天然气涡旋压缩机增压装置供油流量的控制模型.pdf

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1、第39卷第4期化工机械465天然气涡旋压缩机增压装置供油流量的控制模型+张萍料1’2李超1谷波3(1．兰州理工大学石油化工学院；2．甘肃建筑职业技术学院；3．上海交通大学制冷与低温工程研究所)摘要对卧式天然气涡旋压缩机增压装置中的供油回路进行了全面分析，根据机械密封的热负荷需油量和压缩机高效运行时压缩腔中气体润滑油的最佳含量建立了该装置总需油量的数学模型，由模型可以看出只要装置中各结构参数和气体、润滑油的特性参数确定下来，其各部分的需油量就可以确定。装置在运行时可根据计算出的最佳油量，通过传感器控制各个部分的供油量。实现供油系统的油量自动控制。关

2、键词涡旋压缩机天然气供油流量自动控制中图分类号TQ051．21文献标识码A文章编号0254石094(2012)04J0465-05由于涡旋压缩机具有特殊的结构和独特的运行方式，其显著的特点是摩擦副多，对每个摩擦副进行充分的润滑是至关重要的，润滑油不但起到降摩擦、减磨损、减振及降噪等作用，而且工作腔内的润滑油还可冷却被压缩气体，降低气体的排气温度；机械密封中的润滑油带走摩擦产生的热。通常工作腔内的润滑油来源有两个途径：一是直接向工作腔喷油；二是曲轴箱内的润滑油经动涡旋底盘与支架体支撑面的间隙流进工作腔。工作腔内润滑油的数量对涡旋压缩机整机性能有很大

3、的影响，油量过多会降低压缩机的容积效率，增加压缩耗功，且加重油分离器的负担，影响排出气体的质量，因此笔者采用压缩腔内混合气体的最佳含油量进行计算。1天然气涡旋压缩机增压装置简介1．1增压装置的作用燃气轮机所需天然气的增压有两种情况：一是由于天然气输配管线的压力不足，导致燃气轮机燃烧所需供气量不足；二是增加燃气轮机进气管中充量的密度，使得进入燃烧室的实际进气量比自然吸气的进气量多，来达到增加燃气轮机功率的目的。该增压装置的作用主要用于后者。1．2增压系统中涡旋压缩机内的油路供给涡旋压缩机中的润滑油由两个用途：第一部分用于涡旋压缩机机械密封的冷却及密

4、封；第二部分用于润滑涡旋压缩机的轴承和动静涡旋摩擦副⋯。涡旋压缩机内部供油位置如图1所示。天然气增压装置如图2所示。图1涡旋压缩机内部供油位置1．3增压系统的工况要求，该增压系统中所用介质为天然气，使用单级、风冷、涡旋式压缩机，驱动方式为电动机经皮带轮传动；排气量1．5m3／min；最大排气压力O．6MPa；额定转速3300r／min；轴功率3．04kW；在进气温·国家自然科学基金项目(50975132)和兰州理工大学博士基金项目(BS05200906)。一张萍，女，1975年10月生，讲师。甘肃省兰州市，730050。466化工机械2012年图

5、2天然气增压装置度小于20℃的情况下排气温度小于125℃，经后冷却器后小于80℃。2循环油路的数学模型2．1第一循环油路2．1．1双端面机械密封的结构及密封机理双端面密封结构如图3所示，由一对垂直于旋转轴线的端面在液体压力和补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成防止流体泄露的装置。主要功能是将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。该装置由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随机轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室内流体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压

6、、保持一层极薄的液体膜从而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使压缩机在不运转状态下也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进人密封端面。密封元件起密封动环与机轴的间隙、静环与压盖的间隙作用，同时弹性元件对压缩机的振动、冲击起缓冲作用。图3双端面密封结构2．1．2机械密封摩擦副工作时的性能参数p。”机械密封摩擦副性能参数p。秽表征密封面实际工作状态，端面的发热量和摩擦功耗与其成正比，其值必须小于许用值。即：”_pb(半)署(1)

7、Db"=．p。(早)署(1)式中D。——机械密封面内径，m；D：——机械密封面外径，m；n——压缩机的工作转速，

8、r／min；p。——接触端面的比压；”——密封的平均线速度，m／s。2．1．3机械密封端面温度考虑端面摩擦热和通过导热方式沿轴向导出的摩擦热为：缸=蒜(2)式中6——密封面的宽度，m；c。——散热系数；，——摩擦系数；A。、A：——动、静环材料的导热系数。2．1．4双端面机械密封润滑油流量模型在双端面机械密封处会产生大量的热，如果这些热不被及时地排除，会在密封端面出现热裂、变形等情况，因此要用润滑油将该处摩擦副中产生的热量及时带走，即摩擦副产生多少热量，就需要相应量的润滑油带走多少热量。密封腔内的热量Q主要来源有：密封面摩擦产生的热量Q，、旋转的

9、密封件与流体搅拌产生的热量Q：和轴承侧传人的热量Q，，即旧1：．Gr警(3)式中c——润滑油比热，J／(kg·℃)；△卜一润滑油进入、流