增压透平膨胀机
增压透平膨胀机[发明专利]
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[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101363330A [43]公开日2009年2月11日[21]申请号200810157098.6[22]申请日2008.09.18[21]申请号200810157098.6[71]申请人苏州制氧机有限责任公司地址215101江苏省苏州市吴中区木渎镇同春路31号[72]发明人徐友亮 张家雷 史银根 [74]专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司代理人陈忠辉[51]Int.CI.F01D 25/16 (2006.01)F01D 5/02 (2006.01)F04D 29/30 (2006.01)F01D 25/24 (2006.01)权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 8 页[54]发明名称增压透平膨胀机[57]摘要本发明提供了一种气体轴承增压透平膨胀机，包括一个中间壳体，所述中间壳体的左端安装透平蜗壳、右端安装有增压机蜗壳，所述中间壳体内可转动地设置有转子，在所述转子的两端分别设置有膨胀轮和增压轮，在所述转子上套设有两个气体轴承，用来支撑膨胀轮和增压轮。
本发明的有益效果主要体现在：结构简单，轴损耗小，成本低廉；安全性能好，而且可以减少油轴承膨胀机中油汽的排放，减少了对环境的污染。
该膨胀机的优异性将为增压透平膨胀机的发展奠定了一个里程碑式的基础。
200810157098.6权 利 要 求 书第1/2页 1.一种增压透平膨胀机，包括一个中间壳体(2)，所述中间壳体(2)的左端安装透平蜗壳(1)、右端安装有增压机蜗壳(3)，所述中间壳体(2)内可转动地设置有转子(8)，在所述转子(8)的两端分别在透平蜗壳(1)和增压机蜗壳(3)内设置有膨胀轮(4)和增压轮(12)，其特征在于：在所述转子(8)上套设有左气体轴承(6)和右气体轴承(9)，所述左气体轴承(6)用来支撑膨胀轮(4)，所述的左气体轴承(6)与膨胀轮(4)之间设有密封套(5)，所述右气体轴承(9)用来支撑增压轮(12)，所述的右气体轴承(9)与增压轮(12)之间设有限位密封板(11)，所述的中间壳体(2)上连接有4个接头组件，分别为左、右气体轴承(6、9)提供轴承气，以及为密封套(5)和限位密封板(11)提供密封气。
增压透平膨胀机组操作规程
增压透平膨胀机组操作规程一、概述本机组工质先经增压机增压,冷却后再进入膨胀机进行绝热膨胀降温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。
二. 技术参数1.增压机工质：空气气量：Nm3/h（0℃，0.101325MPa） 40000进口压力：MPa 2.59出口压力：MPa 3.85进口温度：℃ 40出口温度（冷却器前/后）：℃ 86/402.膨胀机工质：空气气量：Nm3/h（0℃，0.101325MPa） 40000进口压力：MPa 3.8出口压力：MPa 0.488进口温度：℃ -106出口温度：℃ -173转速：r/min 22700绝热效率：≥86％3.工艺指标项目单位操作值报警值联锁值备注轴承油压MPa 0.5～0.6 ≤0.35≤0.3≤0.35膨胀机不能启动；≤0.30自动全开回流阀膨胀机密封气与喷嘴压差MPa 0.05油箱液面液面计的2/3 800升20＃（22＃）透平油滤油器阻力MPa ≤0.1＞0.1 MPa 时及时更换过滤器并拆卸更换纸质滤芯轴承进油温度℃25～40轴承温度℃≤65≥70 ≥75 ＞75℃，FCV7501全开密封气供气压力MPa膨胀机端：～1.6；增压机端：～2.6≥0.2为油泵启动条件转速r/min 22700 24970 27240 ≥24970时FCV7501自动开大；≥27240时FCV7501全开。
增压机进口流量Nm3/h 40000≤28000时， FCV7501自动调节开大注：轴承油压可根据实际情况进行适当调整。
三. 膨胀机组的启动1. 启动前的检查（1）油箱油面指示正常；（2）加温气体阀门关闭；（3）喷嘴叶片HV7502关闭；（4）紧急切断阀HV7501关闭；（5）膨胀机进、出口阀门V7601/V7602关闭；（6）油箱油温：若低于20℃应开电加热器加热之；（7）轴承温度：若轴承温度低于20℃，则必须通入润滑油进行加热，如仍不奏效，则必须用加温气体加温膨胀机。
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。
增压透平膨胀机
4
JB/T 6894－2000
以天然气（石油气）为介质的增压膨胀机的工作环境必须通风良好，其中的所有电动机、电器部件
和带电仪表均须符合有关标准的规定。
3. 8 振动
3. 8. 1 轴的振动用非接触式仪器，在靠近轴承处测量，其振幅值（允许范围）见附录 A（标准的附录）。
× 100%
········································································（5）
式中：η ——增压机等熵效率； se
i0，i3——进、出口介质实际总焓值，kJ/kg；
i3
——
t
等熵过
程出
口介质
总焓值，kJ/kg。
Q = G × 3600 ··················································································（6） 0 ρ0
0
式中：Q0——进口介质体积流量，m3/h；
G——介质质量流量，kg/s；
ρ
—
0
—进
口介质
密度
，kg/m3
。
式中：ε——进、出口压比；
ε = p0 ··························································································（4） p3
3. 3 制造厂应确定增压膨胀机产品和变形产品的设计流量及允许工作范围，设计工况时流量的上偏差
为设计工况的 10%，下偏差为设计工况的–5%。
3. 4 等熵效率
透平膨胀机操作规程
透平膨胀机操作规程TPZ19透平膨胀机操作规程1. 基本参数1.1 设备主要技术性能1.1.1增压透平膨胀机的说明型号：TPZ19 (向⼼径流反动式，转动喷嘴调节带增压机透平膨胀机) 1.1.2 透平膨胀机的性能参数⼯况设计加⼯⽓量（Nm3/h） 11000调节范围（%）75~ 120进⼝压⼒（MPa绝）0.916出⼝压⼒（MPa绝）0.146进⼝温度（℃）－98间隙压⼒（MPa绝）0.41转速（r/min） 26000等熵效率（%） 861.1.3 增压机的性能参数⼯况设计参数加⼯⽓量（Nm3/h）11050进⼝压⼒（MPa绝）0.595出⼝压⼒（MPa绝）0.939进⼝温度（℃）24功转换率（%）68转速（r/min） 260001.1.4 附属设备主要性能参数1.1.4.1 油泵型号2CY-5/3.3-2H流量（m3/h） 5压⼒（MPa表）0.331.1.4.2 油加热器型号GYY4-220/3功率（KW） 31.1.4.3 油过滤器最⼤通量（m3/h） 6⼯作压⼒（MPa表）0.33过滤粒度（mm） 0.021.1.4.4 油箱介质L-TAS32汽轮机油容量（m3）~0.5⼯作温度（℃）~551.1.4.5 油冷却器设计压⼒（MPa表） 0.33进出⼝油温（℃）~52/~42进出⼝⽔温（℃） ~32/~37⽔耗量（t/h） ~7.41.1.4.6 ⽓体冷却器设计压⼒（MPa表） 1.2进出⼝⽓温（℃） 78/40进出⼝⽔温（℃） 32/40⽔耗量（t/h） 252. 启动前的准备⼯作2.1 油箱油⾯正常2.2 加温⽓体阀门关闭2.3 喷嘴叶⽚关闭2.4 紧急切断阀关闭2.5 膨胀机进出⼝阀关闭2.6 油箱油温：如低于15℃应开油加热器加热2.7 轴承温度：如低于15℃应⽤润滑油加热轴承（注意：必须先通⼊密封⽓）2.8 油过滤器清洁，供油装置正常2.9 增压机回流阀全开(启动条件)3. 启动3.1 接通密封⽓、仪表⽓3.2 接通仪电控电源3.3 启动油泵3.4 对油冷却器通冷却⽔(视油温⽽定)，同时对增压机冷却器通冷却⽔3.5 开膨胀机出⼝阀门确认增压空⽓出换热器阀门V31开，V32开3.6 开膨胀机进⼝阀门3.7 开增压机出⼝阀门3.8 开增压机进⼝阀门3.9 在机旁柜开喷嘴调节阀为总开度的10%左右。
增压透平膨胀机常识
增压透平膨胀机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。
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靠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：在靠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，在靠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。
透平膨胀机组使用
一、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。
二、技术参数1、型号：PLPK-1083/39.7*4.9型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3、主要参数3、机组重量：5300kg4、机组外型尺寸：长*宽*高：3390mm*2200mm*2950mm5、仪控操作值6、机组连锁停车顺序如下：（1）全开增压机回流阀（2）三秒内关闭膨胀机进口紧急切断阀三、机组简介1、透平膨胀机组有以下主要部分组成：（1）带保冷箱及底架的增压透平膨胀机即主机一台（2）油站一台（3）主机和油站组装为一整体，用地脚螺栓固定在混凝土基础上。
必须防止周围的震动和冲击传给机组。
安装主机进出气管道时，必须避免管道重量和明显的安装应力附加在主机上。
本机组所需绝热材料和润滑油用户自备。
2、透平膨胀机透平膨胀机为卧式、单级、向心、径—轴流反作用式。
其中一端为膨胀机，另一端为增压机。
工质气体由膨胀机进口管进入膨胀机蜗壳。
膨胀机蜗壳为铸不锈钢（ZG1Cr18Ni9）结构，直接固定在底架上。
蜗壳内安装有膨胀叶轮，可调喷嘴。
转子支撑在机身上，其中一端为膨胀机，另一端为增压机。
膨胀叶轮和增压叶轮均为三元闭式叶轮。
轴承为止推径向轴承。
只有安装正确并提供清洁而充足的润滑油，才能保证转自良好运转。
轴承排油经回油管流回邮箱。
轴承温度由铂电阻温度计测量。
为防止膨胀机叶轮膨胀前的气体和增压叶轮增压后的气体泄漏，在膨胀叶轮和增压叶轮的论盖上设置了迷宫密封。
在靠近两叶轮的轴上也各设置了一迷宫密封，使得工质气体外漏量控制在最小的范围内。
10000 m3h增压透平膨胀机设计 毕业设计说明书
前言透平膨胀机则是实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械.目前,从空调设备、低温环境模拟到空气与多组分气体的液化分离以及极低温氢、氦的液化制冷,都有透平膨胀机的实际应用.在能源的综合利用方面,透平膨胀机作为回收能量的机械也得到了广泛的应用.对于应用天燃气作为燃料的国家,利用液化天燃气的冷量是很重要的,可以利用冷热进行发电.按利用的方法有直接膨胀、直接膨胀加郎肯循环以及混合工质等三种.不管是那一种方法,都采用透平膨胀机回收功率.可见发展前景还是十分可观。
相信通过广大的科研工作人员的努力，透平膨胀机将会获得前所未有成就及更广的应用。
本毕业设计题目是10000 m3/h增压透平膨胀机设计。
限于时间和水平，本设计难免存在一些缺点和错误，敬请导师、专家批评、指正、以便修改。
编者2013年6月3日摘要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。
关键词: 透平膨胀机轴承转轴压缩机油制动AbstractTurboexpander 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.Key words: Turboexpander Bearings shaft compressor brake oil目录第一章绪论 (6)§1.1透平膨胀机的应用 (6)§1.2透平膨胀机的分类 (6)§1.3国内外透平膨胀机的发展概况 (7)第二章增压透平膨胀机的设计 (11)§2.1 设计参数 (11)§2.2 透平膨胀机的热力计算 (11) (11) (11) (11) (12) (12) (15) (15) (16) (20) (27) (28) (32) (32) (35)§2.3 增压机计算 (36) (36)§2.4 主轴的设计 (41)第三章轴的强度计算及转子的临界转速 (43)§3.1轴的强度计算 (43) (43) (43) (45) (46)§3.2键的校核 (47)§3.3转子的临界转速 (48)第四章漏气损失 (52)第五章增压透平膨胀机典型结构 (54)§5.1透平膨胀机 (54) (54) (54) (55) (55) (55)§5.2离心增压机 (55) (55) (56)§5.3供油系统 (56)§5.4紧急切断阀 (54)§5.5增压机回流阀 (55)§5.6增压机后冷却器 (55)第五章计算机编程 (58)§6.1 源程序说明 (58)§6.1 C语言程序 (58)§6.2 运行结果及分析 (65)总结 (69)参考文献 (70)文献翻译 (71)致谢 (75)第一章绪论§1.1 透平膨胀机的应用总所周知，绝热等熵膨胀是获得低温的重要效应之一,也是对外做功的一个重要热力过程,而透平膨胀机则是实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械.目前,从空调设备、低温环境模拟到空气与多组分气体的液化分离以及极低温氢、氦的液化制冷,都有透平膨胀机的实际应用.在能源的综合利用方面,透平膨胀机作为回收能量的机械也得到了广泛的应用.例如高炉气透平膨胀机、石油催化裂解再生气透平膨胀机、化工尾气透平膨胀机、烟气透平膨胀机、天燃气透平膨胀机、液化天燃气透平膨胀机、液化天燃气冷热发电透平膨胀机、排热回收利用的郎肯循环透平膨胀机等.对于应用天燃气作为燃料的国家,利用液化天燃气的冷量是很重要的,可以利用冷热进行发电.按利用的方法有直接膨胀、直接膨胀加郎肯循环以及混合工质等三种.不管是那一种方法,都采用透平膨胀机回收功率.§1.2透平膨胀机的分类此外,根据工质在工作轮中的流动的方向可以有径流式、径-轴流式和轴流式之分.按照工质从外围向中心或中心向外围的流动方向,径流式和径-轴流式又有向心式和离心式的区别.事实上,由于离心式工作轮的流动损失大,因此只有向心式才有价值.如果工作轮叶片的两侧具有轮背和轮盖,则称为闭式工作轮,轮盖没有只有轮背的称为开式工作轮,轮盖和轮背都没有的,或轮背只有中心部分而外缘被切除的,则称为开式工作轮.只有在应力很大的场合才采用开式工作轮,利用外缘的切除来降低离心力.低温装置中开式工作轮的应用并不普遍.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的多级膨胀.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.而两相膨胀机又有气液两相、全液两相及超临界状态膨胀的区别.§1.3 国内外透平膨胀机的发展概况在透平膨胀机的发展中有较大影响的应力为1939年苏联Ⅱ.Ⅱ.Kannua 院士提出的反动式向心径流透平.它的通流部分与前一种相比,它的根本特点在于:以后的改进是局部性的.例如在密封设备中增设了一股常温的密封气,以减少冷气体的外泄漏;采用径-轴流式工作轮和闭式工作轮,以降低通流部分的流动损失;采用转动喷嘴叶片的调节方法,以提高工况时的调节性能;改进轴承结构,提高工作转速,以适应大比焓降膨胀的需要等方面.70年代以来,两相透平膨胀机的出现,指出了设计理论方面新的研究方向.由于向心径流反动式透平膨胀机的体积流量大,结构简单,工作可靠,因而首先被应用到低压空气分离和液化装置中.由于它的体积流量大,效率又得到提高,因而使一度被淘汰的空气制冷装置又获得了一定的应用.例如用于-60～-80℃的大型低温环境模拟装置,有现成压缩空气的飞机空调装置等场合.这种型式的透平膨胀机允许的级比焓降的增加,使它也伸展到中、高压的空分装置及天燃气、油田气液化装置中.此外,由于采用了高速、可靠、少污染的气体轴承,使这种透平膨胀机也有一定的适用范围.在比焓降较小而体积流量很大时,特别是在大功率能量回收装置中,则以采用轴流式透平膨胀机为宜.在比焓降很大的场合,就需要采用多级膨胀.在体积流量很小时,采用容积式膨胀机的效率就比较高.正是由于透平膨胀机具有尺寸小、重量轻、寿命长、结构简单、操作维护方便、工质少受污染等优点,和活塞式、螺杆式等所谓容积型膨胀机相比,获得了日益广泛的应用.50年代主要用于低压、大流量的场合,60年代发展到了中小流量和中高压装置中,70年代更扩展到了更小流量的低温装置和微型制冷机中.透平膨胀机已经伸展到了过去活塞膨胀机占优势的领域中.m3/h的各类全低压空分装置使用的低压空气透平膨胀机;标志产氧量为150和300m3/h中的中压空分透平膨胀机.在这同时,还发展了各种其他用途的透平膨胀机.其中有标态进气量达180000m3/h的高空环境模拟装置用透平膨胀机,也有温度低达15K的宇宙环境模拟装置用的氦气透平膨胀机,转速达12万r/min的高能物理用大型氦液化器的氦气透平膨胀机,还有用于氢、天燃气的液化以及回收能量的氢、天燃气、油田气、化工尾气、烟气、高炉气等透平膨胀机.此外,还有低比焓降的空分-氮洗联合流程用大气量、低转速的透平膨胀机和高比焓降的中压氮液化装置用分两级膨胀的中压膨胀机.在型式方面,除了应用广泛的径-轴流反动式透平膨胀机外,还出现了轴流式透平膨胀机和多级透平膨胀机.在结构方面,有半开式工作轮,也有闭式工作轮.有风机制动的,也有发电机制动的.有转动叶片调节的,也有开启喷嘴组调节的.为了配合低温装置发展的需要,有关单位也开展了一系列试验研究工作.例如试验了带固定喷嘴、喷嘴宽度调节、转动喷嘴叶片和部分进气调节等各种调节方法;试验了风机和发电机制动的性能,编制了比较符合实际的转子-轴承系临界转速的计算程序;开始了对带液的两相透平膨胀机的研究.在制造工艺方面,也先后试验成功了工作轮的精密浇铸成型、闭式工作轮的轮盖钎接工艺、工作轮的电火花加工工艺成型、气体轴承的挤压成型等新工艺.当然,与国际上的先进水平相比,我国在透平膨胀机的发展方面任存在着一定的差距.例如对流通部分的气动性能试验研究较少,设计中还缺少综合性的最优化设计方法,三元流叶轮的制造工艺也存在一定的困难,自动控制和调节的配套能力还跟不上发展的需要.随着科学技术的现代化,这些差距必将一一得到解决.第二章增压透平膨胀机的设计§2．1设计参数§2．2透平膨胀机的热力计算工质:等熵指数 k=1.4相对密度γ=1.2928 kg/m3膨胀机进气量 q v=10000 m3/h进口压力 P0=0.89Mpa进口温度 T0=175.0K出口压力 P2=0．14Mpa气体在喷嘴内的流动损失是不可避免的.不仅有气流与壁面的摩擦,还有气体内部相互间的摩擦.这就引起了气流内部的能量交换,使喷嘴出口气流的实际速度C1低于理想速度C1S,而实际的出口比焓值高于理论的比焓值.在一元流动时,这一损失通常用经验的速度系数φ来反映.因此速度系数φ是一种综合性的损失系数,它的影响因素很多,如喷嘴的结构尺寸、叶片形状、加工质量、气流参数等。
增压膨胀机组说明书
(3) 膨胀机和增压机各进口管中设的阀门和过滤器是否安装正确；
(4) 滤油器是否清洁；
(5) 与本设备联接的各仪、电控线路与装置是否正确联接；
(6) 各阀门是否在正确的“开”，“关”位置上；
(7) 参看 PT1260.10000，确认密封气接口连接是否正确；
(8) 检查喷嘴执行机构的正确性（拉杆向下移喷嘴通道开大）；
空气 25,000 2.93 3.92 313
空气 12,700 2.92 0.615 262 44,110
2.3 仪控整定值
PT1260.00000SM
共 13 页
第3页
项
目
单位 整定值 操作值 报警 联锁
备注
轴承油压
MPa 0.4～0.7 0.5～0.6
轴承油压低于
MPa 0.35
△
不能启动
轴承油压低于
△△
～1.37 ～1.6
≥0.2MPa 油泵启动 ≤0.32MPa 报警
≥0.2Mpa 油泵起动
△
转速高于
增压机进口气量 小于
r/min 47,600
△
Nm3/h 17,500
注： 表中所示压力值均为表压。
△
FCV401(FIC-40 3)自动开大调
节
PT1260.00000SM
共 13 页 第 4 页
粘度指数 ：
95 以上
（固化点）倾点：
-32 ℃以下
闪点 ：
不小于 180 ℃
绝热材料 ：膨胀珍珠岩（导热系数≤0.0198W/m·K）
6．操作说明
6.1 开车前的准备
(1) 检查是否有异物进入膨胀机组，各气体管路应彻底清洗并吹除干净；
(2) 按供油装置使用维护说明书要求清洗油路，并给油箱充油并达到正常油面；
浅谈增压透平膨胀机
浅谈增压透平膨胀机高莉娜 [四川简阳瑞特机械设备有限公司]摘要：本文介绍了增压透平膨胀机的基本原理、结构、分类和设计方法。
关键词：增压透平膨胀机原理分类设计方法一、前言透平膨胀机是低温法空分设备及气体分离和液化装置的重要部机之一。
膨胀机的变革、发展和进步必然会促使低温法空气分离、气体分离和液化装置等成套装置的变革、发展和进步。
透平膨胀机利用工质流动时速度的变化进行能量转化，因此也称为速度型膨胀机，有时也称为涡轮膨胀机。
它具有高转速、低温、压差大等工作特点，优点是体积小、重量轻、效率高、噪音小、节能省电、操作方便、运转时间长、无油污染等，因而得到广泛应用。
在制动方式方面，除过去采用的电机制动、风机制动外，现成功开发了增压机制动。
采用这种制动方式的透平膨胀机性能可靠、运行平稳，得到广大用户的一致好评。
二、增压透平膨胀机原理和结构增压透平膨胀机主要由膨胀机通流部分、增压机部分和机体三部分组成。
膨胀机通流部分是获得低温的主要部件，包括蜗壳、喷嘴、膨胀轮和扩压器；增压部分是透平膨胀机功率消耗元件；机体起着传递、支撑和隔热的作用。
由膨胀轮、增压轮和主轴等旋转零件组成的部件称为转子。
膨胀轮和增压轮悬挂在主轴两端，为双悬臂式转子。
透平膨胀机将来自上游的高压气体膨胀为低压气流，连续不断地将动能转化为机械能。
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制动消耗。
工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮输出外功，从而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。
1扩压器、2透平蜗壳、3膨胀轮、4可调喷嘴、5机体、6增压轮、7增压机蜗壳图1油轴承增压透平膨胀机三、增压透平膨胀机的分类及说明增压透平膨胀机根据轴承型式分为气体轴承增压透平膨胀机、油轴承增压透平膨胀机、磁悬浮轴承增压透平膨胀机三类。
气体轴承增压透平膨胀机工作原理是将气体作为润滑剂，在轴和轴承之间构成气膜，使活动面与静止面避免直接地接触。
用压缩工质在膨胀机内绝热膨胀直接产生冷量获得低温，补偿装置中的各种冷量损失。
增压透平膨胀机事故
增压透平膨胀机事故：1号膨胀机烧坏轴承事故案例分析
一、事故现象
由于油泵及密封气联锁反应导致备用油泵无法工作，膨胀机跳车后无油空转，最终轴承烧坏。
检查发现膨胀侧轴承止推面径向面烧熔，与其配合的轴推面与轴颈外表面退火，转子报废。
二、原因分析
1、保全工作人员在2号膨胀机维修时，关闭密封气管道阀门，导致密封气联锁反应，跳车。
2、1号和2号的油压处于联锁投入状态，如有一方无油压的情况下，油泵立即联锁，备用油泵也无法启动。
3、密封气断气后，油泵也随即连锁反应，任何一个条件不满足，油泵就不能重启，只能就地启动。
由于上述原因，膨胀机紧急切断阀关闭后，形成后面压力高、前面压力低，形成倒转，烧坏轴承。
三、故障处理
检修、更换零件。
四、汲取教训
1、正确认识润滑油及密封气的作用。
2、把油泵和密封气联锁作为重点检修项目。
3、深入了解膨胀机的原理及维护。
4、进行一系列的模拟考试、培训，达到精确无误的操作。
制氧车间。
增压透平膨胀机检修规程
PLPK-96.67/0.238-0.034型增压透平膨胀机组检修规程编号：编写：审核：审定：批准：目录1﹑概述 (1)2﹑技术参数 (2)3﹑拆装说明 (3)4、维护说明 (4)5﹑故障及处理 (5)6﹑装配间隙表 (6)1概述PLPK-96.67/0.238-0.034型增压透平膨胀机组系空分设备配套单机之一，该机组在整套装置中利用工作介质先进入换热器，再进入膨胀机内进行绝热膨胀直接产生空分设备中所需的冷量获得低温，同时补偿空分设备中的各种冷量损失，膨胀机产生的机械功又为增压机所吸收，从而提高了出塔的氮气压力。
膨胀机绝热效率和增压机效率的高低直接影响空分设备能否正常运行及各项技术经济指标。
2技术参数2.1膨胀机：膨胀量5800Nm3/h±25％（0℃，101325Pa）进口压力0.238MPa（G）进口温度120.15K出口压力0.034MPa（G）工作介质富氧空气转速13400r/min2.2增压机：增压量4650Nm3/h±25％（0℃，101325Pa）进口压力0.61MPa（G）进口温度290.15K出口压力0.72MPa（G）工作介质氮气转速13400r/min2.3仪控整定值说明：轴承油压可根据现场运转情况进行调整。
3拆装说明：膨胀机的拆装必须在十分清洁的条件下进行，所有零部件，特别是轴承、密封套、叶轮和喷嘴等都必须特别小心地处理。
膨胀机的冷箱、蜗壳、紧急切断阀及喷嘴调节机构一般是不拆卸的，因为可以直接从膨胀机热端拆卸内部零件。
拆卸膨胀机内部零件的步骤如下：先拆去增压机进出口接管，然后拆去油管、轴承温度计、测速头、密封气管及仪表接管，而后松开并取出增压机与底架间的紧固螺栓（注意别松动支承增压机下部的支承螺栓），松开连接机身与蜗壳的紧固螺钉，吊住机身中部，并托住机身前端（膨胀机端），然后把机身往后徐徐退出，当心不要碰坏膨胀机叶轮，然后整台膨胀机就可放到清洁的工作台上进一步拆卸。
增压透平膨胀机工作原理
增压透平膨胀机工作原理
增压透平膨胀机是一种能将高压气体转化为机械能的设备。
其工作原理是将高压气体通过进气管道送入透平内部，透过一系列的叶轮将气体加速旋转，最终转化为大量的动能和压力能。
透平内部的气体压力随着进气量的增加而增大，同时透平输出的机械功也随之增加。
透平内部的气体在叶轮的作用下产生扭矩，推动主轴旋转，通过传动装置将转动的机械能转化为电能或动力。
增压透平膨胀机的工作原理简单而高效，广泛应用于石油、化工、航空等领域。
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增压透平膨胀使用说明书
1. 概述和技术数据目录1.1简介1.2设计技术条件1.3密封气要求1.4润滑油系统数据1.5控制系统推荐的控制点给定值1.6详细说明1.6.1透平膨胀机可调喷咀1.6.2密封气系统1.6.3润滑系统1.6.4自动推力平衡系统1.1简介本说明书用于25×104 Nm3/D天然气分离装置之膨胀机—压缩机机组, 它由一台单级透平膨胀机和一台位于膨胀机轴另一端起负载作用的单级离心压缩机组成。
此膨胀机—压缩机机组安装在一块由结构钢制成的撬装块上, 撬装块上还装有配套的润滑系统、密封气系统和控制盘。
1.2设计技术条件项目膨胀机压缩机分子量18.67 24.06进口压力 6.5MPa(A) 2.33MPa(A)进口温度-29℃21.18℃出口压力 2.4MPa(A) 2.83MPa(A)出口温度-70℃37.7℃流量24.61X104Nm3/d 24.06X104Nm3/d转速58000 r/min 58000 r/min效率≥75~80% ≥70~72%1.3密封气要求1.3.1密封气气源气体类别: 天然气分子量20.13压力: 4.5MPa温度: 20~35℃露点: ≤-40℃流量: ≥100Nm3/hr1.3.2密封气过滤器(代号PT552.00200)1.3.2.1双联过滤器型号: SFL-H220×8FS过滤精度: 8微米公称压力: 20MPa公称流量: 220升/分原始压力损失: ≤0.01MPa(max 0.35MPa) 1.3.2.2介质: 天然气分子量20.13操作压力: 3.0MPa温度: 21℃流量: ～200Nm3/hr1.4润滑油系统数据1.4.1油箱(代号PT532.20000)容器类别: II类容积: 0.47m3设计压力: 3.5 MPa设计温度: 70℃介质: 透平油天然气最高工作压力: 3.1MPa最高操作液面: 油箱中心线以上140mm最低操作液面: 油箱中心线以下133mm工作压力: 0.95MPa1.4.2润滑油技术条件类别轻而无泡沫透平油运动粘度(38℃时) 28～35厘沲(cst, mm2/s) 粘度指数95以上(固化点)倾点-32℃或-30℃以下闪点(开口) 不小于180℃1.4.3系统数据轴承供油压力 2.2MPa(G)轴承供油流量45升/分轴承油温: 入口43℃出口57～68℃1.4.4油泵(三螺杆泵)型号: SPF40/54/11W流量: 100升/分出口压力: 40 bar进口压力: 4～6bar防爆电机: 380V, 50HZ, 15kw1.4.5润滑油水冷却器(代号PY11.10000)润滑油压力: 2.0MPa流量: 60升/分进口温度: <80℃出口温度: 35℃1.4.6油过滤器(代号:PT552.00400)SFL-H220×8FS型双联过滤器过滤精度: 8微米工作压力: 3.0MPa工作温度: 43℃最大工作压力: 4.0MPa介质: 透平油运动粘度(38℃) 28～35mm2/s 公称流量: 220升/分原始压力损失: ≤0.01MPa(最大0.35MPa)1.4.7囊式蓄能器(AC-10)型号: NXQ2-F40/10-H (丁睛橡胶球胆)容积: 40升公称压力: 10MPa工作压力: ≤60bar工作温度: 43℃介质: 透平油设计温度: -10～+70℃在操作期间，密封气注入膨胀机密封结构的中。
增压透平膨胀机生产制造流程简介
增压透平膨胀机生产制造流程简介增压透平膨胀机组一般由增压透平膨胀机主机、油站及辅助配套部件组成。
主机一般由膨胀轮和增压轮组成，中间用主轴将二者联结在一起组成转子总成，气体从透平蜗壳进口进入膨胀轮膨胀作功降温后从膨胀机出口流出，而增压气体经增压机进口进入增压轮吸收膨胀功增压后从增压蜗壳出口流出，主机的主要另部件如下：转子总成、透平蜗壳、增压蜗壳、机身、出口管、扩压室、密封盖、轴承、密封套等组成；油站是为主机提供一定压力的清洁润滑油，以保证主机安全稳定运行；一般由油箱、油泵、油过滤器、油冷却器、油压容器、管路、阀门等组成；轮子一般由铝材加工复合而成，轮子一般分开式闭式轮子，膨胀轮用闭式轮子，又分成轮体、轮盖加工后焊接复合而成，轮体加工要用到五轴联动数控铣床，现目前我公司有两台这样的铣床（其中一台是进口），对产品质量的保证起到了重要作用；闭式增压轮与膨胀轮加工方式相同，只是轮子参数不一样；透平蜗壳一般用不锈钢铸造而成，增压蜗壳根据压力等级用铸铁或铸钢材料铸造而成，铸件毛坯回厂后再经大型车床和镗床加工至图纸，本公司现有80型车床一台、130镗床一台；机身由铸铁材料铸造而成，回厂后再经车、铣、钻等工序加工至图纸，本公司目前有50型和80型摇臂钻床各一台；对有气体密封要求的另部件，如透平蜗壳、增压蜗壳在机加工合格后还要进行试漏试压试验，试验合格后再交总装装配；由于转子总成了高速旋转部件，对其动平衡有很高要求，所以在转子生产中对轮子、主轴要先分别作动平衡试验合格后，再复合成转子总成，对转子总成再一次作动平衡试验合格，才能交总装装机；在各另件的加工过程中和最终完成后，均有专职检验员检验，对各工序严格把关保证各另部件的质量；主机总装完成后，还要上试车台试车验证，确俣产品出厂质量，本公司现有试车台一套，试车合格后交油漆作表面防护处理；油站由公司结构件车间按图纸及相关质量技术要求进行生产，焊接大部分采用二氧化碳保护焊作业，确保产品质量，油站管路焊接完成后，对油箱进行严格清洁清洗，对管路用气体进行吹扫，确保油箱内及管路内无焊渣等杂物，最后再进行加润滑油试车8小时，检查油箱、管路、阀门的泄漏情况，并作相应处理合格后交油漆作表面防护处理；按合同要求，还要为用户提供过滤器、补偿器、执行机构、金属软客、转速表、传感器等配套，除过滤器自己设计生产外，其余均外购；而过滤器生产仍严格按压力等级和相关标准组织生产，而外购件均按用户要求在合同中明确制造厂家，严格按合同组织采购，确俣配套产品质量；生产注流程图如下：。
增压透平膨胀机操作规程
100/70.34增压透平膨胀机操作规程操作规程一、适用范围本操作规程适用于100/70.34增压透平膨胀机的操作和维护。
二、安全操作要求1.严格按照操作规程进行操作，禁止擅自改变设备结构及接口。
2.在进行操作和维护前，必须仔细检查设备，确保各部件完好无损，无任何异响。
3.对设备操作和维护时，必须穿戴好防护设备，如安全帽、安全鞋、防护手套等。
4.为保证设备安全，操作者必须经过专业培训，并具备一定的经验和技能。
5.在运行过程中，当设备出现故障或异常情况时，必须立即停机并采取相应措施。
6.严禁在设备运行过程中观察干涉到设备运行的部位。
三、设备操作流程1.准备1.1检查设备的机械和电气系统是否正常运行。
1.2检查设备所需的原材料和工具是否准备齐全。
1.3确认设备润滑、冷却系统是否正常。
1.4操作人员必须观察设备位置，确保没有任何不安全因素。
2.启动操作2.1按照设备说明书或操作流程，开启膨胀机。
2.2打开排气阀门，并按照设备说明书或操作流程来设置启动参数。
2.3快速转动膨胀机大螺母，启动膨胀机。
2.4当膨胀机启动后，按照设备说明书或操作流程来进行操作。
3.停机操作3.1停机时，首先应该将设备所有的喷嘴关闭。
3.2在设备停止时，关闭所有气路和机械系统的阀门和释放阀门。
3.3按照设备说明书或操作流程进行设备的日常维护。
四、设备维护流程1.电气系统1.1在设备操作前必须检查电路是否正常，操作人员必须从专业培训中了解电路的构成和工作原理。
1.2经常检查电气系统的电气接线点，保持干燥。
1.3定期清理电气设备的积尘，确保设备的通风效果。
2.润滑系统2.1保持润滑油清洁，清理油脂积垢。
2.2经常检查润滑装置的润滑情况。
2.3定期检查润滑油的等级，以保证润滑系统的正常工作。
3.机械系统3.1经常检查机器运转是否正常。
3.2按照设备说明书或操作流程，对设备进行维修或更换受损的部件。
3.3经常检查机械系统的紧固状况，确保设备正常工作。
透平式增机膨胀机操作规程.
透平膨胀机操作规程一、概述本机组工质先经增压机增压，冷却后再进入膨胀机进行绝热膨胀，降温产生空分液化设备所需的冷量，同时产生的机械功又为增压机所吸收。
本机组所用工质应为净化处理后的干燥、纯净（不含水分、粉尘、金属杂质）的空气。
二、技术参数（设计工况）膨胀机工作介质：空气气量：5000Nm3/h进口压力：0.89MPa（A）出口压力：0.138MPa（A）进口温度：180K（-93.15℃）等熵效率：0.85转速：29500r/min增压机工作介质：空气气量：5000Nm3/h进口压力：0.6MPa（A）出口压机：0.92MPa（A）进口温度：288K（14℃）等熵效率：0.77转速：29500三、仪表整定值主：1、以上压力值均为表压；2、防喘振阀为：FCV401A（v457） FCV401B（v458）气动薄膜调节切断阀；3、进口紧急切断阀为：HV401A（V401A） HV401B（V401B）膨胀机进口紧急切断遥控阀。
注意：在任何情况下，膨胀机的连锁是停膨胀机，而不是停油泵；在任何情况下，膨胀机停后，才能听油泵；在任何情况下，有了密封气（打循环时密封气压力大于等于0.15MPa），才能启动油泵。
四、操作说明（一）开车前准备1、检查是否有异物进入膨胀机组，各气体管路应彻底清洗并吹除干净；2、按供油装置操作说明清洗油路，给油箱充油达到正常油面；3、膨胀机和增压机进口管道中的阀门和过滤器安装是否正确；4、滤油器是否清洁；5、各仪、电控线路与装置是否正确连接；6、各阀门是否在正确的位置上；7、密封气连接是否正确；8、检查喷嘴执行机构的正确性（拉杆下移喷嘴通道关小）；9、检查紧急切断阀的正确性。
（二）膨胀机组启动1、启动前的检查（1）油箱油位指示正常；（2）加温气体阀门关闭；（3）喷嘴叶片关闭；（4）紧急切断阀关闭；（5）膨胀机进出口阀门关闭；（6）油箱加温:如油温低于25℃应开电加热器加热；（7）轴承温度：无论哪个轴承温度低于15℃，就必须通入润滑油加温轴承（注意：必须先通密封气），如果不奏效，则必须用加温气体加温膨胀机；（8）滤油器清洁，供油装置工作正常；（9）增压机防喘振阀全开（膨胀机启动条件）。