离心压缩机喘振起因及解决对策论文(2)
离心压缩机论文篇3
浅谈离心式压缩机运行节能技术
摘要: 节能降耗,提质增效,建设节约型社会,是我国重要的战略任务。离心式压缩机,在全国1008家重点用能企业中,是主要的耗能设备。针对其节能问题,引起企业的格外重视。对于电机拖动的离心式压缩机,重点讨论进口节流状态下的节能问题。不论采用进口节流等流量调节,还是进口节流等压力调节,目的都使其在最佳工况下,在高效率区运行。
关键词: 进口节流调节;性能曲线;最佳工况
随着国民经济的快速发展,离心式压缩机,被广泛应用于化工、制冷、生物发酵等领域。作为重要的动力装置,它主要用来输送气体和提高气体介质的压力,同时,又是企业生产中主要的高耗能设备。
1 能源状况与离心式压缩机耗能分析
随现代经济的快速发展,能源供应日趋紧张。针对我国建设节约型社会的战略方针,节能工作成为重中之重。有统计分析,发电行业有17%,工业生产有25%的节能空间。节能是必然的选择,且潜力巨大,任重道远。
离心式压缩机,其原动机配置有电动机、汽轮机或燃气轮机。对于热电联产企业,可采用蒸汽余压汽轮机拖动;而大部分企业,正在使用的大型离心空压机、离心冷水机组等,电动机是主要的拖动装置。随着电动机变频技术的发展,一些中小型离心压缩式机械,采用了变频调速系统,通过转速调节,达到节能目的。而较大型的离心压缩机,很多采用6000v或10000v的高压电机,其高压变频节能技术,还有待逐步改造。现实情况下,离心式压缩机作为规模化生产的重点耗能设备,通过精心操作,合理调节,找准节能点,挖潜降耗空间。当然节能是相对的,是以满足生产为前提,是以安全运转为基础。
2 离心式压缩机的特征与性能
离心式压缩机是一种叶片旋转式机械,通过叶片的高速旋转,来提高气体介质的速度能和压力能,通过扩压器等通流元件,使速度能进一步转化为压力能,进而输送气体和提高气体介质压力,满足不同的生产需求。因排气量大、运转可靠、对介质无污染,得到广泛的发展应用。
一台离心式压缩机,在与管路系统联合工作时,运行工况常常发生变化,针对不同工况下压缩机的性能,常用一些性能参数和性能曲线进行表征。电机驱动转速一定的离心压缩机主要性能参数:流量Q、压比ε或排气压力P、功率N、效率η,各参数之间的变化关系,常用下列曲线表示:
1)流量Q与压比ε的关系曲线;
2)流量Q与功率N的关系曲线;
3)流量Q与效率η的关系曲线。
根据性能曲线分析如下:1)离心式压缩机流量在Qmin与Qmax之间,为稳定工况区。流量小于Qmin时,称为喘振工况(1),流量大于Qmax为堵塞工况(2)。Qmax/Qmin称为压缩机稳定工况系数,该值越大,压缩机稳定工况区就越宽。2)压缩机最佳工况范围,在最大效率ηmax附近。
3 离心式压缩机的运行调节
根据生产工艺的变动,离心式压缩机运行中,往往对被工作的气体介质,进行压力或流量的调节。即系统特性曲线变化时,改变压缩机的性能曲线,使其在新工况点工作,称为“调节”。通过调节,来满足生产;通过调节,压缩机尽可能经济运行。在安全平稳供应前提下,节能成为可能。
进口节流调节,出口节流调节,入口导叶调节,变转速调节等,是离心式压缩机常见的调节方式。像约克大型离心冷水机组,就采用进口可转动的导流叶片,根据热负荷自动调节。以沈阳鼓风机厂D450大型离心压缩机为例,依据设计规定和日常操作经验,进行效率分析。D450离心式压缩机,是高压电机拖动的恒转速装置。它采用进口电动阀节流调节,并通过微机进行操作和在线监控。
1)该机稳定运行工况范围: A D
入口流量Q 约: 22000m3/h
相应功率N约: 1340KW
2)非稳定工况区:
当Q小于A点流量时,进入喘振工况;
当Q大于D点流量时,进入堵塞工况;
此两区是不稳定运行状态,对设备使用寿命有直接影响。
3)实际运行中,该机进口节流调节有两种形式:
① 进口节流等流量调节。此时,进口和防喘电动阀处于自动控制。通过改变管网系统的压力,标准状态(3)下入口流量Q始终保持约23000Nm/h,该值是压缩机最高效率点。是日常操作和调节控制的首选,从节能和延长设备使用寿命上,是最佳的运行状态。
② 进口节流等压力调节。此时,进口电动阀处于手动调节,防喘振阀在自动位置。当和其它压缩机并网运行时,为了控制压力,手动调节进口阀,通过流量的变化,保证系统压力。根据操作经验,再结合以上性能曲线,比较分析:在功率曲线上,标出A、B、C、D四点,并分成3个相应区域。
由上可知:第3区,功率变化50KW,流量变化2400m3/h。对10KV的高压电机,功率变化50KW,其电流变化约3A左右。即流量变化800m3/h,电流才有1A变化,对于等压力下的流量增减,效果最为显著。因此,入口流量控制在24000m3/h~27000m3/h
之间,换算到标准状态,约21500Nm3/h~24000Nm3/h,对于进口节流等压力下的流量调节,是效能最高区,是经济控制的合理区段。
4 经济运行,合理调节,是离心式压缩机节能的重要举措
经济运行,合理调节,结合离心式压缩机的性能特点,概括为两点:1)当用量稳定时,采用进口节流等流量下的压力调节,流量保持在最高效率点。2)当用量较大时,采用进口节流等压力下的流量调节,流量控制在最佳工况区。
当然,节能是一项全面工作,降耗是一项系统工程。它需要全体员工,时时刻刻落实到具体的工作中。
1)合理安排生产,使离心式压缩机产能量与生产需求相匹配。2)提高操作人员的积极性和工作责任心。3)“机、电、仪、管、操”人员加强巡检,确保运行中的状态监控。4)运行人员熟悉设备性能,了解工艺特点,根据生产变化,及时精心调节。5)做好设备维护,延长配件使用寿命,降低维修费用。
5 离心式压缩机的节能研究与技术展望
离心式压缩机,在我国,从设计到广泛使用,只有六、七十年的时间。前期由于技术水平有限,只用于大流量、低压力的空气压缩。随着现代科学技术的发展,特别是干气密封、气体轴承、数字直接控制系统的应用,离心式压缩机在性能控制、防喘控制和运行监控方面,都将有很大的提高,。其节能技术更加成熟,性能更加平稳可靠。
高效率、高参数、高自动化,是今后离心式压缩机发展的必然趋势。
注释:
(1)喘振工况:是指在一定转速下,离心压缩机入口流量减小到一定值时,气流出现脉动,且振动加剧,并拌有“吼叫”声,严重的有可能气体倒流,轴承振坏。这种现象通称为喘振工况。它是离心压缩机固有特性。
(2)堵塞工况:当转速一定时,离心式压缩机入口流量增大到一定值,流动损失增加,再者叶道喉部某个截面出现声速,进一步加大流量成为不可能,这时的工况称为堵塞工况。
离心压缩机论文篇4
试谈离心式压缩机安装工艺
前言
科技时代的进步不断推动现代工业的发展，尤其近几年我国石化等工业发展迅速，科技水平也已经处于世界前列。随着百万吨级大乙烯、千万吨级大炼油、大型煤制烃、甲醇工程以及钢铁、火力发电等工程的建设，大型空分装置的市场需求会越来越大。作为空分装置核心之一的离心式压缩机的布置和配管的作用显得更为重要。
一、压缩机基础放线及处理要点
首先，根据土建轴线标记，按图纸要求，划出压缩机机体中心线、电机中心线、进出口管中心线，同样划出润滑油系统和密封水系统的中心线;其次根据基础上红三角标高标志，设定各安装标高。标高由水准仪标定;再次铲削20～30mm基础疏松表面，露出硬质混凝土层以放置临时垫铁;最后清除基础表面油污，地脚螺栓孔内杂物和积水清除干净;另外在压缩机的就位、初平过程中也要注意，由于现场条件所限，吊装半径超过16m，因此选用160t液压汽车吊吊运C-115主机，还要对照基础中心线，使主机处于中心位置，放下主机，调整临时垫铁，完成初平。
此外，在地脚螺栓灌浆的过程中，也要注意先将地脚螺栓预留孔24h充水，保持孔壁湿润。用无收缩水泥配制砂浆，砂子和水都不应含有杂质，如尘土、脏物、盐和有机物。搅拌机搅拌，不得用手搅拌。彻底除去孔底积水，确认孔内无异物。向孔内倒砂浆，边倒边搅动，确保地脚螺栓垂直，灌到高度比混凝土面低20到30mm时停止。固化72h，这期间不得从事砂浆底座拍制和压缩机安装工作。
二、离心式压缩机安装工艺
1、安装准备工作
开箱验收需要严格遵循相关规定进行,首先建设单位负责组织开箱验收活动,验收人员的组成包括监理单位、施工单位、制造厂家等相关专业人员,验收合格后,各个人员签字确认后,最后由施工单位管理及保存,其中的精密零件需要根据技术文件的各项规定,分门别类的妥善保管至库房内的货架上。交接验收工作是在设备安装前进行的基础准备,包括办理基础交接证书、土建施工单位出示基础合格证明及中心线、标高、外形规格的测量资料。如果设计中存在其他要求,施工单位还需要提供基础沉降观测点的具体位置及沉降观测记录。并标识出基础的中心线、标高、沉降观测点等,安装施工单位需要复核。
2、安装垫铁与地脚螺栓
一般情况下,技术文件中不存在特别的要求时,需要遵循相关规范进行垫铁的布置工作。垫铁组需要放置于机组底座立筋及在垂直方向中心线上负荷较为集中位置并尽量靠近地脚螺栓。在布置数量上,一般地脚螺栓的两侧均需要放置垫铁组。两垫铁组之间的距离需要分析各项因素,包括机器重量、底座结构、负荷情况等,综合把握。如果其属于不带锚板的类型,且每个地脚螺栓之间的距离不超过0.3m,则可以仅在地脚螺栓的一侧设置垫铁组。使用机器安装垫铁组是需要检查安装质量,选择规格为0.25kg的手锤,适当力度的敲击垫铁,应没有松动现象,并使用用0.05mm塞尺检査垫铁的层间,再其同一断面位置,将塞尺从垫铁的两侧塞入,其深度的总和需要保持在垫铁边长(宽)1/4以内,检验合格后,再把垫铁两侧层间采用点焊的方式进行固定。
3、联轴器找正准备工作技术要点
压缩机是以箱壳已安装且带无叶轮轴的形式船运的，除去工艺气接触面以外内部件上都涂有防锈剂，联轴节找正前，去掉防锈油重新组装。
彻底除去涂在轴承上、轴承座内、轴支承内件的防锈油。洗掉润滑油供油孔和排放孔内的防锈油，确认轴承和轴表面无裂痕。用压缩气体吹去轴承上异物，根据标记把叶轮侧下端向心轴承安装到轴上。调节轴水平度直到下端向心式轴承、推力轴承和壳体配合面间隙为0.2～0.5mm。按旋转方向转动下端向心轴承和推力轴承，把机油注入下轴承，安装轴承。确认配合标记，手动转轴应无异常声音。
机械密封端面状况极为重要，固体颗粒的存在会导致泄漏，因此在安装有垫片的表面应彻底清除灰尘、刮屑、砂子等物。当机封粘有异物时，要用软布或纸予以清除，或用干净的、不与橡胶类材料作用的酒精等溶剂洗净。在搬运、存放密封件过程中，需特别小心以防受损。
检查轴的外表和叶轮内表面上有无裂纹，确认各个键的装配标记，将其装入轴上。用蒸汽加热叶轮，温度到120～150℃，叶轮与轴的温差为100℃左右。确认叶轮装配标记，在很短时间内把叶轮固定在轴上。紧好叶轮螺母，用压缩空气均匀冷却叶轮。温度正常后彻底拧紧叶轮，安装定位螺钉。
在装好轴、机械密封和叶轮后，最后安装吸气壳。用螺栓将挂钩连接到进气壳体上，将四个导向螺栓、四个双头螺栓固定到压缩机壳体上，吊起进气壳体，并在其上安装“O”形圈，不要在“O”形圈表面涂凡士林。把进气壳体装到压缩机壳体上，拧紧四个双头螺栓，到配合完全接触为止。拆除导向螺栓，拧紧进气壳体的所有双头螺栓。
4、机组联轴器对中找同轴度及基础二次灌浆
首先对联轴器外观进行检查,确认其不存在毛刺、裂纹等问题,在使用千分表检查其径向与端面跳动偏差,确认其符合相关规定。当直径在100mm以内时,径向跳动及端面跳动均保持在0.01mm以内。上述工作结束后,即可以进行基础二次灌浆。二次灌浆工作需要在24h内全部完毕。该项造作隐蔽工程,因此需要先经过监理检査,确认合格后才能施工。二次灌浆前,先将基础表面油污彻底清除,保持一定的湿度超过12h。灌浆时环境温度需要超过5℃以上,如果温度达不到要求,则砂浆应使用温度在60℃以内的温水搅拌均匀,并添加适量的早强剂,清除表面积水后进行二次灌浆,厚度保持在40～70mm。该操作须需要安装单位的人员互相配合下实施,并全部一次完成。如果选择无收缩或微膨胀混凝土作为灌浆材料,则要求其标号超过250号,且高于基础混凝土一个标号,使用前需要进行配比试验,保障施工质量。
5、空气管道的布置
当压缩机布置在厂房内时，其入口总管通常设置在厂房外侧，这样既可节约厂房占地面积，又便安装和维修。压缩机入口不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径DN的3~5倍。压缩机出口管道不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径DN的3~5倍。原则上各段入口均应采取气液分离措施。为防止异、杂物进入压缩机，应在靠近入口的管道上设置一段可拆卸的短管，以便安装临时粗滤器。出口管道不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径DN的3~5倍;出口至分离罐的管道应布置成“无袋形”;管道布置应利于支架设计;应注意噪声水平，必要时采取降噪声的措施;压缩机出入口的切断阀应布置在操作面上，必要时增加阀门伸长杆。出口管与工艺系统相接时，应在切断阀前设置止回阀。阀门的位置不得影响压缩机的操作和维修。安全阀应布置在便于调整的位置。
6、蒸汽管道的布置
当采用汽轮机驱动离心式压缩机时，空分装置通常选用高压蒸汽作为汽轮机的动力源，这样高压蒸汽管道的布置是设计工作的重中之重。由于高压蒸汽管道的温度较高，且包含安装、吹扫打靶、操作等多种复杂组合的工况，再加上汽轮机主进汽口对力、热位移等极其敏感，故在管道布置设计时需特别注意。通常采用管道自然补偿、弹簧支吊架相结合的方式，尽量减小高压蒸汽管道在汽轮机主进汽口处的力、热位移，以满足汽轮机主进汽口的安全允许使用。
结束语
离心式压缩机即为其中的一种,其在化工企业中有着极为重要的作用。由于其工作原理的特殊性,在进行安装是严格把握施工质量,并达到一定的技术标准才能保障其正常运转并发挥出最大的效率,延长使用寿命。
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