《透平膨胀机培训资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《透平膨胀机培训资料（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、膨胀机的工作原理工作原理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 低温粉碎所必需的关键部机，是保匹套定 行的心心脏。其主要原理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进 行绝盘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。透平膨胀机輸出的能量由同轴的増压机发 电机回收或制动叭油等消耗膨胀机主要是被用来生产冷量造成低温，其工作的对象主要是 气体。当气体具有一定的压力和温度时。就具有一定的能量，即由压 力而体现的势能与由温度所体现的动能。这两种能量总称为内能而 膨胀机主要的作用是利用气体通过膨胀机的过程中的内能降低并对 外输出功。并由于气体内能的降低并对外
2、输出功使气体的压力和温度 大幅度降低从而达到制冷与降温的目的。膨胀机主要的工作是在啧咀及叶轮中完成。啧咀是一种由多个 精心设计的叶片所组成的啧射通道（即啧咀流道）当高压的气体通 过啧咀流道时，由于喷射作用使气体的速度迅速上丹并可达到音速。而气体的压力和温度则很快下降。从而达到降温的目的。叶轮则是接受从喷咀出来的高速气体，由于喷咀出来的气体其速 度达到或超过音速.而且温度已经大幅度降低当高速气体冲击叶轮 的叶片时，使叶轮高速转动。叶轮是一个由多个叶片所组成轮子，气叶轮中每两个叶片围成一个通道。叶轮的通道是经过精心的设计価 且是渐渐扩大的。当高速.低温的气体通过叶轮通道时，由于高速转 动。使气体的
3、速度很快下降.同时气体在不断变大的通道中流动时压 力也进一步下降因为压力与速度下降使气体的内能的降低这样气轮子的飞速转动，带动了与膨胀机轮子在同一轴上另一端的増压机叶 轮的转动增压机叶轮的转动压缩了通过增压机叶轮气体，增压机叶 轮不仅压缩了气体利用了膨胀发出的功率而且也控制了膨胀机的 转速。由于膨胀机中气体通过的时间极短，来不及与周匚 环境交换热量所以可以认为它是在接近绝热等熵的条 件下工作的。因而具有很高的绝热效率。膨胀机主机的结构与主要另部件膨胀机是一种高速转动的机械，为了保证它的效率与可靠性， 必须特别注重其叶轮、喷咀、轴承、密封的设计与制造。图一是一台 膨胀机主机的基本结构的剖面图。主
4、机主要由膨胀机蜗壳、机身、增 压机蜗壳、转子、可调喷咀、轴承、及密封件等组成。下面分别介绍snsttlIgBt:w sessestssw. ttlslssElwslIssssn OSBtss 番msfiisswsft - sosttfssss-ESS o&m&Mrsn x 川HinnI u sI u SS$SK3H SS$SSFS $FS%SHms OUHS O3S35 ,Mi 滋Imfi .ssss s$承之间的间隙。使轴与轴承不会由于接触而磨损而且润滑油还冷却 轴承，带走主轴因高速转动时与润滑油的磨擦而产生的热量。所以向 轴承供给一定量的清洁的润滑油也是轴承正常工作的非常重要的工 作。4、
5、密封件；（这里主要是指主轴与机身之间的动密封）膨胀机是在高速 低温的环境下工作的，如何阻止因低温气体进入轴承而使轴承润滑油 冻结，及阻止因润滑油进入低温端因冻结而造成运行不正常及堵塞。所以膨胀机的密封也是很重要的工作。膨胀机的密封通常采用迷宫密 封,即在主轴上或转子的轴套上设置居剌形的密封剌,而在机身上装 有相对较软的用石墨或铅基合金制成的密封件。迷宫密封是一种动密 封，它依靠密封剌与密封件的0.01 - 0.05mm的间隙，使气体产生节流作用并造成压力的降低。达到密封的效果。所以迷宫密封一定有 少量的气体的漏泄，为了减少气体的漏泄量，除了加强密封外，还应 该尽可能降低密封气的入口压力，一般情
6、况下要求密封气的入口压 力仅高于喷咀后压力约为005Mpa。5、机身；机身组成了膨胀机的外壳，并提供轴承、密封件、隔板、隔热 板等等另件的安装场所。6、膨胀机蜗壳；膨胀机蜗壳主要是膨胀机工作气体的进出口 通道，并使 膨胀气体均匀地分配给喷咀的各个通道。同时当低温气体流出膨胀机叶轮时通过一个扩张的锥管使气体的流速进一步下降,从而使压力有 所上升。7、増压机蜗壳；増压机蜗壳主要是増压机工作气体的进出口通道。蜗壳 在増压机叶轮的出口处设置有无叶扩压器使増压后的气体减速，从 而使增压后气体的压力进一步上升。三、膨胀机的供油系统；1、供油系统的要求；供油系统主要为膨胀机轴承提供一定数量的清洁 的又有一定
7、温度要求的润滑油。由于膨胀机轴承的间隙仅为几十微 米，而轴承对温度又有一定的要求，当温度过高时，润滑油会变稀， 使轴承工作恶化甚至损坏。而温度过低时，润滑油会变稠，使转子转 动阻力增加，轴承的功率损耗增加，不利膨胀机的工作，当温度低于10弋还会因润滑油流动困难而使机器损坏。因此要求供油温度在 30-50X之间。由于轴承的间隙仅为几十微米，所以要求润滑油内所 含的固体粒子直径应当少于5微米。为了使轴承能正常工作还必须保 证有一定的供油压力及供油量。一般的供油压力应大于05Mpa,供油 量为20 60升/秒。2、供油系统的组成及工作；供油系统由油泵、油箱、油冷却器、油压容 器、油过滤器、油气分离器
8、、溢流阀、单向阀，测量仪表及其它的管道、阀门等组成。、油泵；目前多数采用三螺杆泵，要求供油压力为25Mpa,供油量为60 升/秒。三螺杆泵主要的优点是运行燥音少，密封好，基本上不漏油。、油箱；油箱不仅要求贮存油泵分钟以上的油量，还兼作第一 级油器分离器。它还必须承受一定的压力。中低压膨胀机的油箱通常 的工作压力低于06Mpa,容积为800升左右。(3)、油冷却器；出机组的润滑油必须进过冷却，以保证进机组的 润滑油温度低于50弋。冷却通常用水或空气。为保证冷却效果，通常 多用水冷却。、油压容器；油压容器为封闭的压力容器，其下部设置有进出 口。主要是为保证油泵突然停电或者迂到其它故障而不能继续供油
9、 时依靠油压容器内贮存的压力油继续供给主机一到二分钟的润滑 油，以保证主机的安全。、油过滤器；设置油过滤器是为了过滤润滑油中的固体颗粒。 以防止这些颗粒进入油泵及主机的轴承，以保护油泵及轴承的安全运 行；本系统共设有三组油过滤器。第一组在油箱出口与油泵入口处， 由不锈钢丝网滤芯制成助能是防止较大的固体颗粒进入油泵而损坏 油泵，第二组在油冷却器出口处，是系统的主过滤器。主过滤器为双 筒过滤器，二组可以切换使用，它要求的过滤精度为5枫。主要是保 护主机的轴承。第三组在主机的供油口前。主要为防止主过滤器后的 管道及油压容器内的残留的少量机械固体颗粒进入主机，一般用单筒we is s&1 OEis-s
10、 SEi !wofT3SI&Er&gB 常噩sssssossssr& ,_ssi .KSSIrKi【srsfisFirns 求賈囂3宿皿耀 eseHisss&崔Bls養醫II现 elwm- el sffii 幫畫ffiusaBseEYSIIII:.期 siTlsrgf ,(9).ssss ttHIlelIKffilImmFSSI sftgs1SSS1S&SS (uooiK) wwuosu Ml N?f 富暑宿啤*9sttHUF.KEdwzowEdwpowPOZAIPOZAIPS 卜AlssPS 卜AlSil8SSX3应处于全开状态。613打开膨胀机、增压机端进出口管道旁通阀。开启膨胀机出口 阀
11、及增压机进出口阀.614缓缓开启膨胀机进口处调节阀第一次开度约为1020% 仔 细观察主机启动情况，当转速达到50%的设计转速时，保持1030分 钟观察各仪表判断运转是否正常如有异常情况即关闭入口调节阀 作紧急停车，待排除故障后再进行启动然后缓慢升速到75%的设计 转速，保持1小时，一切正常后再缓慢升嵐并逐步升速到设计转速.以 后逐步关闭増压机及膨胀机的旁通阀，并调节喷嘴开度以维持适当的 进口压力及转速。注意;第一次开车应严格按此程序进行，以后日常开 车可以直接缓慢地升速到规定转速.2、正常运转621正常运转的操作条件；轴承温度v 7X密封气压力高于喷咀后压力005Mpa供油压力1215Mpa
12、(G)6.2.2膨胀机工况的调节6221膨胀机入口压力、气量的调节当膨胀机入口压力及流量波动较大时何以调节可调喷咀执行机构手 柄来调节可调喷嘴的开度达到所需要的压力及流量.正常情况下应 尽量减少喷嘴的调节。当手柄以逆时针方向转动时喷咀开大气量增加、进口压力下降。反之气量减少、膨胀机入口压力上升。膨胀机入 口压力.气量的调节主要是为了在现有的工况下最大地提高产量因 而调节时应尽可能保证较大的膨胀比，膨胀比越大，焓降也越大，产 生的冷量也越大产量也越高。但是如果为了提高膨胀机的入口压力， 增大膨胀比而将喷咀关得过少那麽会使膨胀机远离其设计工况使 膨胀机的效率大幅度下降这样反而会减少膨胀机的产冷量而
13、使装 置的产量下降。所以膨胀机工况的调节必须视各装的各个时期的具6.2.2.2主机转速的调节维持机组适当的转速是提高膨胀机效率及延长主机寿命的重要途径， 转速的调节可通过下列三种途径来实现。调节喷嘴开度以改变机组的膨胀比及效率，从而改变转速;调节増压机旁通阀的开度改变增压机气量以调节转速；特别是当 装置的处理量增大时，这时由于膨胀机的总功率增大膨胀机要吸收这 些功率就会使转速升高,甚至于超过允许的转速这时就需要开大増 压机旁通阀増加增压机的回流气量也就是增加增压机的制动功睾 从而使膨胀机的转速下降。调节干气外输压力，以调节膨胀比，从而改变转速。623膨胀机正常运行时几个工况的处理6231冻结与
14、加温吹除膨胀机在长期运转中如果有水及烃类化合物冻结在喷嘴叶片上甚至ssnoiMissnls WSKKSffnls eIMBL ssffnsfs - 8os_s3li3B slsP0甬恤Ksfffi址rwl 贏. linx-ransurfs MtBiiOsm9i sss slff建K-聲 ss w_M_lnsi -sittfiOH3 saswwsRi9sf 81* Msfi3$ eTlc-mAttl罠635关闭密封气进出口阀；636关闭润滑油冷却器的溯冰阀。注意冬天必须放完冷却器内 残留水以防冻结而使换热管冻裂。4、膨胀机的紧急停车;出现下列情况之一时，应在主控室内进行紧急停车:6.4.1发现机组有不正常的振动，可疑噪音或发出大量烟雾；642供油压力持续低于04Mpa;643转速连续超过设计转速而不受控制；6
