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加氢循环氢压缩机 前言 1 前言在加氢装置中循环氢的作用是保持反应系统氢分压 带走反应热以及控制反应床层温度 从而保证加氢反应的顺利进行 加氢装置的循环氢是靠压缩机来保证在系统中的循环的 因此加氢循环氢压缩机是加氢装置中最关键的动力设备 循环氢压缩机的运行可靠与否关系到加氢装置的正常运行 目前 随着加氢装置规模的不断大型化 循环氢需求也在不断增多 循环氢压缩机大多选择离心式压缩机 离心式压缩机的特点 2 离心式压缩机特点如果将往复式压缩机与离心式压缩机相比较 则显示出离心式压缩机有以下特点 2 1离心压缩机的优点 1 流量大 离心式压缩机是连续运转的 汽缸流通截面的面积较大 叶轮转速很高 故气体流量很大 2 转速高 由于离心式压缩机转子只做旋转运动 转动惯量较小 运动件与静止件保持一定的间隙 因而转速较高 一般离心式压缩机的转速为5000 20000r min 离心式压缩机的特点 3 结构紧凑 机组重量和占地面积比同一流量的往复式压缩机小得多 4 运行可靠 离心式压缩机运转平稳一般可连续一至三年不需停机检修 亦可不用备机 排气均匀稳定 故运转可靠 维修简单 操作费用低 2 2离心式压缩机的缺点 1 单级压力比不高 2 由于转速高和要求一定的通道截面 故不能适应太小的流量 主要是避免压缩机发生喘振 如图2 1压缩机特性曲线所示 离心式压缩机的特点 图2 1压缩机特性曲线 离心式压缩机的特点 3 效率较低 由于离心式压缩机中的气流速度较大等原因 造成能量损失较大 故效率比往复式压缩机稍低一些 4 由于转速高 功率大 一旦发生故障其破坏性较大 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 3 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型3 1离心式循环氢压缩机的工作原理离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机 即透平式压缩机 循环氢压缩机的工作原理与离心泵的工作原理基本相同 不同之处是离心泵的工作介质是液体 而循环氢压缩机的工作介质为加氢反应所需的氢气 工作时启动原动机使叶轮旋转 叶轮的叶片驱使气体一起旋转从而产生离心力 在此离心力的作用下 气体沿叶片流道被甩向叶轮出口 经蜗壳送入排出管 气体从叶轮处获得能量使压力能和动能增加 并依靠此能量到达工作地点 在气体不断地被甩向叶轮出口的同时 叶轮入口处就形成了低压区 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 输送气体在吸入管和叶轮之间就产生了压差 吸入管中的气体在这个压差的作用下不断地被吸入吸入室并进入叶轮中 致使循环氢压缩机能够连续工作 3 2氢气在离心式压缩机内的压缩在离心式循环氢压缩机中 高速旋转的叶轮向氢气所提供的能量主要取决于叶轮的圆周速度 受材料强度的限制 在循环氢压缩机中叶轮圆周速度一般按小于250 270m s进行设计计算 每级叶轮所能提供的能量头约为3000kg m kg 在循环氢压缩机中通常用下式进行估算叶轮数量 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 hpol rt1 k pol k 1 p2 p1 k 1 k pol 1 kg m kg式中hpol 压缩机需要提供的能量头 kg m kg r 气体常数 r 848 mwmw为气体分子量 对于循环氢来讲一般为2 015 p2 出口压力 mpa p1 入口压力 mpa t1 入口温度 k k 绝热指数 循环氢一般取k 1 4 pol 多变效率 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 由上式可知 当气体分子量越小时 压缩气体所需的能量头越大 气体越难于压缩 对于离心式压缩机来讲每一壳体最大安装的叶轮数为10 对于循环氢压缩机最大叶轮数为6 8 所以循环氢压缩机压缩比一般不超过1 3 另外 加氢循环氢压缩机从开工初期的反应系统气密 介质为氮气n2 反应系统干燥 催化剂的预硫化 采用以循环氢为载硫介质的气相干法硫化方法 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 正常操作中的不同阶段 指因催化剂积炭活性降低引起循环氢流量改变 以及反应器床层积垢造成压力降加大 直到停工后在需要时催化剂采用氮气为热载体的器内再生阶段 循环氢压缩机所压缩气体分子量变化极大 循环氢压缩机是通过改变转数来适应各类不同工况要求 压缩机叶轮提供给介质的能量头理论计算为h 2u22 g 其中 2称为能量头系数对于同一压缩机来讲是一常数 u2为叶轮出口圆周速度 m s g为重力加速度 9 8m s2 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 3 3离心式压缩机的类型离心式压缩机可分为水平剖分型离心压缩机 如mcl型 垂直剖分型离心压缩机 如bcl型 及多轴型离心压缩机等 水平剖分型离心压缩机是指汽缸被剖分为上下两部分 通常被称为上下机壳 上下机壳用螺栓连接 便于检修 如图3 1所示为水平剖分的压缩机简图 该结构的压缩机一般适用于中低压 低于5 0mpa 环境下 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 图3 1水平剖分离心式压缩机示意图 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 垂直剖分型离心压缩机也就是筒形压缩机 上下剖分的隔板 用螺栓连成一个整体 和转子装在筒形汽缸内 如图3 2所示为筒形压缩机简图 汽缸两侧端盖用螺栓紧固 隔板与转子组装后 用专用工具送入筒形缸体内 检修时需要打开端盖 抽出转子与隔板 以便进一步分解检修 由于筒形汽缸的内压能力好 密封性及刚性好 对温度和压力所引起的变形比较均匀 因此适用于压力较高或易泄漏的循环氢压缩机 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 图3 2筒形压缩机结构简图图3 2筒形压缩机及其外壳示意图 离心式循环氢压缩机工作原理及结构类型 多轴式离心压缩机是指一个齿轮箱中由一个大齿轮驱动几个小齿轮轴 每个轴的一端或两端安装一级叶轮 这种压缩机轴向进气 径向排气 通过管道将各级叶轮连接在一起 通过不同齿数的齿轮 使从动轴获得不同的转速 从而使不同级的叶轮均能在最佳状态下运行 中间冷却器设在机体下面 每级压缩后的气体经过一次冷却经过一次冷却后进入下一级 机组效率较高 这种结构的压缩机结构简单 体积小 仅适用与中低压的空气 蒸汽或者惰性气体的介质 循环氢压缩机的主要部件及作用 循环氢压缩机的结构应按照api617的规定条款进行设计 制造 循环氢压缩机主要部件有壳体和转子 3 3 1循环氢压缩机壳体按照api617的规定 当压缩介质中氢分压大于1 38mpa时 其壳体应采用垂直剖分结构 即筒形设计 对于加氢循环氢压缩机设计规定要采用双壳体筒形结构 循环氢压缩机的壳体是由外壳 内壳及头盖组成 壳体具有承受介质压力 保证密封性能 对轴承 轴封及转子等支撑和定位 提供平滑的气体通道等作用 循环氢压缩机的主要部件及作用 1 外壳循环氢压缩机的外壳通常为整体锻件或者钢板卷焊件 或者部分锻件和卷焊件结合使用 而对于加氢裂化循环氢压缩机的设计压力都在10mpa以上 其外壳一般都是使用锻钢 根据工艺的要求外壳上上除进出口外还可以加上抽出口或补入口 所有开口必须焊接在外壳上 目前大多数制造企业按照叶轮标准化的结构尺寸 确定外壳的尺寸 并相应标准化 形成系列 循环氢压缩机的主要部件及作用 2 内壳循环氢压缩机内壳一般为轴向剖分 转子在内壳抽出后可以整体吊装 内壳仅承受内外壳体的压差 内壳和转子也可以完全在外部整体装配 调整 内壳的两部分通常整体锻造也可以分段锻造 各段间的垂直剖分面上用螺栓进行紧固 所有静止原件 如回流器 弯道及扩压器等 全部安装在内壳上 内壳与外壳内表面间采用o形密封 也有采用类似活塞环的金属密封圈 循环氢压缩机的主要部件及作用 3 头盖外壳两端应与头盖连接 连接要考虑操作压力下的气密性 装入和抽出转子的方便性以及在抽出内壳时尽可能减少拆卸辅助管线等因素 如图3 1所示为目前循环氢压缩机头盖的3种主要形式 即两端头盖式 一端头盖式及一端大盖 一端小盖的结构 最广泛的使用是两端头盖式 循环氢压缩机的主要部件及作用 两端头盖式一端头盖式一端大头盖 一端小头盖图3 1循环氢压缩机外壳3种头盖形式 循环氢压缩机的主要部件及作用 头盖与壳体的密封结构主要是传统的螺栓加o型圈的连接方式 如图3 2所示 和剪切环结构 如图3 3所示 采用螺栓加o型圈连接的头盖而不使用金属垫片密封主要因为金属垫片的密封预紧力较难控制 剪切环结构是美国d r公司专利 剪切环通常由4段组成 装入壳体上的槽内 压力侧通过头盖的作用力和保持环的反作用力组成的力矩被反力矩平衡 两者互相垂直 分段的剪切环均匀受力不会弯曲 同时剪切环不会因弹性变形而使头盖沿轴向运动 剪切环还具有拆装方便 减少螺栓连接中对紧固扭矩的控制要求 循环氢压缩机的主要部件及作用 图3 2o型圈密封图3 3剪切环结构 循环氢压缩机的主要部件及作用 3 3 2循环氢压缩机转子循环氢压缩机转子包括叶轮 轴 推力盘 轴套平衡活塞及半连轴节等 转子是压缩机的核心部件 压缩机的性能主要取决于转子上叶轮的形式 数量和转速 压缩机操作的平稳和可靠则取决于转子动力学的计算及参数的合理选择 循环氢压缩机的主要部件及作用 1 叶轮叶轮是离心式压缩机中唯一的作功部件 气体进入叶轮后 在叶片的推动下跟着叶轮旋转 由于叶轮对气流作功 增加了气流的能量 因此气体流出叶轮时的压力和速度均有所增加 循环氢压缩机采用的是闭式叶轮 流量系数一般在0 01 0 05左右 属于低比转速叶轮 对于大型循环氢压缩机叶轮通常采用焊接或铸造方式 目前国内 沈鼓 一般采用焊接方式 叶轮的直径 流量系数 叶片形状三者的组合可以达到理想的性能和效率 循环氢压缩机的主要部件及作用 叶轮还应进行三维的有限元应力和应变分析 并计算和分析在最大圆周速度下叶轮应力和变形 为保证叶轮的气动通道及详细尺寸和性能 所有叶轮均在数控机床上进行加工 叶轮形状均按计算机优化设计的结果精密制造成型 制造过程中对叶轮材料进行严格的检查 每次焊接后要进行磁粉探伤检查 每次热处理后也要进行磁粉探伤 在最终安装在转子上以前 经过动平衡及超速试验后还要进行磁粉探伤 循环氢压缩机的主要部件及作用 叶轮在轴上的安装 通常为热压配合和键或径向销的组合 为保证叶轮在任何速度下不至于松动 通常在叶轮背部的过赢量为0 0025d 入口处为0 002d 安装处直径 这是考虑到叶轮孔的冷却速度不同以及和轴肩处固紧不产生间隙 如图3 4所示 循环氢压缩机的主要部件及作用 图3 4叶轮在轴上的安装 循环氢压缩机的主要部件及作用 2 主轴主轴是压缩机主要传动部件 主轴应为整体锻件 经严格的热处理及精密加工 达到要求的尺寸精度和表面光洁度 在安装轴振动及轴位移探头处应按照要求进行去磁处理 以限制该处的磁跳动 由于循环氢压缩机介质的分子量较小 要求的压缩比一般不大于1 3 因而正常不采用背靠背的叶轮布置来平衡轴向力 而是用平衡盘或平衡活塞 如果平衡盘或平衡活塞与轴不做成整体 应对其固定方式认真复核 循环氢压缩机的主要部件及作用 3 半连轴节和轴套半连轴节的形式通常为挠性齿式或无润滑膜片连轴节 轴套是为保护轴不受磨损和腐蚀 在中间级密封处 轴端密封处应装设可拆换的轴套 轴套和轴组装时不应使转子发生暂时和永久变形 循环氢压缩机的主要部件及作用 4 推力盘和轴承推力盘叶轮一开始旋转 就受到指向吸入侧的力 这主要是因为轮盖和轮盘上作用的压力不同造成推力不等的原因 作用在叶轮上的轴向推力 将轴和叶轮沿轴向推移 一般压缩机的总推力指向压缩机进口 为了平衡这一推力 安装了平衡盘和推力轴承 平衡盘平衡后的残余推力 通过推力盘作用在推力轴承上 推力盘采用锻钢制造而成 推力盘的作用是将平衡盘剩余的轴向力传递给止推轴承 通常推力盘与轴采用过盈配合并用键固定 如图3 5所示 图3 5推力盘简图 循环氢压缩机的主要部件及作用 轴承轴承是压缩机机一个重要的部件 分为径向支持轴承和推力轴承两种类型 它们用来承受转子的全部重力并且确定转子在汽缸中的正确位置 支撑轴承也叫径向轴承 径向轴承承受压缩机转子的重力及其它径向力 为了保证其在轴承中能形成理想的油膜 一般采用可顷瓦 可顷瓦轴承是利用瓦块在其支点附近作轻微摇摆以形成多油楔 使高速转轴轴径得到及时的足够的油润滑 并且运转稳定 如图3 6所示 循环氢压缩机的主要部件及作用 图3 6支撑轴承 图3 7止推轴承 循环氢压缩机的主要部件及作用 止推轴承压缩机的止推轴承多采用双向多块瓦式轴承 止推轴承的作用是承受压缩机没有完全抵消的残余的轴向推力 以及承受膜片联轴器产生的轴向推力 轴承体水平剖分为上 下两半 有两组止推元件置于旋转推力盘两侧 推力瓦块能绕其支点倾斜 使推力瓦块能够承受轴上变化的轴向推力 推力轴承一般在非驱动端 特别是采用挠性联轴器的场合 避免悬臂重量的影响 非驱动端通常也是压缩机的入口端 轴承一般需要预埋测温元件以便能够准确测量轴瓦温度 测温元件通常为pt100热电阻 一般要求每组径向轴承埋2块 止推轴承主推面埋3块 副推面埋2块 备用瓦块也应预埋同样数量 循环氢压缩机的驱动机 4 循环氢压缩机的驱动机循环氢压缩机制多工况 介质分子量变化范围大以及爆炸性环境场所的要求 使可以改变转速的蒸汽轮机被广泛采用 用于驱动循环氢压缩机的蒸汽轮机应严格按照api612的要求 对汽轮机的参数 材料选择 结构 试验 检查 仪表及调速器等项制定详细的技术协议 并根据循环氢压缩机的各个工况要求对整机的总体性能及操作范围进行复核 目前广泛应用于加氢循环氢压缩机驱动的汽轮机主要有背压式和凝汽式两种形式 在蒸汽轮机的选择上应根据我们蒸汽条件 平衡情况 装置能耗要求及操作运转的可靠性和经济性等多方面进行选择和比较 凝汽式和背压式汽轮机比较 凝汽式汽轮机结构复杂 操作变量多 同时体积大 占地大 循环氢压缩机的驱动机 4 1汽轮机的工作原理及特点高温高压蒸气 经入口管进汽轮机内 在机内叶轮处膨胀做功 焓值下降 温度压力下降 把蒸汽的热能 压力能转化为汽轮机转子转动的机械能 通过联轴器 带动被动机旋转 汽轮机的转速可在一定的范围内变动 增加了调节手段和操作的灵活性 适用输送易燃易爆的气体 即使泄漏也不易引起事故 蒸汽的来源比较稳定 与其它原动机相比 汽轮机具有单机功率大 效率高 运行安全可靠 使用寿命长等优点 循环氢压缩机的驱动机 4 2汽轮机的分类汽轮机的种类很多 并有不同的分类方法 按结构可以分为单级汽轮机和多级汽轮机 各级装在一个汽缸内的单缸汽轮机 和各级分装在几个汽缸内的多缸汽轮机 各级装在一根轴上的单轴汽轮机 和各级装在两根平行轴上的双轴汽轮机等 按工作原理分为冲动式和反动式 有蒸汽主要在各级喷嘴 或静叶 中膨胀的冲动式汽轮机 蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机 以及蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能在几列动叶上加以利用的速度级汽轮机 循环氢压缩机的驱动机 按热力特性分为凝汽式 供热式 背压式 抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型 凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器 排汽压力低于大气压力 因此具有良好的热力性能 是最为常用的一种汽轮机 供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械 又提供生产或生活用热 具有较高的热能利用率 背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机 抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机 饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机 按用途可分为为电站汽轮机 用于发电 工业汽轮机 用于带动泵 压缩机等 船用汽轮机 作为船舶动力装置 等 循环氢压缩机的驱动机 按汽缸数目可分为单缸汽轮机 双缸汽轮机和多缸汽轮机 按照蒸汽进汽压力可分为低压 1 2 1 5mpa 汽轮机 中压 2 0 4 0mpa 汽轮机 高压 6 0 12 0mpa 汽轮机以及超高压 12 0 14 0mpa 汽轮机以及超高压 亚临界压力 超临界压力等等 按汽轮机的转速可以分为低速 小于3000转 分 汽轮机 中速 3000转 分 汽轮机 高速 大于3000转 分 汽轮机等等 循环氢压缩机的驱动机 4 2汽轮机的调速系统在炼油化工行业中 汽轮机大多用作原动机驱动压缩机 机泵等 为了节约能源 汽轮机的效率都是根据在一定转速下进行设计 当转速变化很大时 会使汽轮机严重地偏离设计工况 使效率降低 为此需要将汽轮机稳定在一定转速 汽轮机控制调速系统的目的是为了满足这个要求 它根据汽轮机的转矩和转速相应变化的关系 利用转速变化作为讯号来进行调节 当转速有一个很小的变化时 调速系统能自动地改变汽轮机的进汽量 使汽轮机的功率和负荷相适应 从而使转速不发生很大的变化 汽轮机的调速控制系统由起动装置 安全装置 保安装置 调速器 监视装置组成 如图4 1所示 循环氢压缩机的驱动机 图4 1汽轮机调速系统简图 1 杠杆2 连接板3 阀盖4 汽缸进汽室5 阀梁6 阀碟7 衬套8 阀座9 阀杆10 下导向套筒托架11 上导向套筒12 支架13 弹簧组件14 油动机 循环氢压缩机的驱动机 4 2 1启动装置启动装置的作用就是打开速关阀 启动装置由危急保安装置来的压力油 作为启动油进入启动装置 随着操纵杆的移动 滑阀也随之移动 依次接通启动油压和速关油压 将速关阀打开 4 2 2速关阀即保安装置速关阀是水平安装在汽轮机的进汽管路上 由阀体 滤网和油缸等部分组成 如图4 1所示 速关阀是新蒸汽管网和汽轮机的主要关闭机构 在进行中当出现事故时 它能在最短的时间内切断进入汽轮机的蒸汽 循环氢压缩机的驱动机 速关阀的工作原理 启动油f通至活塞 13 右端 活塞在油压作用下克服弹簧 14 力被压向活塞盘 16 使活塞与活塞盘的密封面相接触 之后速关油e通入活塞盘左侧 随着活塞盘后速关油压的建立 启动油开始有控制的泄放 于是活塞盘和活塞如同一个整体构件在两侧油压差作用下 持续向右移动直至被试验活塞 12 限位 由于阀杆右端是与活塞盘连接在一起 所以在活塞盘移动的同时速关阀也就随之开启 循环氢压缩机的驱动机 图4 2速关阀结构示意图1主阀碟2卸载阀3蒸汽滤网4导向套筒5阀盖6汽封套筒7阀杆8专用螺栓9螺母10油缸11压力表接口12试验活塞13活塞14弹簧15弹簧座16活塞盘17挡盘18阀座d蒸汽入口e速关油f启动油h试验油k漏汽t1回油t2漏油 循环氢压缩机的驱动机 速关阀打开过程1 按汽轮机启动与调速画面 系统复位 按钮 现场手动复位 2 选定 中控或现场 启动位置中的 中控 位置3 把速关手轮旋到下位 向上方向旋转启动手轮 建立启动油 4 旋上速关手轮 建立速关油 5 速关油压力建立后 然后缓慢拧下启动手轮 速关阀即开始打开 6 确认启动油压回零7 按汽轮机启动与调速画面 允许启动 按钮 循环氢压缩机的驱动机 4 2 3实验油实验过程1 扳动实验手柄向一个方向运动 2 观察速关发端部实验油压力表建立 3 同时观察速关阀指示杆向内部运动 证明速关阀灵活好用 注意不要移动较大距离 4 用同样的方法将实验手柄扳向另一方向检查另一个速关阀灵活度 4 2 4油动机油动机是调节汽阀的执行机构 它将由放大器或电液转换器输入的二次油信号转换为有足够作功能力的行程输出以操纵调节阀 控制汽轮机进汽 油动机主要由油缸 错油门 连接体和反馈机构组成 循环氢压缩机的驱动机 图4 3油动机结构示意图 1 拉杆2 调节螺栓3 反馈板4 活塞杆5 油缸 缸盖 6 活塞7 连接体8 错油门 错油门壳体 9 反馈杠杆10 调节螺钉11 调节螺母12 弯角杠杆13 杆端关节轴承 油动机错油门示意图 14 错油门弹簧15 推力球轴承16 转动盘17 滑阀体18 泄油孔19 调节阀20 放油孔21 调节阀22 喷油进油孔23 测速套筒24 喷油孔25 上套筒26 中间套筒27 下套筒c二次油p动力油t回油 循环氢压缩机的驱动机 油动机工作原理当电液转换器接到调速信号时 将电信号转换成二次油压信号 二次油由c孔进入错油门 驱动错油门活塞上下运动 活塞运动将动力油孔打开 动力油进入到油动机 动力油推动油动机活塞上下运动 活塞杆带动杠杆运动 配汽阀动作 油动机活塞杆上下运动带动错油门杠杆旋转 错油门杠杆旋转改变弹簧的压缩量 弹簧的弹力和二次油压平衡后 错油门活塞回到原位 错油门动力油进出口孔封闭 调速结束 循环氢压缩机的驱动机 调节系统工作流程转速传感器a b根据汽轮机转速向调速器发出信号 或者外部向调速器发出改变速度信号 调速器根据接到的信号向电液转换器发出4 20ma信号 电液转换器把接到的信号转变成二次油压 油动机在二次油压的做用下上 下运动 从而带动调节阀开度变化 调节阀开度变化 使汽轮机进汽量发生变化 由此来改变转速 同时调速器根据接到的信号后 如果转速超过极限则向危安保护器停机信号 使机组停车 启机注意事项 油运后 先进润滑油一天 然后投用速关油进行速关调试 调试合格后 再投用电液转换器及油动机 暖机时最好放空 循环氢压缩机的驱动机 4 3汽轮机本体蒸汽轮机本体包括 静体 固定部分 汽缸 喷嘴 隔板 汽封等 转子 转动部分 轴 叶轮 叶片等 轴承 支承部分 径向轴承和止推轴承 4 3 1静体部分 1 汽缸汽缸本身是水平剖分为上下部分 上下缸又各分有前后缸 前缸因温度高用铸钢制造 后缸温度低用铸铁制造 汽轮机组在起动或停机 增减负荷时 缸体温度均会上升或下降 会产生热胀和冷缩现象 由于温差变化 热膨胀幅度可由几毫米至十几毫米 循环氢压缩机的驱动机 但与汽缸连接的台板温度变化很小 为保证汽缸与转子的相对位置 在汽缸作为台板间装有适当间隙的滑销系统 其作用是 1 保证汽缸和转子的中心一致 避免因机体膨胀造成中心变化 引起机组振动或动 静之间的摩擦 2 保证汽缸能自由膨胀 以免发生过大应力而引起变形 3 使静子和转子轴向与径向间隙符合要求 根据滑销的构造 安装位置和不同的作用 滑销可分为 a 横销 其作用是允许汽缸在横向能自由膨胀 一般装在低压缸排气室的横向中心线上或排气室的尾部 左 右各装一个 b 纵销 其作用是允许汽缸沿纵向中心能自由膨胀 限制汽缸纵向中心的横向移动 纵销中心线与横销中心线的交点称为 死点 汽缸膨胀时这点始终保持不动 纵销安装在后轴承座 前轴承座的底部 c 立销 其作用是保证汽缸在垂直方向能自由膨胀 并与纵销共同保持机组的纵向中心不变 立销安装在低压汽缸排气室尾部与台板之间 高压汽缸的前端与前轴承座之间以及双缸汽轮机的低压汽缸前端和高压汽缸端与中心轴承座之间 所有的立销均在机组的纵向中心线上 d 猫爪横销 其作用是保证汽缸能横向膨胀 同时随着汽缸在轴向的膨胀和收缩 推动轴承座向前或向后移动 以保持转子与汽缸的轴向相对位置 猫爪横销安装在前轴承座及双气缸汽轮机中间轴承座的水平结合面上 猫爪横销和立销共同保持汽缸的中心和轴承座的中心一致 e 角销 装在前部轴承座及双缸汽轮机中间轴承座底部的左右两侧 以代替连接轴承座与台板的螺栓 但允许轴承座纵向移动 f 斜销 它是一种辅助滑销 起纵销和横销的双重导向作用 装在排汽室前部左右两侧撑脚与台板之间 循环氢压缩机的驱动机 前轴承箱座落在前座架上 前座架由地脚螺栓固定在基础上 前轴承箱与前座架之间有纵向键导向允许前轴承箱沿前座架沿纵向滑动 前汽缸靠猫爪与紧固在前轴承箱上的滑块连接 前汽缸与前轴承箱之间有垂直键定位保证两者纵向中心一致 后汽缸座落在后座架上 后座架由地脚螺栓固定在基础上 后汽缸导板保证后汽缸与纵向中心一致 每台汽轮机的滑销系统而言 都有一个点 不管汽轮机的汽缸怎么前后左右膨胀 这个点的相对位置都不变 这个点叫汽缸膨胀的死点 为保证汽缸能向前 后 左 右自由膨胀 为此各滑销与其槽的配合上 要求有一定的间隙 并且在精密加工之后 由钳工精心配制 滑动面要求光洁 无锈斑及毛刺 滑销系统发生故障 会妨碍机组的正常膨胀 严重时会引起机组的振动 甚至使机组无法正常运行 循环氢压缩机的驱动机 2 喷嘴组和隔板在冲动式汽轮机中 蒸汽热能转变为动能的过程是在喷嘴中发生的 蒸汽流过变截面的喷嘴汽道之后 体积膨胀 压力降低 流速增加 然后按一定的喷射角度进入动叶片中做功 汽轮机汽缸中的隔板是由隔板外缘 喷嘴 隔板体构成的圆形板状组合件 汽缸内的一级隔板与其后的一级叶轮组成一个压力级 隔板分为上下两个半圆 在中分面上有定位键 以保证上下隔板组成一体 在汽轮机中 通常将装在调节汽室上的喷嘴组合体简称为喷嘴组 它是由喷嘴组外缘 喷嘴及喷嘴组内缘所组成 汽轮机隔板按制造方法来分 可分为铸造隔板 焊接隔板 组合隔板三种 循环氢压缩机的驱动机 3 汽封汽轮机高压端轴封称为高压轴封 在单缸汽轮机中又称为前轴封 低压端轴封称为低压轴封 在单缸汽轮机中又称为后轴封 装在隔板汽封槽中的汽封称为隔板汽封 另外装在隔板上与围带配合防止漏汽的又称为围带汽封 不论是轴封还是隔板汽封 围带汽封 其构造及外形均大同小异 阻汽原理一致 统称为汽封 汽封的作用汽轮机汽缸两端轴孔处与转轴间有一定间隙 这样在工作时 汽缸内进汽端将发生高压蒸汽大量泄露 再看排汽端 一般凝汽式汽轮机的排汽压力在 循环氢压缩机的驱动机 0 02kg cm2 绝对 左右 即排汽端处于高真空状态 大气中的空气将沿后轴孔大量漏入排汽管和凝汽器 就会破坏汽轮机的真空 因此 为了减少高压端的向外漏汽和排汽端往里漏空气 要求在汽缸两端轴孔处配备汽封装置 又称轴封 汽封的结构目前广泛采用的是高低齿型的梳齿结构 轴封片直接在轴封环上车出 或将轴封片压紧在轴封环的槽道里 轴封环一般由四个或六个弧段组成 齿尖最薄处厚度为0 1毫米 有弹簧片压住轴封环 使其紧贴隔板或汽封体 弹簧片的作用是箍紧轴封环 当轴封片与主轴相碰时 可自动退让 防止轴封受损 循环氢压缩机的驱动机 当压差较小时 可以不用高低齿 而用平齿 为了减少漏汽 要求轴封间隙尽量小 但为了保证机组的安全运行 要求轴封不发生碰擦现象 所以轴封间隙有一定的要求 除了汽轮机两端有轴封外 每一级隔板轴孔也需要安装汽封片 以减少级间漏汽 隔板汽封的结构与轴端汽封相同 只是压差较小 所需要汽封片数目较少而已 此外 有的汽轮机叶片上也设有汽封装置 汽封环和汽封片的材料高温工作区汽封环用铬不锈钢1cr13 或铬钼钒不锈钢cr11mov 汽封片用铬镍钛不锈钢1cr18ni9ti 低温工作区汽封环用锡青铜 汽封片用铅黄铜 端部轴封系统为了确保汽轮机的安全工作 合理地利用端部轴封的漏汽 提高汽轮机的经济性 汽轮机端部轴封都有一套专门的轴封管路系统 循环氢压缩机的驱动机 高压端虽装有轴封 但仍不能避免蒸汽经过轴封向外漏 为了尽量减少这一损失 把高压端轴封分成若干段 每端之间留一定的空室 将这些空间的漏汽合理地引至不同的地方加以利用 以提高汽轮机的经济性 小型汽轮机的高压漏汽经管道可引至低压端轴封内作为密封用汽 其余少量漏汽再经几道轴封片 由信号管排至大气 运行人员可通过观察信号管的冒汽情况来判断端部轴封工作的好坏 低压端为了防止空气经轴封片漏入汽缸 必须引用压力稍高于大气压力的蒸汽来封住轴封通道 这部分蒸汽是由高压端轴封引来的 在轴封室中一部分经部分轴封片后流如低压汽缸中 另一部分则沿轴封间隙外流 最后经信号管排至大气 汽轮机正常工作时 高压端轴封漏汽除引入低压端轴封外 多余的部分可以经管道引入凝汽器 汽轮机起动和停机时 高压端轴封没有蒸汽 则应引用经过节流降压的新蒸汽同时送入高 低压端轴封中去 循环氢压缩机的驱动机 4 转子汽轮机所有转动部件的组合体称为转子 它主要包括 主轴 叶轮 叶片等部件 汽轮机转子除了受高温高压蒸汽的作用外 更主要的是由于它在高速下工作 受离心力的作用 还必须考虑振动的问题 我国国产机组主要采用的转子形式 套装式转子 整锻式转子 组合转子 焊接式转子 国产中小型 中等参数以下的机组的转子都采用套装式结构 套装式叶轮在套装前叶轮内孔应比轴径小0 05 0 15 套装时将叶轮内孔周缘加热 直至叶轮内孔比轴径大0 10 0 20毫米 或控制红套温度250 270 将叶轮红套在轴上 待叶轮冷却后内孔对轴就产生了很大的压紧力 保证叶轮高速旋转时的安全可靠 循环氢压缩机的驱动机 套装式叶轮的优点是加工制造方便 但是它在高温条件下工作时 叶轮与主轴之间容易发生松动 所以高温机组的转子常用整锻式结构 4 1叶轮叶轮的结构分为三个部分 1 轮缘部分是安装叶片的部分 具有与叶根结构相配合的形状 2 轮毂部分通过它叶轮红套在轴上 3 轮体部分是把轮缘与轮毂联成一体的中间部分 由于速度很高 它的受力与变形主要取决于叶轮本身旋转时产生的离心力 以等强度的型式为好 但是制造困难 一般常用锥形 材料低压时用45钢 中压用35crmoa或34crmoa 一般轮体上还钻有七个平衡孔 这是为了减少叶轮前后压差所造成的作用在转子上的轴向推力 循环氢压缩机的驱动机 2 叶片的结构与固定叶片由叶根 工作部分和顶部组成 叶根用来将叶片固定在叶轮上 常用的叶根有 t型 菌型叶根 叉形叶根 枞树型叶根 工作部分蒸汽从这里通过 将动能转化为机械功 工作部分是叶片的主要部分 叶片的安装有以下几种 周向埋入法 将叶片从圆周方向依次嵌装在叶轮轮缘的相应槽内 最后一个叶片 末叶 封住缺口再用铆钉铆死 t型叶根和菌型叶根均采用此法 轴向埋入法 将叶片从轴向单个装入叶轮轮缘的相应槽内 枞树型叶根常采用此法安装 径向跨装法 将叶片的叉型叶根径向插入叶轮轮缘的叉形槽内 然后用铆钉固定 此法仅适用于叉型叶根的安装 循环氢压缩机的驱动机 3 轴承目前大多数汽轮机都采用滑动轴承 汽轮机除了有径向轴承外 还有止推轴承 因为 汽轮机在工作时 转子上产生一个由高压端推向低压端的轴向推力 因此 通常在转子前端设有推力轴承 以承受轴向推力 并对保持通流部分的轴向间隙起了定位作用 目前我国国产机组的前轴承大多数都采用径向推力联合轴承 压缩机的辅助系统 5 压缩机的辅助系统5 1润滑系统循环氢压缩机的润滑 控制油系统应对系统组成 主要部件技术要求及系统的操作参数进行合理配置 润滑油系统的特点 润滑油泵选择螺杆泵 三螺杆 主油泵由汽轮机驱动 备用泵由电动机驱动 可以保证在停电后 压缩机可保持运转 备用泵设联锁自启动 当主油管油压低或主泵停车时 备用泵能自动启动 润滑油泵出口压力按汽轮机控制油压力确定 流量则应考虑所有轴承的耗油量 控制油在调节过渡状态下的最大量以及一定的裕量 在控制油路上加蓄能器以稳定油压 压缩机的辅助系统 一般压缩机的润滑系统由润滑油箱 主油泵 辅助油泵 油冷却器 油过滤器 高位油箱 阀门以及管路等部分组成 1 润滑油箱润滑油箱是润滑油供给 回收 沉降和储存设备 内部设有加热器 用以开车前润滑油加热升温 保证机组启动时润滑油温度能升至35 45 的范围 以满足机组启动运行的需要 回油口与泵的吸入口设在油箱的两侧 中间设有过滤挡板 使流回油箱的润滑油有杂质沉降和气体释放的时间 从而保证润滑油的品质 油箱侧壁设有液位指示器 以监视油箱内润滑油的变化情况 防止机组运行中润滑油油位出现突变 影响机组的安全运行 2 润滑油泵润滑油泵一般均配置两台 一台主油泵 一台辅助油泵 机组运行所需润滑油 由主油泵供给 辅助油泵系主油泵发生故障或油系统出现故障 使系统油压降低时自动启动投入运行 为机组各润滑点提供适量的润滑油品 所配油泵流量一般为200 350l min 出口压力应不小于0 5mpa 润滑油经减压 以0 08 0 15mpa的压力进入轴承 压缩机的辅助系统 3 润滑油冷却器润滑油冷却器用于对出油泵后润滑油的冷却 以控制进入轴承内的油温 为始终保持供油温度在35 45 的范围 油冷却器一般均配置两台 一台使用 另一台备用 特殊情况下可两台同时使用 当投入使用的冷却器的冷却效果不能满足生产要求时 切换至备用冷却器维持生产运行 并将停用冷却器解体检查 清除污垢后组装备用 4 润滑油过滤器润滑油过滤器装于泵的出口 用于对进压缩机润滑油的过滤 是保证润滑油质量的有效措施 为了确保机组的安全运行 过滤器均配置两台 运行一台 备用一台 5 高位油箱高位油箱是一种保护性设施 当主 辅油泵供润滑油中断时 高位油箱的润滑油将沿进油管 靠重力作用流入各润滑点 以维持机组惰走过程的润滑需要 高位油箱的储油量 一般应维持不小于5min的供油时间 压缩机的辅助系统 5 2轴端密封高压循环氢压缩机的轴端密封是安全运转的关键 目前工业上已成功运用的密封形式有以下几类 油膜密封利用密封油在动静部分极小的间隙处形成的油膜进行密封 机械密封利用动静环端面的接触