透平膨胀机性能曲线在生产中的应用

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1、doi：10.3969/j.issn.2095-1132.2012.03.019透平膨胀机性能曲线在生产中的应用潘贲刘胜国陆酊（上海石油天然气有限公司，卜•海201300）摘要针对东海平湖气田陆上轻炷回收装置目前•处理董与斥设计偏离的生产实际情况，通过对透平膨胀机性能曲线的分析，提出了利用与膨胀机同轴圧缩机的出口压力设计裕量调节膨胀机转速使其在相对校高等爛效率下运行的方法°关键词遥平■胀机天儼气处理■性能曲线稈■效率中图分类号：TE868文献标识码：B文章编号：2095-1132（2012）03-0064-020引言透平膨胀机广泛应用在

2、气体液化、低温分离等方面，在天然气膨胀制冷回收轻绘工艺装置中，膨胀机的等爛效率的发挥极为重要，它直接决定了膨胀机出口温度、制冷量、产液量以及丙烷回收率等。近年来，平湖油气田产能的下降制约了处理厂8OxlO3m3/d透平膨胀机等炳效率的正常发挥，为此，有必要通过对膨胀性能曲线分析，探索膨胀机在低处理量下尽可能提高膨胀机等爛效率的途径。1透平膨胀机及其等爛效率透平膨胀机是实现接近绝热等爛膨胀过程的一种有效设备“作为降低温度、制取冷就用的低温透平膨胀机，它的冃的是为在一定膨胀气最下制取尽可能多的冷量，以满足低温液化和分离装置的需要。在透平膨胀

3、机中标志能量转换过程完善程度的指标就是效率，理论上膨胀工质在给定的进、出口条件下可能实现的最大比熔降应为等爛比焙降九,等爛比熔降是一个比较的标准。透平膨胀机进、出口实际比熔降与等爛比熔降之比称为等爛效率：4,=#⑴式中，7为等炳效率；h为进、出口实际比熠降，kJ/kg；九为等爛比熔降,kj/kgo2透平膨胀机性能曲线透平膨胀机特性曲线是在设计时预先估计其性能变化通过选择合适的设计参数由试验结果整理绘制而成。通常把％随血/G（特性比）变化这一重要的关系曲线称为特性曲线（见图1）。特性比是指透平膨胀机叶轮进口处的圆周速度与透平膨胀机等爛理

4、想速度之比，在其他参数不变的情况下它直接反映了转速对机组效率发挥的影响。透平膨胀机血只与转速有关，G则与该透平膨胀机运行时的气体进、岀口的热力参数有关叫也即：式中，血为叶轮进口处的圆周速度，m/s;C・为等爛理想速度，m/s;n为叶轮转速，转/s。图1等箱效率与u./G特性曲线图收稿日期：2011-07-08修订日期：2012-05-22作者简介：潘贲（1972-）,丁程师，从事油气加I•设备管理丁作：，E-mail：panb@shp

5、须调整转速〃使特性比维持在绘佳值附近。在生产实际中，为了便于分析利用这一曲线，常用透平膨胀机在流就改变时，等炳效率随着流量而改变的关系曲线也称为性能曲线。对透平膨胀机等矯效率影响的调节分为量的调节、质的调节两种情况，量的调节是指改变膨胀气3,而质的调节是指改变透平膨胀机进岀口热力参数。3膨胀机转速与等燔效率的分析东海平湖气出的陆匕天然气处理终端轻炷回收装置的关键制冷设备透平膨胀机设计处理量为120x10W/d,膨胀为径向轴流式MAF1-TRENCHEC3.0。由图2可以看出，机组等炳效率存在一个最大质/LB・HR图2膨胀机性能曲线图值耳

6、z,相对应的有一个垠佳处理量利战佳运行转速。在实际处理Bf与设计处理戢有偏离的悄况下膨胀机的等爛效率与设计零爛效率有很大的出入，即使在设计处理量下，不同转速控制下的膨胀机等爛效率也不尽相同。根据膨胀机在轻炷回收装買中所处位置的工艺流程（图3）,在一定的处理量下控制膨胀机的转速最直接的方法是调节膨胀机的膨胀比或与其同轴的压缩机压缩比。虽然膨胀机入「I压力受上游来气压力限制基本无法调整，但可通过压缩机出口压力的调节，使膨胀转速达到一个新的平衡'1.上游来气；2.气、气换热器；3.低温分离器岀口；4.膨胀机出口；5.分离塔出口；6.压缩机人口

7、；7.气体外输；E.膨胀机；C.圧编机图3膨胀机轻婭回收工艺流程图根据对膨胀机性能曲线的理解，在入口压力稳定在4300KPa、8OxlO3m3/d处理量的情况下对压缩机出口压力由设计压力下的2200KPa逐步下调到能满足下游输气借网代输要求的最低值2000KPa0在这个范围内随着压缩机出II压力的下降，膨胀机的转速有了一定范围的土升，透平膨胀机的出口温度明显下降，通过计算表明等爛效率也有了一定的提升（表1）,与性能曲线图中的数据基本一致。表1出口压力变化下膨胀机参数表外输压力/KPa22002150210()20502000转速/HPM

8、1820018600200002060021000出口温度/X.-70.5-71.7-72.6-73.5-74.1等爛效率73%74%77%78%79%4结束语非设计处理量下运行对透平膨胀机的等爛效率将产生