膨胀机简介 透平膨胀机制冷的基本原理根据能量转换和守恒定律可知，气体在透平膨胀机内进行绝热膨张对外作功时，气体的能量焓值一定要减少，从而使气体本身强烈地冷却，而达到制冷的目的。 透平膨胀机的实际制冷量总比理论制冷量要小，因此，膨胀机的效率总是小于1。膨胀机的效率越低，则在相同进、出口压力和进口温度下，膨胀机的单位工质制冷量越小，反映出膨胀机的温降效果越小。在实际操作中，应该了解哪些因素影响膨胀机的效率，以便尽可能保证膨胀机在高效率下运转。 膨胀机的效率高低取决于膨胀机内的各种损失的大小。由于各种损失的存在，使气体对外做功的能力降低。而这些损失(如摩擦、涡流等)又以热的形式传给气体本身，使气体的出口温度升高，温降效果减小。其损失主要有以下几种： 1)流动损失。气流流过导流器和工作轮时，由于流道表面的摩擦、局部产生漩涡、气流撞击等产生的损失属于流动损失。 流动损失的大小与流道形状是否与气流流动方向相适应、表面光洁程度等因素有关。流道除了与设计、制造技术水平有关外，膨胀机内流道的磨损、杂质在表面积聚、转速变化而使气流进入叶轮时产生的撞击等，都会增加流动损失。一般情况下，导流器内的流动损失约占总制冷量的5%，工作轮内的流动损失约占总制冷量的6%。 2)工作轮轮盘的摩擦鼓风损失。工作轮在旋转时，轮盘周围的气体对叶轮的转动有一摩擦力，轮盘将带动气体运动。由此产生的摩擦热将使气体的温度升高，这种损失称为摩擦鼓风损失。它与工作轮的直径及转速等因素有关，一般占总制冷量的3%～4%。 3)泄漏损失。泄漏损失包括内泄漏和外泄漏两种，如图71所示。内泄漏是指一部分气体经过导流器后不通过叶轮膨胀，而直接从工作轮与机壳之间的缝隙漏出，与通过叶轮膨胀的气体汇合。这小股泄漏气体未经过叶轮的进一步膨胀，温度较高，因而使膨胀机的制冷量减小，降低了膨胀机的效率。内泄漏量的大小取决于转子与机壳之间的间隙，因此在安装时必须严格控制在规定公差范围之内。外泄漏是指通过轮盘后部沿轴间隙向外泄漏出的气体。这部分气体的泄漏对膨胀机的效率没有影响，但是将减少总的制冷量。同时外漏气体的冷量也无法回收，所以它对产冷的影响是很大的。外泄漏量的大小与密封装置结构、间隙以及是否通压力密封气有关。 4)排气损失。通过膨胀机的气体在出口还具有一定的速度，叫做余速。余速越高，能量损失也越大，这部分损失叫做排气损失或余速损失。排气损失不仅与设计有关，在运转过程中当转速变化偏离设计工况时，也会使气流出口速度增加，效率降低。
化工装置基础知识语录 1.稀释线的作用降低反应器入口MAPD浓度和控制反应器的入口温度。 2.碳三加氢反应器发生飞温时，热区仍应保证正常运行。 3.碳三反应器开车时，氢气(补压线)根部阀应关闭，防止氢气窜入反应器，导致开车时 发生飞温。 4.碳三加氢反应器发生飞温事故时，应立即按PB停车泄压。 5.液体排放系统用于不含水的低温液体物料的排放。 6.乙烯装置中的燃气轮机，一般用来带动发电机，其优点是不会因燃气轮机产生故障而 使整个装置停车。 7.仪表风带水发生冻堵使调节阀失灵造成事故，是公用工程系统故障造成的。 8.乙烯装置中，6000伏供125千瓦以上电机，380/220伏供125千瓦以下电机及照明。 9.乙烯装置开车前，要配合施工单位审查单机试运方案并编制联动试车方案、化工投料 方案，编制装置试运转和化工投料总体方案。 10.由外界提供丙烯开丙烯制冷机是必备条件之一，但是，由外界提供乙烯开乙烯制冷机 是乙烯装置开车的优化条件，而不是必备条件。 11.丙烯开车前就要大量储备。乙烯装置无乙烯开车的关键是裂解炉投油后及早生产和积 累合格的碳二馏分，以便乙烯制冷系统尽快投入运行。 12.开车前建立乙烯精馏塔的全回流运转的同时，还可以通过乙烯精馏塔与脱乙烷、脱甲 烷塔相连管线，对脱甲烷塔系统和脱乙烷系统进行预冷，缩短开车时间。 13.冷箱系统开车前要求裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机运行稳定。 14.裂解气压缩机各罐液面应降至不窜压为止(最低液面)，并关闭各系统返回裂解气压缩 机的所有阀门。 15.在编制乙烯装置停车网络计划时，可以将制冷压缩机倒液与裂解气压缩机氮气运转作 为平行工序。 16.装置正常停车后，氨制冷系统才开始运转。 17.急冷水泵故障后为减少向急冷系统输入热量，裂解炉必须紧急停车。 18.紧急停车后，冷箱系统应尽可能保温保压保液位，以便下一步开车。 19.全面紧急停车后冷区各塔系统处于保压状态，碳二反应器泄压。 20.紧急停车时，要尽可能保证产品外送的正常。 21.全面紧急停车后，外操要在第一时间将乙烯外送加热改为蒸汽加热维持其外送压力和 温度稳定。 22.氢气纯度降低会造成甲烷化反应器床层温度升高。 23.乙烷炉注硫系统故障可造成甲烷化反应器床层温度升高。 24.紧急停车后甲烷化反应器不一定要用氮气置换。 25.甲烷化反应器停车后，若床层温度下降快时，要立即通氮气置换。 26.乙炔加氢系统选择何种工艺流程和反应器形式，主要根据反应器入口物料中乙炔的浓 度。 27.全馏分加氢工艺中，反应器床层温升小，催化剂选择性高，比较安全稳定。 28.催化剂活性是指催化剂加速反应的程度。 29.碳二加氢反应器使用过程中，加入粗氢的目的是降低催化剂的活性，提高催化剂的选 择性。 30.冷箱温度高，会造成氢气纯度下降，致使碳二加氢反应器出口不合格。 31.当提高碳二加氢反应器入口温度及氢炔比后，反应器出口乙炔仍超标，此时应判断反
Guide operators to deal with the process of things, and require them to be familiar with the details of safety technology and be able to complete things after special training.透平膨胀机安全操作规程 正式版
透平膨胀机安全操作规程正式版 下载提示：此操作规程资料适用于指导操作人员处理某件事情的流程和主要的行动方向，并要求参加施工的人员，熟知本工种的安全技术细节和经过专门训练，合格的情况下完成列表中的每个操作事项。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1、膨胀机前过滤器阻力超过0.05MPa 时，应停机加温。 2、运行中，当出现冰、二氧化碳等堵塞喷嘴或其它异常情况，立即停车加温吹除，加温过程中须保持润滑油和密封气的供应。 3、出现超速、异常声响、油压过低、冷却水量不足或轴承温度高时，迅速关闭紧急切断阀，停车检查处理。 4、保证进口温度在正常范围内；膨胀后，气体温度应保持一定的过热度，严格控制机后温度不低于-185℃，以防带液损
坏叶轮。 5、轴封压力应高于油压0.02MPa以上。 6、增压透平膨胀机启动前，打开增压机冷却器气侧排污阀；如有水滴，禁止通气。起动和停车时，须防止在管路发生共振的转速点停留，以免损坏机器。 7、检修后，应对油压、轴温、转速等有关联锁保护装置进行校验；开机前，应对联锁信号做联动调试。 8、对长期不运行的膨胀机，每周要手动盘车。 ——此位置可填写公司或团队名字——
膨胀机的原理，基本构造，主要参数控制及意义。 膨胀机的原理 气体的绝热膨胀，并对外做功，是获得低温的重要方法，透平膨胀机就是利用压缩气体在高压下进入膨胀机内膨胀到低压。由高压低速气体变为低压高速气体，在这个过程中与外界不发生热交换，因此，整个过程是绝热的。气体通过膨胀机后能量要减少，减少的能量就以功的形式输送出去，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。 透平膨胀机的分类 1按工作原理分，可以分为反动式和冲动式 透平膨胀机的工作是低速高压的气体，经过流道膨胀形成高速低压，即具有大动能的气流来推动叶轮，如果膨胀过程完全在静止的导流器中进行，叶轮所受的完全是气流的冲动。那么就是冲动式。如果气流在叶轮流通中还继续膨胀，这时在叶轮中除去接受从静止导流器中出来的动能外，在在叶轮流道还利用反作用原理产生向前的推力，这种透平膨胀机称为反动式。 2 按压力来分，可分为高压，中压，低压及超低压透平膨胀机。高压19---22兆帕膨胀到0.6----1.5兆帕[绝压] 中压2---5兆帕膨胀到0.6兆帕 低压0.5---1.0兆帕膨胀到0.13----0.14兆帕 超低压0.2---0.3兆帕膨胀到0.12兆帕 3 按级数来分可分为单级，双级，和多级 4 按制动方式分
[1] 风机制动 [2] 透平增压机制动 [3] 电机制动 [4] 油制动-------制动器为一系列位于转子和定子之间的油腔。 5万空分装置所配置的膨胀机，一台是杭氧的，另一台是阿特拉斯。杭氧膨胀机组组成示意图 换热器轴 过滤器膨胀端增压机供油装置透平膨胀机 透平膨胀机由---膨胀机蜗壳，-膨胀机轴，叶轮，轴承，轴封组成。膨胀端增压机----叶轮，扩压器，和蜗壳组成。 透平膨胀机流量调节----是通过一执行机构改变喷嘴角度来改变的。主要控制参数-----透平膨胀机进口温度，-透平膨胀机出口温度。 膨胀气量。
透平膨胀机，是空气分离设备及天然气（石油气）液化分离设备和低温粉碎设备等获取冷量所必需的关键部机，是保证整套设备稳定运行的心脏。 原理 其主要原理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外做功而消耗气体本身的内能，从而使气体自身强烈地冷却而达到制冷的目的。我们平常用气筒打气会发现筒身发热,那是因为活塞压缩气体气体放热,如果反之其原理就类似于膨胀机了(更确切的说是活塞式膨胀机).透平膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或制动风机消耗。 扩展资料： 膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得冷量的机械。 [1]膨胀机常用于深低温设备中。膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。活塞膨胀机主要适用于高压力比和小流量的中小型高、中压深低温设备。 活塞膨胀机：活塞式膨胀机是通过气体膨胀推动活塞向外界输出功以产生制冷量的机器。工质在气缸内推动活塞输出外功，同时本身内能降低。因此，膨胀机也是一种气体发动机，所不同的是以使气体冷却获得冷量为主，利用机械功是次要的。一般来说，活塞膨胀机多适用于中、高压小流量领域。活塞式膨胀机广泛应用于空分装置及液化装置，尤其是在高压、小体积流量条件下。1934年前苏联的卡皮查提出用活塞式膨胀机替代液氢进行预冷实现氦气液化，真正实现则
是到了20世纪50年代，美国的Collins做出了带活塞式膨胀机预冷的氦液化器，但该产品在低温下活塞和气缸容易卡住，难以稳定工作。针对这个问题，1962年，中国科学院物理研究所低温物理研究室（中国科学院理化技术研究所前身）周远提出采用室温密封长活塞结构替代原卡皮查结构的方案，并于1964年研制成功，实现了带活塞式膨胀机预冷氦液化器的稳定运行，1965年获得生产推广。
空分基础知识 空气中主要组份的物理特性如下 空气中99.04%是氧气和氮气，0.932%是氩气，它们的体积百分比基本不变。氢、二氧化碳和碳氢化合物视地区和环境在一定范围内变化。空气中的水蒸汽含量随着饱和温度和地理环境条件影响而变化较大。水蒸汽和二氧化碳具有和空气大不相同的性质，在大气压力下，水蒸汽达到0℃和二氧化碳达到-79℃时，就分别变成冰和干冰，?就会阻塞板式换热器的通道和筛板上的小孔。因此这些组份必须在空气进冷箱前除去。空气中的危险杂质是碳氢化合物，特别是乙炔。在精馏过程中如乙炔在液空和液氧中浓缩到一定程度即有发生爆炸的可能，因此乙炔在液氧中含量规定不得超过0.1ppm，
这必须予以充分的注意。?稀有气体中的不凝性气体如氖氦气，由于其冷凝温度很低，总以气态集聚在冷凝蒸发器中，侵占了换热面积而影响换热效果，因此也要经常排放。 氧气的用途: 氧气是地球上一切生命有机体赖以生存的物质，它的化学性 质非常活泼，很容易与其他物质化合生成氧化物。利用这一 物质，氧在冶金、化工、国防工业等部门都得到广泛的应用。 在甲醇合成的生产中，氧气与煤浆进行部分氧化反应，可生 产出有效的原料气：氢气、一氧化碳。 氮气的用途： (1) 氮的分子结构十分稳定，通常很难同其它物质发生化学 反应，表现出很大的惰性，所以工业上常用它来作为保护气。(2) 充氮气贮藏水果、蔬菜是一种先进的贮藏保鲜方法，它 使水果、蔬菜在高氮低氧的环境中减缓新陈代谢，并进入冬 眠状态，抑制后熟，从而长期保鲜。 (3) “真空充氮”，贮藏大米及其它粮食，可使粮食不蛀虫、不 发热、不霉变。 (4) 氮是植物生长的重要养分之一，空气中的氮很难被：随 物直接吸收，人们一般通过生产合成氨，然后以氨为原料， 生产备种能够被植物吸收的氮肥，如尿素。 空气分离主要有三种方法： 1低温法：先将空气通过压缩、膨胀降温，直至空气液化，
压缩空气制冷循环 压缩空气制冷循环以空气为工质，其循环的装置简图见图6-21，循环的 图和图如图6-22所示。从冷库出来的空气状态为1，其温度（为冷库温度）压力为，接着进入压缩机进行压缩，升温升压到、，再进入 冷却器进行定压放热，温度下降到（=），然后进入膨胀机实现膨胀，使压 力下降到，温度进一步下降到最后进（），入冷库进行定压吸热过 程完成循环。循环的最高压力与最低压力之比称作增压比，用表示。 进行循环分析时，为突出主要问题，假定所有的过程都是可逆过程、在压缩机内的压缩过程及膨胀机内的膨胀过程均为可逆绝热过程并且空气可作为比热容取定值的理想气体。 压缩空气理想制冷循环的构成与燃气轮机装置定压加热理想循环一样仅是方向相反？是的，在热力学分析上，压缩空气制冷循环可以视为布雷敦逆循环。 参看图6-22，循环中工质从低温热源（冷库）吸热量亦即循环中工质的制冷量： 排向高温热源的热量为 压气机消耗的功为 膨胀气缸中回收的功为
所以，循环消耗的净功是 因此，循环的制冷系数为 考虑到1-2,3-4都是可逆绝热过程，因而有 将之代入制冷系数表达式可得 (6-20) 上式表明，循环增压比越小，制冷系数越大。但增压比越小，单位质量工质的制冷量也越小。当由（/）下降到（/）时制冷量也由面积1-4-4’-1’-1下降为面积1-9-9’-1’-1。所以，不能太小。 在相同的低温热源（冷库）和高温热源之间工作的卡诺逆循环的制冷系数为 与式(6-20)比较，因为，所以，这里再次看到相同温度两热源（和）之间卡诺逆循环的制冷系数最大。 压缩空气制冷循环的制冷量为 (6-21) 式中，是循环工质的质流量。可见制冷量取决于温差和质流量。
PLPK-1083/39.7*4.9型透平膨胀机组使用说明书 中国开封空分集团有限公司 2009-05-19
1、目次-----------------------------2 2、概述-----------------------------3 3、技术参数-------------------------3 4、机组简介-------------------------5 5、操作说明-------------------------8 6、拆装说明------------------------13 7、维护说明------------------------15 8、主要故障及处理------------------16 9、装配间隙表-----------------------
1、概述 PLPK-1083/39.7*4.9型透平膨胀机组是为气体分离装置配套的机组之一。利用空气膨胀产生的冷量，满足气体分离装置对冷量的需要以及补偿装置中的冷量损失。机组由透平膨胀机、油站、底座、冷箱、部分油、水、气管路等组成。透平膨胀机所产生的膨胀功由主轴另一端的增压叶轮所吸收利用，使增压机气体的出口压力升高。进入透平膨胀机的工质气体应为不含有机械杂质的干净气体。 2、技术参数 2.1型号：PLPK-1083/39.7*4.9型 2.2型式：膨胀机：卧式，单级，向心，径—轴流反作用式 增压机：单级，离心式 2.3主要参数
2.4机组重量：5300kg 2.5机组外型尺寸：长*宽*高：3390mm*2200mm*2950mm 2.6仪控操作值 机组连锁停车顺序如下： a）全开增压机回流阀 b）三秒内关闭膨胀机进口紧急切断阀
天然气透平膨胀机 培 训 教 程 四川空分设备（集团）有限责任公司 2010年 04月
第一部分基础理论简介 一、概述 目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。 二、膨胀机的形式 1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高压力、大膨 胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、操作维护复杂。 2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重量轻、结构 简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适宜于大流量、中高压力 而初温较低。 按工作原理分： 1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行； 2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。 按气流流流动方向分： 1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动； 2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动； 3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。 4）透平膨胀机基本结构及工作原理 1）基本结构 膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成 膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器 制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 3）电机或油制动器 机身：支撑和隔热作用 3、工作原理 1）气体在喷嘴中流动 设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度能并且使气 流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压差推动着气流流动。当气
流通过喷嘴时由于减压膨胀而使焓值降低，即使压力、温度下降， 这些焓降转变成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速 度，因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各种损失。 喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段 主体段又可分为2类：渐缩喷嘴（当喷嘴出口马赫数小于等于1） 缩放喷嘴（当喷嘴出口马赫数大于1）2）气体在工作轮中的流动（反动式透平膨胀机） 工作轮的作用： （1）把喷嘴出来的高速气体的动能，通过工作轮转化为机械能并由主轴外输出做功，以降低内能使温度进一步降低。 （2）使气体在工作轮进一步膨胀做功，进一步降低气体的焓值和温度； （3）改变气体的流动方向，使它由径向转化为轴向流动 反动度：气体在工作轮中膨胀的程度 反动度（ρ）=工作轮内的等熵焓降（h2s）/总的等熵焓降（h0）工作轮结构：目前常用的是带径向叶片的半开式和闭式叶轮 工作轮可分为主体段：使气流由外圆向中心的径向流动 导流段：使气流由径向转为轴向流动（减少流动损失， 提高效率） 4、气体在扩压器中的流动 为了使工作轮流道避免减速运动，以减少流动损失（工作轮出口速度 可达到50—80米/秒，甚至更大），为了充分利用能量及减少管道流动 摩擦损失，在工作轮出口外设置扩压器（与喷嘴作用相反）。 三、透平膨胀机的组成 主机、密封气系统、供油系统、仪控系统 1、主机：主机由蜗壳、转子、喷嘴、传动机构、轴承、密封、机身 1）蜗壳；它是为了使气流顺利改变方向并均匀分配给喷嘴，原则上保证气流在出口内圆上成轴对称流动。材料为铝合金、铜合金或不锈 钢。 2）喷嘴：透平能量转换的主要部件，近年来均采用叶片可以转动的可调喷嘴，以调节流道的通流面积，从而调节气量。材料为3Cr13或 2 Cr13等。
磁悬浮轴承透平膨胀机 早在1980年，CRYOSTAR公司就与一家磁轴承制造商结成伙伴关系，开发了采用磁悬浮轴承的增压透平膨胀机。随后进行了广泛的运转，于1988年推出了工业用生产装置。现在，磁悬浮轴承透平膨胀机在国外已有长足的发展。1999年11月，CRYOSTAR公司已生产磁悬浮轴承透平膨胀机75台，最小功率功率300kW，最大功率4MW。膨胀机效率实测92%，增压机效率为86%。采用闭式整体叶轮，材质为高强度铝合金，最大圆周速度可达400m/s。 LOTOFLOW公司的磁悬浮轴承透平膨胀机最大功率已达到13000马力，转速达7000r/min， 用于石油平台上的乙烷回收装置。最小的磁悬浮轴承透平膨胀机功率为100kW。磁悬浮轴承透平膨胀机后透平膨胀机的发展方向。据介绍，LOTOFLOW公司已经完成了 30000马力，能量回收用磁悬浮轴承透平膨胀机的技术储备。图5是磁悬浮轴承透平膨胀机的示意图。 透平膨胀机的一端是膨胀机叶轮，另一端是增压机叶轮。由两个叶轮和轴组成的子由每一段的径向磁悬浮轴承和一个中间的止推磁悬浮轴承所支承。为了防止在磁轴承失去磁性时刮伤迷宫密封以及在主电源和返回式电池电源都失电时能保护设备，在轴的两端还安装了一个抗摩擦轴承。这些轴承用从膨胀端和压缩端漏人中间室的气体冷却。冷却了磁轴承后的气体再用管路送回主供气压缩机或者循环压缩机。因此，在这个过程循环中没有气体损失。
图5 磁悬浮袖承透平膨胀机 磁悬浮径向轴承由两个部分组成：固定在透平转子轴上的电磁铁和在它周围的定子。借助于固定的电磁铁，由黑色金属制成的转子可以在磁场中被支承起来。如果在定子和之间建立起—个小的 空气隙并对电磁铁施以恰当的电力控制，则转子可在负荷变动的情况下维持精确的位置。 磁悬浮止推轴承由一个扁平的实心铁磁体盘组成，径向装配在轴上，在轴向固定。轴向磁悬浮轴承的定子用实心环形铁心制成，并加工了一些环形凹槽，用来嵌入电磁铁的配线线圈。把定子在两端定位后就形成了一个双作用推力轴承。 控制系统在理论上是简单的，但在电子学上是较复杂的。电磁铁接受正在指示轴位置的传感器的讯号，并和与转轴的标准位置 (径向和轴向)相对应的讯号进行比较。这两个讯号之间的任何偏差都产生出一讯号。在控制回路中对这个误差讯号进行加工后，会发出一个命令给功率放大器，使某个电磁铁的供电电源增大或者减小。 如上所述，磁悬浮轴承透平膨胀机了两道保护：当供电电源突然停
透平膨胀机 基础理论简介 一、概述 目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。 二、膨胀机的形式 1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高 压力、大膨胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、 操作维护复杂。 2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重 量轻、结构简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适 宜于大流量、中高压力而初温较低。 按工作原理分： 1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行； 2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。 按气流流流动方向分： 1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动； 2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动； 3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。 三、透平膨胀机基本结构及工作原理 1、基本结构 膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成 膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器 制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 3）电机或油制动器
机身：支撑和隔热作用 2、工作原理 1）气体在喷嘴中流动 设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度 能并且使气流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压 差推动着气流流动。当气流通过喷嘴时由于减压膨胀 而使焓值降低，即使压力、温度下降，这些焓降转变 成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速度， 因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各 种损失。 喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段 主体段又可分为2类：渐缩喷嘴（当喷嘴出口马赫数小于等于1） 缩放喷嘴（当喷嘴出口马赫数 大于1） 2）气体在工作轮中的流动（反动式透平膨胀机） 工作轮的作用： （1）把喷嘴出来的高速气体的动能，通过工作轮转化为 机械能并由主轴外输出做功，以降低内能使温度进 一步降低。 （2）使气体在工作轮进一步膨胀做功，进一步降低气体 的焓值和温度； （3）改变气体的流动方向，使它由径向转化为轴向流动 反动度：气体在工作轮中膨胀的程度 反动度（ρ）=工作轮内的等熵焓降（h2s）/总的等 熵焓降（h0） 工作轮结构：目前常用的是带径向叶片的半开式和闭式叶轮 工作轮可分为主体段：使气流由外圆向中心的径向流动 导流段：使气流由径向转为轴向流动（减少
天然气透平膨胀机工作原理 天然气透平膨胀机工作原理 第一部分基础理论简介 一、概述 目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。 二、膨胀机的形式 1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高压力、大膨胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、操作维护复杂。 2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重量轻、结构简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适宜于大流量、中高压力而初温较低。 按工作原理分： 1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行； 2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。 按气流流流动方向分：
1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动； 2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动； 3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。 三、透平膨胀机基本结构及工作原理 1、基本结构 膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成 膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器 制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 3）电机或油制动器 机身：支撑和隔热作用 2、工作原理 1）气体在喷嘴中流动 设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度能并 且使气流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压差推动着气流流动。当气流通过喷嘴时由于减压膨胀而使焓值降低，即使压力、温度下降，这些焓降转变成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速度，因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各种损失。 喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段
涡轮膨胀机是空气分离设备，天然气（石油气）液化分离设备和低温破碎设备的关键部件，以获取冷却能力。确保整套设备的稳定运行是我们的心。 原理 其主要原理是将一定压力的气体用于透平膨胀机中的绝热膨胀，做外部功，消耗气体本身的内能，从而使气体本身得到强烈的冷却，达到制冷的目的。当使用气缸泵送空气时，我们会发现气缸体被加热了。那是因为活塞压缩气体以释放热量。否则，其原理类似于膨胀机（更确切地说是活塞膨胀机）的原理。从涡轮膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或由制动风扇消耗。 处理预防性 失败原因 转速表指示不正确的原因一般有两个：一是由于膨胀机自身故障导致转速表指示异常，经常伴有严重的膨胀机异常声音。另一个是由于磁电传感器的故障引起的。
磁电传感器安装在制动风扇端盖的中间，该风扇由两个带有线圈的永磁体组成。根据磁电感应原理，如果线圈接地短路或由于潮湿而损坏内部绝缘，则当转子旋转时，通过切断磁力线产生的感应电流会发生变化，从而导致测量速度不准确。兆欧表可用于测量接地电阻和线圈接线的绝缘程度，以进行准确的诊断。 膨胀机的转速表可以在0?40℃的环境温度下正常工作。温度太低或太高，不利于转速表的测量。加热分馏器时未除去膨胀机。即使关闭了风扇的排气阀，冷风阶段的空气温度仍远低于0℃，而后期加热阶段的空气温度仍高于40℃。这两种温差较大的气体长时间充满了风扇系统，磁电传感器的线圈受影响最大。如果线圈被反复加热，则线圈会潮湿且未绝缘接地短路故障，在这种情况下，转速表指示将变慢并且低于实际速度。 转速表本身的故障非常罕见。如果转速表指示不正确，可以判断是否是由于机械故障引起的，应将膨胀机拆下进行检查。如果机械系统没有异常，则可以根据经验进行操作，并且速度显示较低。由于超高速，无需担心膨胀机的自动关闭，这将导致分馏塔上的压力升高并威胁到分馏塔的安全。可使膨胀机的压力和温度保持在正常范围内。
3 空分装置 3.1 工艺设计基础 3.1.1装置生产能力 空分装置制氧能力：30000Nm3/h 3.1.2 装置组成 空分装置由如下4工序组成： （1）空气压缩工序； （2）空气净化工序； （3）空气分离工序； （4）液氧液氮液氩贮存工序。 空分装置、工序、主项编码如下表。 3.1.3 原料、产品和催化剂等规格 （1）原料 本装置原料为空气。 原料空气质量规格（杂质含量）如下表：
（2）产品规格 （3）化学品规格 3.1.4 原料、催化剂和化学品消耗量
3.1.5 公用工程物料规格及消耗 3.2 工艺说明 3.2.1 生产方法及工艺特点 空分装置以空气为原料，通过离心式空气压缩、分子筛空气净化、两级空气精馏的方法将空气分离为氧气和氮气，供煤气化装置、备煤装置及公用工程系统使用。空分装置副产的仪表空气供全厂装置正常生产时使用，副产的液氧液氮液氩外售。 空分装置采用“离心式空气压缩＋分子筛空气净化＋两级空气精馏＋液氧泵内压缩”工艺技术，此技术是成熟的工艺技术，有以下主要特点: ●用高效的两级精馏制取高纯度的氧气和氮气； ●用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节 省能耗，提高制冷量；
●热交换器采用高效的铝板翅式换热器，使结构紧凑，传热效率高； ●采用分子筛净化空气，具有流程简单、操作简便、运行稳定、安全 可靠等优点，大大延长装置的连续运转周期； ●采用液氧泵内增压流程，使空分装置操作运行更加安全; 采用DCS控制，使空分装置始终在最佳经济点运行。 3.2.2 工艺流程简述 从大气吸入的空气经空气过滤器（S01101）滤去灰尘杂质后，入空气压缩机 （K01101）加压至0.5MPa（G），然后进入空气冷却塔（C01201）。 空气在空冷塔下段，与循环冷却水逆流接触而降温。然后通过上段与经冷水 机组冷却的冷冻水逆流接触，降温后入分子筛吸附器（C02103A/B），清除空气 中的水份、二氧化碳和碳氢化合物。 已净化的空气一部分作为仪表空气供全厂用户使用，剩余部分进入冷箱 （Z01301）进行深冷分离。出冷箱的产品氧气供煤气化装置使用。 出冷箱的氮气经氮气压缩机（K01102）压缩至0.5MPa（G），送全厂低压氮 气用户。 出冷箱的氮气经氮气鼓风机（K01103）压缩至0.03MPa（G），送煤气化装 置用于开车。 从冷箱抽出部分液氧液氮液氩，送入液氧贮罐（T01402）、液氮贮罐（T01401）、 液氩贮罐（T01403）储存待售。 3.3 节能措施及效益 （1）空压机及空气增压机为离心式压缩机，采用同一台蒸汽透平驱动，节省投资并提高能量转换效率。 （2）空冷系统通过水冷塔来充分利用污氮气的不饱和吸湿性，降低冷却水温度，从而可以降低冷水机组的制冷量，节省运行费用。 （3）分子筛吸附器采用双层床结构（活性氧化铝+分子筛）底层活性氧化铝床层可有效地保护分子筛，延长分子筛使用寿命，同时采用双层床也使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约再生能耗。 （4）采用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节省能耗，
透平膨胀机安全操作规程 示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
透平膨胀机安全操作规程示范文本使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1、膨胀机前过滤器阻力超过0.05MPa时，应停机加 温。 2、运行中，当出现冰、二氧化碳等堵塞喷嘴或其它异 常情况，立即停车加温吹除，加温过程中须保持润滑油和 密封气的供应。 3、出现超速、异常声响、油压过低、冷却水量不足或 轴承温度高时，迅速关闭紧急切断阀，停车检查处理。 4、保证进口温度在正常范围内；膨胀后，气体温度应 保持一定的过热度，严格控制机后温度不低于-185℃，以 防带液损坏叶轮。 5、轴封压力应高于油压0.02MPa以上。 6、增压透平膨胀机启动前，打开增压机冷却器气侧排
污阀；如有水滴，禁止通气。起动和停车时，须防止在管路发生共振的转速点停留，以免损坏机器。 7、检修后，应对油压、轴温、转速等有关联锁保护装置进行校验；开机前，应对联锁信号做联动调试。 8、对长期不运行的膨胀机，每周要手动盘车。 请在此位置输入品牌名/标语/slogan Please Enter The Brand Name / Slogan / Slogan In This Position, Such As Foonsion
增压透平膨胀机结构及工作原理 1.增压透平膨胀机工作原理 本机组工作介质先经增压机增压，再经冷却后进入主换热器，然后再进入膨胀机进行绝热膨胀产生空分装置所需的冷量，与此同时产生的机械功又为增压机所吸收。 2.膨胀机工作过程及结构 工作介质由进口管进入蜗壳，经可调喷咀再进入工作轮作功，然后经扩压室、排气管排出。 膨胀机气量调节是依*安装在冷箱顶上的气动薄膜执行机构带动喷咀叶片转动，从而改变其通道截面积来实现的，执行机构的阀杆行程反映了喷咀通道宽度的变化，阀杆总行程约为40毫米，阀杆下移使喷咀通道开大，上移则关小。 蜗壳：为不锈钢焊接结构，固定在机身上，通过机身与底座相连，蜗壳内容纳有喷咀和膨胀机叶轮。 转子：二端分别装有膨胀机叶轮和增压机叶轮（二者均为闭式），为一刚性转子，套装在机身轴承上。 轴承：前、后轴承均为径向推力联合式轴承，由进油管供给清洁而充足的润滑油，使转子能长期稳定运转，采用铂电阻温度计测量轴承温度。 轴密封：在*近二叶轮的轴上各置有一迷宫密封套，使得气体外漏量控制在最小的范围内，在*近膨胀机的密封套内充入常温密封气（干燥空气或氮气）以阻止流经膨胀机的低温气体外泄，而跑“冷”，为控制喷咀出口的气体与膨胀机端密封气之间的压力差维持在0.05MPa左右，特设置一精密减压阀，增压机端的密封套内充入～0.5MPa压力的密封气（干燥空气）。 3.离心增压机 增压机由进气室、叶轮、无叶扩压器、蜗壳组成，其叶轮与膨胀机叶轮置于同一轴上，二者转速相同，由膨胀机叶轮发出的机械功驱动其旋转，气体进入叶轮后，被加速、增压，进入无叶扩压器之后，又进一步减速增压，最后汇集于蜗壳排出机外，经冷却降温后进入钣式换热器，再进入膨胀机。
低温透平膨胀机成长的五十载 一、前言 中国空分制造业已经经过了整整五十年了。回顾五十年，我国的空分行业从无到有，从仿造到自行开发研究，制氧容量从小型的几十立方每小时到目前已经能生产每小时三万等级，从整套制氧机运行需由三五个人手工操作发展到今天在控制室电脑屏幕前由一个人可对整套空分设备进行操作，从流程上来说从一般简单节流流程已经发展到现在根据不同需要可采用不同流程：如正流膨胀流程、反流膨胀流程、增压膨胀流程、内压缩流程等等。既能达到高的提取率又能节省能耗的新流程。 低温透平膨胀机是空分设备的心脏，它是空分设备中最主要的冷源。它的技术性能水平直接反映出空分设备的水准。我国60年代初尚处于仿造当时苏联3 0、40年代3350m3/h制氧机，其中配套的透平膨胀机还是冲动式（反动度为零）的型式，绝热效率在70%左右。经过这四十年的发展，我国的低温透平膨胀机已经从原只能仿造逐步发展成完全可以自行开发在空气液化分离设备；石油气天然气的液化及分离；氮、氦气体的液化；氦制冷设备；航空航天环境拟设备上的广泛应用，为我国在冶金、化工、石化、核物理和航空航天事业上挥了重大的作用。 二、我国低温透平膨胀机发展的主要里程 1、60年代初，在当时的机械部的大力支持下，当时杭州制氧机研究所第一副所长陈大慈积极指导下，我们几位刚毕业的大学生接受了开发低温透平膨胀机的任务。在当时缺乏资料情况下，通过不同途径从各个方面收集相关资料，开始了国内首台自行设计低温透平膨胀机的研制，并进行了大量的试验研究。完成了喷咀相关闭对效率的影响试验；喷咀叶片高度对叶轮进口叶高过盖度对效率的影响试验；反动度对效率的影响试验；制动风机对透平膨胀机的调节性能试验；常
空分的基本知识 1.1.什么是空分 空分就是空气分离的简称。 1.2空分的原料：空气 空气的成分：主要成分是O2、N2和Ar； 体积比：O2：N2：Ar=20.95% ：78.09% ：0.932%； 此外还含有微量的氢及氖、氦、氪、氙等稀有气体； 根据地区条件不同，还含有不定量的二氧化碳、水蒸气及乙炔等碳氢化合物。 1.3 空气分离的方法： 吸附法、膜分离法、低温精馏法。 1吸附法 让空气通过分子筛吸附塔，利用吸附塔中特殊的分子筛对空气中的氧、氮组分选择性吸附而使空气分离获得氧气。 2.膜分离法 利用有机聚合膜的选择渗透性，从气体混合物中将氧、氮分离，获得富氧气体。 3.低温精馏法： 我们公司采用的是低温精馏法，因为前二者不能同时产出大量的高质量的气体。只有低温精馏法能够满足大批量高纯度的生产需要。 低温精馏法他是利用多组分构成的液体介质里，各组分沸点的不同，进行多次部分冷凝和多次部分蒸发，从而逐步达到分离的目的。
沸点：在一定压力下，液体温度达到沸腾时的温度。 压力越高，沸点越高；压力越低，沸点越低。 1）O2沸点：-183℃（90K） 2）N2沸点：-196℃(77K) 3）Ar沸点：-186℃（87K） 4）液空的沸点：-191℃（82K） 5）液空的冷凝点：-194℃（79K） 空分主要分为下面几个系统； 空气预冷系统 目的；空气预冷系统是串接于空气压缩机系统和分子筛吸附系统
之间，旨在降低进分子筛纯化器的空气温度，来减少空气的含水量，并通过水洗涤除去大部分水溶性有害物质，起的冷却，洗涤，净化作用以保证分子筛纯化器的安全工作。 主要设备由空冷塔，水冷塔，和四水泵组成； 空冷塔的流程； 压缩空气从空冷塔下部由下至上穿过空冷塔与至上而下的常温水，冷冻水逆流接触，进行热质交换冷却空气。 空冷塔原理；对于空冷塔，当进塔的热空气为不饱和状态，进塔水温低于进塔空气的露点时，经过塔内的气液逆流接触，空气为减湿降温过程，传热方向都是由空气传给水；而水的出塔温度将可能高于进塔空气露点时，塔底的传质是由水传给空气，而塔顶的传质是由空气传给水，故在全塔内传质方向是不同的。在改变传质方向的塔截面处，水温将等于空气露点。； 水冷塔的流程； 污氮气从塔下部进与从顶部下流的常温水充分接触进行热质交换，降低水温， 水冷塔的原理 由于污氮气对应当地温度是不饱和的，所有有一部分蒸发成水蒸气进入污氮中，水蒸发时吸收了大量潜热，使得水得到冷却，潜能汽化作用 净化系统， 1空气过滤目的。
膨胀机工作原理及常见故障处理 发表时间：2019-09-20T16:26:14.220Z 来源：《中国电业》2019年第9期作者：周小龙 [导读] 绝热等熵膨胀是获得低温的重要途径之一，也是对外做功的一个重要热力过程。 新疆庆华能源集团有限公司新疆伊宁,835000 摘要：绝热等熵膨胀是获得低温的重要途径之一，也是对外做功的一个重要热力过程。而作为用来使气体膨胀输出外功以产生冷量的膨胀机，则是能够实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械。现代空分设备对膨胀机的求：更高的整机效率；更好的稳定及调节性能；更安全及可靠的保护系统；更长的运行周期及使用寿命等。 关键词：膨胀机；工作原理；常见故障处理 1、作用和分类 按结构分有两种，活塞式膨胀机和透平式膨胀机。按工质在膨胀过程所处的状态，可分为气相透平膨胀机和两相透平膨胀机。按透平膨胀机的制动方式,可分为风机制动膨胀机、增压机制动膨胀机、电机制动透平膨胀机‘’油制动透平膨胀机。根据透平膨胀机的轴承不同形式，可分为油轴承透平膨胀机、气体轴承透平膨胀机和磁轴承透平膨胀机。根据工质在工作轮中流动的方向，透平膨胀机可分为径流式、径－轴流式、轴流式。现代空分设备普遍采用的是向心径－轴流反动式透平膨胀机，它具有焓降大、允许转速高、结构简单和热效率高的特点。 2、工作原理 透平膨胀机是一种高速旋转的机械，它是利用工质流动时速度的变化来进行能量转换的，因此称为速度型膨胀机。它由膨胀机通流部分（由蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器组成）、制动器及机体三部分组成。工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。膨胀工质由进气管进入蜗壳，被均匀地分配进入喷嘴；经过喷嘴膨胀，降低了压力和温度后进入工作轮，在工作轮中工质进一步膨胀做功；然后经由扩压器排入膨胀机的出口管道，而膨胀功则由工作轮相连的主轴向外输出。由膨胀机主轴输出的能量可被用来驱动一台压缩机或一台发电机。以使透平膨胀机有一个稳定的运行条件。3、透平膨胀机本体 现在的空分设备，基本上都是采用卧置、单级、向心、径－轴流反动式膨胀机。透平膨胀机主要由膨胀机蜗壳、喷嘴环、转子、出口扩压器、轴承箱、密封系统和制动系统等组成，典型的结构图见图1. ⑴转子 是透平膨胀机中转动部分的部件总成，主要由主轴、叶轮等组成。主轴的一端装有膨胀机工作轮，另一端装有增压机叶轮或风机叶轮等。当外界干扰频率与转子的自振频率相同时，产生共振。共振时的转速称为临界转速。当正常工作时工作轮的转速低于一阶临界转速轴称为刚性轴，当工作轮转速高于一阶临界转速而低于二阶临界转速轴称为柔性轴。典型的结构如下图 2。 ⑵轴承 在透平膨胀机中，一般采用滑动轴承。轴承与转轴之间的径向间隙要适当，过大使轴承旋转产生震动，润滑油膜分布不均匀，间隙过小，会导致轴温超过允许值。 ⑶密封 密封一般分为内密封和轴密封。内密封为设在透平膨胀机内部的防止或减少介质在流动过程中产生内泄漏的密封。在工作轮背面，低温气体会沿轴间向外泄漏，减少了透平膨胀机的制冷量；另外，由于冷量的泄漏还会导致轴承润滑油的固化，造成事故，因此需要设置可靠的轴密封。 ⑷喷嘴环 喷嘴环各流道是膨胀机进行能量转换的主要部件。对于反动式透平膨胀机，约有 50％的比焓降在喷嘴内完成。 4.1润滑系统