离心压缩机组简介

离心压缩机组简介 BCL 型压缩机 BCL 最早由意大利新比隆压缩机公司生产 沈阳鼓风机厂引进该项技术后 在中国的各大石化炼油厂已广泛得到使用 BCL 的含义是筒式无扩散导叶片多 级导流器式压缩机 外壳为整体圆筒 内壳为中剖分式 2 型为垂直剖分式 前两位数据表示叶轮公称直径 后一位表示叶轮个数 筒形结构 一般都是由锻钢制成 机壳两端用两个由锻钢制成的端盖封闭 端盖上装有耐热 O 形圈 两个支脚上各有一只横向键用于机器的纵向定位 隔板 将压缩机的各级分开 隔板相邻的两个面构成扩压器通道 来自叶 轮的气体在扩压器通道内将一部分动能转化为压力能 隔板内侧是回流室 气 体通过回流室到达下一级 如是水平剖分的则隔板都是两半式 密封 压缩机级间采用迷宫密封 一般用铝合金或者不锈钢片制成 其目 的是为了防止气体倒流回旋同时防止损坏叶轮或轴套 轴的两端密封为干气密 封 其结构 原理另外详述 轴承 径向轴承为多油楔 压力润滑的可倾瓦式轴承 压力油径向进入 通过小孔润滑瓦块和支撑撞块 然后由侧面排出 这种轴承等距均匀五等分分 布在圆周上 这类瓦块 瓦背和瓦面是不成同心圆弧的 而瓦面与轴颈及瓦座 均为同心圆 以利于瓦块摇摆灵活 当瓦块进油时 瓦块偏斜一定角度 以形 成油楔 瓦块在轴向上不能摆动 止推轴承是金斯伯雷型 主要是平衡残余轴向力的 其主推力面担负该任 务 然而在开机时 气流的作用力方向正好相反 所以在止推轴承的另一侧又 设置了副推力瓦 转子 转子包括轴 叶轮 为了提高压缩机效率 叶轮的配型工作很重要 平衡活塞 用于平衡压缩机轴向力 轴向力的产生及平衡 联轴器等 介绍无 键联轴器 透平 西门子式 杭汽厂引进的西门子技术 透平的壳体为水平剖分式 分背压式和凝汽式两种 工业汽轮机 其他还 有抽凝式等等 背压式透平 进入汽轮机工作的蒸汽在一定压力下排出供下一级压力的工 业用汽 凝气式透平 进入汽轮机的蒸汽全部进入凝汽器 做完功后变为水的汽轮 机 我们的汽轮机两种都有 其中重油加氢 加氢裂化为背压式透平 而柴油 加氢 连续重整等则为凝汽式 汽轮机由三部分组成 静止部分 转子 及支承部分 静止部分有汽缸 隔板 喷嘴以及汽封等部件构成 汽缸为水平剖分式 由于蒸汽要在汽缸内流动 其温度和压力很高 因此 要求足够的汽缸壁厚度和螺栓拉紧力 防止中分面漏气 一般前汽缸 入口侧 为铸钢体 后汽缸 尤其是凝汽式汽轮机 为铸铁体 西门子汽轮机进汽口与 排汽口都在机器的下部 下汽缸有 4 个伸出的 锚爪 由这 4 只 猫爪 将汽 轮机固定在底座上 西门子汽轮机在猫爪处专门设有检验管道应力的滑垫 汽 缸下部一般均设有分水孔 防止汽缸中积水损伤叶片 汽轮机还有一个十分重要的滑销系统 在启动 停机以及负荷变化时汽缸 各部分都要随温度发生相应的热胀冷缩 如果这个热胀冷缩不合理 将会造成 汽缸变形 中心偏差大 振动大 汽轮机内部动 静部分碰擦等严重故障 因 此汽缸在底座上固定时应当考虑在底座上沿各个方向有热膨胀的余地 它的终 极目的是保持转子与汽缸中心始终一致 滑销系统包括横销 一般装于高压缸 猫爪上使机器可以左右膨胀 纵销 引导汽缸轴线向后膨胀 立销 设于前 轴承箱体上 引导汽缸沿垂直方向膨胀 一般凝汽式汽轮机的死点都选择质量 比较大的凝汽器 凝汽器汽缸排汽口之间有膨胀节相连 喷嘴与隔板 隔板是用于固定喷嘴的 分为铸造式和焊接式 隔板结构一般是全周进汽 对中 小型汽轮机的前几级 需要蒸汽量小 常采用部分进汽 即有的部分不 装设喷嘴为实心结构 位于最后几级的隔板设有去湿装置 以便分水 第一级喷嘴装在喷嘴室上 高压端 第一级喷嘴分成不同弧段 直接接受 各调速汽门的控制 每个调速汽门控制一组喷嘴弧段 用它来调节汽轮机的进 汽量 因此第一级又称为调节级喷嘴 汽封 由于转动和静止部分有间隙 就必须有防止泄漏的装置 对汽轮机我们称 之为汽封 包括级间和轴端 我们主要考虑轴端密封 在高压侧如果汽封效果 不佳 将会有大量蒸汽外泄 在低压侧 如果是凝汽式 则将有空气漏入 破 坏真空度 影响汽轮机的经济性 汽轮机的汽封一般为迷宫式 原理 气体接近入口 汽流收缩加速 在最小处获得最大速度 当进入下一 空腔时 流束截面突然扩大 并在空腔内形成旋涡 从能量观点上看 在间隙 前后气体的压力能转换为动能 到空腔后有一小部分动能又转换为压力能进入 下一级 速度降低的原因 但由于形成旋涡 大部分动能转换为热能 这便是 热力学效应 因此压头总是在下降的 能量散损越多 压头下降越大 泄漏也 就越小 背压式汽轮机的汽封一般配有专门的抽气系统 保证泄漏蒸汽能及时抽走 汽 抽子 冷却器等 转子部分 转动部件包括轴 叶片 联轴器等 动叶片是汽轮机的重要部件之一 在运行中汽流流过动叶时 汽流的动能 转变为叶轮旋转的机械能 叶片在运动中承受高温高压蒸汽作用的弯曲应力和 叶片本身的离心力形成的拉应力 因此叶片必须要有足够的强度 在检修时要 对叶片做无损探伤 检查有无微裂纹 转子的平衡 转子虽然都是经过精加工 但仍不能做到转子质量非常均匀 使其质量重 心恰好在旋转的几何中心线上 即轴线上 只要有偏心 就会产生巨大的不平 衡离心力 造成机器的振动 一个 1100Kg 的转子 转速为 5500rpm 当两个中 心距偏离 0 2mm 时 其不平衡力可达近 800Kg 的力 因此必须要做静平衡 动 平衡 对我们的汽轮机还要做高速动平衡 支承部分 支承部分我们称之为轴瓦 小型汽轮机有用滚动轴承的 我们的轴承型式有用 四油楔式 有用可倾瓦式的 为了承受残余轴向力 还设有止推轴承 为金斯伯雷式 汽轮机的工作原理 汽轮机是把蒸汽的热能变成动能 然后再把蒸汽的动能转为机械能 具有 一定压力和强度的蒸汽在喷嘴中膨胀加速 膨胀时蒸汽的压力 温度降低 速 度增加 使蒸汽的热能转化成蒸汽的动能 然后从喷嘴中出来的高速汽流以一 定的方向冲向装在叶轮上的动叶栅 在动叶栅中蒸汽速度大小发生变化 产生 推动力 完成由动能到机械能的转变 工业汽轮机分为冲动式和反动式 冲动式蒸汽的膨胀仅发生在喷嘴中 在 动叶栅内不膨胀加速 只改变流向 而反动式动叶片不仅受到喷嘴出口高速汽 流冲动力作用 还受到蒸汽离开叶栅时的反动力作用 蒸汽不仅在喷嘴中加速 而且在流经动叶片通道时 蒸汽的压力继续降低 则蒸汽在动叶栅中的流动速 度 相对速度 来断增加 因此当蒸汽出动叶栅时 动叶片就受到反作力 在反动式汽轮机中 动叶片与喷嘴的流道形状是完全相同的 有的汽轮机 为充分利用蒸汽离开动叶通道时的余速功能 常采用复速级模式 即在两列动 叶片之间装有一列固定的导向叶片 汽轮机为了获得较大功率 都要采用多级汽轮机 蒸汽在各级中膨胀做功 多级汽轮机的第一级往往是复速级 双列速度级 这主要是让其压力 温度降 低很多以减少级数 可使后面的材料等级下降 汽轮机的调节系统 汽轮机是一个可变速的驱动机 它可以保证我们在工艺情况发生变化时随 时调节汽轮机的负荷 另外由于它的驱动源是蒸汽 蒸汽条件是可变的 这就 要求为了实现稳定工况时 其转数不能因蒸汽条件变化而大幅度波动 所有这 一切都要通过汽轮机的调节系统来实现 由此调节系统的功能一是能满足调节 的需要 二是能满足稳定运行的需要 调节系统主要由 1 感受速度变化的机构 调速器 2 执行机构 调节汽门 3 感受机构与执行机构间的联系 传动 放大机构 我们的西门子汽轮机是这样的 1 调速器 转速传感器 TS3000 数字式调节器 2 执行机构 调速汽门 3 传动 放大机构 电液转换器 错油门 油动机 TS 3000 1 转速探头共装有 5 个 其中 3 个是去联锁保护系统 三取二 另外 2 只 去转速调节系统 就地还有一个转速表 实际是 6 个 TS3000 是三重冗 余的控制系统 它有控制 联锁保护 调节的所有功能 整个机组的控 制由它来完成 它有三个 CPU 每个都可以单独工作 可以在线处理 CPU 故障 整个处理信息过程为全数字化 转速信号 给定值 输出信 号在 TS3000 内均以数字形式出现 由程序进行计算 其操作界面为上 机位的图形界面 形象 直观 容易操作 其调节精度非常高 由于是 程序对数字信号的计算 可精确到几转 2 调速汽门装于蒸汽进入汽缸的入口处 一般有五个通道口 其高度是不 一致的 因而打开的空间也是不一样的 调速汽门的调速横梁与油动机 组相连 受油动机的指挥开关 见图 速关阀 又称出汽门 是蒸汽进入透平通道由油压控制其开关 3 传递 放大系统 A 电液转换器 1742 接受 TS3000 发出的 4 20mA 电流信号 并将原 供的压力油转成二次油压 0 15Mpa 0 45Mpa B 启动装置 1840 包括主汽门 速关阀 开关换向阀 1842 1843 停车电磁阀 2222 速关阀实验电磁阀 2309 手动停车阀 2250 等组成 速关阀开关换向阀门 1842 1843 是控制去速关阀油路的启 动油电磁阀 1843 和速关油电磁阀 1842 在启动条件满足而且速关 阀处于全关状态即 ZS587 全闭合时在速控室或现场仪表盘上启动速关阀 按钮 1843 和 1842 同时带电被激活 然后 5 秒钟后 1842 断电 10 秒钟 后 1843 断电 速关阀开启 停车电磁阀 2222 接受 TS3000 的指令 正常时为带电 当连锁 状态时 该电磁阀失电 动力油泄回回油管 速关阀关闭 机组停车 危急保安器 2210 是机组超速的保护装置 C 油动机 含错油门 1910 作用是把调速器输入的二次油压信号转换 成油缸的活塞行程 并通过杠杆系统操作调节汽阀的开度 使进入汽轮 机的蒸汽流量与所要求的流量相适应 即转数与要求相一致 原理 二次油压的变化使错油门滑阀产生上下运动 当二次油压升高时 滑线上移 由接口通入的压力油进入上腔 油缸活塞 下腔与回油口接 通 活塞向下移动 通过调节汽阀杠杆使调节阀开度增大 与此同时反 馈导杆 弯角杠杆均产生与杠杆相反作用力的运动 使反馈弹簧力增大 错油门滑阀又回到原来的位置 注意 油动机不是改变转数的设施 而是稳定转数的设施 机组的辅助系统 大型机组除了主机之外 还配有很多的辅助系统 其中最主要的是 润滑油系统 冷凝系统 对凝汽式汽轮机 汽封抽汽系统 防喘振系统 现在我们全部采用干气密封 于是还有干气密封系统等等 这些辅助系 统运行的好坏直接关系到机组的正常运行 润滑油系统 由油箱 油泵 2 台 冷却器 2 台 过滤器 2 台 自力式控制阀 2 台 高位油箱等构成 由图上来介绍润滑油流程图 润滑油系统要保证机组运行的润滑油和驱动 调节所使用的动力油 其 主要参数如下 润滑油压力 2 5bar 总管 控制油压力 8 5bar 油温 CC oo 545 润滑油过滤精度 10 m 润滑油牌号 N46 恒压切换阀 切换过滤器 冷却器时 防止切换时中断油路 自力式控制阀 以自己的压力来调节油压的稳定性 如同风开 风关调节阀一样 也有油开 油关阀 高位油罐 用于事故状态 对阀组操作 油泵 螺杆泵 天津工业泵厂 各种润滑油进入轴承的压力是需要调整的 由于油管路直径不一样 径 向轴承与推力轴承的结构不同 以及各轴承的位置点不一致 需要精心调整 有两种方式 1 孔板 2 手阀 孔板好处是不易被扳动而改变油压值 要 调整较麻烦 手阀容易调整但要防止被误动后引起故障 润滑油路带有很多联锁 报警 最主要是油压小降报警 油压大降停车 这是为了保护机组面设立的 润滑油是机器运行的生命线 其设定值见今后的 设计文件 可简单介绍 依据流程图 润滑油要定期分析 主要分析指标是粘度 闪点 水分 杂质 如果有 污染则还要加其他项目 很多机组防止在机器停运时较湿的空气进入油箱 采 用了氮气保护措施 冷凝系统 对凝汽式汽轮机配有冷凝系统 冷凝系统包括冷凝器 又称复水器 冷凝 水泵 真空抽吸系统 其目的是降低排汽温度 提高汽轮机的效率 回收凝结 水 冷凝器是利用循环水 或空冷风机 冷却汔轮机排汽的 冷凝器中的不凝汽由真空抽吸器抽出 抽汽器是以蒸汽做动力的 简介原 理及构造 混合室压力略低于冷凝器压力 负压区 防喘振系统 Q P 对于每一个压缩机都要考虑气流不稳定问题 当入口流量过低或出入口差 压过大时机器就要发生喘振 喘振对机组的危害是相当大的 因此每个压缩机 均设置防喘振系统 循环氢类压缩机发生喘振的可能性极小 但也必须设置该 系统 不同类型机组防喘振的形式是不一样的 如主风机防喘振是打开放空阀 以降低出口压力来达到防喘振目的的 而循环氢压缩机则是通过防喘振阀打开 返回入口一部分氢气以增加入口流量来达到防喘振目的的 防喘振控制器放在 TS3000 内 输入入口流量 入口压力 出口压力的压差 参数可以看出流量越大压差越小 越不容易发生喘振 盘车机构 盘车机构用于机组开机前预热或用于机组停车后 是为了保证转子等零部 件热变形不超标而设置的 另外在启动之前启动盘车机构也可以检查机器内部 构件的情况有无碰擦等等 我们机组的盘车机构与许多连锁自保是有关联的 如启动盘车机构必须是 在 0 转速情况下 启动机组时盘车机构必须处于停止位置上等等 机组的盘车机构可手动也可电动盘车 机构是棘爪棘轮式的 机组的连锁自保系统 一台大型机组由于其在装置内的重要程度必须保证其在安全可靠的工况下 运行 一套完善的控制系统是不可缺少的 控制系统除了调节压缩机组操作外 一个重要功能是其完善连锁自保功能 我们的机组 TS3000 系统对所有压力 温度 流量 液位 振动 位移以及其他参数进行全面监控 对重要停机连锁 采用 三取二 表决模式以避免误动作停机 对停机连锁主要是通过停机电磁 阀 二位三通阀 来实现的 关于连锁自保明细及设定值以后详见每台机组的 操作说明书 如何在试车阶段通过各种模拟手段来调试连锁可见试车方案 试机 对压缩机组来讲完成机组试车需要很多步骤 每个步骤都必须完全准确无 误地确认没有问题方可进入到最后的试车 这如同一架飞机要上天 其地面工 作必须完全无误才能保证天上的安全 1 润滑油系统 全部油管线清洗干净并回装好 油箱清洗干净并装入 合格润滑油 过滤器和冷却器经检查清洁无杂物 连好循环管线 跨接入 出 口管线 进行跑油 跑油初期一般不加过滤器滤芯 临时过滤网要加装在方便 拆卸的地方进行定期检查 待过滤网的杂质在连续三次已达标后 恢复正常润 滑油流程 整定润滑油压力 利用调整自力式阀调整总管压力 期间要测试 自力式阀的流通能力 整定去各轴承的压力并予以锁固 高位油缸充油并检查 其惰走的时间 2 连锁 自保调试 详细科目和做法可见试车方案 每一项都必须在 中控室 或操作站 的 CRT 上得到见证及确认 相关声光信号必须同时动作 3 蒸汽管线吹扫 打靶实验 对背压式气轮机进排气管都要进行 合格 后恢复压缩机入口管线蒸汽吹扫 4 透平单机试运 试车目的是检查透平机械性能 调速器的灵敏度和 准确度 超速试验 透平在承受蒸汽后各部分变形情况 详细情况要见试车方 案 5 压缩机试车 装入干气密封 矫正压缩机与气轮机的同心度 注意 引入介质的压力 流量及清洁度 确定压缩机的试车转数和工作时间 干气密封及其控制系统 压缩机在运行中其介质是不能外泄的 必须在压缩机的轴封处设置密封装 置 简要介绍轴封发展历史 在 80 年代末期一种新型的密封技术在工业生产中开始大规模使用 这就是 干气密封技术 干气密封有别于其他密封的不同之处在于是非接触式密封 靠 流体动压来实现非接触 它的动环与机械密封动环非常相似 但却刻有不同形状的槽 槽的深度仅 几个微米 最早的螺旋槽到后来的对称的 T 型槽 双燕尾槽等 它们的原理就 是利用这些线槽 借助气体力推开两个环的接触面 使两个环不接触 而由于 密封气压力始终高于机入口压力 保证足够流量的气体便可保证介质不外泄 而通过密封面泄出的少量密封气由排气管泄出 我们判定干气密封的好坏主要 是观察该泄漏量 干气密封除去密封件本身的结构要合理 质量要保证之外 一个反应灵敏 控制稳定的控制系统是干气密封能否长周期安全运行的关键 控制系统的理论 非常重要的一条是要保证密封气的正向流动 即要保证洁净的经过过滤的密封 气通过干气密封表面 实践证明无论什么槽型 只要加工精确都可以浮起来 建立起必须的间隙 关键此处要求气体干净 为此控制系统全部配有 2u 过滤精 度的过滤器两台及压差表 当密封气进入控制系统后首先有除湿器 含有粗过 滤器 10u 负责去除气体中的液体和较大颗粒杂质 然后经过后面的精过滤器 以保证气体的洁净 为了保证气体的正向流动 控制系统设置有压差控制阀 1 约翰克兰公司是将平衡管的气体压力与密封气压力的压差作为阀开关的 依据 两个压力通过电磁阀控制仪表风线的开关来指挥差压控制阀的开关 2 Flowserve 公司是采用自力式控制阀即阀后压力来自力调节 在阀后设有音速孔 板 保持流量 该孔板是计算保持正向流量的 10 倍来考虑的 当充压时或者密封气压力不能满足正向流动要求时 控制系统配备有增压 泵 该泵是气动型 其气动开关电磁阀接受低压差信号自动开 停 控制系统还配备有二级密封气 氮气 因为我们是串联式干气密封 二级 密封气是为了更安全的保护机组 在出口设置有流量计负责监视其泄漏量的大 小 如过大则被认为干气密封出现了磨损 另外为了阻挡轴承箱侧油污进入干 气密封 干气密封还在最外侧设置了隔离气 氮气 干气密封是在机组试运工作基本结束时才能进去的 在开车时应注意往机 内充压时要保证至少同时密封气进入干气密封以保证密封面的洁净 我们每台 机的干气密封是不完全一样的 将来在看操作说明书时再详细讲解 往复式压缩机 活塞式压缩机 往复式压缩机是一种容积式压缩机 它依靠汽缸容积进行周期性变化来工 作 属于容积式压缩机还有回转式压缩机 如螺杆式压缩机 离心式压缩机 轴流式压缩机我们统称为速度型压缩机 往复式压缩机在工业生产中应用十分广泛 我们海南炼化就在多套装置多 个位号的压缩机上使用了往复式压缩机 如加氢装置的补充氢压缩机等 往复式压缩机的工作原理比较简单 电机拖动曲轴带动曲柄连杆机构推动 活塞不断在汽缸内往复运动 气体通过吸气 排气阀的控制依次进行吸气 压缩 排气 膨胀的过程达到提升压力的目的 往复式压缩机按功率 按终压可进行分类 我们加氢装置的往复式压缩机 属于高压大型压缩机 往复式压缩机与离心式压缩机的选