浅谈增压透平膨胀机

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1、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1i商要：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—、刖目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。透平膨账机利用工质流动吋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、噪咅小、节能省电、操作方便、运转时间长、无油污染等，因而得到广

2、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耍部件，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。膨胀轮和増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

3、。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A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増压轮、7培压机蜗壳图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乐透平膨胀机根据轴承型式分为气体轴承增乐透平膨胀机、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Y•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

4、冷量获得低温，补偿装置中的各种冷量损失。气体轴承具有无污染、摩檫损失低、适应温度范围广、运转平稳、使用吋间长等诸多优点，能大大提高透平膨胀机的经济性、运转可靠性及结构工艺性。故在氢、氦低温透平膨胀机屮获得广泛应用，在小型空分装置屮也得到推广。油轴承增压透平膨胀机的结构见图1,主耍由供油系统、密封气系统、增压透平膨胀机主机和仪控系统四部分组成。油轴承承载力（200X10^）要比气体轴承（（1.0、0）XIO'Pa）高很多，一般用于大、屮型增压透平膨胀机中。磁悬浮轴承增压透平膨胀机转子由两端的径向磁悬浮轴承和中间的止推磁悬浮轴承所支撑。为了防止磁轴承

5、失去磁性吋刮伤迷宫密封以及在主电源和返回式电池电源都失电时能保护设备，在轴的W端还安装Y抗摩擦轴承。这些轴承从膨胀端和压缩端漏入中问室的气体冷却。冷却了磁轴承后的气体再用管路送回主供气压缩机或者循环压缩机。因此，在这个过程循环中没宥气体损失。磁悬浮轴承增压透平膨胀机与油轴承增压透平膨胀机的区别：1）磁悬浮轴承增压透平膨胀机不需要润滑，没有汕泵、油过滤器、油冷却器、自力式压力调节阀、温控阀等组成的供油系统，对过程气体没有任何污染，因此对后继设备（如换热器等）无任何威胁。2）磁悬浮轴承增压透平膨胀机与油轴承增压透平膨胀机相比，降低了轴承耗功，改善循环

6、效率。3）磁悬浮轴承增压透平膨胀机扃动方便，容易保管维护，可靠性好。4）磁悬浮轴承增压透平膨胀机在控制方面较复杂。在W内，绝大多膨胀机厂家均无实力展7T•规模性生产。5）用于空分装置的磁悬浮轴承增压透平膨胀机造价比油轴承增压透平膨胀机高，在LNG装置中磁悬浮轴承増压透平膨胀机造价则比油轴承増压透平膨胀机低。磁稚力轴承辆助轴承图2磁悬浮轴承增压透f•膨胀机Ui、增压透平膨胀机设计方法在满足工艺过程要求的条件下，增压透平膨胀机应达到安全和经济的H标。增压透T膨胀机的设计主要分为透T膨胀机热力计算、气动计算、变工况特性计算、结构计算和增压机的相似模化计

7、算。热力计算的0的是为了确定各个特征点上的热力参数，并最终确定膨胀机通流部分主要零件的基木尺寸。由于开始吋缺乏足够的依据和数据资料，一般先要进行预计算和方案比较。众多的未知参数会引起计算的复杂化，甚至不可能获得合理的结果。因此通常都是先按一元流动来处理。部分参数预先加以取定，在计算过程中随时注意所得到的结果和原故取值之间宥无显著的区别，如果存在差别，则应予以重新估取，反复迭代。在热力计算的基础上确定的基木尺寸，并不一定是合理的。特别是按一元流动方法求得的流道形状不一定都符合实际的流动要求。因此应作进一步的气动计算。通过气动计算检查流道是否合理，校

8、验所估取的各种损失系数尤其是速度系数是否与估取值相符。并且进而提出改进措施，修改设计。在获得较为满意的气动性能后，为了满足使用的要求，还