汽轮机压缩机知识

《汽轮机压缩机知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽轮机压缩机知识（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、蒸汽透平、压缩机1. 透平的工作原理透平是一种实现蒸汽二次能量转换的机械，它的作用是把蒸汽的热能转化为旋转的机 械能，带动压缩机或其它机械运转。透平的工作原理：具有一定压力和温度的蒸汽，在特 殊形状的喷嘴中，把蒸汽的热能转化为动能（速度提高），获得很高速度的蒸汽，作用在转子的叶片上，蒸汽的动能转化为旋转的机械能。2. 离心式压缩机的工作原理透平的转子通过联轴节带动压缩机的转子和叶轮高速旋转，气体进入叶轮槽道，在高 速旋转下获得能量，表现为速度提高，气体被叶轮甩出以后，在扩压器中降低速度，压力 升高，经回流通道导入下级叶轮继续升压。每一级后气体的压力增加，温度升高，体积缩 小，气体被压缩升高的热

2、量在段间冷却器被冷却水移去，分离掉气体的液滴后，进入下级 压缩，直到最终获得工艺需要的压力。3. 为什么在一个缸内背靠背设计两级？ 为了使轴封处于较低的进口压力下易于密封。 互相抵消轴向推力，降低推力轴承的负荷。4. 高压缸为什么要增速？为了使高压缸叶轮对气体产生更大的能量，就要求叶轮有更高的圆周速度，因此叶轮 必须很大，由于气体在高压下体积很小，叶轮的槽道尺寸很小，气体在叶轮槽道内的摩擦 损失就很大，为解决这个问题，就把叶轮的直径减小，转速提高，所以高压缸单独进行增 速。5. 何谓压缩比？压缩比高低有何影响？压缩机各段出口压力（绝）与进口压力（绝）之比叫压缩比。压缩比的大小受经济性 和材料许

3、可的制约，压缩比过小，要增加段数才能达到同样高的压力；压缩比过大，气体 温度就会高过，因此压缩比不能过小也不能过大。6. 多级压缩有何优缺点？如果要得到一个较高的压力，一般都是采用多级压缩。由于下列原因，每一段的压缩 比不能太高：K _1 排气温度与压缩比的（K-1）/K次方成正比。t2 =t1（1）。压缩比愈大，排气温度 Pi愈高。高温下润滑油会分解、氧化、结碳，从而使运转部件损坏，甚至在有氧存在的情况 下引起燃烧爆炸。 受冷却条件限制，压缩比升咼而产生的大量热量不能及时移走，使多级压缩向绝 热压缩靠近，动力消耗增加。 终点压力增加，相应的零部件尺寸和材质都应相应增大和提高，制造困难，使造价

4、大大增加，所以，单级压缩的压缩比一般不超过&采用多级压缩后设置中间冷却器，使排气温度降到常温再进入下一级。这样，整 个压缩过程沿着Bbcdefgh线曲折进行，接近等温压缩曲线 B，如图所示。而且每级冷 却后，水分和油得到分离，气体纯度提高。压缩机的各段还可以合理布置，使设备结 构紧凑，受力均匀。但是段数也不能过多，否则制造复杂，且阻力损失和零部件磨损 也都相应增加。c压缩过程7. 什么叫喘振？发生喘振时的现象有哪些？离心式压缩机叶轮的角度是根据一定的气体流量设计的，如果在工作时，发生流量或 气体分子量偏离设计值的情况时，机组将发生不正常现象。这时由于气体的冲击角度的改 变而产生扰动，使叶轮瞬间

5、打不出量，并由此影响到临近的叶轮，这时出口的高压气体将 倒回叶轮而发生强烈的冲击。由于气体的倒回，暂时改善了叶轮的工作条件，叶轮恢复正 常又把气体打出，但如果进入气量没有改变，这种状况将会持续下去。由于气体的倒灌和交变的冲击，使机组产生了可怕的吼叫和强烈的振动，由于交变负 荷的冲击，机组的转速将发生大幅度波动，进口压力变化非常大。何谓喘振曲线和防喘振曲线?E喘振曲线喘振区保护曲线/ PxnX/jT jC滞止工况线Q喘振曲线和保护曲线示意图由于离心式压缩机在每一个转速下的特性曲线均有一峰值，而这一点即为喘振点。将 转速曲线上所有的喘振点连接起来，即可得到喘振曲线，如图。当压缩机在某一给定速度 曲

6、线最高值的左边运转时，将发生喘振。因此，千万要防止压缩机在图示的喘振区内运行。 而这是通过防喘振控制系统来实现的。在某一转速下，压缩机的实际流量与该转速下的喘振流量之比叫做防喘振裕度。裕度 太大，则功率消增加，经济性差；而裕度太小，则离喘振点太近，安全性差。一般防喘振 裕度控制在110125%左右，在决定裕度大小时，还应把调节仪表的误差和滞后因素考虑进 去。喘振曲线通常是呈抛物线形，而考虑了防喘振裕度后，就可以在其右边画出一条与喘振曲 线相近的一条抛物线，这就是保护曲线或防喘振曲线。保护曲线没有必要与喘振曲线完全 相似或由喘振曲线平移获得，而只要能保证压缩机在正常运转范围内有合适的裕度即可，

7、这就使得防喘振控制系统仪表的配置和选用变得较为方便简单并且具有灵活性。8. 压缩机喘振的原因是什么？离心式压缩机运行中发生喘振的基本原因是通过压缩机入口流量过小，已低于或等于 压缩机在该工况下的喘振流量，机组运行工况已进入压缩机设计性能曲线的喘振区，导致 通过压缩机的流量过小和喘振的原因有：（1）压缩机防喘振系统失灵或整定值不正确。（2）压缩机出口气体阻塞或出口单向阀失灵，造成气体倒流。（2.1）工艺系统超压，大于机组转速相对应的最高压力。（2.2）压缩机超负荷下骤然停机，系统压力来不及放空。（2.3）蒸汽系统或透平失调，机组转速突然下降。（2.4）工艺系统突然减负荷，压缩机来不及调节造成出口

8、憋压。（3）压缩机入口流量不足或压力过低。（3.1）入口过滤网堵塞，吸入阻力增大。（3.2）气体入口压力骤降或中断。（3.3）段间冷却器或分离器的除沫器损坏，气流受阻。（3.4）合成车间的工艺系统故障，气体突然放空。（3.5）压缩机叶轮或导流器、扩压器内有异物堵塞。（3.6）压缩机段间密封装置失灵，造成段间窜气使某段气体流量降低。（4）操作失调或联系不周，使压缩机运行工况进入喘振区。（4.1）启动和加负荷时的升压速度不适当，转速上升速度大于升压速度。（4.2）减负荷和停机时降速度不适当，降速度过多地大于降压速度。（4.3）防喘振系统手动操作时给定开启流量过小。（4.4）启动后升压时，没有按“先

9、低后高”和停机降压时“先高后低”的顺序操作防 喘振线阀。（5）气体参数发生变化，使运行工况落入喘振区。（ 5.1） 气体组分发生变化使分子量变小。（5.2）工艺系统或段间冷却器故障，使进口气温升高。（5.3）入口压力下降 。9. 压缩机喘振的防止和消除？（1） 防止和消除喘振的基本方法是设法增加压缩机入口流量， 达到该工况下喘振流 量以上，为了防止压缩机喘振，在运行时应注意做到：（1.1） 防喘振控制系统必须投入“自动” ，当发现防喘振系统故障或不能投“自动” 时应及时处理，否则压缩机不能投入运行。（1.2） 压缩机启动、升压和减负荷待机前，应及时正确的控制机组转速和防喘振阀， 严格遵循 “升

10、压先升速，降速先降压” 原则进行。（1.3）出口单向阀必须定期检查，做到动作可靠严密。（1.4）非紧急情况禁止压缩机带负荷停机。（1.5）定期检查压缩机入口气体过滤网或过滤元件， 经常监视过滤器压差在规定范围 内。（2） 根据征象判断压缩机发生喘振时， 应立即打开防喘振阀增加入口流量， 降机组 负荷，可以消除喘振，同时查找喘振的原因。如果采取措施仍不能消除喘振，应立即按紧急停车按钮进行停车，必要时可以破坏真 空减少机组惰走时间， 全面检查机组有无损坏及异常现象， 查找喘振原因， 原因未找出前， 不能启动机组。10. 离心式压缩机的主要零部件及其作用？ 吸气室：是用于把所需压缩的气体，由进气管道

11、或冷却器的出口均匀地引入叶轮 去压缩。 叶轮：是将机械能传给气体，以提高气体的压力和速度的做功部件。 扩压器：是用以把速度能转化为压力能，以进一步提高气体的压力。 蜗壳：把扩压器后面的气体汇集起来并引出压缩机，使其流向气体输送管道和设 备。 密封装置：为了减少压缩机由轴端向外部漏气，在压缩机的机壳的两端设置了前 后密封。为了阻止高压气体向低压区流动，在隔板内孔还设置了级间密封，在叶轮进 口也设置了端盖密封。 径向轴承、止推轴承和平衡盘：为了承受转子的重量和叶轮的径向力设置了径向 轴承。另外，由于运行时叶轮出口的气体压力高于进口，存在着一个压差，因而在叶 轮上就附加有很大的轴向推力。在安装叶轮时

12、，可用反方向安装的方法来平衡掉大部 分的轴向推力，剩余的轴向力由止推轴承来承担。为了减少作用在止推轴承上的轴向 力，还设置了止推盘。 弯道与回流器：改变气流的方向，把气体引入下一级压缩。11. 何为临界转速？什么叫刚性轴？什么叫柔性轴？每一个转体都有自振频率（或称固有频率） ，当工作转速和自振频率一致的时候，将出 现喘振现象，这种现象时的转速叫临界转速。工作转速在第一临界转速以下的轴称为刚性轴，工作转速高于第一临界转速的转体称 为柔性轴 。13. 为什么停车后要立即关闭气体进口大阀和油冷器冷却水进口阀？由于压缩机汽缸温度很高，尤其二段温度达215C以上，当停车以后，如不及时关闭气体进口大阀，冷

13、气体进入缸体，将使转子、叶轮等部件产生急 剧收缩，同时潮湿的气体也会给碳钢设备和管道带来危害。在机组运行时，轴和轴瓦工作在较高温度下。停车后，如不关闭油冷器的 冷却水进口阀，将使油温骤降，轴瓦急剧收缩，而轴收缩较慢，会产生抱死 现象，而损坏轴瓦。14. 在哪些情况下破真空紧急停车？为什么破真空紧急停车容易停的快？ 机组发生重大恶性事故时，需要破真空紧急停车。机械上的原因：（1）叶片脱落；（2）叶片断裂；（3）联轴节断裂；（4）调速器故障； （5）机组严重超载，机械联锁动作失灵。工艺上的原因：（1）透平或压缩机严重带水； （2）断电、断冷却水、断仪表空气。 处理方法：打开辅抽空气门，全关抽汽蒸汽

14、切断阀。由于真空的迅速降低，后汽缸叶轮叶片蒸汽压差就减少，流动摩擦阻力增大，鼓风摩擦也 增加，转子的惰走时间缩短，这样机组就停的快，从而也就避免事故的扩大，但这种停车 不宜过多，因透平末段叶片受到阻力较大容易变形。15. 压缩机二、三段水冷却壳侧为什么要设置防爆板？二、三段水冷器壳侧分别安置了两个防爆板， 爆破压力为1Mpa,使之的目的是为了防 止到管破裂泄漏，高压气体窜入低压壳侧冷却水中压力超高，高温气体与水混合时，对管 道、设备、材质起腐蚀作用， 循环水受污染， 因此， 当出现事故状态时， 壳侧压高至 1Mpa 以上时，防爆板即爆破，当防爆板破时有大量气体冲出，则按停车进行处理。16. 造

15、成机组振动的原因有哪些？机械上的原因：（1）转子不平衡；（2）转子弯曲；（3）叶轮或叶片损坏、断裂； （4） 叶轮或叶片结垢；（5）联轴节对中不好；（6）管道对中不好有应力； （7）滑销系统故障缸 体膨胀受限制；（8）轴瓦磨损间隙增大； （9）推力瓦块磨损，轴向位移增大，动静部分产 生摩擦；（ 1 0）基础管道共振。操作上的原因：（1）升速升压过快，热膨胀不充分； （ 2）润滑条件不好；（ 3）油膜震 荡；（4）喘振工况下运行；（5）高速轻载运转；（6）叶轮性能不稳定；（7）临界转速区域 停留；（8）液体进入缸体产生水冲击。振动大小是衡量一个机组运转情况好坏的重要标志。振动对透平机组来说是相当有害 的。它会使金属材料疲劳，零件磨损、轴封间隙增加、漏气增加、轴瓦工作困难、振断管 线、振坏仪表等。17. 透平的主要零部件及其功能是什么？ 转子：安装叶轮、叶片，并作高速旋转传递力矩，向外输出机械功。 叶轮：安装动叶片，并将叶片上所受到的旋转力矩传递主轴。汽缸：支撑转子，容纳并通过蒸汽，保证蒸汽在透平内完成其能量转换过程，同时把透平 的隔板、喷嘴、叶轮、转子等流通部分与大气隔开。 隔板：主要是使每个叶轮能在一个相应独立的蒸汽室内运转。喷嘴：使蒸汽在其中流动降压增速，将热能转化为动