透平膨胀机及发展动态
透平膨胀机及发展动态_江楚标
在文献[ 1] 中, 我们对全液体透平膨胀机已作 了一些介绍和分析。因此, 这儿只给出笔者所做的 两个大型内压缩流程空分装置中配套的全液体空气 透平膨胀机国外两个公司的报价参数, 见表 5。
用全液体膨胀机代替节流阀, 节省了相当一个 比例的低温冷量, 因此可以提高成套空分装置的效 率。一次投资虽然增加了 10 多万美元, 但长期运
383
20300*
91 504 519*
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1021055 345157
11 662
88
8115
20015
42316 4111 2
注: * 询价时规定值。* * 1bar= 105Pa。
表 3 四 川空分设备集团公司的带液透平膨胀机
项目
膨胀机
增压机
介质 进口压力, MPa ( A ) 进口温度, e 出口压力, MPa ( A ) 出口温度, e 流量, kg/ h 出口带液量 ( 容积比) 效率, % 转速, r/ min
收稿日期: 2001- 04- 19 作者简介: 江楚标 ( 1941- ) , 男, 1965 年春毕业于武汉 机械学院 制冷与 深冷专 业, 本科, 原 任中国 空分设 备公司 总 工程师 ( 退休留用) , 教授级高级工程师。
深冷技术 2001 年第 5 期
Cryogenic Technology l 5 2001
胀机, 前几年又将带液 量提高到 14% 左右 ( 容积 比) 。表 3 是该公司 1999 年提供给新疆吐哈油田的 PLPT - 562/ 6914- 30 型增压透平膨胀机的参数。
表 2 配 30000m3 / h 空分装置 透平膨胀机的比较
透平膨胀机技术现状
<透平膨胀机技术现状>关键字：透平,膨胀机,技术现状透平膨胀机按结构可分为轴流式和径流式透平膨胀机。
自1898年英国人劳德.雷利首先提出应用透平膨胀机的设想以来，1930年德国人林德第一次应用单级透平膨胀机获得成功，60年代美、德、苏等国又相应发展了小型高速、大膨胀比、高压大功率等多种用途的透平膨胀机。
70年代能源危机促进了透平膨胀机在能量回收方面的应用。
但是除了大流量、大功率以及高温条件下的膨胀机采用轴流式之外，绝大多数透平膨胀机采用向心径—轴流式。
国外膨胀机制造商在工艺流程的匹配、特殊材料的选用、制造工艺、叶片的设计试验、转子稳定性分析等关键技术方面一直没有停止过进步和发展。
特别是CFD等粘性流场分析软件和ANSYS有限元分析软件的迅速发展更是为透平膨胀机研究、设计、制造提供了强有力的技术基础。
2.1 美国GE公司动力系统成员之一Rotoflow公司是世界上最大的烯烃透平膨胀机生产基地。
该公司研制了世界上第一台天然气压缩机，自此该公司就一直引领烯烃透平膨胀机技术的发展，特别是在两相流—气体带液膨胀技术上居于领先地位。
其透平膨胀机进口压力最高可达到200bar(A)；进口温度最高可达到475℃，最低可达到-270℃；流量最大可达到50万kg/h，转速最高可达到12万r/min，介质范围包含所有碳氢化合物。
40年来，该公司共设计制造了3500余台高技术含量的膨胀机设备。
一般情况下，其膨胀机主要采用向心透平，制动设备包括离心压缩机、发电机以及其他转动设备。
但是，在精炼厂等环境下的高温尾气能量回收膨胀机中也采用轴流透平膨胀机。
2.2美国德莱赛兰公司在能量回收透平膨胀机领域一直是杰出的供应商之一，基本可以满足用户的各种工艺要求。
其透平膨胀机可分为高温（870℃）与中温（535℃）两种类型，输出功率最高可达13万KW，典型应用主要在流化床催化裂化装置（FCC）、硝酸装置、压缩空气蓄能发电装置（CAES）和航空发动机等能量回收装置中。
2023年工业透平机械行业市场发展现状
2023年工业透平机械行业市场发展现状工业透平机械行业是一个关键的技术和设备领域，在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用。
该行业的产品广泛应用于电力、航空、船舶、汽车、石化、冶金、医药等众多领域。
目前，我国的透平机械行业发展火热，市场前景广阔，但中高档产品依然面临市场垄断和压价烦恼。
一、市场需求近年来，我国新能源、生态环保、高端装备、现代制造业等行业的快速发展，对透平机械行业发展提出了更高的要求和更严峻的挑战。
同时，我国透平机械行业需求来源国外，市场需求也受到国际经济形势的影响。
根据统计，近年来，透平机械行业需求增长的主要领域为：发电行业、石化行业、船舶行业、冶金行业以及新能源领域。
二、行业主要发展方向当前，透平机械行业的主要发展方向为：一是产品向多元化、高档化、高效化、自动化、信息化、智能化方向发展；二是创新型企业不断涌现，研发能力得到提升；三是产业集群和优势产业链不断形成，具有重要的区域性和产业性。
三、行业难点问题透平机械行业在发展过程中还存在着一些难点问题：一是中高档产品的国内市场垄断现象较为突出；二是一些中小型企业生产线存在问题，还需要进行技术改造和更新换代；三是金属材料高昂，加工难度较大，导致生产成本相对较高。
四、应对措施要解决透平机械行业面临的问题，需要采取以下措施：一是通过资金投入和税收优惠政策鼓励企业开展技术创新和新产品开发；二是推进机械行业转型升级，促进行业发展得到更大提升；三是鼓励企业通过技术创新、科研开发等手段降低生产成本，实现效益最大化。
总之，透平机械行业在我国的市场发展前景广阔，未来还需要各界的共同努力，促进行业创新发展和优势突出，提高核心竞争力，以适应经济全球化的市场竞争压力，实现行业良性、稳健发展。
低温透平膨胀机成长的五十载
低温透平膨胀机成长的五十载一、前言中国空分制造业已经经过了整整五十年了。
回顾五十年，我国的空分行业从无到有，从仿造到自行开发研究，制氧容量从小型的几十立方每小时到目前已经能生产每小时三万等级，从整套制氧机运行需由三五个人手工操作发展到今天在控制室电脑屏幕前由一个人可对整套空分设备进行操作，从流程上来说从一般简单节流流程已经发展到现在根据不同需要可采用不同流程：如正流膨胀流程、反流膨胀流程、增压膨胀流程、内压缩流程等等。
既能达到高的提取率又能节省能耗的新流程。
低温透平膨胀机是空分设备的心脏，它是空分设备中最主要的冷源。
它的技术性能水平直接反映出空分设备的水准。
我国60年代初尚处于仿造当时苏联30、40年代3350m3/h制氧机，其中配套的透平膨胀机还是冲动式（反动度为零）的型式，绝热效率在70%左右。
经过这四十年的发展，我国的低温透平膨胀机已经从原只能仿造逐步发展成完全可以自行开发在空气液化分离设备；石油气天然气的液化及分离；氮、氦气体的液化；氦制冷设备；航空航天环境拟设备上的广泛应用，为我国在冶金、化工、石化、核物理和航空航天事业上挥了重大的作用。
二、我国低温透平膨胀机发展的主要里程1、60年代初，在当时的机械部的大力支持下，当时XX制氧机研究所第一副所长陈大慈积极指导下，我们几位刚毕业的大学生接受了开发低温透平膨胀机的任务。
在当时缺乏资料情况下，通过不同途径从各个方面收集相关资料，开始了国内首台自行设计低温透平膨胀机的研制，并进行了大量的试验研究。
完成了喷咀相关闭对效率的影响试验；喷咀叶片高度对叶轮进口叶高过盖度对效率的影响试验；反动度对效率的影响试验；制动风机对透平膨胀机的调节性能试验；常温与低温对比效率试验等，并写出了至今为止研究低温透平膨胀机的设计研究还有一定指导意义的《单级向心式空气透平膨胀机的试验研究》学术论文。
2、1970年我国首台配自行设计中压流程300m3/h制氧机的中压透平膨胀机研制成功，为我国自行研发中压透平膨胀机迈出了和一步。
国内中压透平膨胀机的现状及对策
近年来，我国的空分技术有了很大的发展，自国内第一套20000m3／h空分(济钢)开车以来，短短几年，30000m3／h空分(宝钢)也成功开车投产。
目前正在没汁的外压缩流程空分已达50000m3／h。
内压缩流程方面，已经开车的最大空分为15000m3／h，氧气压力为3．OMPa(G)。
正在设计的有40000m3／h空分和2800Om3／h空分，氧气压力最高为8．8MPa(G)。
空分技术的快速发展绐透平膨胀机技术提出新的课题，要求膨胀机往两个方向发展，一是研制和开发配大型外压缩空分(三万等级以上)的低压透平膨胀机，二是开发配内压缩空分流程的中压透平膨胀机(压力等级4．0~6．OMPa(G)。
目前国内内压缩流程大型空分装置配套的中压透平膨胀机大多采用进口产品。
供货商主要有At las Copco、GE、Cryostar、ACD等。
中压透平膨胀机是内压缩空分装置、气体液化设备、天然气／石油气液化装置的重要部机，其功能是为成套装置提供必需的冷量；中压透平膨胀机的设计和生产国内也有较长的叫间，积累了一定的经验。
国内已先后开发广大膨胀比中压透平膨胀机、液化设备用高低温双膨胀中压透平膨胀机和天然气／石油气透平膨胀机。
但总的来说，其现状不能满足空分发展的要求目前仍以配套液化设备为主，大多数用户对其配套中分设备仍不放心。
从现场运行情况看，存在以下几方面问题：1 膨胀机性能指标偏低增压透平机膨胀机的性能指标主要是指膨胀机和增压机的等熵效率、机器的功转换率。
前者关键是工作轮、增压轮的叶片型面及流道设计的喷嘴叶型设计。
目前，国产膨胀机设汁主要采用美国NREC软件，也有采用模型级或自行开发的计算软件，NREC软件对设计叶轮非常灵活方便，当然用模型级计算也很好，两者计算结果均比较吻合。
对低温介质的膨胀轮设计计算， NREC软件和现行采用的其它膨胀机设计软件，对低温的因素对真实气体的影响没有详细的考虑，尤其是叶轮的三元流场分析，这样对叶轮的最终定型有—定的影响，限制了膨胀轮性能的进一步的提高。
透平膨胀机研究报告
透平膨胀机研究报告引言。
透平膨胀机是一种能够将高压气体能量转化为机械能的设备。
它利用透平叶片之间的高速转动和压缩空气之间的摩擦来实现能量的转化。
与其他热力设备相比，透平膨胀机具有高效、稳定、可靠等优点，因此在多个领域得到广泛应用。
本研究报告将从透平膨胀机的原理、性能、应用和发展等方面进行探讨。
一、透平膨胀机原理。
透平膨胀机的工作原理是利用透平叶片的高速旋转和气体的膨胀来将气体的能量转化为机械能。
气体从高压侧进入透平机，经过透平叶片的加速和摩擦，气体的内能发生变化，同时产生功。
经过叶片的膨胀过程，气体的温度和压力都降低，然后从低压侧排出。
透平机的主要部件包括透平叶片、轴承、透平机外壳、透平机从动件等。
透平叶片是透平膨胀机的核心部件，它们由金属或塑料制成，形状和数量不同，可以根据透平机的不同规格和使用条件进行选择。
透平叶片之间的摩擦会产生热量，因此透平机内部需要进行冷却。
透平机的传动系统通常由电机、齿轮或皮带传动等部件组成。
透平机的设计和制造必须充分考虑能量转化的效率、气体的压力和温度变化、透平机的噪音和振动等因素。
二、透平膨胀机性能。
1.高效性能。
透平膨胀机在能量转化方面具有高效性能，通常可达到80%以上的效率水平。
这使得透平机在能源领域得到广泛应用。
2.稳定性能。
透平膨胀机能够稳定地工作，误差较小，噪音低，摩擦损失小，具有长时间连续工作的能力。
3.可靠性能。
透平膨胀机的设计和制造必须充分考虑使用条件，才能确保机器的可靠性。
这包括透平机叶片的材料、振动和噪音的控制、气体的管理等方面。
4.多功能性能。
透平膨胀机可根据不同的需求设计不同的型号和规格，应用广泛。
常见的用途包括发电、压缩空气、冷却等领域。
三、透平膨胀机应用。
1.电力工业中，透平膨胀机被广泛应用在发电厂，其中透平机是主要的核心部件之一。
2.冷却和空调系统。
透平膨胀机通过控制气体的膨胀和压缩来实现冷却，尤其适用于大型商业建筑、医院、工厂等环境。
2024年工业透平机械市场发展现状
2024年工业透平机械市场发展现状介绍工业透平机械是一种重要的能源转换设备，广泛应用于发电、航空航天、石化等行业。
本文将对工业透平机械市场的发展现状进行探讨，包括市场规模、发展趋势以及存在的挑战。
市场规模近年来，随着全球能源需求的不断增长，工业透平机械市场呈现出良好的发展态势。
根据市场研究机构的数据显示，2019年全球工业透平机械市场规模达到了X亿美元，预计到2025年将以X%的复合年增长率继续增长。
发展趋势1. 清洁能源的推动随着环境保护意识的增强，清洁能源的需求逐渐增加。
工业透平机械作为清洁能源的重要转换设备，将得到更广泛的应用。
尤其是在风能、太阳能等可再生能源领域，工业透平机械将发挥重要作用。
2. 数据驱动的智能化发展工业透平机械领域也面临着智能化的转型。
通过采集、分析运行数据，提高机械的运行效率和可靠性，减少故障发生率，提高维护效率。
随着物联网技术和人工智能技术的不断成熟，工业透平机械将实现更高程度的自动化和智能化。
3. 区域市场的差异化需求不同地区的经济发展水平和能源结构差异巨大，对工业透平机械的需求也有所不同。
发达地区强调高效节能，发展中地区注重透平机械的可靠性和经济性。
因此，透平机械制造商需要根据地区差异来满足市场需求。
存在的挑战虽然工业透平机械市场发展前景广阔，但面临一些挑战：1. 技术难题透平机械的制造和运行需要高精密度和高可靠性，对材料、制造工艺、几何设计等方面提出了更高的要求。
解决这些技术难题需要大量的研发投入和时间。
2. 国际竞争加剧工业透平机械市场是一个国际化竞争的市场，来自发达国家的制造商具有技术和品牌的优势。
国内制造商在技术和品质方面需要不断提升，以在激烈的市场竞争中占有一席之地。
3. 环境法规压力随着环境保护的要求提高，对透平机械的排放和能效等方面提出了更高的要求。
制造商需要积极应对环境法规的压力，提升产品的环保性能。
总结工业透平机械市场在清洁能源推动、智能化发展和区域市场需求差异化的趋势下呈现出良好的发展态势。
透平膨胀机(expansionturbine)14年物理知识百科
透平膨胀机（expansionturbine）14年物理知识百科人才源自知识，而知识的获得跟广泛的阅读积累是密不可分的。
古人有书中自有颜如玉之说。
杜甫所提倡的读书破万卷, 下笔如有神等，无不强调了多读书广集益的好处。
这篇透平膨胀机(expansionturbine)14年物理知识百科，希望可以加强你的基础。
透平膨胀机（expansionturbine）透平膨胀机(expansionturbine)是利用压缩气体在通过喷嘴和工作轮时膨胀，推动工作轮回转输出外功，同时本身冷却。
林德于1934年提出了透平膨胀机制冷的原理，1939年卡皮查将它用于空气液化取得了成功。
从向心式透平膨胀机来看，当压缩气体由膨胀机进口进入透平膨胀机后，先经过透平膨胀机的喷嘴加速与导向，然后气体以很高的切向速度和很低的径向速度进入透平机转子通道，当气体经过转子时，气体将自己的动能传给转子，然后以很低的速度从转子中心排出口离开。
当气体通过转子时，同时受到一个很强的离心力，因此当气体越过这个逐渐减小的离心力场时，气体又进行一次补充膨胀，这膨胀能也传给了转子。
讨论透平膨胀机的热力学过程，假设P、V、u、T分别表示气体的压力、摩尔体积、摩尔内能和温度，而用脚标1，2，3表示气体进入透平的高压气状态、离开喷嘴进入转子时的高速气体状态以及离开转子中心时的排出气体的状态，v是气体离开喷嘴时的速度。
根据能量守恒可得：`u_1P_1V_1=u_2 P_2V_2 frac{1}{2}Mv^2`其中M为气体的摩尔质量，亦即$h_1-h_2=frac{1}{2}Mv^2$，其中h为摩尔焓。
又因h=cpT，可得，$c_p(T_1-T_2)=frac{1}{2}Mv^2$(1)气体进入转子的能量等于气体离开转子的能量加上对转子做的功。
所以有$u_2 P_2V_2 frac{1}{2}Mv^2$$=u_3 P_3V_3 frac{1}{2}Mv^2 frac{1}{2}Mv^2$上式右边第三项为转子吸收并传给转轴的气体运动的动能，右边第四项为气体克服径向离心力所作的功，此功也传给了转轴，因此可得$c_p(T_2-T_1)=frac{1}{2}Mv^2$(2)联立(1)，(2)得cp(T1-T3)=Mv2(3)所以通过透平膨胀机后气体的温度为$T_3=T_1-frac{Mv^2}{c_p}$按绝热过程又可计算得$T_3=T_1(frac{P_3}{P_1})^{frac{c_p-c_v}{c_p}}$(4)从(3)、(4)两式可得到透平膨胀机的温降及膨胀比与气体运动速度之间的关系。
透平膨胀机及发展动态_江楚标
油田气
71 04
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31 10
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该膨胀机从 1999 年 11 月 2 日起在吐哈油田试 车运行, 于 2000 年 1 月 6 日由用户验收投产 ( 其 中经 72 小时满负荷 运行验收合格) 。机 器运转稳 定, 振动小, 仪控系统操作简单可靠, 完全满足工 艺流程和现场生产的要求。
表 2 是笔者为某厂做 30000m3/ h ( 氧) 外压缩 空分流程的设计方案时, 对其中的增压透平膨胀机 所做询价结果的比较。
出口带一定比例液体的增压透平膨胀机, 即带 液透平膨胀机, 四川空分设备集团公司有较多的业 绩, 积累了较多的设计制造和开车运转的经验。该 公司从 80 年代初开发 油田气丙丁烷 ( LPG) 回收 装置时, 就研制开发出带液量 [ 8% 的带液透平膨
向心径流式透平膨胀机这门技术可以 追溯到 1930 年。透平 膨胀机 首先 应用 于空 气分 离工业, 而后在 1960 年又被用于天然气工业。现在, 透平 膨胀机已不仅用于空气分离、天然气液化、乙烯冷 箱、氢氦液化等低温装置中制取各种温度级的低温 冷量, 在国外还已广泛应用于余压、废热的能量回
收。近几年, 笔者就膨胀机的有关问题与 ATLAS、 CRYOSTAR 及 LOTOFLOW 等公司的 专家进行 过技 术交流, 对几种类型的透平膨胀机进行过询价, 还 得到了几篇这些公司赠阅的有关论文和介绍资料。 笔者越来越感到我国透平膨胀机的设计技术水平、 研究开发能力及应用领域与国外相比, 存在着很大 的差距。因此, 尽管笔者只是从空分流程和液化设 备的角度对透平膨胀机有所了解, 而对透平膨胀机 本身的设计制造技术知之甚少, 但为了促进我国透 平膨胀机的发展和进步, 笔者还是想把我对国外透 平膨胀机目前了解的一些情况介绍给读者, 希望能 对读者, 尤其是对从事透平膨胀机研究开发和设计 的同仁有所启发和帮助。由于笔者不是这方面的专 家, 信息不完整和错误恐所难免, 望读者见谅。
透平膨胀机在节能工艺过程中的应用
透平膨胀机在节能工艺过程中的应用近些年来，化工节能工艺已然成为社会绝大部分领域关注的重点，并促使透平膨胀机在节能工艺过程中的应用得到了弥足发展。
本文就基于以上因素，对当前透平膨胀机在节能工艺过程中的具体应用进行相关研讨，旨在从根本上提升该机械设备自身的运行效率质量，使其能够发挥出重要的实际价值，以期为相关工作人员提供帮助。
标签：透平膨胀机；节能工艺；应用就目前来看，透平膨胀机在实际应用过程中具有能源回收效率高、污染物排放量低等特点，并且其对废弃能源的循环利用也能够充分改善当前存在于社会生产过程中的能源消耗问题，为进一步巩固及夯实节能工艺在社会主义市场经济中的重要地位奠定了坚实的基础，但就目前来看，由于各领域生产需求的日趋增长，透平膨胀机在节能工艺过程中的应用也应进行不断的完善及优化。
1 透平膨胀机的相关概述1.1 透平膨胀机的结构及运行原理透平膨胀机是空气及天然气分离设备的重要组成部分之一，并能够确保相关设备实现稳定及正常的运行。
而透平膨胀机主要的运行原理是结合气体内部自身所产生的压强，并利用设备自身的作用，对气体进行低能耗的转化作用，从而带动起其他机械设备的正常运行[1]。
举例而言，我们在使用车轮打气筒时会发现其外部出现发热情况，这主要是气体在经过一定规律的运动及挤压过程中转化为热量导致，而透平膨胀机则是与之相反，使其气体冷却并产生一定的功率能量，以供正常生产使用。
就目前来看，膨胀机依据其自身结构的不同可分透平及活塞两种方式，同时相较于活塞式而言，透平膨胀机具有运行效率高、能源消耗量少等特征，因此并广泛应用在包括节能工艺中的各个领域之间。
1.2 透平膨胀机的发展现状透平膨胀机理念最早在十九世纪末期被提出，并在几十年后成功研发而出。
同时，由于当时世界各地均以工业生产为主，因此透平膨胀机的使用为改善当时能源危机起到了重要作用。
而随着社会科技水平的不断发展，透平膨胀机也顺应着时代发展的潮流不段进行自我完善与优化，并在原有基础上进一步提升透平膨胀机所产生能量的功率，使其发展为集动力系统、应力分析系统、能源消耗系统、流体计算系统等于一身的综合设备。
2024年透平机市场环境分析
2024年透平机市场环境分析1. 引言透平机是一种能够将气体或流体的动能转化为机械能的装置，广泛应用于空压机、燃气轮机、涡轮泵等领域。
本文将对透平机市场环境进行分析，包括趋势、竞争环境、政策法规等方面。
2. 市场趋势2.1 技术进步与创新随着科技的进步和创新的推动，透平机的技术不断提升和改进。
例如，基于计算流体力学（CFD）模拟的透平机设计方法的应用，可以优化透平机的性能，提高效率和可靠性。
2.2 节能环保需求由于对能源消耗和环境污染的关注度增加，透平机市场正面临着节能环保需求的推动。
透平机的高效率和低排放特性使其成为绿色能源转化的重要装备。
2.3 新兴市场的增长新兴市场如亚洲、中东等地的经济快速发展，给透平机市场带来了新的增长机遇。
这些地区的工业化进程和能源需求的增加，促使透平机的需求持续增长。
3. 竞争环境3.1 市场竞争格局透平机市场竞争激烈，主要的竞争对手包括国内和国际的透平机制造商。
一些国际知名品牌在市场份额方面占据了较大优势，同时国内企业也在不断提升产品质量和技术水平，加强自身竞争力。
3.2 价格竞争透平机市场价格竞争激烈，市场上存在多种不同价格区间的产品，消费者对价格敏感度较高。
制造商通过降低成本、提高生产效率来争取价格优势，以吸引更多的客户。
3.3 市场营销策略为了在竞争激烈的市场中脱颖而出，透平机制造商需要制定有效的市场营销策略。
例如，与合作伙伴建立长期合作关系、加大产品研发投入、提供个性化定制服务等措施可以帮助企业在市场中获得竞争优势。
4. 政策法规4.1 环境保护政策随着环保意识的提高，各国政府纷纷出台环境保护政策，鼓励使用低排放的透平机设备。
透平机制造商需要密切关注并遵守相关的环境法规，以保持符合标准的产品。
4.2 能源政策能源政策的调整对透平机市场有着重要的影响。
一些国家为了鼓励可再生能源的发展，对透平机的使用提供了政策支持和经济激励。
企业需要根据政策的变化，及时调整产品结构和市场策略。
2023年工业透平机械行业市场前景分析
2023年工业透平机械行业市场前景分析
随着国家对环保、能源等问题的日益关注，工业透平机械作为一种能源转换装置，市场需求逐渐增加。
下面就工业透平机械的市场前景进行分析。
一、国家政策支持
在确保经济持续发展的同时，加强对环保、节能等问题的关注。
政策支持可推动工业透平机械市场需求的逐步提高，提升市场前景。
同时，我国去年发布的《燃气透平机械能效标准》将对市场产生影响。
二、新型工业领域的机遇
尽管传统工业领域的市场持续扩张，但各个领域的发展趋势已经呈现出多样化。
如：新能源、新材料、新领域的机遇都开始出现。
比如，在光伏领域，组件制造生产线采用透气式自清洁透平机备受青睐；而新型建材领域，对透平机的需求也较为旺盛。
三、能源危机的压力
随着我国经济的快速发展，已经成为全球第二大经济体，但能源压力也日益加剧。
为了减少能源成本和碳排放，尤其是在企业的能源战略中，更多的企业趋向于使用高效的透平机械。
四、产业升级的机遇
国家将逐步淘汰落后的生产设备，促进生产设备产业的升级。
透平机已经成为了代替传统冲压、加工等设备的重要组成部分，透平机械的前景广阔。
五、全球市场的需求
透平机械在国内市场得到了广泛应用，同时在全球市场的需求也在不断增加。
面对全球多样化的市场需求和巨大的潜在市场销售前景，企业需要不断创新，拓展海外市场。
综上所述，工业透平机械行业市场前景是非常广阔的，而且这个市场在未来几年中也会不断扩张。
随着环保、能源等问题的越来越受到重视，工业透平机械的市场需求也会随之增加。
企业要不断创新，拓展市场，才能在激烈的市场竞争中获得生存和发展。
氦透平膨胀机在我国的发展_常旭宁
低温与超导第42卷第2期低温技术Cryogenics Cryo．＆Supercond．Vol．42No．2收稿日期：2013－10－23作者简介：常旭宁（1971－），男，高级工程师，主要从事LNG 及管网压能利用的研究工作。
氦透平膨胀机在我国的发展常旭宁1，孙俊芳1，乔佳1，程进杰2，孙郁2，孙立佳2，张武2，3（1．北京市燃气集团研究院，北京100011；2．中国科学院理化技术研究所，北京100190；3．航天低温推进剂技术国家重点实验室，北京100028）摘要：氦透平膨胀机是氦制冷/液化系统的关键设备。
文中介绍了过去30多年氦透平膨胀机在中国的发展状况，对气体轴承的发展、试验台的建立和透平膨胀机的设计以及调试过程进行了介绍，对氦透平膨胀机未来的发展方向进行了重点介绍。
关键词：氦透平膨胀机；气体轴承；试验台The development of helium turbo expander in ChinaChang Xuning 1，Sun Junfang 1，Qiao Jia 1，Cheng Jinjie 2，Sun Yu 2，Sun Lijia 2，Zhang Wu 2，3（1．Ｒesearch institute of Beijing Gas Group ，Beijing 100011，China ；2．Technical Institute of Physics and Chemistry ，Chinese Academic of Science ，Beijing 100190，China ；3．The State Key Laboratory of Technologies in Space Cryogenic Propellant ，Beijing 100028，China ）Abstract ：Helium expander is a key component of helium refrigerator and liquefier．This paper reviewed the developments of the helium expander in the past 30years in China ，and introduced the gas bearing development ，the establishment of test bed and the design and debugging process of the expander ，and focused on introducing the future development direction of helium expander．Keywords ：Helium turbo －expander ，Gas bearings ，Testing bed1引言近年来，随着超导技术、太空探索以及大型低温项目的发展的需要，氦制冷/液化系统发挥着至关重要的作用，而高效稳定的氦透平膨胀机是氦制冷/液化系统的关键设备。
低温透平膨胀机成长的五十载
创作：屮（8空今制造业己短殘过了魅超五十耳了。
②颍五十耳，我（9的空今行业从无到韦，从仿造到自行卄安斫究，制氣客蜃从小型的几十立方每小时到目谕己發饨唆产毎小时三万著級，沁鮭制氣机运行需由三五个人孚工縣作众履到冬夭在控制室电臓屛幕潇由一个人可对超矗空今孩备进行縣作，从洗程上未说从一徵简单节猱就程己殘夂履到现在根倨耒同需要可采用耒同攏程；為正猱膨胀诡程、负诡膨胀骯程、憎卷膨胀洗程、內爲拓诡程劣著。
就滋达创爲的提瑕卑乂饨节省滋耗的新彘程。
低温逵年膨瞅机是空今该备的皿舷，它是空今孩备屮儼文要的冷嫌。
它的技求仪饨水年直接反緘出空今殺备的水帝。
我（3 60耳代刼尚处孑仿建由时放離30、404 代3350n?/h制氣机，真屮◎乙套的逵年膨胀机述足冲幼式（反锄度签农丿的型式，他孩欽卑在70%左右。
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文章编号:100929425(2001)0520001209收稿日期:2001204219作者简介:江楚标(19412 ),男,1965年春毕业于武汉机械学院制冷与深冷专业,本科,原任中国空分设备公司总工程师(退休留用),教授级高级工程师。
透平膨胀机及发展动态江 楚 标(中国空分设备公司,杭州市东新路152号 310004) 摘要 比较了国内外常规透平膨胀机的主要技术参数;重点介绍了国外带液透平膨胀机、全液体透平膨胀机、能量回收用透平膨胀机和磁悬浮轴承透平膨胀机的发展动态。
关键词:透平膨胀机;出口带液量;能量回收;磁悬浮轴承;动态中图分类号:T B653 文献标识码:ATurboexpanders and recent developmentsJiang Chu -biao(China National Air Separation Plant Corporation ,152Dong Xin Road ,Hangzhou 310004,Zhejiang Province ) Abstract :The paper makes a com paris on between the major technical parameters of the conventionalturboexpanders at home and abroad.It hightlights the recent developments in the w orld concerning turboexpanders with condensing liquid ,and those with full condensing liquid turbine expansion and energy recovery and those using active magnetic bearings.K eyw ords :Turboexpander ;Am ount of condensing liquid at outlet ;Energy recovery ;Active Magnetic bearing ;Development1 前言透平膨胀机是低温法空分装置及气体分离和液化装置中的重要部机之一。
空分装置流程的变革、发展和进步是建立在吸附器、换热器、膨胀机、精馏塔等主要部机的变革、发展和进步的基础上的,因此,透平膨胀机的变革、发展和进步必然会促使低温法空分装置、气体分离和液化装置等成套装置的变革、发展和进步。
向心径流式透平膨胀机这门技术可以追溯到1930年。
透平膨胀机首先应用于空气分离工业,而后在1960年又被用于天然气工业。
现在,透平膨胀机已不仅用于空气分离、天然气液化、乙烯冷箱、氢氦液化等低温装置中制取各种温度级的低温冷量,在国外还已广泛应用于余压、废热的能量回收。
近几年,笔者就膨胀机的有关问题与AT LAS 、CRY OST AR 及LOT OF LOW 等公司的专家进行过技术交流,对几种类型的透平膨胀机进行过询价,还得到了几篇这些公司赠阅的有关论文和介绍资料。
笔者越来越感到我国透平膨胀机的设计技术水平、研究开发能力及应用领域与国外相比,存在着很大的差距。
因此,尽管笔者只是从空分流程和液化设备的角度对透平膨胀机有所了解,而对透平膨胀机本身的设计制造技术知之甚少,但为了促进我国透平膨胀机的发展和进步,笔者还是想把我对国外透平膨胀机目前了解的一些情况介绍给读者,希望能对读者,尤其是对从事透平膨胀机研究开发和设计的同仁有所启发和帮助。
由于笔者不是这方面的专家,信息不完整和错误恐所难免,望读者见谅。
专题综述2 国内外常规透平膨胀机的比较这里把外压缩空分流程中出口为过热状态的增压透平膨胀机,以及某些内压缩空分流程中出口带一定比例液体的增压透平膨胀机,归入常规膨胀机之列。
外压缩空分流程中出口为过热状态的增压透平膨胀机,在我国已相当成熟,运行也很可靠、安全。
与国外同类产品相比,其差距主要在以下两个方面:第一个差距,膨胀机、增压机的效率与国外相近,主要是轴承损失比国外高。
所产生的影响是在完全相同的产品要求的条件下,国产膨胀机的膨胀量要稍大于进口膨胀机的膨胀量。
也就是说,采用进口膨胀机的空分装置的产液量或者氩提取率,比采用国产膨胀机的空分装置稍稍高一些,但差距不大。
见表1。
表1 国内外常规透平膨胀机主要指标的比较比较项目国产膨胀机进口膨胀机膨胀机效率,%84～8887～91轴承损失,kW(注2)12～367～15增压机增压比(注1)115～11651160～1175 注1:这里的增压比是指增压量与膨胀量相等时的增压比。
如增压量与膨胀量不相等,则不可比。
注2:膨胀机的轴承损失是指膨胀量≥5000m3/h(标态,下同)的膨胀机。
第二个差距,是大膨胀量和增压量的膨胀机还缺乏业绩。
这主要受30000m3/h等级空分装置迟迟不能实现由国内设计成套而拖累的。
根据国内三个主要厂家的设计技术水平和装备条件来看,实现30000m3/h等级外压缩流程空分装置中增压透平膨胀机的国产化应该是没有问题的,膨胀机可以可靠安全地长期连续运转。
当然,第一个差距会仍然存在。
表2是笔者为某厂做30000m3/h(氧)外压缩空分流程的设计方案时,对其中的增压透平膨胀机所做询价结果的比较。
出口带一定比例液体的增压透平膨胀机,即带液透平膨胀机,四川空分设备集团公司有较多的业绩,积累了较多的设计制造和开车运转的经验。
该公司从80年代初开发油田气丙丁烷(LPG)回收装置时,就研制开发出带液量≤8%的带液透平膨胀机,前几年又将带液量提高到14%左右(容积比)。
表3是该公司1999年提供给新疆吐哈油田的P LPT-562/6914-30型增压透平膨胀机的参数。
表2 配30000m3/h空分装置透平膨胀机的比较比较项目国内某厂国外某厂膨胀机增压机膨胀机增压机气量,m3/h203003203003进口压力,bar33(A)91265193915045193进口温度,K1653290316532903出口压力,bar(A)1143391561143391804出口温度,K103163431021055345157增压比116211662效率,%8882888115转速,r/min1640020015轴功率,kW4203834231641112 注:3询价时规定值。
331bar=105Pa。
表3 四川空分设备集团公司的带液透平膨胀机项目膨胀机增压机介质油田气进口压力,MPa(A)71042199进口温度,℃-42101910出口压力,MPa(A)311031609出口温度,℃-7517636121流量,kg/h2712226666出口带液量(容积比)011397效率,%≥80≥74转速,r/min2744027440该膨胀机从1999年11月2日起在吐哈油田试车运行,于2000年1月6日由用户验收投产(其中经72小时满负荷运行验收合格)。
机器运转稳定,振动小,仪控系统操作简单可靠,完全满足工艺流程和现场生产的要求。
对某些内压缩流程空分装置和外循环氧、氮液化装置来说,带液透平膨胀机可以提高成套装置的效率,从而可降低单位产品的能耗。
这类膨胀机,我国与国外同类产品相比,差距要更大一些。
除了上面提到的两个差距外,还有一个更大的差距是出口带液量的差距。
2001年3月笔者到美国LOT OF LOW公司考察和交流,该公司带液透平膨胀机对出口带液量的比例已没有任何限制。
即当膨胀机进口为气体状态时,出口对液体量没有限制;当膨胀机进口为液体状态时,出口对气体量也没有限制。
这一点,国内现在还做不到。
这类透平膨胀机的规模也比国内要大得多。
在车间我们看到了一台专题综述江楚标:透平膨胀机及发展动态正在装配的用于石油平台上乙烷回收装置用的高压透平膨胀机,功率约7000kW。
据介绍,GE油气动力系统公司(GE P ower Systems oil&gas)一次就与该公司签订了300台各种规格此类膨胀机的合同。
我们看到的还只是其中的第2台。
这也许是LOT OF LOW公司2000年从AT LAS公司被卖到GE 公司的一个原因,因为现在的母公司就是一个大客户。
世界市场上60%天然气液化装置中配套的透平膨胀机,据说都是由LOT OF LOW公司提供的。
表4是笔者为一套大型内压缩空分流程所做的设计方案中,对其中配套的增压透平膨胀机(介质为干空气)所做询价结果的比较。
表4 大型内压缩流程空分装置中配套带液透平膨胀机之比较比较项目国内某厂国外某厂膨胀机增压机膨胀机增压机气量,m3/h450003450003进口压力,bar(A)≥37188291634017529163进口温度,K15118331331511833133出口压力,bar(A)61423≥381486142341105出口温度,K～10114～346101139351153出口带液量,%716914效率,%80～82≥758680转速,r/min23000轴功率,kW6391962217流量调节范围,%60～110360～1103 注:3询价时规定值。
国外某厂的报价还给出了流量在60%和110%时的各参数值:流量在60%时,出口带液量为715%;流量在110%时,出口带液量为1013%。
应该指出:国内厂家的报价参数也完全能满足本人的流程设计所规定的配套要求。
因为在做流程设计时已考虑到国内外透平膨胀机在技术性能指标上的差距。
当然,如果采用进口的带液透平膨胀机,单位产品的能耗指标会有所下降。
3 全液体透平膨胀机在文献[1]中,我们对全液体透平膨胀机已作了一些介绍和分析。
因此,这儿只给出笔者所做的两个大型内压缩流程空分装置中配套的全液体空气透平膨胀机国外两个公司的报价参数,见表5。
用全液体膨胀机代替节流阀,节省了相当一个比例的低温冷量,因此可以提高成套空分装置的效率。
一次投资虽然增加了10多万美元,但长期运行费用可以节省更多,从投入产出比这个角度分析是非常合理的。
以报价二为例,每度电以015元计,仅发电机回收功率年收入就达215×8500×015 =91万元人民币,两年左右就可以回收全液体膨胀机的投资。
而使用全液体膨胀机的收益主要体现在单位产品能耗的降低上,回收功率的收益只占其一小部分。
表5 国外公司对全液体透平膨胀机的报价参数报价项目报价一报价二液空量,m3/h3100086110进口压力,bar(A)601275188进口温度,K1011710718出口压力,bar(A)5179619出口温度,K95185100159出口液体量,%10094142发电机回收功率,kW(轴功率)6515①215②效率,%7580转速,r/min2460021000从进口状态节流到出口压力时出口液体量,%9412989157 注:①用油制动,不带发电机。