MVR-机械式再压缩蒸发器知识汇总

M V R——机械式蒸汽再压缩技术
第一章MVR概述
MVR:（mechanicalvaporrecompression）的简称。

MVR是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术.
1、原理
利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发系统产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的焓，提高热焓的二次蒸汽进入蒸发系统作为热源循环使用，替代绝大部分生蒸汽，生蒸汽仅用于系统初启动用、补充热损失和补充进出料温差所需热焓，从而大幅度降低蒸发器的生蒸汽消耗，达到节能目的。

MVR的理论基础是波义耳定律
推导而出，即PV/T=K，其含义是一定质量的气体的压强*体积/温度为常数，也就意味着当气体的体积减小，压强增大时，气体的温度也会随即升高；
根据此原理，当稀薄的二次蒸汽在经体积压缩后其温度会随之升高，从而实现将低温、低压的蒸汽变成高温高压的蒸汽，进而可以作为热源再次加热需要被蒸发的原液，从而达到可以循环回收利用蒸汽的目的。

2、工艺流程
浓缩液
（1）容积式压缩机直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。

其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。

（2）动力式压缩机它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；
然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。

其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。

动力式压缩机也称为速度式压缩机。

活塞式 转子式
滑片式 涡旋式
单螺杆
二、离心压缩机
离心是产生压力的机械，是透平的一种。

透平是英译音“TURBINE”，即旋转的叶轮。

离心：指气体在中的运动是沿垂直于轴的径向进行的。

所以也称径流压缩机。

离心式压缩机工作原理
具有叶片的工作轮在压缩机的轴上旋转，进入工作轮的气体被带着旋转，增加了动能（速度）和静压头（压力），然后出工作轮进入扩压器内，在扩压器内气体的速度转变为压力，进一步提高压力，经过压缩的气体再经弯道和回流器进入下一级叶轮进一步压缩至所需的压力。

气体在叶轮中提高压力的原因有两个：一是气体在叶轮叶片作用下，跟着叶轮做高速的旋转，而气体由于受旋转所产生的离心力的作用使气体的压力升高；二是叶轮是从里到外逐渐扩大的，气体在叶轮里扩压流动，使气体通过叶轮后压力提高。

离心式压缩机分类
（1）按轴的型式分：单轴多级式，一根轴上串联几个叶轮；双轴四级式，四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端，旋转靠电机通过大齿轮驱动小齿轮。

几种特殊的压缩机
（2）按气缸的型式分：水平剖分式和垂直剖分式。

（3）按级间冷却形式分类：级外冷却，每段压缩后气体输出机外进入冷却器；机内冷却，冷却器和机壳铸为一体。

（4）按压缩介质分类：空气、氮气、氧气等。

离心式压缩机的特点
优点：
(1)由于是连续旋转式机械，可以大大地提高进入其中的工质量，提高功率。

所以，离心式压缩机的第一个特点是：功率大。

(2)由于工质量可以提高，必然导致叶片转速的提高，所以第二个特点是高速
性。

(3)无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单；
(4)易损部件少，故障少、工作可靠、寿命长；
(5)机组单位功的重量、体积及安装面积小；
(6)机组的运行自动化程度高，调节范围广，且可连续无级调节；
(7)在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度；
(8)润滑油与介质基本上不接触，从而提高了冷凝器及蒸发器的传热性能；
(9)对大型压缩机，可由蒸气动力机或燃气动力机直接带动，能源使用经济合
理；
缺点：
(1)单机容量不能太小，否则会使气流流道太窄，影响流动效率；
(2)因依靠速度能转化成压力能，速度又受到材料强度等因素的限制，故压缩
机每级的压力比不大，在压力比较高时，需采用多级压缩；
(3)特别情况下，机器会发生喘振而不能正常工作；
离心机压缩机的工作原理分析
（1）级：每一级叶轮和与之相应配合的固定元件（如扩压器等）构成一个基本的单元，叫一个级。

（2）段：以中间冷却器隔开级的单元，叫段。

这样以冷却器的多少可以将分成很多段。

一段可以包括很多级。

也可仅有一个级。

（3）标态：0℃，1标准大气压。

（4）进气状态：一般指进口处气体当时的温度、压力。

（5）重量流量：一秒时间内流过气体的重量。

（6）容积流量：一秒时间内流过气体的体积。

（7）表压（G）：以当地大气为基准所计量的压强。

（8）绝压（A）：以完全真空为基准所计量的压强。

（9）真空度：与当地大气负差值。

（10）压比：出口压力与进口压力的比值。

（11）比容：单位质量的物质所占有的容积，符号V表示，数值为密度的倒数。

离心压缩机的主要性能参数是流量、排气压力、有效功率、效率、轴功率、转速、压缩比和温度。

（1）流量：单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体量，通常以体积流量和质量流量两种方法来表示。

体积流量——是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体体积，其单位为m3/s。

因气体的体积随温度和压力的变化而变化，当流量以体
积流量表示时，须注明温度和压力。

质量流量——是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体质量，其单位为kg/s。

（2）排气压力:即指压缩机出口压力。

（3）有效功率：
有效功率是指在气体的压缩过程中，叶轮对气体所作的功，绝大部分
转变为气体的能量，另有一部分能量损失，该损失基本上包括流动损失、轮阻损失和漏气损失三部分，我们将被压缩气体的能量与叶轮对气体所作功的比值称为有效功率。

（4）轴功率：
离心式压缩机的转子在为气体升压提供有用功率，以及在气体升压过程中产生的流动损失功率、轮阻损失功率和漏气损失功率外，其本身也产生机械损失，即轴承的摩擦损失，这部分功率消耗约占总功率的2%~3%。

如果有齿轮传动，则传动功率消耗同样存在，约占总功率的2%~3%。

以上
六个方面的功率消耗，都是在转子对气体作功的过程中产生的，它们的总和即为离心式压缩机的。

轴功率是选择驱动机功率的依据
（5）效率：
效率主要用来说明传递给气体的机械能的利用程度。

由于气体的压缩有等温压缩、绝热压缩和多变压缩等三种过程，所以，压缩机的效率也有等温效率、绝热效率和多变效率之分。

A、等温效率
是指气体在压缩过程中，等温压缩功和叶轮对气体所作功的比值。

B、绝热效率
是指气体在压缩过程中，绝热压缩功和叶轮对气体所作功的比值。

C、多变效率
是指气体在压缩过程中，多变压缩功和叶轮对气体所作功的比值。

（6）转速：转速是指压缩机转子旋转的速度。

其单位是r/min。

（7）压缩比：出口压力与进口压力的比值。

（8）温度：一般用t℃表示，工程上也用绝对温度TK来表示，两者换算关系为TK=t+273。

级”中的气体流动：
叶轮被驱动机拖动而旋转，气体进入叶轮后，对气体作功。

那么气体既随叶轮转动，又在叶轮槽中流动。

反映出气体的压力升高、温度升高，比容降低。

叶轮转动的速度即气体的圆周速度，在不同的半径上有不同的数值，叶轮
出口处的圆周速度最大。

气体在叶轮槽道内相对叶轮的流动速度为相对速度。

因叶片槽道截面积从进口到出口逐渐增大，因此相对速度逐渐减少。

气体的实际速度是圆周速度与相对速度的合成，又称之为绝对速度。

级是压缩机作功的最基本的单元，在级中叶片带动气体转动，把功传递给介质，使介质获得动能。

通过由隔板构成的扩压流道和扩压槽,介质的一部分动能转化为压力势能，并被导入下一级继续压缩。

中间级有叶轮、隔板、级间密封等，末级是由叶轮、隔板和蜗壳组成。

“级”内气体流动的能量损失分析：
（1）、能的定义
度量物质运动的一种物质量，一般解释为物质作功的能力。

能的基本类型有势能、动能、热能、电能、磁能、光能、化学能、原子能等。

一种能可以转化为另一种能。

能的单位和功的单位相同。

能也叫能量。

（2）、级内气体流动的能量损失分析
组实际运行中，通过叶轮向气体传递能量，即叶轮通过叶片对气体作功消耗的功和功率外，还存在着叶轮的轮盘、轮盖的外侧面及轮缘与周围气体的摩擦产生的轮阻损失，还存在着工作轮出口气体通过轮盖气封漏回到工作轮进口低压低压端的漏气损失。

都要消耗功。

这些损失在级内都是不可避免的，只有在设计中精心选择参数，再制造中按要求加工，在操作中精心操作使其尽量达到设计工况，来减少这些损失。

另外，还存在流动损失以及动能损失以及在级内在非工况时产生冲击损失。

冲击损失增大将引起效率很快降低。

还有高压轴端，如果密封不好，向外界漏气，引起压出的有用流量减少。

故此，我们有必要研究这些损失的原因，以便在设计、安装、操作中尽量减少损失，维持在高效率区域运行，节省能耗。

①. 流动损失：
定义：就是气流在叶轮内和级的固定元件中流动时的能量损失。

产生的原因：主要由于气体有粘性，在流动中引起摩擦损失，这些损失又变
成热量使气体温度升高，在流动中产生旋涡，加剧摩擦损耗
和流动能量损失，因旋涡的产生就要消耗能量；在工作轮中
还有轴向涡流等第二次流动产生，引起流量损失。

在叶轮出
口由于出口叶片厚度影响产生尾迹损失。

弯道和回流器的摩
擦阻力和局部阻力损失等。

②. 冲击损失：
定义：是一种在非设计工况下产生的流动损失。

产生原因：叶轮进口叶片安装角β1A（实际）一般是按照设计气流的进口角β1（设计）来决定的。

一般是β1=β1A，此时进气为无冲击进
气。

但是当工况发生偏离设计工况时，气流进口角β1大于或小
于β1A将发生气流冲击叶片的现象。

习惯把叶轮进口叶片安装角
β1A（实际）与设计气流的进口角β1（设计）之差叫做冲击角，
简称冲角。

用i表示。

β1A＜β1，i＜0，叫负冲角。

β1A＞β1，i＞0，叫正冲角。

在正负冲角的情况下，都将出现气流与叶片表面的脱离，形成旋涡区，使
能量损失。

冲击损失的增加与流量偏离设计流量的绝对值的平方成正比。

③. 轮阻损失
④. 叶轮的不工作面与机壳之间的空间，是充满气体的，叶轮旋转时，由于气体
有粘性，也会产生摩擦损失。

又由于旋转的叶轮产生离心力，靠轮的一边气体向上流，靠壳的一边气体向下流，形成涡流，引起损失。

⑤. 漏气损失：
漏气损失包括内漏和外漏。

内漏气是指泄露的气体又漏回到压缩气体中。

包括两种情况：一种是从叶轮出口的气体从叶轮与机壳的空间漏回到进口。

另一种是单轴的离心，由于轴与机壳之间也有间隙，气体从高压的一边经过间隙流入低压一边。

外漏是指压缩气体通过轴与机壳密封处间隙或机体的间隙直接漏到大气中。

漏气损失是一个不可忽视的问题，有些出现气量达不到设计值就是内
漏和外漏引起的。

离心压缩机的构造
吸入室： 作用是将介质均匀地引导至叶轮的进口，以减少气流的扰动和分离损失。

它的结构比较简单，有轴向进气和径向进气两种。

径向进气结构多采用于多级双支承压缩机中。

离心压缩机基本结构
整套离心组是由电气、机械、润滑、冷却、控制等部分组成的一个系统。

虽然由于输送的介质、压力和输气量的不同，而有许多种规格、型式和结构，但组成的基本元件大致是相同的，主要由转子、定子、辅助设备等部件组成。

离心压缩机的转子
转子是离心的关键部件，它高速旋转。

转子是由叶轮、主轴、平衡盘、推力盘等部件组成。

叶轮：叶轮也叫工作轮，是离心式的一个重要部件，气体在工作轮中流动，其压力、流速都增加，同时气体的温度也升高。

叶轮是离心式对气体作功的唯一元件。

通过叶轮将能量传递给气体，使气体的速度及压力都得到提高。

1、在结构上叶轮有三种型式：
（1）闭式叶轮：由轮盘、轮盖、叶片三部分组成。

（2）半开式式叶轮：无轮盖、只有轮盘、叶片。

（3）双面进气式叶轮：两套轮盖、两套叶片，共用一个轮盘。

2、叶轮的结构以叶片的弯曲形式来分 叶轮
支撑轴承
干气密封
平衡鼓 干气密支撑轴承 蜗弯回流器 吸入室 扩压槽
（1）前弯叶片式叶轮：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。

叶片出口角＞90°
（2）后弯叶片式叶轮：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反，叶片出口角＜90°
（3）径向叶片式叶轮：叶片出口方向与叶轮半径方向一致，叶片出口角＝90° 影响叶轮性能的主要因素是叶片的弯曲形状。

按叶片出口端弯曲方向的不同，可分为后弯、前弯及径向叶轮三种
类型。

由于后弯式叶片的级效率
较高，因此被广泛采用。

叶轮是
高速旋转的部件，要求材料具有
足够的强度。

为了减少振动，叶
轮和轴必须经过动平衡试验，以
达到规定的动平衡要求。

主轴
主轴的作用就是支撑安装其上的
旋转零部件（叶轮、平衡盘等）
及传递扭矩。

设计轴确定尺寸时，不仅考虑轴的强度问题，而且要仔细计算轴的临界转速。

所谓临界转速就是轴的转速等于轴的固有频率时的转速。

平衡盘，推力盘
在多级离心中，由于每级叶轮两侧的气体作用力不一致，就会使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力，我们称为轴向力。

轴向力对于的正常运转是不利的，它使转子向一端窜动，甚至使转子与机壳相碰，发生事故。

因此应设法平衡它，平衡盘就是利用它的两侧气体的压力差来平衡轴向力的零件。

热套在主轴上，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承来承受。

推力盘是固定在主轴上的止推轴承中的一部分，它的作用就是将转子剩余的轴向力通过油膜作用在止推轴承上，同时还确定了转子与固定元件的位置。

平衡盘 由于叶轮两侧的压力不相等，在转子上
受到一个指向叶轮进口方向的轴向椎力。

为了减少止推轴承的载荷，往往在末级
图4-9 后弯、前弯和径向叶轮 (a)后弯式 (b)前弯式 (c)径向式
之后设置一个平衡盘。

因平衡盘左侧为
高压，右侧与进气压力相通，因而形成
一个相反的轴向推力，承担了大部分的
轴向推力，减轻了止推轴承的负荷。

平衡鼓
大型离心式压缩机和离心泵的轴向力是相当大的，相应需要的平衡力也很大。

在这种情况下，平衡盘自身的强度以及它跟轴的结合难以满足要求，因此在大型离心式压缩机和离心泵上通常使用有足够轴向厚度的平衡鼓结构。

平衡鼓和平衡盘平衡原理一致，结构相似，只是由于结构的原因，平衡鼓不能实现结构上自动调节。

在实际设计中也有采用“鼓+盘”的方式将两者的优势结合起来。

离心的定子
定子是的固定元件，由扩压器、弯道、回流器、蜗壳及机壳组成。

1、扩压器：扩压器的功能主要是使从叶轮出来的具有较大动能的气流减速，把
气体动能有效地转化为压力能。

扩压器一般分为：无叶扩压器、叶
片扩压器、直壁式扩压器。

2、弯道：其作用使气流转弯进入回流器，气流在转弯时略有加速。

3、回流器：其作用使气流按所须方向均匀的进入下一级。

4、蜗壳：其主要作用是把扩压器后面或叶轮后面的气体汇集起来，并把他们引出压缩机，流向输送管道或气体冷却器，此外，在会聚气体过程中，大多数情况下，由于蜗壳外径逐渐增大和流通面积的逐渐增大，也起到了一定的降速扩压作用。

蜗壳：
5、机壳：
压缩机机壳是将介质与大气隔绝，使介质在其间完成能量转换的重要部件。

它还具有支承其他静止部件，如隔板、密封等的功能。

机壳重量大，形状复杂，在其外部连接有进气、排气、润滑油、密封介质等管道，两侧的端盖上带有轴承箱和轴向密封室。

对于高压压缩机，机壳一般采用筒型结构；低压压缩机则采取水平剖分结构，烯烃工厂的机组均采用水平剖分。

轴承：
支撑轴承：用于支撑转子使其高速旋转。

止推轴承：作用是承受剩余的轴向力
支撑轴承（又称径向轴承）
径向轴承为多油楔、压力润滑的可倾瓦块式轴承。

压力油径向进入，通过小孔润滑瓦块和支撑块，然后向侧向排出。

轴承由等距离分布在轴径圆周上的几个瓦块组成。

瓦块是钢制的，内表面衬有巴氏合金，背面有凹进去的支撑座，相应地在瓦座上有支撑块。

瓦面与轴径及瓦座均为同心圆，而瓦块支撑座的圆弧曲率大于瓦座支撑块的圆弧曲率这样瓦背与瓦座在轴向上为线接触，以利于瓦块摇摆灵活更好地与转轴间形成油楔，但瓦块在轴向上并不能摆动。

径向轴承有如下优点：
1.进一步改善轴瓦中流体的动力学性能。

2.轴径圆周上受力均匀，因而运转平稳，以最大限度的吸收转子的径向振动。

3.轴承抗油膜振荡性能好。

径向轴承：
止推轴承
离心压缩机在正常工作时，由于出入口存在的压差形成一指向低压侧（入口侧）的轴向推力。

压缩机的平衡装置能平衡大部分的轴向力，残余轴向力则由止推轴承承担，其止推块称为主止推块。

另外在启动时由于气流的冲击作用，往往产生一个反方向的轴向推力，使转子向高压侧窜动；为此在主推块的对面增设副止推块。

这种型式的止推承称作双端面止推轴承。

止推轴承一般安装压缩机吸入侧。

隔板与级间密封
隔板将压缩机的各级分隔开，并由相邻的面构成叶轮出口的扩压器、弯道和回流室。

来自叶轮的气体在扩压器通道内将一部分动能转化为压力能并通过弯道和回流室到达下一级叶轮入口，气体在弯道和回流器的流动，可以认为压力和速度不变，仅改变气体的流动方向。

隔板分为上、下两半，沿水平中心面分开。

在隔板外圆圆周方向装有齿形密封圈，与安装在叶轮轮颈上的耐磨环构成梳齿密封，从而防止气体在级间串通。

三、离心压缩机的辅助设备
1、离心压缩机的传动系统
离心由于转速高，一种采用汽轮机带动；一种采用电动机通过齿
轮增速箱来拖动。

当采用电动机通过齿轮增速箱来拖动时，对于齿轮的材质要求相当高，一般采用优质合金钢，并经渗碳处理，以提高硬度，同时要求提高加工精度。

在出厂前，并经严格的静、动平衡实验。

静平衡是检查转子重心是否通过旋转轴中心。

如果二者重合，它能在任意位置保持平衡；不重合，它会产生旋转，只有在某一位置时才能静止不动。

通过静平衡实验，找出不平衡质量，可以在其对称部位刮掉相应的质量，以保持静平衡。

动平衡：经过静平衡试验的转子，在旋转时仍可能产生不平衡。

因为每个零件的不平衡质量不是在一个平面内。

当转子旋转时，他们会产生一个力矩，使轴线发生挠曲，从而产生振动，因此，转子还需要做动平衡试验。

动平衡试验就是在动平衡机上使转子高速旋转，检查其不平衡情况，并设法消除其不平衡力矩的影响。

2、离心压缩机的冷却系统
（1）冷却的方式：主要有风冷、水冷。

（2）冷却的主要方面：主电机、压缩后的气体、润滑油。

、冷却主电机
主要为了防止电机过度温升、烧损。

通常采用的冷却方式有风冷、水冷。

有的大型电机兼而有之。

、冷却压缩后的气体
主要为了降低各级压缩后气体的温度，减少功率消耗。

通常设置水冷却器。

在一台机组上设有多个冷却器，有的一级一个有的两级一个，这样根据冷却器的多少，又可以把分成几个段。

、冷却润滑油：
的油站设有油冷却器，用于降低油温和在一定范围内调节油温。

3、离心压缩机润滑油系统
润滑油
润滑根据其存在状态可分为：固体润滑剂、气体润滑剂、液体润滑剂、和半固体润滑剂等。

定义：润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂。

（1）润滑减摩：防止机件干摩擦，减少摩擦阻力，在零件表面形成油膜。

（2）冷却降温：通过润滑油的循环带走热量防止烧结。

（3）清洁：通过润滑油的流动冲洗零件工作表面摩擦产生的金属和其它脏物。

（4）密封：减少外界的污染物进入。

（5）锈防蚀：能吸咐在零件表面防止水、空气、酸性物质及害气体与零件的接触。

（6）减震缓冲：运行负荷很大，这个负荷经过轴承的传递润滑，使承受的冲击负荷起到缓冲的作用。

（1）粘度：表示油品流动性大小的指标。

粘度越小，流动性就越好；粘度越大，流动性就越差。

粘度的常见单位是厘斯（cSt）。

（2）运动粘度：表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以mm2/s表
示。

（3）粘度指数：表示油品的粘度随温度变化的特性。

粘度指数越大，油品的粘度随温度的变化越小。

通过加大粘度指数可以提高油品在不同温
度下使用性能。

一般以VI表示。

（4）密度：表示在规定温度下的单位体积内所含物质的质量。

一般以KG/L 或kg/m3表示。

（5）倾点：用温度表示油品在储运和使用时的低温流动性的指标。

倾点越低，油品的低温性就越好。

在某种程度上也表示了油品脱蜡精制的深
度。

以℃表示。

（6）闪点：用温度表示油品在高温下蒸发性及着火危险性的指标。

一般来说闪点越高，油品的使用温度也越高，油品中混入汽油或柴油时，闪
点会明显降低。

以℃表示。

（7）抗氧化安定性：表示油品在使用和储存过程中，在高温和金属催化下，油品抗氧化作用的能力。

抗氧化安定性越好，油品的使用寿命就越长。

（8）总碱值：表示在规定条件下，中和存在于1g油品中全部碱性组分所需的酸量，以相当的氢氧化钾毫克数表示。

是测定油品中有效添加剂成
分的指标，表示内燃机油的清净性与中和能力。

润滑脂
润滑脂概念
定义：是将稠化剂分散于液体润滑剂中所形成的一种稳定的半固体。

作用：润滑脂涂于机械摩擦部位，在机械表面形成一定强度的油膜，以减小摩擦磨损，还可以防止金属氧化，填充机件空隙，防止漏
气、漏油、漏水，保证设备正常运转。

润滑脂的选用要根据机械的工作温度、运转速度、负荷大小、工作环境和供脂方式的不同，综合考虑，一般应考虑以下四个方面的因素：（1）温度温度对润滑脂的影响很大，环境温度高和机械运转温度高的，应选用耐高温的润滑脂，一般润滑脂的是温度都应低于其滴点20~30摄
氏度。

（2）转速高速运转的机件温升高，温升快，易使润滑脂变稀而流失，使用时应选用稠度较大的润滑脂。

（3）负荷根据负荷选用润滑脂是保证润滑的关键之一。

润滑脂锥入度的大小关系到使用时所能承受的负荷。

负荷大应选用锥入度小（稠度较大）
的润滑脂。

如果既承受重负荷又承受冲击负荷，应选用含有极压添加
剂的润滑脂，如含有二硫化钼的润滑脂。

（4）特殊部位的要求机械工作环境的不同，应选用不同的润滑脂，在潮湿环境下应选用具有抗水性能的润滑脂；在尘土较多的环境下，可选用
浓稠的含有石墨的润滑脂；在含酸的环境下可选用经基脂；如对密封
有特殊要求，应选用钡基脂。

4、离心压缩机安全保护系统
为了保证离心的安全稳定运行，必须设置一个完整的安全保护系统。

温度保护系统。