空分機(jī)組培訓(xùn)課件

1、 丁 凱 空分機(jī)組培訓(xùn)新疆廣匯新能源汽輪機(jī)的基本概念 汽輪機(jī)是用具有一定溫度和壓力的蒸汽來做功的回轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。 依其做功的原理不同，可分為沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)兩種類型。 沖動(dòng)式汽輪機(jī)：蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的過程，僅在噴嘴中發(fā)生，而工作葉片只是把蒸汽的動(dòng) 能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的汽輪機(jī)。即蒸汽僅在噴嘴中產(chǎn)生壓力降，而在葉片中不產(chǎn)生壓力降低。反動(dòng)式汽輪機(jī)：蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的過程，不僅在噴嘴中發(fā)生，而且在葉片中葉同樣發(fā)生的汽輪機(jī)。即蒸汽不僅在噴嘴中進(jìn)行膨脹，產(chǎn)生壓力降，而且在葉片中也膨脹，產(chǎn)生壓力降。沖動(dòng)式與反動(dòng)式在構(gòu)造上的主要區(qū)別在于：沖動(dòng)式：動(dòng)葉片出、入口側(cè)的橫截面相對(duì)比較均勻，氣流通道從入口

2、到出口其面積基本不變。反動(dòng)式：動(dòng)葉片出、入口側(cè)的橫截面不對(duì)稱，葉形入口較肥大，而出口側(cè)較薄，其流通到從入口到出口呈漸縮狀。 最簡(jiǎn)單的汽輪機(jī)單級(jí)工作原理為： 具有一定壓力和溫度的蒸汽通入噴嘴膨脹加速，此時(shí)蒸汽壓力、溫度降低，速度增加，蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，然后具有較高速度的蒸汽由噴嘴流出，進(jìn)入動(dòng)葉片流道，在彎曲的動(dòng)葉片流道內(nèi)，改變氣流方向，給動(dòng)葉片以沖動(dòng)力，產(chǎn)生了使葉輪旋轉(zhuǎn)的力矩，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 熱能動(dòng)能機(jī)械能，這樣一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程，便構(gòu)成了汽輪機(jī)做功的基本單元，通常稱這個(gè)做功單元成為汽輪機(jī)的級(jí)，它是有一列噴嘴葉柵和其后緊鄰的一列動(dòng)葉柵所構(gòu)成。 由于單級(jí)汽輪機(jī)

3、的功率較小，且損失大，故使汽輪機(jī)發(fā)出更大的功率，需要將許多級(jí)串聯(lián)起來，制成多級(jí)汽輪機(jī)。多級(jí)汽輪機(jī)的第一級(jí)又稱調(diào)節(jié)級(jí)，該級(jí)在機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，是通過改變部分進(jìn)氣量來調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷，而其他級(jí)任何情況下都為全周進(jìn)氣，稱為非調(diào)節(jié)級(jí)。汽輪機(jī)按熱力過程可分為： 凝氣式汽輪機(jī)：進(jìn)入汽輪機(jī)做功的蒸汽，除少量漏氣外，全部或大部分排入凝汽器，形成凝結(jié)水。 背壓式汽輪機(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做工后，以高于大氣壓力排入排氣室，以供熱用戶采暖和工業(yè)用氣。 調(diào)整抽氣式汽輪機(jī)：將部分做過功的蒸汽以某種壓力下抽出，供工業(yè)用或采暖用。 中間再熱式汽輪機(jī)：將在汽輪機(jī)高壓剛做完功的蒸汽，在送回鍋爐過熱器加熱到新蒸汽溫度，回中低壓缸繼續(xù)做工。

4、 壓縮機(jī)的基本概念 壓縮機(jī)：輸送氣體和提高氣體壓力的一種從動(dòng)的流體機(jī)械。 壓縮機(jī)按其原理可分為離心式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)四大類。 離心式壓縮機(jī)：依靠葉輪對(duì)氣體作功使氣體的壓力和速度增加，而后又在擴(kuò)壓器中將速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，氣體沿徑向流過葉輪的壓縮機(jī)。 往復(fù)式壓縮機(jī)：靠一個(gè)或幾個(gè)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞來改變壓縮腔內(nèi)部容積的容積式壓縮機(jī)。 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)：通過一個(gè)或幾個(gè)部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來完成壓縮腔內(nèi)部容積變化的容積式壓縮機(jī)。包括滑片式、滾動(dòng)活塞式、螺桿式和渦旋式壓縮機(jī)。 軸流式壓縮機(jī)：離心式壓縮機(jī)的基本概念 依靠葉輪對(duì)氣體作功使氣體的壓力和速度增加，而后又在擴(kuò)壓器中將速度能轉(zhuǎn)變

5、為壓力能，氣體沿徑向流過葉輪的壓縮機(jī)。離心式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（即透平式壓縮機(jī)）。工作原理：汽輪機(jī)（或電動(dòng)機(jī)）帶動(dòng)壓縮機(jī)主軸葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力作用下，氣體被甩到工作輪后面的擴(kuò)壓器中去。而在工作輪中間形成稀薄地帶，前面的氣體從工作輪中間的進(jìn)汽部份進(jìn)入葉輪，由于工作輪不斷旋轉(zhuǎn)，氣體能連續(xù)不斷地被甩出去，從而保持了氣壓機(jī)中氣體的連續(xù)流動(dòng)。氣體因離心作用增加了壓力，還可以很大的速度離開工作輪，氣體經(jīng)擴(kuò)壓器逐漸降低了速度，動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，進(jìn)一步增加了壓力。如果一個(gè)工作葉輪得到的壓力還不夠，可通過使多級(jí)葉輪串聯(lián)起來工作的辦法來達(dá)到對(duì)出口壓力的要求。級(jí)間的串聯(lián)通過彎通，回流器來實(shí)現(xiàn)。這就是離心式

6、壓縮機(jī)的工作原理。離心泵的工作原理 離心泵的工作原理是：離心泵之所以能把水送出去是由于離心力的作用。水泵在工作前，泵體和進(jìn)水管必須罐滿水形成真空狀態(tài)，當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片促使水快速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。水源的水在大氣壓力（或水壓）的作用下通過管網(wǎng)壓到了進(jìn)水管內(nèi)。這樣循環(huán)不已，就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)抽水。在此值得一提的是：離心泵啟動(dòng)前一定要向泵殼內(nèi)充滿水以后，方可啟動(dòng)，否則泵體將不能完成吸液，造成泵體發(fā)熱，震動(dòng)，不出水，產(chǎn)生“空轉(zhuǎn)”，對(duì)水泵造成損壞。 汽輪機(jī)的配套設(shè)施 汽輪機(jī)通常在高溫高壓及高轉(zhuǎn)速的條件下工作，是一種較為精密的重型機(jī)

7、械，一般須與鍋爐（或其他蒸汽發(fā)生器）、從動(dòng)機(jī)、以及凝汽器、加熱器、泵等組成成套設(shè)備，一起協(xié)調(diào)配合工作。 新疆廣匯新能源有限公司空分車間汽輪機(jī)為凝氣式汽輪機(jī)，主要附屬部件為：油系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)，抽真空系統(tǒng)組成。油系統(tǒng) 油系統(tǒng)由油箱、潤(rùn)滑油泵、控制油泵、事故油泵、排油煙風(fēng)機(jī)、油冷卻器、油過濾器、油加熱器、高位油箱、頂軸油泵以及各附屬管道，儀表測(cè)點(diǎn)，閥門構(gòu)成。 油箱：汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)及潤(rùn)滑油系統(tǒng)中儲(chǔ)存一定油量的容器。 頂軸油泵：正常情況下，潤(rùn)滑油在轉(zhuǎn)子軸頸與軸承之間形成了連續(xù)的潤(rùn)滑油膜；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，這層油膜會(huì)被破壞，從而發(fā)生干摩擦，頂軸油泵就是為了在這種情況下形成連續(xù)保護(hù)油膜而設(shè)立的。 冷凝系統(tǒng) 冷

8、凝系統(tǒng)由：凝汽器，疏水膨脹箱，冷凝液泵以及各儀表、閥門、管道構(gòu)成。 凝汽器：將汽輪機(jī)排汽冷凝成水的一種換熱器，又稱復(fù)水器/表冷器。凝汽器主要用于汽輪機(jī)動(dòng)力裝置中，分為水冷凝汽器和空冷凝汽器兩種。凝汽器除將汽輪機(jī)的排汽冷凝成水供鍋爐重新使用外，還能在汽輪機(jī)排汽處建立真空和維持真空。熱井：凝汽器下部收集凝結(jié)水的集水井。作用：1、收集凝結(jié)水。2、給凝結(jié)水泵提供一定的靜壓頭。疏水膨脹箱：疏水膨脹箱回收疏水用的，開停機(jī)時(shí)要排放蒸汽管道內(nèi)介質(zhì)，升溫或者降壓，這部分介質(zhì)通過疏水膨脹箱減壓回收工質(zhì)。冷凝液泵：離心式壓縮機(jī)的組成 離心式壓縮機(jī)由轉(zhuǎn)子及定子兩大部分組成，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸，固定在軸上的葉輪、軸套、平衡盤

9、、推力盤及聯(lián)軸節(jié)等零部件。定子則有氣缸，定位于缸體上的各種隔板以及軸承等零部件。在轉(zhuǎn)子與定子之間需要密封氣體之處還設(shè)有密封元件。各個(gè)部件的作用介紹如下。葉輪與主軸 葉輪：葉輪是離心式壓縮機(jī)中最重要的一個(gè)部件，驅(qū)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功即通過此高速回轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)氣體作功而使氣體獲得能量，它是壓縮機(jī)中唯一的作功部件，亦稱工作輪。葉輪一般是由輪蓋、輪盤和葉片組成的閉式葉輪，也有沒有輪蓋的半開式葉輪。 主軸：主軸是起支持旋轉(zhuǎn)零件及傳遞扭矩作用的。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式。有階梯軸及光軸兩種，光軸有形狀簡(jiǎn)單，加工方便的特點(diǎn)。平衡盤 平衡盤：在多級(jí)離心式壓縮機(jī)中因每級(jí)葉輪兩側(cè)的氣體作用力大小不等，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)指向低壓端的合力，

10、這個(gè)合力即稱為軸向力。軸向力對(duì)于壓縮機(jī)的正常運(yùn)行是有害的，容易引起止推軸承損壞，使轉(zhuǎn)子向一端竄動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)件偏移與固定元件之間失去正確的相對(duì)位置，情況嚴(yán)重時(shí)，轉(zhuǎn)子可能與固定部件碰撞造成事故。平衡盤是利用它兩邊氣體壓力差來平衡軸向力的零件。它的一側(cè)壓力是末級(jí)葉輪盤側(cè)間隙中的壓力，另一側(cè)通向大氣或進(jìn)氣管，通常平衡盤只平衡一部分軸向力，剩余軸向力由止推軸承承受，在平衡盤的外緣需安裝氣封，用來防止氣體漏出，保持兩側(cè)的差壓。軸向力的平衡也可以通過葉輪的兩面進(jìn)氣和葉輪反向安裝來平衡。推力盤與聯(lián)軸器 推力盤：由于平衡盤只平衡部分軸向力，其余軸向力通過推力盤傳給止推軸承上的止推塊，構(gòu)成力的平衡，推力盤與推力塊的

11、接觸表面，應(yīng)做得很光滑，在兩者的間隙內(nèi)要充滿合適的潤(rùn)滑油，在正常操作下推力塊不致磨損，在離心壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)向另一端竄動(dòng)，為保證轉(zhuǎn)子應(yīng)有的正常位置，轉(zhuǎn)子需要兩面止推定位，其原因是壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)，各級(jí)的氣體還未建立，平衡盤二側(cè)的壓差還不存在，只要?dú)怏w流動(dòng)，轉(zhuǎn)子便會(huì)沿著與正常軸向力相反的方向竄動(dòng)，因此要求轉(zhuǎn)子雙面止推，以防止造成事故。 聯(lián)軸器：由于離心壓縮機(jī)具有高速回轉(zhuǎn)、大功率以及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)難免有一定振動(dòng)的特點(diǎn)，所用的聯(lián)軸器既要能夠傳遞大扭矩，又要允許徑向及軸向有少許位移，聯(lián)軸器分齒型聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器，目前常用的都是膜片式聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器不需要潤(rùn)滑劑，制造容易。喘振發(fā)生的條件 喘振發(fā)生的條件: 根

12、據(jù)喘振原理可知，喘振在下述條件下發(fā)生： 1 在流量小時(shí)，流量降到該轉(zhuǎn)速下的喘振流量時(shí)發(fā)生 壓縮機(jī)特性決定，在轉(zhuǎn)速一定的條件下，一定的流量對(duì)應(yīng)于一定的出口壓力或升壓比，并在一定的轉(zhuǎn)速下存在一個(gè)極限流量喘振流量。當(dāng)流量低于這個(gè)喘振流量時(shí)壓縮機(jī)便不能穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)生喘振。上述流量，出口壓力，轉(zhuǎn)速和喘振流量綜合關(guān)系構(gòu)成壓縮機(jī)的特性線，也叫性能曲線。在一定轉(zhuǎn)速下使流量大于喘振流量就不會(huì)發(fā)生喘振。 2 管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力，大于一定轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的最高壓力是發(fā)生喘振 如果壓縮機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)壓力大大高出壓縮機(jī)該轉(zhuǎn)速下運(yùn)行對(duì)應(yīng)的極限壓力時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)高壓氣體便在壓縮機(jī)出口形成恒高的“背壓”，使壓縮機(jī)出口阻

13、塞，流量減少，甚至管網(wǎng)氣體倒流，造成壓縮機(jī)喘振。在運(yùn)行中可能造成喘振的各種原因 在運(yùn)行中可能造成喘振的各種原因有： 1 系統(tǒng)壓力超高 造成這種情況有：壓縮機(jī)緊急停機(jī)，氣體為此進(jìn)行放空或回流；出口管路上的單向逆止閥門動(dòng)作不靈活關(guān)閉不嚴(yán)；或者單向閥距壓縮機(jī)出口太遠(yuǎn)，閥前氣體容量很大，系統(tǒng)突然減量，壓縮機(jī)來不及調(diào)節(jié)，防喘系統(tǒng)未投自動(dòng)等等。 2 吸入流量不足 由于外界原因使吸入量減少到喘振流量以下，而轉(zhuǎn)速，使壓縮機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)引起喘振。如下圖1。這種情況的原因有：壓縮機(jī)入口濾器阻塞，阻力太大，而壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速未能調(diào)節(jié)造成喘振；濾芯太臟，或冬天結(jié)冰都可能發(fā)生這種情況；入口氣源減少或切斷，如壓縮機(jī)供氣不足，壓縮

14、機(jī)沒有補(bǔ)充氣源等等。所有這些情況如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)調(diào)節(jié)。壓縮機(jī)都可能發(fā)生喘振。在運(yùn)行中可能造成喘振的各種原因 3 機(jī)械部件損壞脫落 機(jī)械密封，平衡盤密封，O型環(huán)等部件安裝不全，安裝位置不準(zhǔn)或者脫落，會(huì)形成各級(jí)之間，各段之間串氣，可能引起喘振；過濾器阻力太大，逆止閥失效或破損也都可以引起喘振。 4 操作中，升速升壓過快，降速之前未能首先降壓 升速、升壓要緩慢均勻，降速之前應(yīng)先采取卸壓措施：如放空，回流等；以免轉(zhuǎn)速降低后，氣流倒灌。 5 工況改變，運(yùn)行點(diǎn)落入喘振區(qū) 工況變化，如改變轉(zhuǎn)速，流量，壓力之前，未查看特性曲線，使壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)落入喘振區(qū)。在運(yùn)行中可能造成喘振的各種原因 6 正常運(yùn)行時(shí)，防喘振系

15、統(tǒng)未投自動(dòng) 當(dāng)外界因素變化時(shí)，如蒸汽壓力下降或氣量波動(dòng)；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降而防喘振系統(tǒng)來不及手動(dòng)調(diào)節(jié)；或來氣中斷等；由于未用自動(dòng)防喘振裝置可能造成喘振。 7 介質(zhì)狀態(tài)變化造成喘振 喘振發(fā)生的可能與氣體介質(zhì)狀態(tài)有很大關(guān)系。因?yàn)闅怏w的狀態(tài)影響流量，從而也影響喘振流量，當(dāng)然影響喘振。如進(jìn)氣溫度，進(jìn)氣壓力，氣體成分即分子量等對(duì)喘振都有影響。當(dāng)轉(zhuǎn)速不變，出口壓力不變時(shí)，氣體入口穩(wěn)度增加容易發(fā)生喘振；當(dāng)轉(zhuǎn)速一定，進(jìn)氣壓力越高則喘振流量值也越大；當(dāng)進(jìn)氣壓力一定，轉(zhuǎn)速不變，氣體分子量減少很多時(shí)，容易發(fā)生喘振。防止與消除喘振的方法 1 防止與消除喘振的根本措施是設(shè)法增加壓縮機(jī)的入口氣體流量 對(duì)一般無毒，不危險(xiǎn)氣體如

16、空氣，CO2等可采用放空；對(duì)合成氣，天然氣，氨等氣體可采取回循環(huán)。采用上述方法后可使流經(jīng)壓縮機(jī)的氣體流量增加，消除喘振；但壓力隨之降低，浪費(fèi)功率，經(jīng)濟(jì)性下降。如果系統(tǒng)需要維持等壓的話，放空或回流之后應(yīng)提升轉(zhuǎn)速，使排出壓力達(dá)到原有水平。 在升壓前和降速，停機(jī)之前，應(yīng)當(dāng)將放空閥或回流閥預(yù)先打開，以降低背壓，增加流量，防止喘振。防止與消除喘振的方法 2 根據(jù)壓縮機(jī)性能曲線，控制防喘裕度 防喘系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)投入自動(dòng)。 升速，升壓之前一定要事先查好性能曲線，選好下一步的運(yùn)行工況點(diǎn)，根據(jù)防喘振安全裕度來控制升壓，升速。防喘振安全裕度就是在一定工作轉(zhuǎn)速下，正常工作流量與該轉(zhuǎn)速下喘振流量之比值，一般正常工

17、作流量應(yīng)比喘振流量大1.051.3倍，即： 喘振裕度=該工作轉(zhuǎn)速下的正常流量/同轉(zhuǎn)速的喘振流量1.051.3 裕度太大，雖不易喘振，但壓力下降很多，浪費(fèi)很大，經(jīng)性下降。 在實(shí)際運(yùn)行中，最好將防喘閥門的整定值，根據(jù)防喘裕度來整定。太大則不太經(jīng)濟(jì)，太小又不安全。防喘系統(tǒng)根據(jù)安全裕度下整定好以后，在正常運(yùn)行時(shí)防喘閥門應(yīng)當(dāng)關(guān)閉，并投入自動(dòng)，這樣既安全又經(jīng)濟(jì)。有的單位防喘振裝置不投自動(dòng)，而用手動(dòng)，恐怕發(fā)生喘振而不敢關(guān)嚴(yán)防喘閥門，正常運(yùn)行時(shí)有大量氣體回流或放空，這既不經(jīng)濟(jì)又不安全；因?yàn)榘l(fā)生喘振時(shí)用手動(dòng)操作是來不及的，結(jié)果不能防止喘振。防止與消除喘振的方法 3 在升壓和變速時(shí)，強(qiáng)調(diào)“升壓必先升速，降速必先降壓”的原則 壓縮機(jī)升壓應(yīng)當(dāng)在汽輪機(jī)調(diào)速器投入工作后進(jìn)行；升壓之前查好性能曲線，確定應(yīng)該到達(dá)的轉(zhuǎn)速，升到該轉(zhuǎn)速后再提升壓力；壓縮機(jī)降速應(yīng)當(dāng)在防喘閥門安排妥當(dāng)后再開始；升速，升壓不能過猛過快；降速降壓也應(yīng)當(dāng)緩慢，均勻。 4 防喘閥門開啟和關(guān)閉必須緩慢，交替 防喘閥門操作不要太猛，避免軸位移過大，軸向推力和振動(dòng)加劇，油密封系統(tǒng)失調(diào)。如壓縮機(jī)組有兩個(gè)以上的