透平機(jī)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-24
透平機(jī)的實(shí)例教程
透平壓縮機(jī)和離心泵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較
01
透平壓縮機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較
煉化行業(yè)透平壓縮機(jī)主要適用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。
可以看出，透平壓縮機(jī)現(xiàn)行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)都是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從采標(biāo)情況看，SY/T 6651和JB/T6443都是等同采用（IDT）美國石油協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)API 617-2002的。SH/T 3144是在API 617-2002的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了一些技術(shù)規(guī)定，適用范圍僅限于離心/軸流式壓縮機(jī)一類機(jī)型。API 617-2002這版標(biāo)準(zhǔn)和之前版本最顯著的不同是增加了適用物資范圍（擴(kuò)大至軸流/離心式壓縮機(jī)、整體式齒輪增速離心壓縮機(jī)和膨脹機(jī)-壓縮機(jī)等3類機(jī)型），標(biāo)準(zhǔn)整體結(jié)構(gòu)分為4個(gè)部分（第一部分是通用要求，其他3個(gè)部分針對(duì)3類機(jī)型提出具體要求）。
另外API 617-2002在設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、動(dòng)力學(xué)等方面的技術(shù)要求也有所提高，比如設(shè)備不間斷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間由3年提高至5年、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)部分的規(guī)定也增加了大量篇幅。JB/T 4359最早是等同采標(biāo)ISO 8011-1988的，僅適用于介質(zhì)為空氣的軸流式壓縮機(jī)，它在特殊工況下的材料選擇、轉(zhuǎn)子帶阻尼不平衡響應(yīng)分析及穩(wěn)定性分析、性能試驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等方面的規(guī)定，與API 617標(biāo)準(zhǔn)相比要簡(jiǎn)單一些。
透平壓縮機(jī)輸送各種工藝氣體時(shí)，為了防止或限制這些氣體沿壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)軸泄漏到大氣中，就必須采用軸端密封，保證運(yùn)行安全。透平壓縮機(jī)一般選用迷宮密封、浮環(huán)密封、機(jī)械密封、干氣密封等類型的密封。干氣密封這類非接觸式密封，由于具有可靠性高、無油污染、功率消耗低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，已成為危險(xiǎn)性氣體軸端密封的主要選擇。
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透平是將流體工質(zhì)中蘊(yùn)有的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的機(jī)器，又稱渦輪或渦輪機(jī)。透平是英文turbine的音譯,源于拉丁文turbo一詞,意為旋轉(zhuǎn)物體。透平的工作條件和所用工質(zhì)不同，所以它的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，但基本工作原理相似。透平的最主要的部件是一個(gè)旋轉(zhuǎn)元件,即轉(zhuǎn)子,或稱葉輪，它安裝在透平軸上，具有沿圓周均勻排列的葉片。流體所具有的能量在流動(dòng)中，經(jīng)過噴管時(shí)轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，流過葉輪時(shí)流體沖擊葉片，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其他機(jī)械，輸出機(jī)械功。透平機(jī)械的工質(zhì)可以是氣體，如蒸汽、燃?xì)狻⒖諝夂推渌麣怏w或混合氣體，也可以是液體，如水、油或其他液體。以水為工質(zhì)的透平稱為水輪機(jī)；以蒸汽為工質(zhì)的透平稱為汽輪機(jī)；以燃?xì)鉃楣べ|(zhì)的透平稱為燃?xì)?em>透平。??
水輪機(jī)--水從高水位水庫沿通道流向處于低水位的水輪機(jī)的過程中，高水位水的勢(shì)能變成動(dòng)能，推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。流過水輪機(jī)的尾水沿水道流去。現(xiàn)代水輪機(jī)的唯一用途是作為水電站的動(dòng)力源，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。??
汽輪機(jī)--它的工質(zhì)是蒸汽，具有熱能。蒸汽來自燃用礦物燃料的鍋爐，或是來自核動(dòng)力裝置加熱的蒸汽發(fā)生器。它們產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽以高速度經(jīng)噴管送到蒸汽透平，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出動(dòng)力。蒸汽流速很高，透平轉(zhuǎn)子尺寸較小,所以轉(zhuǎn)速可達(dá)10000轉(zhuǎn)／分。汽輪機(jī)主要用于火力發(fā)電廠，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；也用于遠(yuǎn)洋大型船舶和潛水艇作為主機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳，推進(jìn)船舶。
燃?xì)?em>透平--它與壓氣機(jī)、燃燒室成為燃?xì)廨?em>機(jī)裝置的三大主要部件?？諝夤┤雺簹?em>機(jī)，壓縮成較高壓力和溫度的壓縮空氣，流入燃燒室與燃料混合、燃燒，形成高溫、高壓、高速的燃?xì)饬?，流入燃?xì)?em>透平并推動(dòng)燃?xì)?em>透平旋轉(zhuǎn)，經(jīng)透平軸輸出機(jī)械功。燃?xì)?em>透平轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)。
展開 作者：王旭 周傳月 關(guān)鍵字：氦氣透平壓氣機(jī) 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué) 電磁軸承
本文用Samcef Rotor軟件對(duì)氦氣透平壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算與分析，通過大量分析計(jì)算，為氦氣透平壓氣機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
1.引言
清華大學(xué)IOMW高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆HTR-IOGT項(xiàng)目是國家863重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，氦氣透平壓氣機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱氦氣輪機(jī)）是該項(xiàng)目能量轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備。氦氣輪機(jī)主要由低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、氦氣渦輪以及壓氣機(jī)和渦輪的進(jìn)排氣裝置組成。氦氣輪機(jī)采用單軸立式布置，工作時(shí)由徑向電磁軸承和軸向止推電磁軸承支承、非工作狀態(tài)由徑向機(jī)械軸承和軸向止推機(jī)械軸承支承。由于氦氣輪機(jī)采用單軸雙支承結(jié)構(gòu)，從而決定了其柔性轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)特征。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，如何調(diào)整轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速、如何確保轉(zhuǎn)子過臨界時(shí)較小的振動(dòng)幅值以及如何保證計(jì)算的準(zhǔn)確性等，這些都是我們十分關(guān)心的問題。本文就是針對(duì)上述問題，論述工程設(shè)計(jì)中配合總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行氦氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速與振型計(jì)算以及氦氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)諧波響應(yīng)計(jì)算與分析。
2.計(jì)算模型
2.1 幾何模型
圖1為氦氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。從左到右分別為低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子前軸及其上的支承、低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、高低壓壓氣機(jī)間聯(lián)接軸、高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、高壓壓氣機(jī)與氦氣渦輪間聯(lián)接軸、氦氣渦輪、渦輪后軸及其上的支承。
圖1 氦氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算是配合氦氣輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行的，因此，要求計(jì)算結(jié)果要保證一定的精度，同時(shí)還要進(jìn)行很多不同結(jié)構(gòu)方案的計(jì)算，而氦氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完全模擬轉(zhuǎn)子的實(shí)際結(jié)構(gòu)會(huì)給計(jì)算帶來很大的不便，甚至?xí)a(chǎn)生局部振動(dòng)干擾整個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)計(jì)算的情況?；谏鲜隹紤]，決定計(jì)算模型采用三維計(jì)算模型，但對(duì)三維模型進(jìn)行必要合理的簡(jiǎn)化。
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透平機(jī)的最新內(nèi)容
振蕩型OWC裝置整體漂浮在海上, 在工作時(shí)會(huì)隨著波浪搖蕩運(yùn)動(dòng), 其氣室體積變化受浮體和水柱雙重運(yùn)動(dòng)影響輸出氣動(dòng)功率, 從而驅(qū)動(dòng)空氣透平旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電[4]。振蕩型OWC不僅要考慮氣室下方水柱的振蕩運(yùn)動(dòng), 還應(yīng)著重考慮整個(gè)浮體在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng), 重點(diǎn)研究水柱與氣室管道間的相對(duì)運(yùn)動(dòng), 可作為多自由度受迫振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究。
對(duì)于工業(yè)透平機(jī)械（汽輪機(jī)、離心壓縮機(jī)），從承受載荷的角度來說，常用的是支持軸承和止推軸承兩類。支持軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子重量和其他附加徑向力，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)中心與汽缸中心一致，并在一定的轉(zhuǎn)速下正常運(yùn)行。止推軸承的作用是承受轉(zhuǎn)子的軸向力，限制轉(zhuǎn)于的軸向竄動(dòng)，保持轉(zhuǎn)子在汽缸中的軸向位置。從軸承的工作原理角度來說，普遍采用動(dòng)壓軸承。
離心式壓縮機(jī)又稱透平式壓縮機(jī)，其工作原理是，當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下，氣體被甩到后面的擴(kuò)壓器中去，而在葉輪處形成真空地帶，這時(shí)外界的新鮮氣體進(jìn)入葉輪。葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，氣體不斷地吸入并甩出，從而保持了氣體的連續(xù)流動(dòng)。
透平壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的新產(chǎn)品開發(fā)過程中，關(guān)鍵技術(shù)之一就是基本壓縮級(jí)的設(shè)計(jì)。開發(fā)一個(gè)新產(chǎn)品，首先要設(shè)計(jì)出與之相對(duì)應(yīng)的基本模型級(jí)，其中包括葉輪，擴(kuò)壓器，回流器，渦殼等的設(shè)計(jì)。
在正式應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品之前，有必要對(duì)基本級(jí)的實(shí)際性能進(jìn)行考核，即通過試驗(yàn)來確認(rèn)基本級(jí)的實(shí)際性能。如果試驗(yàn)結(jié)果失敗，則要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，直到設(shè)計(jì)出的模型級(jí)試驗(yàn)成功。該過程如下圖所示。
［３］ 魏金章．空分裝置用透平壓縮機(jī)的發(fā)展［Ｎ］．風(fēng)機(jī)技術(shù)，１９９７，９
（６）：１－４．
［４］ 任天明．高速水潤滑軸承電動(dòng)離心式空壓機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究［Ｄ］．
北京：北京科技大學(xué)，２０１７．
［５］ 邢綱．離心壓氣機(jī)葉輪與主軸聯(lián)接的裝配性分析［Ｊ］．壓縮機(jī)技
術(shù)，２０１６，２６０（６）：４２－５０．
民適用于大直徑滑動(dòng)軸承配合，如透平機(jī)、球磨機(jī)、軋滾成型和重型彎曲機(jī)及其他重型機(jī)械中的一些滑動(dòng)支承。
35．軸的基本偏差為e時(shí)，配合特性是什么？
根據(jù)美 國電力研究協(xié)會(huì)報(bào)告，按 2002 年美元計(jì)價(jià)，百兆瓦級(jí)大型電站中，透平膨脹機(jī) 的投資成本大約在 185 美元/KW。
2.2.4、產(chǎn)業(yè)化：百兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng) 調(diào)試
自從 1949 年 Stal Laval 提出利用地下洞穴實(shí)現(xiàn)壓縮空氣儲(chǔ)能以來，國內(nèi)外對(duì)壓 縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究和開發(fā)十分活躍。20 世紀(jì) 70 年代起，傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展。
丙烯制冷壓縮機(jī)透平也可以利舊，只需修改轉(zhuǎn)速控制程序即可。
應(yīng)用舉例: 主要用于制造強(qiáng)度高的運(yùn)動(dòng)件，如透平機(jī)葉輪、壓縮機(jī)活塞。軸、齒輪、齒條、蝸桿等。焊接件注意焊前預(yù)熱，焊后消除應(yīng)力退火。
2、Q235A（A3鋼）——最常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼
主要特征: 具有高的塑性、韌性和焊接性能、冷沖壓性能，以及一定的強(qiáng)度、好的冷彎性能。應(yīng)用舉例: 廣泛用于一般要求的零件和焊接結(jié)構(gòu)。如受力不大的拉桿、連桿、銷、軸、螺釘、螺母、套圈、支架、機(jī)座、建筑結(jié)構(gòu)、橋梁等。
b.為適應(yīng)塵源的變化，除塵器設(shè)計(jì)中需要在正常風(fēng)量之上加若干備用風(fēng)量時(shí)，從而按著最高風(fēng)量設(shè)計(jì)除塵器；
c.若布袋除塵器的煙氣處理溫度已經(jīng)確定，而氣體又采取稀釋法冷卻時(shí)，處理風(fēng)量還要考慮增加稀釋的空氣量
2.布袋除塵器排塵濃度的確定：
a.首先應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，有些城市、地區(qū)和企業(yè)要求更低的濃度
b.許多情況下對(duì)排塵濃度有更加嚴(yán)格的要求：毒性粉塵；透平機(jī)進(jìn)氣凈化；垃圾焚燒尾氣；大型高爐的煤氣凈化。
