膨胀机

小。
第二部分膨胀机对各系统的要求， 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。 。
小。
供油系统 该供油系统由单独的系统组成，主要包括油箱、油泵、 油冷却器、温控阀、囊式蓄能器等。润滑油进入油泵 升压后进入油冷却器和切换式油过滤器，再分别进入 各轴承，最后由机身内腔汇入回油管回到油箱，另外 设置了一蓄能器，在油泵启动后自动充油，用于油压 降低或油泵停转后，机组联锁停车时能继续供油一段 时间（约1分钟），确保轴承的安全。 润滑油采用N32透平油，为保证油的品质，在开始运 转200-300小时后要进行一次换油，以后在油过滤器 清洁的前提下每年至少换一次油，只有在经过检查确 认油的特性良好的前提下，才可延长换油时间
小。
Hale Waihona Puke 小。增压透平膨胀机，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。 增压透平膨胀机的性能有什么特点 增压透平膨胀机是膨胀机直接带动增压机，将输出的外 功转换成气体的压力能而增压机的气体又供给膨胀机膨胀， 增压机与膨胀机互为依存关系，它们具有相同的转速，相 同的气量，相同的功率(膨胀机输出的功率全部传递给增 压机)增压机出口压力略高于膨胀机进口压力因此在二者 的热力参数互相匹配，膨胀机的单位制冷量等于增压机的 单位功耗，同时膨胀机的制冷量还要满足整个装置的冷量 平衡
第三部分膨胀机的维护及开停车注意事项
1喷咀：只要供应的气体是清洁的，即使喷咀叶片的光泽变暗， 也不会影响效率，但如气体中含有较大的即使少量的固体颗 粒或二氧化碳产生的液滴时，就会产生喷咀叶片的磨蚀，严 重时会出现凹坑，这样就会使效率明显下降，这时就应更换 喷咀。在装置启动期间，最容易产生磨蚀。因此装置操作时 要特别注意。 2膨胀机叶轮：与喷咀叶片相同的原因，也可能造成对叶片进 口边磨蚀，如果磨蚀严重甚至出现凹坑时应更换工作轮。 3膨胀机与增压机叶轮密封盖易遭轻微磨损。如磨损严重，就 小。 必须更换，其装配间隙见图。 4轴密封套：轴密封套在运行时孔也会产生轻微磨损。如磨损 严重，就应调换轴密封，因为过度磨损会使轴承温度降低并 增加漏气损失。轴密封的径向间隙为0～0.04mm当增大到0.1 就应予以调换
透平膨胀机
是一种旋转式制冷机械，它由蜗壳，导流器，工 作轮和扩压器等主要部分主成，当具有一定压力 的气体进入膨胀机的蜗壳后被均匀分配到导流器 器中，导流器上装有喷嘴叶片，气体在喷嘴中将 气体的热力学能(内能)转换成流动的动能，气体的 压力和焓降低，出喷嘴的流速高达200m/s左右， 当高速气流冲到叶轮的叶片上时，推动叶轮旋转 并对外做功，将气体的动能转换为机械能，通过 转子轴带动风机，发电机，或增压机对外输出功； 从气体流经膨胀机的过程可看到，气体压力降低 是一膨胀过程，同时对外输出了功，输出外功是 靠消耗了气体内部的能量，反应出温度降低和焓 值的减少既是从气体内部取走了一部分能量，也 就是通常所说的制冷量(焓；是表示物质内部具有 的一种能量的物理量，也就是一个表示物质状态 的参数，焓=热力学能+流动能)
小。
增压机后冷却器 为了将增压机出口高温气体冷却以达到空分流程的要求，设置了其冷却 器，用冷却水进行冷却，调节进水量可以达到调节出口气体温度的目的， 冷却器工况的控制根据其技术参数和流程需要来进行。 增压机回流阀 设置该阀有以下三个用途： a. 压力调节：根据空分流程的要求，一般希望增压机出口压力保持恒定， 阀的开大或关小，可使压力降低或升高，该阀在仪控系统自动控制下则 可达到压力恒定的目的。 b. 防喘振：增压机在一定的进口流量和转速下，当进口流量小到一定数 值时，机器会发生喘振，此时压力会大幅度波动，并发出强烈的“喘气” 声响和振动，将引起机器损坏，为防止这种情况出现，该阀会在进口流 量小到一定数值时自动打开。所给定的防喘振流量是根据进口压力，进 小。 口温度，转速均为额定值的情况，当这些条件不同时，对防喘振流量值 应予修正。 c. 开大回流阀：可增加增压机的负荷使膨胀机减速
小。
节流过程是一个等焓过程，理想气体的 焓只是温度的函数，所以理想气体节流 后温度并不发生变化。而实际气体的焓 值是温度和压力的函数，因此实际气体 节流后的温度存在变化，归纳为三种情 况：下降、不变、上升。温度变化与否 同节流工质的性质和节流前的状态有关。 节流前的气体温度越低，节流前后压差 越大，节流所获得的温降就越大。
小。
透平膨胀机对润滑系统有什么要求? 透平膨胀机的转速很高，轴承间隙小，对润滑系统要求非常严格。润滑油 一般采用N32号透平油。除了油的牌号和指标必须符合要求外，对油的清洁 程度要求也很高。一般需要经过二级过滤，过滤掉大于5μ m的微粒。 为了有足够的油量从摩擦表面带走摩擦热，并能形成稳定的油膜，一般都 需采用压力油强制连续循环润滑。进润滑点的油压在规程中均有具体规定。 油压过低应自动报警、并启动辅助油泵，直至自动停车。 经润滑点后的油温会升高。为了进行循环润滑，必须将润滑油在油冷却器 中进行充分冷却，以保证进油温度不至于过高。为此，油冷却器应有足够 的冷却面积和冷却水量(油冷却器一般管壳式，水走管程油走壳程)。 由于透平膨胀机在低温下工作，使用中应注意以下问题：因为膨胀机的转 子直接与低温气体接触，膨胀机侧的轴承温度较低，所以膨胀机的供油温 度不宜太低，一般控制在35～40℃。否则由于油温低或油量不足致使润滑 小。 不良，造成轴承研磨或轴承温度升高。油温低于20℃时，膨胀机不应运转。 为了保证膨胀机在突然停电时轴瓦不至被烧坏，还应设置蓄能器，事故停 车时短期内为机器供油
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，氮 气))
膨胀机润滑油电加热器；当膨胀机在准备开车 时润滑油加热器自动或手动加热，如果润滑油 温度低于20度时启动电加热器，当温度等于或 大于35度时，电加热器停止工作，润滑油温度 低于15度时主机不能启动。 蓄能器的作用主要是稳定油压,工作油泵因故 跳闸时,备用泵启动时油压会短时下降,此时蓄 能器内油流出来补充进油管内,使油压不致降 低太多。此外油泵出口的油压是波动的，看压 力表可看到指针不停摆动，有蓄能器保摆动量 减少，起到“滤波”的作用
膨胀机
前言
»空气分离的基本原理 »空气压缩、空气净化、换热、制 冷与精馏是空分的五个主要环节 »膨胀机是空分设备的心脏部机之 一，由气体在膨胀机中等熵膨胀 而制取冷量，正常生产中为系统 补充冷损。
目录
第一部分膨胀机的分类及工作原理 第二部分膨胀机对各系统的要求 第三部分膨胀机的维护及开停车注意事项 第四部分膨胀机运行中的注意事项
轴承：轴承型面是精心设计并通过机械加工而保证的。因此其 内孔和止推面都不允许进行任意修正，如果发现由于暂时超负 荷或润滑不良而引起轴承损伤，就应更换轴承。 6增压机叶轮：如供应的气体不干净将引起增压机叶片的磨蚀， 以致破坏平衡，这种情况与膨胀机叶轮动平衡破坏相类似。 需 要说明的是，无论是膨胀机叶轮、增压机叶轮或其它零部件需 要更换时，必须更换整个转子而不能单独更换叶轮或其它零部 件。 7油冷却器，一般一年进行一次清洗。如果冷却水不干净，清 洗次数还要增加。 小。 8油过滤器，如发现过滤器阻力明显增加，就应进行清洗或更 换滤芯。 9增压机后冷却器，一般一年清洗一次，如工作时发生窜漏， 阻力突然增大，换热效果变差，则应立即检查原因并加以修整
膨胀机工作时的能量转移
压力工质进入膨胀机进行绝热膨胀后，以较低的 温度和压力排出机外，同时膨胀机对外作功。过 去常用电机或风机作为膨胀机的制动设备。现在 往往用单级离心压缩机(增压器)作为制动装置。增 压器获得膨胀功后，将送入膨胀机的工质进一步 升压。随着膨胀机入口压力增加，单位质量的工 质制冷量也将增大。当空分装置的冷量要求一定 时，膨胀量就可以因此减少透平膨胀机的实际制 冷量比理论制冷量要小，膨胀机的效率越低则在 相同进出口压力和进口温度下膨胀机的单位工质 制冷量越小反应出膨胀机的温降效果越小，在实 际操作中了解哪些因素影响膨胀机的效率，以便 保证膨胀机发挥它的最大效率
透平膨胀机由于有喷嘴损失、叶轮损失、余速损失、轮 盘摩擦损失、泄漏损失、窜流损失和外热侵入损失，由 于各种损失存在使气体对外做功的能力降低，而这些损 失(如摩擦，涡流等)又以热的形式传给气体本身，使气 体的出口温度升高，温降效果减小。 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，经冷却降温后进入板式换热 器，再进入膨胀机
小。
膨胀制冷 利用透平膨胀机制冷是空分装置制取 冷量获得低温的主要途径，工质在膨胀机 内膨胀，同时对外作功，使膨胀后的工质 大大降温，膨胀机安置在保冷箱内，而且 由于过程进行的很快，来不及与外界进行 热交换，所以膨胀过程近似可以 看成是 绝热过程，在理想状况下（即工质在膨胀 机内没有任何摩擦），膨胀过程熵值不发 生变化，。实际上，由于气体与气体之间， 气体与机器壁面之间不可避免地要产生摩 擦，摩擦热又传给气体，使膨胀后气体的 温度及焓值增加，熵也增加。
第一部分膨胀机的分类及工作原理
用人为的方法获得比环境更低的温度，是 可以实现的但是，这需要花费一定的代价 即消耗一定的能量；功。或电能才能实 现 ，这种人为地获得低温的过程就叫制冷
制冷的方法有两种:节流与膨胀
透平膨胀机示意图
利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使 气体温度降低的原理以获得冷量的机械。 膨胀机常用于深低温设备中。膨胀机按运 动形式和结 构分为活塞膨胀机和透平膨胀 机两类。活塞膨胀机主要适用于高压力比 和小流量的中小型高、中压深低温设备。 透平膨胀机与活塞膨胀机相比，具有流量 大、结构简单、体积小、效率高和运转周 期长等特点，适用于大中型深低温设备。
小。
紧急切断阀在膨胀机进口处设置了一个紧急切断阀， 当机组处于危险状态时，根据各危险点发出的联锁信 号，此阀能在很短时间内关闭，从而切断气源，使其 快速停车，起到安全保护作用。 在危急情况下，膨胀机仪控系统联锁即切断电磁阀电 源，使紧急断阀快速关闭与此同时增压机回流阀 FCV401自动全开。 紧急切断阀的检查方法 紧急切断阀应定期检查，至少每三个月检查一 次；用紧急停车按钮切断电磁阀的电源使电磁阀断电， 如果紧急切断阀立即关闭并自动全开增压机回流阀， 随即打开紧急切断阀按钮，紧急切断阀立即恢复到开 启位置，其功能是合格的
小。
节流过程 因流体流动遇到局部阻力而造成的降压过程称 之为节流。从能量转换的观点来看，由于工质 流经节流阀的速度很快，膨胀后来不及与周围 环境进行热量交换，并且节流阀安装在保冷箱 内，四周传给的热量可以忽略不计，因此节流 过程可看成是绝热过程。同时，流体流经阀门 时与外界没有功交换，在既无能量收入又无支 出的情况下，流体在节流前后的能量应不变， 即节流前后的焓值相等i1=i2,这说明节流本身 并不产生冷量。