沈鼓集团LNG离心压缩机组汇报.ppt

LNG离心压缩机组汇报,沈阳鼓风机集团股份有限公司,SHENYANGBLOWERWORKSGROUPCORPORATION,CleanEnergy,汇报人：沈鼓集团透平设计院赵志玲高级工程师,前言,近年来LNG项目在我国迅速崛起，沈鼓集团紧紧抓住此契机，在设计院，用户的大力支持下，全面展开了LNG冷剂离心压缩机组的研制工作，从最初的10万方/天、20万方/天，30万方/天，50万方/天，到60万方/天，100万方/天，再到兴圣的200万方/天，山东泰安的260万方/天，湖北黄冈的500万方/天LNG项目，同时与西南院联合进行了350万吨/年的LNG研发。结合不同的LNG液化工艺流程，沈鼓集团在实际项目的实践中不断积累经验，为每一个项目服好务。今天结合现场60万方/天和200万方/天LNG项目，特向与会领导、专家做如下汇报,目录,第三部分、,LNG典型液化流程浅析,沈鼓集团概况,第一部分、,第五部分、,LNG冷剂压缩机业绩表,重点依托项目,第四部分、,60、200万方/天冷剂压缩机组介绍,第二部分、,第六部分、,保障措施,第一部分、沈鼓集团概况,沈鼓集团发展历程,沈鼓始建于1934年1952年成为我国第一家专业风机制造厂1957年设计制造了我国第一台离心鼓风机1959年设计制造了我国第一台离心压缩机2003年整体转制为沈阳鼓风机（集团）有限公司2004年5月，战略重组成立新沈鼓集团2007年6月，全面完成企业整体改造和搬迁,产品服务领域不断扩展,产品可为石油、化工、冶金、空分、天然气输送、液化、国防和科研等国家重点工程领域，提供离心压缩机、往复压缩机、泵类等产品,第一部分、沈鼓集团概况,市场占有率：离心压缩机市场占有率为85%，大型鼓风机占40%；锅炉给水泵占30%；冷凝泵占85%；高压注水泵占50%；输油管线泵占80%；加氢、除焦泵占80%；石化行业往复压缩机市场占有率为80%左右；化肥往复压缩机占60%，军工行业往复压缩机占70%。,第一部分、沈鼓集团概况,工业生产总值和订货额,工业生产总值,第一部分、沈鼓集团概况,第二部分：60、200万方/天LNG冷剂压缩机组介绍,（一）,冷剂压缩机技术方案,（二）,机组配置,（三）,技术关键,60万方/天LNG冷剂压缩机组,（一）、冷剂压缩机技术方案,2MCL526压缩机组参数,（二）、机组配置,2MCL526压缩机组组成,（二）、机组配置,机组设备成套配置集成图,2MCL526压缩机组-压缩机剖面图,（二）、机组配置,（二）、机组配置,压缩机气路系统,（二）、机组配置,润滑控制油路系统,过滤器,过滤器,三取二连锁,启动备用油泵,执行标准：API614机组供油：电机、变速箱、压缩机,高位油箱,干气密封系统的选型及总成设计,工艺气体,过滤后的工艺气体,冷剂回收,（二）、机组配置,（二）、机组配置,轴承的选型及总成设计,可倾瓦轴承：五个活动瓦块、瓦块可绕其支点摆动，保证运转时处于最佳位置，不会产生油膜振荡，运转平稳可靠,支撑轴承,金斯伯雷式轴承：双作用面、推力瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受变化的轴向推力,推力轴承,（三）、技术关键,2MCL526性能曲线,流量-压力曲线,压缩机工作点,流量-功率曲线,从上到下分别为：100%，95%，90%转速曲线,机组喘振线,（三）、技术关键,可靠性分析转子不平衡响应分析,一阶临界转速3727rpm,（三）、技术关键,二阶临界转速13838rpm,可靠性分析转子不平衡响应分析,（三）、技术关键,可靠性分析稳定性分析,（三）、技术关键,可靠性分析叶轮强度分析,（三）、技术关键,二、200万方/天LNG项目,内蒙古兴圣200万方/天LNG项目采用单混合冷剂液化工艺，流程中包含一套混合冷剂压缩机组，为了安全、高效配置压缩机组，采用将压缩机组高低压缸分开布置、驱动的方式:压缩机机组：MCL1004+BCL605驱动机：MCL1004低压缸15MW4极变频电机BCL605高压缸16MW4极变频电机,二、200万方/天LNG项目,（一）,冷剂压缩机技术方案,（二）,机组配置,（三）,技术关键,200万方/天LNG冷剂压缩机组,低压缸-MCL1004,一、冷剂压缩机技术方案,高压缸-BCL605,二、机组配置,MCL1004+BCL605冷剂压缩机组组成,变频电机（两台套）,低压缸MCL1004,控制系统,变速箱（两台套）,高压缸BCL605,分离器,冷却器,联轴器和护罩,干气密封,润滑控制油系统(两台套),二、机组配置,MCL1004+BCL605设计目标：高效率、高可靠性,二、机组配置,机组设备成套配置集成图,二、机组配置,压缩机气路系统,低压缸MCL1004,高压缸BCL605,二、机组配置,润滑控制油路系统,润滑油箱,过滤器,过滤器,三取二连锁,启动备用油泵,执行标准：API614机组供油：电机、变速箱、压缩机,高位油箱,冷却器,冷却器,蓄能器,压缩机,变频电机,变速箱,M,M,干气密封系统的选型及总成设计,工艺气体,过滤后的工艺气体,冷剂回收,二、机组配置,二、机组配置,轴承的选型及总成设计,可倾瓦轴承：五个活动瓦块、瓦块可绕其支点摆动，保证运转时处于最佳位置，不会产生油膜振荡，运转平稳可靠,支撑轴承,金斯伯雷式轴承：双作用面、推力瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受变化的轴向推力,推力轴承,设计工况-MCL1004曲线,流量Q-压力P曲线,流量Q-功率N曲线,压缩机组喘振线,压缩机工作点,从上到下分别为：100%，95%，90%转速曲线,三、技术关键,设计工况-BCL605曲线,流量Q-压力P曲线,流量Q-功率N曲线,压缩机组喘振线,压缩机工作点,从上到下分别为：100%，95%，90%转速曲线,三、技术关键,低压缸MCL1004布置图,15MW电机,低压缸MCL1004,增速箱,三、技术关键,高压缸BCL605布置图,16MW电机,高压缸BCL605,增速箱,三、技术关键,三、技术关键,可靠性分析转子不平衡响应分析-低压缸-MCL1004,一阶临界转速2818rpm,三、技术关键,可靠性分析转子不平衡响应分析-低压缸-MCL1004,二阶临界转速10106rpm,三、技术关键,可靠性分析转子不平衡响应分析-高压缸-BCL605,一阶临界转速3507rpm,三、技术关键,可靠性分析转子不平衡响应分析-高压缸-BCL605,二阶临界转速13578rpm,三、技术关键,可靠性分析稳定性分析-低压缸-MCL1004,三、技术关键,可靠性分析稳定性分析-高压缸-BCL605,三、技术关键,可靠性分析低压缸叶轮强度分析,三、技术关键,可靠性分析扭振分析-低压缸MCL1004机组,三、技术关键,可靠性分析扭振分析-高压缸BCL605机组,二、冷凝量对比,以105%工况为例（压缩性系数Z=0.989）,262386-256690=5696Nm3/h,结论：对压缩机选型影响不大，容器选型按最大冷凝量选型,三、技术关键,三、技术关键,避免热变形和焊接质量缺陷、叶轮强度高、形线完全符合设计图纸要求,三、技术关键,申克H4V低速动平衡机,低速动平衡：最先进的奇偶平衡方法，比按API617标准规定的计算结果提高了0.9倍的精度,三、技术关键,高速动平衡：振型+影响系数平衡法，使转子从零转速到最大转速，每个转速都平衡,第三部分、LNG典型液化流程浅析,作为压缩机制造厂家，也希望通过对工艺流程的学习，能够更深入的了解冷剂压缩机的流程功能，优化压缩机设计方案，使压缩机机的性能与工艺流程要求更加匹配,第三部分、LNG典型液化流程浅析,1、,级联式液化流程,2、,混合制冷剂液化流程,1、级联式液化流程,丙烯,乙烯,甲烷,燃料气,天然气,-35,-100,-155,3.65MPa-150,2、混合制冷剂液化流程,混合制冷剂液化流程(MixedRefrigerantCycle，MRC)以C1至C5的碳氢化合物及N2等5种以上的多组分混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、节流膨胀得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的，是目前LNG的主流液化流程。基本分为:,闭式混合冷剂液化流程开式混合冷剂液化流程丙烷预冷混合冷剂液化流程CII液化流程,闭式混合冷剂液化流程,制冷剂循环和天然气液化过程分开，自成一个独立的制冷循环,制冷剂,燃料气,LNG,天然气,水冷却器,分离器1,开式混合冷剂液化流程,天然气既是制冷剂又是需要液化的对象,制冷剂,燃料气,LNG,水冷却器,分离器1,重烃,丙烷预冷混合制冷剂液化流程,丙烷预冷混合制冷剂液化流程,燃料气,LNG,天然气,丙烷预冷混合制冷剂液化流程,制冷剂,天然气,丙烷,丙烷预冷部分,CII液化流程（整体结合式级联型液化流程）,天然气,3,1、6、7、13-气液分离器；2-低压压缩机；3、5-冷却器；4-高压压缩机；8-分馏塔；9、10、11-节流阀；12-冷箱,重烃：丙烷、丁烷、戊烷,第四部分、重点依托项目,山东泰安60万吨/年LNG装备国产化项目,一、,二、,湖北黄冈500万方/天LNG项目,一、山东泰安60万吨/年LNG装备国产化项目,山东泰安60万吨/年天然气液化项目采用双混合冷剂工艺，流程中包含预冷和深冷两套冷剂压缩机组：预冷冷剂压缩机：MR1-3BCL526沈鼓编号H1598深冷冷剂压缩机：MR2-MCL705+BCL526沈鼓编号H1599,一、山东泰安60万吨/年LNG装备国产化项目,主要研制内容,试验验证,1、,2、,3、,国家级鉴定,1、主要研制内容,1）、预冷压缩机-BCL526压缩机组参数,1、主要研制内容,预冷压缩机组-BCL526,3BCL526压缩机组-压缩机剖面图,1）、预冷压缩机-MR1,1）、预冷压缩机-MR1,3BCL526压缩机组组成,1）、预冷压缩机-MR1,压缩机气路系统,干气密封系统的选型及总成设计,工艺气体,过滤后的工艺气体,1）、预冷压缩机-MR1,1）、预冷压缩机-MR1,加气蜗室流场分析,叶轮强度分析C12、D6,叶轮坎贝尔分析,不平衡响应分析,稳定性分析,扭振分析,可靠性分析,2）、深冷压缩机组-MR2,MCL705+BCL526压缩机组参数,2）、深冷压缩机组-MR2,深冷压缩机组MCL705+BCL526,2）、深冷压缩机组-MR2,MCL705+BCL526压缩机组组成,MCL705+BCL526水平剖分+垂直剖分双缸机组,MCL705,首级叶轮名义直径700mm,缸内叶轮级数为5级,水平剖分结构离心压缩,BCL526,首级叶轮名义直径520mm,缸内叶轮级数为6级,垂直剖分结构离心压缩机,低压缸,高压缸,2）、深冷压缩机组-MR2,2）、深冷压缩机组-MR2,MCL705+BCL526压缩机气路系统,2）、深冷压缩机-MR2,叶轮强度分析,叶轮坎贝尔分析,不平衡响应分析,稳定性分析,扭振分析,可靠性分析,2、试验验证,气动方案验证,MR1,MR2,MR1,MR2,效率,2、试验验证,与相同工艺国外压缩机效率对比（50万吨/年LNG）,预冷压缩机,深冷压缩机,一段多变效率：83.1%二段多变效率：83%,国产压缩机,国外压缩机,一段多变效率：79%二段多变效率：79.4%,一段多变效率：85%二段多变效率：82.5%,一段多变效率：85.3%二段多变效率：79.5%,2、试验验证,3、国家级鉴定,鉴定委员会认为：60万吨/年天然气液化冷剂压缩机研制成功，填补国内空白，总体技术水平达到国际同类产品先进水平，一致同意通过鉴定。,3、国家级鉴定,(2)湖北黄冈500万方/天LNG项目,1、,流程概述,主要研制内容,2、,1、流程概述,湖北黄冈500万方/天LNG项目采用级联式液化流程，沈鼓为此项目提供了三台套压缩机组：丙烷压缩机：3MCL1407乙烯压缩机组：3MCL1005+MCL1004甲烷压缩机组：BCL705+2BCL708,1、流程概述,丙烷压缩机,乙烯压缩机,甲烷压缩机,压缩机参数及选型,H1715丙烯压缩机组,2、主要研制内容,压缩机参数及选型,H1716乙烯压缩机组,2、主要研制内容,压缩机参数及选型,H1717甲烷压缩机组,2、主要研制内容,沈鼓共生产LNG产品近100套，现场运行约十几台套,三、相关业绩,沈阳鼓风机集团股份有限公司,第五部分、LNG冷剂压缩机业绩表,沈阳鼓风机集团股份有限公司,第五部分、LNG冷剂压缩机业绩表,沈阳鼓风机集团股份有限公司,第五部分、LNG冷剂压缩机业绩表,第五部分、LNG冷剂压缩机业绩表,第五部分、LNG冷剂压缩机业绩表,第五部分、LNG冷剂压缩机业绩表,第六部分、保障措施,高水平的人才队伍,沈鼓集团拥有员工7000余人。现有研发、设计工程技术人员1312人,管理人员1076人，技术工人3256人。其中：中、高级技术管理人员1148人，享受国务院政府津贴41人，教授级高工51人。博士21人，在站博士后6人，硕士研究生126人，在职研究生50人。高级工人技师145人，技师564人,从1999年开始，沈鼓国内知名大学和科研院所开展技术合作，成立了沈鼓集团研究院、沈鼓-大连理工大学研究院、沈鼓-西安交通大学研究院。在离心压缩机关键技术的研究、设计、制造、检验技术等方面有了长足的进步，其气体动力学、转子动力学、热力学模型及辅机系统、控制系统等技术已达到国际先进水平,技术创新战略联盟,第六部分、保障措施,新工艺、新材料结构力学、稳定性气动力学新产品开发,CADCC6(CAECC)离心压缩机辅助设计软件Concepts/NREC敏捷工程设计软件1995年引进,产品开发、设计技术手段,第六部分、保障措施,气动性能的研究与应用压缩机运行效率的提高,沈鼓多年,一直致力于压缩机效率的研究和开发,做了大量的试验,积累了近千个模型级试验数据,压缩机效率可达到85%-87%,达到了国际最先进的水平,第六部分、保障措施,高效的基本级数据库现有模型级,专用模型级,半开叶轮模型级,轻介质专用模型级,重介质专用模型级,PCL压缩机专用模型级,引进系列DH、GM、SVK等9个级）,引进系列NREC共4个级,DHK系列3个级,半开65系列9个级,高转速、高压比（中科院）2个级,半开45系列7个级,第六部分、保障措施,B、Q、F型引进系列,V型高效二元系列,L、H型二元系列,闭式二元模型级,高效的基本级数据库现有模型级,大三元:T（7个系列）窄三元:U（3个系列）,高能头三元闭式模型级X、M（2个系列）,大流量65制酸行业鼓风机用模型级系列,风机改造专有高效模型级（2个系列）,闭式中等流量高能头系数：UB型（14个级）,闭式大流量高能头系数：TB型（18个级）,闭式三元模型级,第六部分、保障措施,NUMECA流场设计分析,切向速度分布中有两对对称的旋涡，造成下游叶轮入口的非设计气流预旋轴向速度及流动角分布不均改进后进气室出口流动均匀性有很大提高。,CFD分析-进气室改进前后流场对比,采用NUMECA流场设计分析软件开发和校验通流部分,采用NUMECA流场设计分析软件设计进、出口蜗室,第六部分、保障措施,出口侧,进口侧,轴外径壁面及半密封,密封内部流动的研究内部泄漏量的计算更趋于准确，并在此基础上确定合理的密封几何参数（齿形，齿距，齿高，间隙等）,密封泄漏研究,轴端密封结构研究,轴端密封结构：A梳齿式密封B碳环密封,缓冲气,排气,气封侧,油封侧,有缓冲器的迷宫密封,第六部分、保障措施,轴系振动分析,轴承、气体密封的动力特性分析无阻尼临界转速分析阻尼不平衡响应分析转子稳定性分析,横向振动主要功能,扭转振动分析功能,轴系扭振临界转速分析扭振振型分析,注：转子动力性能指标满足API6177th标准的相关要求,第六部分、保障措施,材料发展八十年代材料系列化成七种标准材料八十年代初引进新比隆技术3种叶轮材料为：KMNX12Cr13FV520（B）九十年代发展到十种材料九十年代后期发展到十四种材料现在已达到十五种之多,S520B超高强度叶轮材料低温材料：工作温度在40到180高温材料：循环气压缩机用INCONEL718密封用ArlonCP(PEEK)热塑材料精密铸造叶轮成功用于GM、VK压缩机,重点成果,新材料与新工艺,第六部分、保障措施,新工艺-焊接技术,三十年来，我公司采用了国际最先进的自动管板钨极旋转氩弧焊技术和开槽焊叶轮焊接机器人技术等，推广了高效、低成本的气体保护焊、自动埋弧焊等先进工艺，建立了叶轮焊接基地，焊接压力容器生产线，焊接机壳生产线及焊接培训中心。从脱硫风机、循环氢压缩机、氧压机