膨胀机的效率没有影响，但是将减少总的制冷量。同时外漏气体的冷量也无法回收，所以它对产冷的影响是很大的。外泄漏量的大小与密封装置结构、间隙以及是否通压力密封气有关。 4)排气损失。通过膨胀机的气体在出口还具有一定的速度，叫做余速。余速越高，能量损失也越大，这部分损失叫做排气损失或余速损失。排气损失不仅与设计有关，在运转过程中当转速变化偏离设计工况时，也会使气流出口速度增加，效率降低。
乙烯装置基础知识900句
化工装置基础知识语录 1.稀释线的作用降低反应器入口MAPD浓度和控制反应器的入口温度。 2.碳三加氢反应器发生飞温时，热区仍应保证正常运行。 3.碳三反应器开车时，氢气(补压线)根部阀应关闭，防止氢气窜入反应器，导致开车时 发生飞温。 4.碳三加氢反应器发生飞温事故时，应立即按PB停车泄压。 5.液体排放系统用于不含水的低温液体物料的排放。 6.乙烯装置中的燃气轮机，一般用来带动发电机，其优点是不会因燃气轮机产生故障而 使整个装置停车。 7.仪表风带水发生冻堵使调节阀失灵造成事故，是公用工程系统故障造成的。 8.乙烯装置中，6000伏供125千瓦以上电机，380/220伏供125千瓦以下电机及照明。 9.乙烯装置开车前，要配合施工单位审查单机试运方案并编制联动试车方案、化工投料 方案，编制装置试运转和化工投料总体方案。 10.由外界提供丙烯开丙烯制冷机是必备条件之一，但是，由外界提供乙烯开乙烯制冷机 是乙烯装置开车的优化条件，而不是必备条件。 11.丙烯开车前就要大量储备。乙烯装置无乙烯开车的关键是裂解炉投油后及早生产和积 累合格的碳二馏分，以便乙烯制冷系统尽快投入运行。 12.开车前建立乙烯精馏塔的全回流运转的同时，还可以通过乙烯精馏塔与脱乙烷、脱甲 烷塔相连管线，对脱甲烷塔系统和脱乙烷系统进行预冷，缩短开车时间。 13.冷箱系统开车前要求裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机运行稳定。 14.裂解气压缩机各罐液面应降至不窜压为止(最低液面)，并关闭各系统返回裂解气压缩 机的所有阀门。 15.在编制乙烯装置停车网络计划时，可以将制冷压缩机倒液与裂解气压缩机氮气运转作 为平行工序。 16.装置正常停车后，氨制冷系统才开始运转。 17.急冷水泵故障后为减少向急冷系统输入热量，裂解炉必须紧急停车。 18.紧急停车后，冷箱系统应尽可能保温保压保液位，以便下一步开车。 19.全面紧急停车后冷区各塔系统处于保压状态，碳二反应器泄压。 20.紧急停车时，要尽可能保证产品外送的正常。 21.全面紧急停车后，外操要在第一时间将乙烯外送加热改为蒸汽加热维持其外送压力和 温度稳定。 22.氢气纯度降低会造成甲烷化反应器床层温度升高。 23.乙烷炉注硫系统故障可造成甲烷化反应器床层温度升高。 24.紧急停车后甲烷化反应器不一定要用氮气置换。 25.甲烷化反应器停车后，若床层温度下降快时，要立即通氮气置换。 26.乙炔加氢系统选择何种工艺流程和反应器形式，主要根据反应器入口物料中乙炔的浓 度。 27.全馏分加氢工艺中，反应器床层温升小，催化剂选择性高，比较安全稳定。 28.催化剂活性是指催化剂加速反应的程度。 29.碳二加氢反应器使用过程中，加入粗氢的目的是降低催化剂的活性，提高催化剂的选 择性。 30.冷箱温度高，会造成氢气纯度下降，致使碳二加氢反应器出口不合格。 31.当提高碳二加氢反应器入口温度及氢炔比后，反应器出口乙炔仍超标，此时应判断反
ORC循环螺杆膨胀发电系统
ORC循环螺杆膨胀发电系统 引言：对于螺杆膨胀机而言，废热、余热热源可分两类：带压蒸汽，无压热源。对于大多数的热源，利用有机朗肯循环，可以把温度变为压力，从而转化为动力输出，这时使用ORC 型螺杆膨胀机。在热源为带一定压力的水蒸汽时，可以使用蒸汽螺杆膨胀机加有机朗肯循环动力机。 余热及废热背景知识 石油、化工、采油行业：在工艺过程中伴随有大量的水蒸气，也产生大量的热水，这些废弃、排放掉的热源都可以利用螺杆膨胀机来回收发电。80℃以上的热水均可以考虑余热发电。治金和钢铁企业：在加热炉冷却套均有热水、热蒸汽生产，这些热源要么冷却、要么排放掉。对于低压水蒸汽，可以使用背压式汽轮机或德耐尔蒸汽螺杆膨胀机发电，随后产生的背压蒸汽，再进入O RC 螺杆膨胀发电站发电。串联使用后的水蒸汽变为热水，发电效率高于 传统的凝汽式汽轮机。 相应地，一吨蒸汽采用凝汽式汽轮机技术可以多发13kW 电力；一吨蒸汽采用背压式汽轮机加O RC 螺杆膨胀机串联发电技术可以多发53kW 电力。 电力企业：尤其热电联产企业，有许多蒸汽减温、减压节流过程和排放的过程（如连排水排放），可以用德耐尔蒸汽螺杆膨胀机或德耐尔有机朗肯循环动力机来托动负载或者发电。地热发电和太阳能发电方面：螺杆膨胀机提供了一种非常好的能量转换途径，把热量转化为动力，不再局限于太阳能电池。 其他的行业：包括建材水泥、造纸、印染、纺织、糖业、食品、酒业、药厂等等领域，螺杆膨胀机都具有非常好的应用前景。 柴油机的余热：柴油机的燃料热源，大约35-45% 转变为轴功，10-22% 被冷却水带走，25-40% 被废气带走，4-7% 被润滑油带走。 对于螺杆膨胀机而言，废热、余热热源可分两类：带压蒸汽，无压热源。对于大多数的热源，利用有机朗肯循环，可以把温度变为压力，从而转化为动力输出，这时使用O RC 型螺杆膨胀机。在热源为带一定压力的水蒸汽时，可以使用蒸汽螺杆膨胀机加有机朗肯循环动力机。O R C 循环膨胀发电系统原理/D E N A I R ( O R C ) 预热器、蒸发器接受热源的热量，将工质加热成高温高压的蒸汽（非水蒸汽），然后进入膨胀机推动转子做工，同时降温降压。蒸汽从膨胀机排出后，进入油分离器，分离润滑油，气体进入冷凝器冷凝成液体，液体被液体泵升压，进入预热器、蒸发器，完成一轮循环。 同时还存在的一路循环是润滑油在油分离器实现分离后，借助油泵输送至各润滑点，确保轴承等零件的润滑与降温。 O R C 循环中，工质的作用是将热源的热值提取出来，将温度转化为压力、动力，从而实现低温热源的动力输出。因为无压力、低压力的热源，无法利用其它办法实现热工转换，O R C 螺杆膨胀机是唯一选择。 工质的选择很重要，对于发电效率的高低、机器设备的规格、造价等都有影响。德耐尔标准有机朗肯循环螺杆膨胀发电站使用的工质是R 245fa，是最新的环保工质。
膨胀机的原理,基本构造,主要参数控制及意义。
膨胀机的原理，基本构造，主要参数控制及意义。 膨胀机的原理 气体的绝热膨胀，并对外做功，是获得低温的重要方法，透平膨胀机就是利用压缩气体在高压下进入膨胀机内膨胀到低压。由高压低速气体变为低压高速气体，在这个过程中与外界不发生热交换，因此，整个过程是绝热的。气体通过膨胀机后能量要减少，减少的能量就以功的形式输送出去，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。 透平膨胀机的分类 1按工作原理分，可以分为反动式和冲动式 透平膨胀机的工作是低速高压的气体，经过流道膨胀形成高速低压，即具有大动能的气流来推动叶轮，如果膨胀过程完全在静止的导流器中进行，叶轮所受的完全是气流的冲动。那么就是冲动式。如果气流在叶轮流通中还继续膨胀，这时在叶轮中除去接受从静止导流器中出来的动能外，在在叶轮流道还利用反作用原理产生向前的推力，这种透平膨胀机称为反动式。 2 按压力来分，可分为高压，中压，低压及超低压透平膨胀机。高压19---22兆帕膨胀到0.6----1.5兆帕[绝压] 中压2---5兆帕膨胀到0.6兆帕 低压0.5---1.0兆帕膨胀到0.13----0.14兆帕 超低压0.2---0.3兆帕膨胀到0.12兆帕 3 按级数来分可分为单级，双级，和多级 4 按制动方式分
[1] 风机制动 [2] 透平增压机制动 [3] 电机制动 [4] 油制动-------制动器为一系列位于转子和定子之间的油腔。 5万空分装置所配置的膨胀机，一台是杭氧的，另一台是阿特拉斯。杭氧膨胀机组组成示意图 换热器轴 过滤器膨胀端增压机供油装置透平膨胀机 透平膨胀机由---膨胀机蜗壳，-膨胀机轴，叶轮，轴承，轴封组成。膨胀端增压机----叶轮，扩压器，和蜗壳组成。 透平膨胀机流量调节----是通过一执行机构改变喷嘴角度来改变的。主要控制参数-----透平膨胀机进口温度，-透平膨胀机出口温度。 膨胀气量。
透平膨胀机基础知识
透平膨胀机 基础理论简介 一、概述 目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。 二、膨胀机的形式 1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高 压力、大膨胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、 操作维护复杂。 2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重 量轻、结构简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适 宜于大流量、中高压力而初温较低。 按工作原理分： 1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行； 2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。 按气流流流动方向分： 1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动； 2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动； 3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。 三、透平膨胀机基本结构及工作原理 1、基本结构 膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成 膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器 制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 3）电机或油制动器
机身：支撑和隔热作用 2、工作原理 1）气体在喷嘴中流动 设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度 能并且使气流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压 差推动着气流流动。当气流通过喷嘴时由于减压膨胀 而使焓值降低，即使压力、温度下降，这些焓降转变 成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速度， 因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各 种损失。 喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段 主体段又可分为2类：渐缩喷嘴（当喷嘴出口马赫数小于等于1） 缩放喷嘴（当喷嘴出口马赫数 大于1） 2）气体在工作轮中的流动（反动式透平膨胀机） 工作轮的作用： （1）把喷嘴出来的高速气体的动能，通过工作轮转化为 机械能并由主轴外输出做功，以降低内能使温度进 一步降低。 （2）使气体在工作轮进一步膨胀做功，进一步降低气体 的焓值和温度； （3）改变气体的流动方向，使它由径向转化为轴向流动 反动度：气体在工作轮中膨胀的程度 反动度（ρ）=工作轮内的等熵焓降（h2s）/总的等 熵焓降（h0） 工作轮结构：目前常用的是带径向叶片的半开式和闭式叶轮 工作轮可分为主体段：使气流由外圆向中心的径向流动 导流段：使气流由径向转为轴向流动（减少
透平膨胀机
透平膨胀机，是空气分离设备及天然气（石油气）液化分离设备和低温粉碎设备等获取冷量所必需的关键部机，是保证整套设备稳定运行的心脏。 原理 其主要原理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。我们平常用气筒打气会发现筒身发热,那是因为活塞压缩气体气体放热,如果反之其原理就类似于膨胀机了(更确切的说是活塞式膨胀机).透平膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或制动风机消耗。 扩展资料： 膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得冷量的机械。 [1]膨胀机常用于深低温设备中。膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。活塞膨胀机主要适用于高压力比和小流量的中小型高、中压深低温设备。 活塞膨胀机：活塞式膨胀机是通过气体膨胀推动活塞向外界输出功以产生制冷量的机器。工质在气缸内推动活塞输出外功，同时本身内能降低。因此，膨胀机也是一种气体发动机，所不同的是以使气体冷却获得冷量为主，利用机械功是次要的。一般来说，活塞膨胀机多适用于中、高压小流量领域。活塞式膨胀机广泛应用于空分装置及液化装置，尤其是在高压、小体积流量条件下。1934年前苏联的卡皮查提出用活塞式膨胀机替代液氢进行预冷实现氦气液化，真正实现则
是到了20世纪50年代，美国的Collins做出了带活塞式膨胀机预冷的氦液化器，但该产品在低温下活塞和气缸容易卡住，难以稳定工作。针对这个问题，1962年，中国科学院物理研究所低温物理研究室（中国科学院理化技术研究所前身）周远提出采用室温密封长活塞结构替代原卡皮查结构的方案，并于1964年研制成功，实现了带活塞式膨胀机预冷氦液化器的稳定运行，1965年获得生产推广。
空分基础知识
空分基础知识 空气中主要组份的物理特性如下 空气中99.04%是氧气和氮气，0.932%是氩气，它们的体积百分比基本不变。氢、二氧化碳和碳氢化合物视地区和环境在一定范围内变化。空气中的水蒸汽含量随着饱和温度和地理环境条件影响而变化较大。水蒸汽和二氧化碳具有和空气大不相同的性质，在大气压力下，水蒸汽达到0℃和二氧化碳达到-79℃时，就分别变成冰和干冰，?就会阻塞板式换热器的通道和筛板上的小孔。因此这些组份必须在空气进冷箱前除去。空气中的危险杂质是碳氢化合物，特别是乙炔。在精馏过程中如乙炔在液空和液氧中浓缩到一定程度即有发生爆炸的可能，因此乙炔在液氧中含量规定不得超过0.1ppm，
这必须予以充分的注意。?稀有气体中的不凝性气体如氖氦气，由于其冷凝温度很低，总以气态集聚在冷凝蒸发器中，侵占了换热面积而影响换热效果，因此也要经常排放。 氧气的用途: 氧气是地球上一切生命有机体赖以生存的物质，它的化学性 质非常活泼，很容易与其他物质化合生成氧化物。利用这一 物质，氧在冶金、化工、国防工业等部门都得到广泛的应用。 在甲醇合成的生产中，氧气与煤浆进行部分氧化反应，可生 产出有效的原料气：氢气、一氧化碳。 氮气的用途： (1) 氮的分子结构十分稳定，通常很难同其它物质发生化学 反应，表现出很大的惰性，所以工业上常用它来作为保护气。(2) 充氮气贮藏水果、蔬菜是一种先进的贮藏保鲜方法，它 使水果、蔬菜在高氮低氧的环境中减缓新陈代谢，并进入冬 眠状态，抑制后熟，从而长期保鲜。 (3) “真空充氮”，贮藏大米及其它粮食，可使粮食不蛀虫、不 发热、不霉变。 (4) 氮是植物生长的重要养分之一，空气中的氮很难被：随 物直接吸收，人们一般通过生产合成氨，然后以氨为原料， 生产备种能够被植物吸收的氮肥，如尿素。 空气分离主要有三种方法： 1低温法：先将空气通过压缩、膨胀降温，直至空气液化，
透平膨胀机培训资料全部整合版
天然气透平膨胀机 培 训 教 程
四川空分设备（集团）有限责任公司 2010年04月
第一部分基础理论简介 一、概述 目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。 二、膨胀机的形式 1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高压力、大膨 胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、操作维护复杂。 2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重量轻、结构 简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适宜于大流量、中高压力 而初温较低。 按工作原理分： 1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行； 2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。 按气流流流动方向分： 1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动； 2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动； 3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。 4）透平膨胀机基本结构及工作原理 1）基本结构 膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成 膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器 制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 3）电机或油制动器 机身：支撑和隔热作用 3、工作原理 1）气体在喷嘴中流动 设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度能并且使气 流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压差推动着气流流动。当气
流通过喷嘴时由于减压膨胀而使焓值降低，即使压力、温度下降， 这些焓降转变成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速 度，因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各种损失。 喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段 主体段又可分为2类：渐缩喷嘴（当喷嘴出口马赫数小于等于1） 缩放喷嘴（当喷嘴出口马赫数大于1）2）气体在工作轮中的流动（反动式透平膨胀机） 工作轮的作用： （1）把喷嘴出来的高速气体的动能，通过工作轮转化为机械能并由主轴外输出做功，以降低内能使温度进一步降低。 （2）使气体在工作轮进一步膨胀做功，进一步降低气体的焓值和温度； （3）改变气体的流动方向，使它由径向转化为轴向流动 反动度：气体在工作轮中膨胀的程度 反动度（ρ）=工作轮内的等熵焓降（h2s）/总的等熵焓降（h0）工作轮结构：目前常用的是带径向叶片的半开式和闭式叶轮 工作轮可分为主体段：使气流由外圆向中心的径向流动 导流段：使气流由径向转为轴向流动（减少流动损失， 提高效率） 4、气体在扩压器中的流动 为了使工作轮流道避免减速运动，以减少流动损失（工作轮出口速度 可达到50—80米/秒，甚至更大），为了充分利用能量及减少管道流 动摩擦损失，在工作轮出口外设置扩压器（与喷嘴作用相反）。 三、透平膨胀机的组成 主机、密封气系统、供油系统、仪控系统 1、主机：主机由蜗壳、转子、喷嘴、传动机构、轴承、密封、机身 1）蜗壳；它是为了使气流顺利改变方向并均匀分配给喷嘴，原则上保证气流在出口内圆上成轴对称流动。材料为铝合金、铜合金或不锈 钢。 2）喷嘴：透平能量转换的主要部件，近年来均采用叶片可以转动的可调喷嘴，以调节流道的通流面积，从而调节气量。材料为3Cr13 或2 Cr13等。
透平膨胀机组使用说明书
PLPK-1083/39.7*4.9型透平膨胀机组使用说明书 中国开封空分集团有限公司 2009-05-19
1、目次-----------------------------2 2、概述-----------------------------3 3、技术参数-------------------------3 4、机组简介-------------------------5 5、操作说明-------------------------8 6、拆装说明------------------------13 7、维护说明------------------------15 8、主要故障及处理------------------16 9、装配间隙表-----------------------
1、概述 PLPK-1083/39.7*4.9型透平膨胀机组是为气体分离装置配套的机组之一。利用空气膨胀产生的冷量，满足气体分离装置对冷量的需要以及补偿装置中的冷量损失。机组由透平膨胀机、油站、底座、冷箱、部分油、水、气管路等组成。透平膨胀机所产生的膨胀功由主轴另一端的增压叶轮所吸收利用，使增压机气体的出口压力升高。进入透平膨胀机的工质气体应为不含有机械杂质的干净气体。 2、技术参数 2.1型号：PLPK-1083/39.7*4.9型 2.2型式：膨胀机：卧式，单级，向心，径—轴流反作用式 增压机：单级，离心式 2.3主要参数
2.4机组重量：5300kg 2.5机组外型尺寸：长*宽*高：3390mm*2200mm*2950mm 2.6仪控操作值 机组连锁停车顺序如下： a）全开增压机回流阀 b）三秒内关闭膨胀机进口紧急切断阀
2013增压透平膨胀机毕业设计翻译
增压透平膨胀机 Pressurization turbine expander 增压透平膨胀机是利用膨胀机的输出功来直接将入膨胀机前的气体增压，使得入膨胀机的膨胀气体压力升高，从而达到提高膨胀机前后压差，增加单位膨胀工质的产冷量，降低膨胀量的目的，减少膨胀量就意味着减少了循环压缩功，节约了能耗，并且还避免了机械能转变成电能而导致的损失，提高了膨胀功的回收效率，可以说它比过去常采用的电机或风机作为膨胀机的制动设备更完善。 Pressurization turbine expander expander has been used before the output of the power to directly into the expander gas pressurization, makes into the expansion of the expander gas pressure, so as to improve the pressure difference before and after the expander, increase unit expansion of the refrigerating effect, reduce the expansion amount decrease inflation means that reduces the cycle compression work, save energy consumption, and also to avoid the loss of mechanical energy into electrical energy and result in improved the expansion of the recovery efficiency of work, it is often used in motor or fan as expander braking equipment more perfect. 透平膨胀机是通过将来自上游的高压气流膨胀机为低压气流，连续不断的转化为机械能。高速气流使叶轮旋转，再通过由轴承支撑的转轴将机械能传递给压缩机、发电机，也可用油制动、风机制动消耗。 Turboexpander is a machine,which continuously converts kinetic energy into mechanical energy.This is done expending the high pressure gas from upstream to a lower pressure downstream through the expander.The high pressure gas causes the radial expander to rotate .Rotation is transmitted to the shaft,which is supported by a set of bearings.The power transmitted to the shaft can be used to drive a compressor,drive an electrical generator or can be dissipated through an oil brake or air brake. The spare parts of the turbine expander 透平膨胀机的零件 Bearings 轴承 ACD uses hydrodynamic bearing with tilt pad journal design and tilt pad thrust faces for most compressor loaded designs.All pads are babbitted with a tin/lead material
磁悬浮轴承透平膨胀机
磁悬浮轴承透平膨胀机 早在1980年，CRYOSTAR公司就与一家磁轴承制造商结成伙伴关系，开发了采用磁悬浮轴承的增压透平膨胀机。随后进行了广泛的运转，于1988年推出了工业用生产装置。现在，磁悬浮轴承透平膨胀机在国外已有长足的发展。1999年11月，CRYOSTAR公司已生产磁悬浮轴承透平膨胀机75台，最小功率功率300kW，最大功率4MW。膨胀机效率实测92%，增压机效率为86%。采用闭式整体叶轮，材质为高强度铝合金，最大圆周速度可达400m/s。 LOTOFLOW公司的磁悬浮轴承透平膨胀机最大功率已达到13000马力，转速达7000r/min， 用于石油平台上的乙烷回收装置。最小的磁悬浮轴承透平膨胀机功率为100kW。磁悬浮轴承透平膨胀机后透平膨胀机的发展方向。据介绍，LOTOFLOW公司已经完成了 30000马力，能量回收用磁悬浮轴承透平膨胀机的技术储备。图5是磁悬浮轴承透平膨胀机的示意图。 透平膨胀机的一端是膨胀机叶轮，另一端是增压机叶轮。由两个叶轮和轴组成的子由每一段的径向磁悬浮轴承和一个中间的止推磁悬浮轴承所支承。为了防止在磁轴承失去磁性时刮伤迷宫密封以及在主电源和返回式电池电源都失电时能保护设备，在轴的两端还安装了一个抗摩擦轴承。这些轴承用从膨胀端和压缩端漏人中间室的气体冷却。冷却了磁轴承后的气体再用管路送回主供气压缩机或者循环压缩机。因此，在这个过程循环中没有气体损失。
图5 磁悬浮袖承透平膨胀机 磁悬浮径向轴承由两个部分组成：固定在透平转子轴上的电磁铁和在它周围的定子。借助于固定的电磁铁，由黑色金属制成的转子可以在磁场中被支承起来。如果在定子和之间建立起—个小的 空气隙并对电磁铁施以恰当的电力控制，则转子可在负荷变动的情况下维持精确的位置。 磁悬浮止推轴承由一个扁平的实心铁磁体盘组成，径向装配在轴上，在轴向固定。轴向磁悬浮轴承的定子用实心环形铁心制成，并加工了一些环形凹槽，用来嵌入电磁铁的配线线圈。把定子在两端定位后就形成了一个双作用推力轴承。 控制系统在理论上是简单的，但在电子学上是较复杂的。电磁铁接受正在指示轴位置的传感器的讯号，并和与转轴的标准位置 (径向和轴向)相对应的讯号进行比较。这两个讯号之间的任何偏差都产生出一讯号。在控制回路中对这个误差讯号进行加工后，会发出一个命令给功率放大器，使某个电磁铁的供电电源增大或者减小。 如上所述，磁悬浮轴承透平膨胀机了两道保护：当供电电源突然停
第5章 膨胀机
第5章膨胀机 5.1 空分设备配套膨胀机的基本要求及工作原理 绝热等熵膨胀是获得低温的重要效应之一，也是对外作功的一个重要热力过程，而作为用来使气体膨胀输出外功以产生冷量的膨胀机则是能够实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械。膨胀机可分为活塞式和透平式两大类，一般来说，活塞膨胀机多适用于中、高压小流量领域，而低、中压、相对流量较大的领域中则多用透平膨胀机。随着透平技术的进一步发展，近几年来，中、高压、小流量、大膨胀比的透平膨胀机在各领域也有越来越多的应用。与活塞膨胀机相比，透平膨胀机具有占地面积小（体积小）、结构简单、气流无脉动、振动小、无机械磨损部件、连续工作周期长、操作维护方便、工质不污染、调节性能好、高效率等特点；而活塞膨胀机正相反，一般多用在高膨胀比小流量的场合。 对于空分设备来说，低温精馏、装置冷量损失的及时补充、产品产量的有效调节等都使得为其提供充足冷量的膨胀机显得尤为重要，可以说它是空分设备的心脏部机。事实上，在空气分离设备中，膨胀机获得了广泛的应用。随着科学技术的不断进步，现代空分设备对膨胀机提出了更高的要求：要具有更高的整机效率、更好的稳定及调节性能、更安全及可靠的保护系统、更长的运行周期及使用寿命等等。特别是随着内压缩流程和液体液化设备等的广泛使用，中压甚至高压等级透平膨胀机使用得越来越多，这类产品膨胀机出口常带一部分液体、有的具有很大的膨胀比。 活塞膨胀机是利用工质在可变容积中进行膨胀输出外功，也称为容积型膨胀机。工质在气缸内推动活塞输出外功，同时本身内能降低。 透平膨胀机是利用工质在流道中流动时速度的变化来进行能量转换的，也称为速度型膨胀机。工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。 5.2 透平膨胀机 5.2.1 透平膨胀机的分类 工质在工作轮中膨胀的程度称为反动度。具有一定反动度的透平膨胀机就称为反动式透平膨胀机。如果反动度很小以至接近于零，工作轮基本上由喷嘴出口的气流推动而转动并对外作功，则称为冲动式透平膨胀机。 根据工质在工作轮中流动的方向可以有径流式、径-轴流式和轴流式之分，如图5.2.1-1所示。 如果叶轮叶片两侧有轮盘和轮盖，则称为闭式叶轮，如图5.2.1-2b。没有轮盖只有轮盘的则称为半开式叶轮，见图5.2.1-2a。轮盖和轮盘都没有的（轮盘只有中心部分）称为开式叶轮，见图5.2.1-2c。 根据一台膨胀机中包含的级数多少又可以分为单级透平膨胀机和多级透平膨胀机。为了简化结构、减少流动损失，径流透平膨胀机一般都采用单级或由几台单级组成多级膨胀。 按照工质的膨胀过程所处的状态，又有气相膨胀机和两相膨胀机之分。 按照透平膨胀机制动方式，又有风机制动透平膨胀机、增压机制动透平膨
天然气透平膨胀机工作原理
天然气透平膨胀机工作原理 天然气透平膨胀机工作原理 第一部分基础理论简介 一、概述 目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。 二、膨胀机的形式 1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高压力、大膨胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、操作维护复杂。 2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重量轻、结构简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适宜于大流量、中高压力而初温较低。 按工作原理分： 1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行； 2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。 按气流流流动方向分：
1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动； 2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动； 3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。 三、透平膨胀机基本结构及工作原理 1、基本结构 膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成 膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器 制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 3）电机或油制动器 机身：支撑和隔热作用 2、工作原理 1）气体在喷嘴中流动 设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度能并 且使气流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压差推动着气流流动。当气流通过喷嘴时由于减压膨胀而使焓值降低，即使压力、温度下降，这些焓降转变成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速度，因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各种损失。 喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段
透平膨胀机
涡轮膨胀机是空气分离设备，天然气（石油气）液化分离设备和低温破碎设备的关键部件，以获取冷却能力。确保整套设备的稳定运行是我们的心。 原理 其主要原理是将一定压力的气体用于透平膨胀机中的绝热膨胀，做外部功，消耗气体本身的内能，从而使气体本身得到强烈的冷却，达到制冷的目的。当使用气缸泵送空气时，我们会发现气缸体被加热了。那是因为活塞压缩气体以释放热量。否则，其原理类似于膨胀机（更确切地说是活塞膨胀机）的原理。从涡轮膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或由制动风扇消耗。 处理预防性 失败原因 转速表指示不正确的原因一般有两个：一是由于膨胀机自身故障导致转速表指示异常，经常伴有严重的膨胀机异常声音。另一个是由于磁电传感器的故障引起的。
磁电传感器安装在制动风扇端盖的中间，该风扇由两个带有线圈的永磁体组成。根据磁电感应原理，如果线圈接地短路或由于潮湿而损坏内部绝缘，则当转子旋转时，通过切断磁力线产生的感应电流会发生变化，从而导致测量速度不准确。兆欧表可用于测量接地电阻和线圈接线的绝缘程度，以进行准确的诊断。 膨胀机的转速表可以在0?40℃的环境温度下正常工作。温度太低或太高，不利于转速表的测量。加热分馏器时未除去膨胀机。即使关闭了风扇的排气阀，冷风阶段的空气温度仍远低于0℃，而后期加热阶段的空气温度仍高于40℃。这两种温差较大的气体长时间充满了风扇系统，磁电传感器的线圈受影响最大。如果线圈被反复加热，则线圈会潮湿且未绝缘接地短路故障，在这种情况下，转速表指示将变慢并且低于实际速度。 转速表本身的故障非常罕见。如果转速表指示不正确，可以判断是否是由于机械故障引起的，应将膨胀机拆下进行检查。如果机械系统没有异常，则可以根据经验进行操作，并且速度显示较低。由于超高速，无需担心膨胀机的自动关闭，这将导致分馏塔上的压力升高并威胁到分馏塔的安全。可使膨胀机的压力和温度保持在正常范围内。
现代煤化工公用工程基础知识,空分装置说明
3 空分装置 3.1 工艺设计基础 3.1.1装置生产能力 空分装置制氧能力：30000Nm3/h 3.1.2 装置组成 空分装置由如下4工序组成： （1）空气压缩工序； （2）空气净化工序； （3）空气分离工序； （4）液氧液氮液氩贮存工序。 空分装置、工序、主项编码如下表。 3.1.3 原料、产品和催化剂等规格 （1）原料 本装置原料为空气。 原料空气质量规格（杂质含量）如下表：
（2）产品规格 （3）化学品规格 3.1.4 原料、催化剂和化学品消耗量
3.1.5 公用工程物料规格及消耗 3.2 工艺说明 3.2.1 生产方法及工艺特点 空分装置以空气为原料，通过离心式空气压缩、分子筛空气净化、两级空气精馏的方法将空气分离为氧气和氮气，供煤气化装置、备煤装置及公用工程系统使用。空分装置副产的仪表空气供全厂装置正常生产时使用，副产的液氧液氮液氩外售。 空分装置采用“离心式空气压缩＋分子筛空气净化＋两级空气精馏＋液氧泵内压缩”工艺技术，此技术是成熟的工艺技术，有以下主要特点: ●用高效的两级精馏制取高纯度的氧气和氮气； ●用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节 省能耗，提高制冷量；
●热交换器采用高效的铝板翅式换热器，使结构紧凑，传热效率高； ●采用分子筛净化空气，具有流程简单、操作简便、运行稳定、安全 可靠等优点，大大延长装置的连续运转周期； ●采用液氧泵内增压流程，使空分装置操作运行更加安全; 采用DCS控制，使空分装置始终在最佳经济点运行。 3.2.2 工艺流程简述 从大气吸入的空气经空气过滤器（S01101）滤去灰尘杂质后，入空气压缩机 （K01101）加压至0.5MPa（G），然后进入空气冷却塔（C01201）。 空气在空冷塔下段，与循环冷却水逆流接触而降温。然后通过上段与经冷水 机组冷却的冷冻水逆流接触，降温后入分子筛吸附器（C02103A/B），清除空气 中的水份、二氧化碳和碳氢化合物。 已净化的空气一部分作为仪表空气供全厂用户使用，剩余部分进入冷箱 （Z01301）进行深冷分离。出冷箱的产品氧气供煤气化装置使用。 出冷箱的氮气经氮气压缩机（K01102）压缩至0.5MPa（G），送全厂低压氮 气用户。 出冷箱的氮气经氮气鼓风机（K01103）压缩至0.03MPa（G），送煤气化装 置用于开车。 从冷箱抽出部分液氧液氮液氩，送入液氧贮罐（T01402）、液氮贮罐（T01401）、 液氩贮罐（T01403）储存待售。 3.3 节能措施及效益 （1）空压机及空气增压机为离心式压缩机，采用同一台蒸汽透平驱动，节省投资并提高能量转换效率。 （2）空冷系统通过水冷塔来充分利用污氮气的不饱和吸湿性，降低冷却水温度，从而可以降低冷水机组的制冷量，节省运行费用。 （3）分子筛吸附器采用双层床结构（活性氧化铝+分子筛）底层活性氧化铝床层可有效地保护分子筛，延长分子筛使用寿命，同时采用双层床也使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约再生能耗。 （4）采用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节省能耗，
透平膨胀机
透平膨胀机 1、空分设备配套膨胀机的基本要求及工作原理 绝热等熵膨胀是获得低温的重要途径之一，也是对外做功的一个重要热力过程。而作为用来使气体膨胀输出外功以产生冷量的膨胀机，则是能够实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械。 膨胀机可分为活塞式和透平式两大类。一般来说，活塞式膨胀机多用于中高压、小流量领域。而低中压、流量相对较大的领域则多用于透平膨胀机。 随着透平技术的进一步发展，中高压、小流量的大膨胀比的透平膨胀机在各领域也有越来越多的应用。与活塞膨胀机相对比，透平膨胀机具有占地面积小(体积小)，结构简单，气流无脉动，振动小，无机械磨损部件，连续工作周期长，操作维护方便，工质不污染，调节性能好和效率高等特点。 对空分设备来说，低温精馏装置冷量损失的及时补流，产品产量的有效调节等都使得为其提供充足冷量的膨胀机显得尤为重要，可以说它是空分设备的心脏部件之一。随着科学技术的不断进步，现代空分设备对膨胀机提出了更高的要求，更高的整机效率，更好的稳定剂调节性能，更安全级可靠的保护系统，更长的运行周期及使用寿命等等。特别是随着内压缩流程空分设备和液体、液化设备等广泛使用，中压甚至更高等级透平膨胀机使用的越来越多。这类产品膨胀机出口气体常带一部分液体，有的具有很大的膨胀比。 活塞膨胀机是利用工质在可变容积中进行膨胀输出外功，也称为
容积型膨胀机。工质在冷钢内推动活塞输出外功，同时本身内能降低。 透平膨胀机是利用工质在流道中流动时速度的变化来进行能量转换，也称为速度型膨胀机。工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。 2、透平膨胀机的分类 工质在工作轮中膨胀的程度，称为反动度。具有一定反动度的透平膨胀机就称为反动式透平膨胀机。如果反动度很小甚至接近于零，工作轮基本上由喷嘴出口的气体推动而转动，并对外做功，这种透平膨胀机被称为冲动式透平膨胀机。 根据工质在工作轮中流动的方向，透平膨胀机可分为径流式，径—轴式和轴流式；如图： 如果工作轮叶片两侧有轮盘和轮盖，则称为“闭式工作轮”没有轮盖只有轮盘的则称为半开式工作轮。轮盖和轮盘都没有的(轮盘只有中心部分)则称开式工作轮。 根据一台膨胀机中含的级数多少，可分为单级透平膨胀机和多级透平膨胀机。为了简化结构，减少流动损失，径—轴流式透平膨胀机
增压透平膨胀机结构及工作原理
增压透平膨胀机结构及工作原理 1.增压透平膨胀机工作原理 本机组工作介质先经增压机增压，再经冷却后进入主换热器，然后再进入膨胀机进行绝热膨胀产生空分装置所需的冷量，与此同时产生的机械功又为增压机所吸收。 2.膨胀机工作过程及结构 工作介质由进口管进入蜗壳，经可调喷咀再进入工作轮作功，然后经扩压室、排气管排出。 膨胀机气量调节是依*安装在冷箱顶上的气动薄膜执行机构带动喷咀叶片转动，从而改变其通道截面积来实现的，执行机构的阀杆行程反映了喷咀通道宽度的变化，阀杆总行程约为40毫米，阀杆下移使喷咀通道开大，上移则关小。 蜗壳：为不锈钢焊接结构，固定在机身上，通过机身与底座相连，蜗壳内容纳有喷咀和膨胀机叶轮。 转子：二端分别装有膨胀机叶轮和增压机叶轮（二者均为闭式），为一刚性转子，套装在机身轴承上。 轴承：前、后轴承均为径向推力联合式轴承，由进油管供给清洁而充足的润滑油，使转子能长期稳定运转，采用铂电阻温度计测量轴承温度。 轴密封：在*近二叶轮的轴上各置有一迷宫密封套，使得气体外漏量控制在最小的范围内，在*近膨胀机的密封套内充入常温密封气（干燥空气或氮气）以阻止流经膨胀机的低温气体外泄，而跑“冷”，为控制喷咀出口的气体与膨胀机端密封气之间的压力差维持在0.05MPa左右，特设置一精密减压阀，增压机端的密封套内充入～0.5MPa压力的密封气（干燥空气）。 3.离心增压机 增压机由进气室、叶轮、无叶扩压器、蜗壳组成，其叶轮与膨胀机叶轮置于同一轴上，二者转速相同，由膨胀机叶轮发出的机械功驱动其旋转，气体进入叶轮后，被加速、增压，进入无叶扩压器之后，又进一步减速增压，最后汇集于蜗壳排出机外，经冷却降温后进入钣式换热器，再进入膨胀机。
低温透平膨胀机成长的五十载
低温透平膨胀机成长的五十载 一、前言 中国空分制造业已经经过了整整五十年了。回顾五十年，我国的空分行业从无到有，从仿造到自行开发研究，制氧容量从小型的几十立方每小时到目前已经能生产每小时三万等级，从整套制氧机运行需由三五个人手工操作发展到今天在控制室电脑屏幕前由一个人可对整套空分设备进行操作，从流程上来说从一般简单节流流程已经发展到现在根据不同需要可采用不同流程：如正流膨胀流程、反流膨胀流程、增压膨胀流程、内压缩流程等等。既能达到高的提取率又能节省能耗的新流程。 低温透平膨胀机是空分设备的心脏，它是空分设备中最主要的冷源。它的技术性能水平直接反映出空分设备的水准。我国60年代初尚处于仿造当时苏联3 0、40年代3350m3/h制氧机，其中配套的透平膨胀机还是冲动式（反动度为零）的型式，绝热效率在70%左右。经过这四十年的发展，我国的低温透平膨胀机已经从原只能仿造逐步发展成完全可以自行开发在空气液化分离设备；石油气天然气的液化及分离；氮、氦气体的液化；氦制冷设备；航空航天环境拟设备上的广泛应用，为我国在冶金、化工、石化、核物理和航空航天事业上挥了重大的作用。 二、我国低温透平膨胀机发展的主要里程 1、60年代初，在当时的机械部的大力支持下，当时杭州制氧机研究所第一副所长陈大慈积极指导下，我们几位刚毕业的大学生接受了开发低温透平膨胀机的任务。在当时缺乏资料情况下，通过不同途径从各个方面收集相关资料，开始了国内首台自行设计低温透平膨胀机的研制，并进行了大量的试验研究。完成了喷咀相关闭对效率的影响试验；喷咀叶片高度对叶轮进口叶高过盖度对效率的影响试验；反动度对效率的影响试验；制动风机对透平膨胀机的调节性能试验；常