压缩机组系统

时间:2019-09-06 00:39:22  来源:未知  作者:admin

  压缩机组系统_能源/化工_工程科技_专业资料。离心压缩机组系统 离心压缩机组目前已经广泛应用在炼油化工行业当中, 并对整个 生产运行起着非常重要的作用。 压缩机的驱动方式一般分为电机驱动 和汽轮机驱动两种,化工行业中采用汽轮机驱动压缩机占大多数, 织梦内容管理系统

  离心压缩机组系统 离心压缩机组目前已经广泛应用在炼油化工行业当中, 并对整个 生产运行起着非常重要的作用。 压缩机的驱动方式一般分为电机驱动 和汽轮机驱动两种,化工行业中采用汽轮机驱动压缩机占大多数,因 此在这里主要介绍汽轮机驱动的压缩机组。 压缩机组包括主要设备和辅助系统, 主要设备为压缩机和汽轮机, 而辅助系统包括油路系统、凝汽系统、轴端密封系统、防喘振系统、 监测及自保系统等。 一、主要设备 1.1 离心压缩机 1.1.1 工作原理 透平带动压缩机主轴叶轮高速转动,在离心力作用下,气体被甩 到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带,前面的 气体从工作轮中间的进气部份进入叶轮,由于工作轮不断旋转,气体 能连续不断地被甩出去,从而保持了气压机中气体的连续流动。气体 因离心作用增加了压力,还可以很大的速度离开工作轮,气体经扩压 器逐渐降低了速度,动能转变为静压能,进一步增加了压力。如果一 个工作叶轮得到的压力还不够, 可通过使多级叶轮串联起来工作的办 法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通,回流器来实现。 有的压缩机,气体从气缸中间排出,到缸外进行冷却后,再回到 气缸内继续进行压缩,这样中间排出又返回的称为二段压缩,有的压 缩机一个缸体中可以包含好几个段。 1.1.2 性能特点 (1)离心式压缩机的气量大,结构简单紧凑,重量轻,机组尺 寸小,占地面积小。 (2)运转平衡,操作可靠,运转率高,摩擦件少,因之备件需 用量少,维护费用及人员少。 (3)在化工流程中,离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无 油的压缩过程。 (4)离心式压缩机为一种回转运动的机器,它适宜于工业汽轮 机或燃汽轮机直接拖动。对一般大型化工厂,常用副产蒸汽驱动工业 汽轮机作动力,为热能综合利用提供了可能。 但是,离心式压缩机也还存在一些缺点。 (1) 离心式压缩机目前还不适用于气量太小及压比过高的场合。 (2)离心式压缩机的稳定工况区较窄,其气量调节虽较方便, 但经济性较差。 (3)目前离心式压缩机效率一般比活塞式压缩机低。 1.1.3 组成结构 离心式压缩机由转子部分和定子部分组成。 1.1.3.1 转子部分 转子是压缩机的关键部件,称为做功部件,它高速旋转,通过旋 转对气体做功, 使气体获得压力能和速度能。 转子主要由主轴、 叶轮、 平衡盘、推力盘、定距套、轴承、联轴器等零件组成。 (1)主轴 主轴的作用是支承旋转零件并传递扭矩。 转子上的各零部件红套 在主轴上,随主轴高速旋转。 (2)叶轮 叶轮是离心压缩机中唯一对气流做功的元件。其主要由轮盘、轮 盖和叶片等组成。气体在叶轮叶片的作用下随叶轮高速旋转,产生离 心力。气体受旋转离心力的作用,以及在叶轮里的扩压流动,使气体 压力得到提高。 (3)平衡盘 平衡盘是压缩机安置在高压端(末级叶轮后面)的圆盘,两侧气 体压差产生的轴向推力通过它来抵消大部分转子轴向力。 平衡盘的外 缘与气缸间设有迷宫密封,使平衡盘两侧保持压力差,一侧受到末级 叶轮出口气体压力(高压)的作用,另一侧与进气室连通,气体压力 接近进气压力(低压) 。为了避免工作时转子来回窜动,它只平衡大 部分轴向力,剩余轴向力由止推轴承承受。 (4)推力盘 推力盘是将剩余的轴向力传递给推力轴承的圆盘。 可倾瓦推力轴 承的推力瓦块安装与推力盘左右两侧,形成主推力侧和副推力侧,以 便承载压缩机开机或正常运行时产生的轴向力。 (5)定距套 定距套是将各转子零部件在主轴上定位的元件。 (6)联轴器 联轴器是用于将压缩机转子与驱动源透平转子相连接的零件。 由 于离心压缩机具有高速回转、 大功率以及运转时难免有一定振动的特 点,所用的联轴器既要能够传递大扭矩,又要允许径向及轴向有少许 位移,联轴器分齿型联轴器、膜片联轴器和盘膜联轴器等,目前常用 的是膜片式联轴器,该联轴器具有无油润滑、无磨损、热补偿性好、 自动对中性好等特点。 1.1.3.2 定子部分 定子部分主要由气缸、隔板、密封(级间密封和轴密封) 、进气 室、蜗壳和轴承等组成。其中隔板由扩压器、弯道及回流器等组成。 (1)气缸 气缸是压缩机的壳体,又称机壳。由壳身和进、排气室构成,气 缸上,装有隔板、密封体、轴承体等零部件。 离心式压缩机的壳体结构主要有水平剖分型和垂直剖分型两种。 水平剖分型的壳体分为上、下两半,是用途最广泛的一种结构形式; 垂直剖分型也称筒型,壳体是圆柱形的整体,两端采用封头。气体压 力比较低的多采用水平剖分型气缸,气体压力较高或易泄漏的,要采 用筒型缸体。 (2)隔板是形成固定元件的气体通道,根据隔板在压缩机中所 处的位置,隔板有 4 种类型:进气隔板、中间隔板、段间隔板和排气 隔板。 进气隔板和气缸形成进气室,将气体导流到第一级叶轮入口。中 间隔板作用一是形成扩压器, 二是形成弯道 (与气缸一起) 和回流器。 段间隔板是为了分隔两段的排气口或进气口。 排气隔板除了与末级叶 轮前隔板形成扩压器外,还要与气缸形成排气室(蜗壳) 。 (3)扩压器 气体从叶轮流出时仍具有较高的流动速度, 为了充分利用这部分 速度能, 在叶轮出口处设置了流通面积逐渐扩大的固定元件即为扩压 器,以提高气体的压力。 (4)弯道和回流器 弯道和回流器的作用是把从扩压器出来的气体引导到下一级叶 轮,在扩压器后设置了引导气流拐弯的弯道。 (5)密封 离心压缩机密封分内密封和外密封两种。内密封是指级间密封, 主要采用的是迷宫密封,防止气体在级间倒流,安装在各级叶轮进口 与隔板轴孔处;外密封为轴端密封,主要采用干气密封,防止压缩气 体外漏和润滑油窜入气缸。 (6)进气室 进气室是把需要压缩的气体, 以及通过进气管道或中间冷却器的 出口,均匀地引入工作叶轮中。压缩机的每段第一级进口都需设置进 气室。 (7)蜗壳 蜗壳的主要作用是把扩压器后面或叶轮后面流出的气体汇集起 来并引出压缩机,进入气体管道或进入冷却器冷却。同时,也可以对 气流起到一定的降速扩压作用。 (8)轴承 离心式压缩机中的轴承分为径向轴承和推力轴承两类。 径向轴承 的作用是承受转子重量和由于振动等原因引起的附加径向载荷, 保证 转子转动中心和气缸中心一致,并使其在一定转速下正常旋转;止推 轴承的作用是承受转子的剩余轴向力,限制转子的轴向窜动,保持转 子在气缸中的轴向位置,它通常安装在转子的低压端。 1.2 汽轮机 1.2.1 工作原理 汽轮机也称透平, 是利用水蒸气的热能来作功的旋转式热能动力 机械。从过热器出来的高温高压过热蒸汽,流经汽轮机后,蒸汽在喷 嘴中和动叶片中不断膨胀将热能转变为动能, 进而在动叶中又将动能 转化为机械功,由汽轮机的轴端输出,用于驱动压缩机。 1.2.2 性能特点 (1)使用领域宽广,易实现转速调节,具有较大的转速调节范 围。 (2)转速高,变转速范围大,转速范围可达 3000~16000r/min, 可用来直接驱动工作机械。 (3)适用于各种工作环境,满足防尘、防爆和防腐蚀等特殊要 求,无易燃、易爆危险。 (4)根据用户要求,不同的转速、功率、进、抽和排气压力、 温度计流量等技术参数,可选择不同的机组布置方式。 (5)蒸汽来源稳定、操作可靠、运行安全平稳、效率高,并能 利用工厂余热。 1.2.3 组成结构 汽轮机分为静止部分和转动部分。 1.2.3.1 静止部分 汽轮机静止部分主要包括汽缸、喷嘴、导叶持环(或隔板) 、汽 封、轴承、滑销系统、主汽阀、调节汽阀等。 (1)汽缸 汽缸是汽轮机通流部分的包容体,用来支撑汽轮机的隔板、导叶 持环、调节汽阀等部件。其另一个作用是把通流部分与大气隔开,形 成密闭的汽室,保证蒸汽在汽轮机内完成能量转换过程。一般汽缸分 为上汽缸和下汽缸两部分,水平中分面法兰用螺栓连接,汽缸体是通 过猫爪支撑在机座上。 (2)喷嘴 汽轮机的喷嘴又叫静叶片, 是将蒸汽的热能转变为高速汽流的动 能,并使汽流以一定的方向从喷嘴喷出,进入动叶片,推动叶轮旋转 作功。 在汽轮机第一级喷嘴直接安装在汽缸的喷嘴室上, 并多个喷嘴组 合在一起,构成一个扇形喷嘴弧段的喷嘴组,又称调节级喷嘴。喷嘴 组受到调节汽阀的控制,每个调节汽阀阀口对应一组喷嘴组,用来调 节汽轮机的进汽量。而第一级以后的喷嘴通常安装在隔板上。 (3)导叶持环和隔板 导叶持环也称内缸,是用来安装静叶片、汽封等部件,其内部的 钩型槽用于安装导叶(静叶) ,导叶与转子动叶片构成汽轮机的级。 隔板是汽轮机各级之间的间壁, 用以固定静叶片和阻止级间漏汽, 并将汽轮机通流部分分隔成若干个级。隔板分为上、下两半隔板,在 上、 下隔板的接合面处, 配有密封键, 在装配时起定位和密封的作用。 (4)汽封 为了防止汽轮机动、静部分发生碰磨和减少蒸汽泄漏,提高汽轮 机的经济性能,在汽轮机的轴端、级间、段间、围带及平衡活塞处设 有汽封。 根据汽封在汽轮机中所处的工作部位不同可分为:轴端汽封、隔 板汽封和叶片汽封。一般汽轮机采用梳齿迷宫式汽封。 (5)轴承 汽轮机的轴承与压缩机的轴承结构及作用一样, 同样分为径向轴 承和推力轴承,用于支撑转子和承受轴向力。 (6)滑销系统 汽轮机在启动、停机和运行时,汽缸的温度变化很大,因而汽缸 要发生相应的热胀冷缩。 为保证汽缸受热时能沿着给定的方向自由的 膨胀,并保持汽缸中心与转子中心相一致,所以在汽缸、轴承座和支 座间均设有滑销系统。 根据滑销系统的布置,一般将汽轮机的“死点”设置在低压排汽 缸排汽口的中心线或其附近, 当汽轮机受热膨胀时排汽端悬挂的冷凝 器位置则不发生移动。 汽轮机在受热膨胀时,汽缸轴向由“死点”沿轴向向前端膨胀, 将前轴承座推向前端, 而推力轴承所在的位置是转子相对汽缸的相对 膨胀“死点” ,转子在受热膨胀时以推力轴承为相对死点向排汽端的 方向膨胀。 (7)主汽阀 主汽阀也称速关阀,使蒸汽进入汽轮机并能迅速关闭的阀门,是 主蒸汽管道与汽轮机之间的主切断阀,装在调节汽阀之前。在汽轮机 启动和运行中主汽阀处于全开状态, 当机组出现紧急状态时能迅速切 断汽轮机的进汽,使机组迅速停机。 主汽阀一般有手动和自动两种。手动主汽阀上设有手轮,可手动 开启或关闭主汽阀,这种主汽阀具有一定的调节作用,在开机冲转汽 轮机转速低于调速器控制转速时,可用主汽阀进行节流调节转速,当 汽轮机转速达到调速器控制范围后, 则由调速器控制调节汽阀的开度 来调节进汽量。汽轮机正常运行时,主汽阀处于全开位置,是靠控制 油克服阀内弹簧力而保持全开状态,在控制油压失压时,可迅速关闭 主汽阀切断汽源。 (8)调节汽阀 调节汽阀是用以调节进入汽轮机的蒸汽量, 使其与汽轮机负荷相 适应。调节汽阀主要由调节阀、传动机构和油动机三部分组成。当调 节汽轮机的蒸汽进量时,通过控制油使错油门和油动机动作,并带动 杠杆和阀杆升降提板,改变阀口的打开数量及其开度,控制汽轮机的 进汽量。 1.2.3.2 转动部分 汽轮机的转动部分总称为转子。 汽轮机转子是所有转动部件的组 合体,主要由主轴、叶轮或转鼓、动叶片、平衡活塞、止推盘、危机 保安器、盘车器、联轴器等部件组成。 (1)转子的结构型式 汽轮机转子一般采用鼓式转子,整个转子由前段、中间部分和后 段三大部分组成。 前段包括危急遮断器、轴向位移遮断凸肩、推力盘、前轴颈、前 汽封段及平衡活塞。 中间部分是叶片段,包括调节级叶轮和转鼓段(反动级叶片) 。 后段包括后端汽封、后轴颈、盘车棘轮、联轴器及后平衡面。 鼓式转子结构简单,弯曲刚性大,由于反动式汽轮机的轴向推力 较大,所以鼓式转子一般都带有平衡活塞,用来平衡轴向力。 (2)叶轮 装有动叶片的轮盘成为叶轮,由轮缘、轮毂和轮体三部分组成。 轮缘中开有周向的叶根槽或周向的叶根槽, 其形状取决于也根的 型式。轮毂是叶轮与转子的连接部分,为了减少内孔的应力而加厚, 其内表面通常开有键槽。轮毂的形状都是等厚的,套装在叶轮轮毂内 孔的应力很大,所以厚度较厚,以减少内孔处的应力。轮体是轮缘与 轮毂连成一体的中间部分, 高、 中压级叶轮的轮体上通常开有平衡孔。 (3)动叶片 固定在汽轮机轮盘或转子上的叶片称为动叶片,也称工作叶片。 动叶片主要由叶根、叶型和叶顶但部分组成。叶根是将叶片固定在叶 轮或转鼓上的连接部分。 叶顶部分是指叶顶处将叶片连接成组的围带 和在叶型部分将叶片连接成组的拉筋。 汽轮机高压段的动叶片一般都 装有围带,低压段多设有拉筋。 二、辅助系统 2.1 油路系统 压缩机组都有油系统,用来供给机组各轴承、联轴器润滑和冷却 以及汽轮机的调节系统供油,保证机组安全平稳的运行。 2.1.1 油系统作用 (1)向压缩机组各轴承提供润滑油,在轴颈与轴承之间形成油 膜,以减少摩擦损失,同时带走轴承因摩擦所产生的热量及由转子传 来的热量。 (2)向汽轮机调节系统和保护系统提供共组用油,向盘车装置 和顶轴装置提供用油。 (3)提供给机组各传动技工的润滑用油。 (4) 对输送原料气、 合成气、 氨气等可燃或有毒气体的压缩机, 提供密封用油。 2.1.2 油系统的组成 一般压缩机组的油系统主要由油箱、油泵、油冷器、油过滤器、 高位油箱、蓄能器、阀门及油管道等组成。 2.1.3 油系统管道化学清洗 大型机组的油系统管道要求有很高的清洁度, 在施工现场的所有 调节及润滑油管, 须进行化学清洗处理, 消除油管内的氧化皮、 铁锈、 焊渣等杂质,为油系统油洗奠定基础。化学清洗包括脱脂、酸洗、中 和、钝化四个步骤,清洗方式分为循环化学清洗和槽式浸泡法两种。 油管拆下进行脱脂和酸洗后,要使用配置的碱液进行中和,再接 着用清水充分冲洗干净, 并用蒸汽或压缩空气使其干燥。 管子干燥后, 建议将少量油滴入蒸汽或压缩空气中,使雾化的油附着在管子内壁, 形成保护膜。如果化学清洗后的管子需要保存起来,则再用同样冲洗 和干燥过的塑料塞子塞住,可在安装前防尘防污。 酸洗后的油管内壁表面质量是以目测检查,呈金属光泽为合格。 钝化质量检查是以蓝点检验法检查钝化膜的致密性。用检验液-滴点 在钝化表面,15min 内出现的蓝点少于 8 点则为合格。 2.2 凝汽系统 凝汽系统是为汽轮机最末级出口建立尽可能低的蒸汽压力, 以及 获得适宜于作蒸汽锅炉给水的清洁凝结水而设置的。 凝汽系统是凝汽 式汽轮机装置的主要设备, 其工作性能直接影响整个汽轮机装置的功 劳、热效率和运行可靠性。 2.2.1 凝汽系统的作用 (1)建立并维持汽轮机的排汽口规定的高度真空,使蒸汽的排 出压力尽可能低的降低, 从而使蒸汽在汽轮机中的可用焓降达到最大, 以提高汽轮机的循环热效率。 (2)将在汽轮机内作完功的排汽凝结成水,再由凝结水泵送至 除氧器,作为供给锅炉的给水循环利用。 (3)在正常运行中,凝汽系统还有一定的真空除氧作用,除去 凝结水中所含的氧,提高凝结水的质量,防止设备腐蚀。 2.2.2 凝汽系统分类 工业汽轮机驱动的压缩机组的凝汽系统一般分为空冷凝汽和水 冷凝汽两种方式。 空冷凝汽是采用空气直接对汽轮机的乏汽进行热交换冷却, 即空 冷岛,而水冷凝汽是采用冷却水与汽轮机乏汽进行换热冷却。两者相 比,空冷具有冷源充足、并可节省冷却用水、减少环境污染和维护费 用低廉的优点,缺点是占用面积大,相对水冷温度不易控制,噪音大 等。下面主要介绍水冷凝汽系统。 2.2.3 凝汽系统组成 凝汽系统主要由凝汽器、抽气设备、凝结水泵、循环水泵、循环 水冷却设备以及这些部件之间连接的管道和管件等组成。 汽轮机的乏汽进入凝汽器后,被循环水泵提供的冷却水所冷却, 将汽轮机的乏汽凝结成水。 (1)凝汽器 凝汽器是一种热交换设备, 主要作用是将汽轮机排出的乏汽冷凝 为凝结水,使汽轮机排汽部分建立并保持一定真空,以增大蒸汽的可 用焓降,并且回收冷凝下来的凝结水作为锅炉给水,从而提高整个装 置的热效率。汽轮机一般都采用表面式凝汽器,排汽与冷却水通过铜 管表面进行间接换热。表面式凝汽器主要由壳体、管束、热井、水室 等部分组成。 汽轮机的排汽通过喉部进入壳体, 在冷却管束上冷凝成水并汇集 于热井,由凝结水泵抽出。冷却水(又称循环水)从进口水室进入冷 却管束并从出口水室排出。 为保证蒸汽凝结时在凝汽器内维持高度真 空和良好的传热效果,还配有抽气设备,它不断将漏入凝汽器中的空 气和其他不凝结气体抽出。凝汽器的抽气口设置在蒸汽流程的尾部, 并装有挡板,以防止抽出没有凝结的蒸汽和凝结水。热井的作用是聚 集一定量的凝结水, 保证在汽轮机开机及甩负荷时不使凝结水泵断水, 使凝结水泵正常运行。 (2)抽气器 为保持凝汽器内的真空而将其内部空气抽出的装置, 成为抽气器。 抽气器的作用是将漏入凝汽器中的空气和蒸汽中所含的不凝气体连 续不断地抽出, 保持凝汽器始终处于高度真空状态和良好的传热效果, 使汽轮机装置具有较高的热经济性。 常用的抽气器一般分为射汽式抽气器和射水式抽气器两种。 石油 化工装置的工业汽轮机大多采用射汽式抽气器, 工作原理是通过工作 蒸汽在缩放喷嘴中膨胀加速形成的真空来抽出凝汽器中的不凝气体。 工业汽轮机一般采用带有中间冷却器的多级抽气器, 一般用汽轮 机凝汽器的凝结水作为冷却器的冷却水, 这样可以回收一部分抽气器 所消耗的工作蒸汽热量,以提高热力系统的经济性。 (3)凝结水泵 从汽轮机凝汽器中抽出凝结水的泵,称为凝结水泵。凝结水泵的 作用是将凝汽器凝结的水连续不断地送往除氧器, 保证凝汽器的水质 和工作效果。 由于凝结水具有一定温度,在低压下容易汽化,增加凝结水泵入 口绝对压力可以防止凝结水在凝结水泵入口处的汽化。 另外由于凝结 水泵入口处在高度真空状态下, 容易从不严密的地方漏入空气积聚在 叶轮进口,使凝结水泵输送不出水。所以要求应在凝结水泵的进口处 安装一抽空气管与凝汽器汽侧连通, 用以平衡凝结水泵入口和凝汽器 内压力,并可以防止在凝结水泵中积聚空气,维持凝结水泵入口与凝 汽器处于相同的真空度。 凝结水泵输出的水经过抽气器的冷却器、 低压加热器然后进入除 氧器,除氧器布置在标高较高的位置,所以凝结水泵的出口压力应克 服上述设备和管道的阻力、除氧器内压力,以及凝汽器和除氧器的水 位高度差。 有的汽轮机将凝结水泵打出的凝结水分一支流喷射在排汽 端汽缸上面,可以起到降低排汽端汽缸温度的作用,进而增大蒸汽的 焓降,提高效率。 2.3 轴端密封系统 压缩机组的轴端密封系统分为汽轮机的轴端汽封和压缩机轴端 的干气密封两种。 2.3.1 轴端汽封系统 汽轮机轴伸出汽缸的两端处装设的汽封称为轴端汽封。 对于凝汽 式汽轮机, 高压端部轴封的作用是防止或减少汽缸内的蒸汽向外泄漏, 低压段端部轴封是阻止空气进入低压缸而破坏凝汽器真空。 轴端汽封在汽轮机中起着非常重要的作用。 如果高压端漏汽过多, 漏汽将会顺着轴流入轴承中, 直接加热轴承使轴承温度升高并使润滑 油中的水分增加,破坏轴承润滑,引起巴氏合金熔化,影响轴承工作 的安全可靠性。低压段端部轴封漏汽过多,将会使低压缸真空下降, 以致真空完全破坏,使排汽温度过高,汽轮机振动夹具,轴向推力增 加等。 汽轮机汽缸的高、低压端虽然都有汽封,但仍不能避免高压端蒸 汽通过汽封的间隙外漏, 以及外界空气从低压端汽封的间隙漏入汽轮 机内。一般中、大型汽轮机汽封系统都设有汽封冷却器和汽封射汽抽 汽器,使全部漏汽均封闭于系统之中,并在轴封腔中形成真空,将漏 入轴封系统中的空气抽走,防止空气漏入真空系统而破坏真空。而一 些小型汽轮机, 汽封系统简单, 将轴封漏汽从冒汽管中冒出漏入机房。 高压端轴封漏汽的压力较大,漏汽量大,可引到压力相当的汽轮 机低压段中继续作功,还可以引到低压段轴封室中作密封用蒸汽。对 于小型汽轮机,一般只把高压端轴封漏汽引至低压段轴封中,多余的 蒸汽通过冒汽管排放或送到凝汽器里。 低压段轴封中的蒸汽是由高压 端轴封引来,其中一部分被吸入凝汽器里,另一部分则沿轴封向外流 堵住空气流入汽缸的通道,最后由低压端信号管排向大气。 在汽轮机启动和停机过程中,由于高压端轴封没有蒸汽,则应引 用经减温减压的新蒸汽同时送入高、低压端汽封中去。 汽轮机高压端通常采用高低齿迷宫密封, 低压段则用平齿迷宫密 封。汽封的材料要求用不易生锈而硬度较低的材料,这样汽轮机运行 中一旦发生汽封片与转子或轴套摩擦、碰撞时,汽封片磨损而保护转 子或轴套的安全。 2.3.2 干气密封系统 压缩机高、低压轴端一般采用干气密封作为轴封。干气密封是一 种气膜润滑的流体动、 静压结合型非接触式机械密封, 具有泄漏量少、 磨损小、使用寿命长、运行可靠等优点。 干气密封结构与普通机械密封相比有着相似的剖面外形, 特别之 处在于动环表面加工出一系列螺旋状沟槽, 每个槽的宽度自外向内逐 渐缩小,深度一般为 0.0025~0.01mm,当动环随轴转动时,螺旋槽里 的气体被剪切从外缘流向中心,产生动压力,而密封堰对气体的流出 有抑制作用,使气体流动受阻,气体压力升高,这一升高的压力将静 环与动环分开,当气体压力与弹簧力平衡后,维持一最小间隙,形成 气膜,密封工艺气体。由于动、静环间互不接触,密封端面几乎无磨 损,因而使用寿命长。 压缩机组一般采用带中间进气的串联式干气密封, 具体分为一级 密封气、一级密封放火炬、二级密封气、二级密封放空和后置隔离气 线路。一级密封气一般采用过滤后的工艺气,主要作用是防止压缩机 内不洁净气体污染一级密封端面,并在密封端面间形成刚性气膜,对 端面起润滑,冷却等作用。该气体绝大部分通过压缩机的轴端迷宫进 入机内, 只有极少部分通过一级密封端面进入一级密封放火炬线被二 级密封的氮气送至火炬燃烧;二级密封气采用过滤后的低压氮气,主 要作用是阻止从一级密封端面泄露的少量介质气体进入二级密封端 面,并保证二级密封可靠运行。其大部分气体与一级密封端面泄露的 少量截止气通过一级密封腔体进入放火炬管线, 只有少部分气体通过 二级密封端面进入二级密封放空腔体后与部分后置隔离气放空; 后置 隔离气同样采用过滤后的低压氮气, 主要作用是保证二级密封端面不 受压缩机轴承润滑油气的污染。 该气体一部分与二级密封端面泄露的 少部分密封气高点放空, 另一部分通过后置密封梳齿经轴承润滑油气 放空冒放空。 压缩机组在开机运行时,由于还没有工艺气,因此使用高压氮气 作为一级密封气,当工艺气达到一定压力时,将一级密封气切换为工 艺气。 还需注意的是,当压缩机组开机运行时,必须先运行干气密封, 投入隔离气,维持正常后再启动油系统,而停机时先停运油系统,然 后才能切断隔离气,以免轴承润滑油窜入干气密封系统,造成干气密 封的损坏。 2.4 防喘振系统 喘振是离心式压缩机运行中一种常见的典型故障。 压缩机和管网 联合工作,在管网中储存有一定量的气体,当压缩机的出口压力突然 下降时,管网中压力反而会大于压缩机出口压力,气体会从管网流向 压缩机,一直到管网压力小于压缩机出口压力为止,这时压缩机又开 始供气,经过压缩机的气体流量由增大,但当管网压力恢复至原来水 平时,气体又开始倒流,这种周期性的气流振荡现象,就称为压缩机 的喘振。当压缩机发生喘振时,通常会使压缩机的性能严重恶化,轻 则引起振动噪声,重则导致转子断裂、机组损坏,整个装置停产。 压缩机的喘振现象与管网密切相关。管网容量越大,则喘振的振 幅越大, 频率越低; 管网的容量越小, 则喘振的振幅越小, 频率越高。 2.4.1 喘振产生原因 压缩机在运行中造成喘振的原因如下: (1) 系统压力超高。 造成这种情况的原因有压缩机的紧急停机, 气体未进行放空或回流; 出口管路上单向逆止阀门动作不灵或关闭不 严;或者单向阀门距离压缩机出口太远,阀门前气体容量很大,系统 突然减量,压缩机来不及调节,防踹振系统未投入自动等。 (2)吸入流量不足。由于外界原因使吸入量减少到喘振流量以 下,而转速未变,使压缩机进入喘振区引起喘振。压缩机入口过滤器 阻塞,阻力太大,而压缩机转速未能调节;滤芯过脏,或冬天结冰时 都有可能发生喘振。 2.4.2 防止和消除喘振的方法 (1)防止与消除喘振的根本措施是设法增加压缩机的入口气体 流量,对于一般无毒、非化学危险品及非易燃、易爆气体,如空气、 二氧化碳等可采用放空;对天然气、合成气和氨气等气体可采取回流 循环。在升压前和降速、停机前,应当将放空阀或回流阀预先打开, 以降低背压,增加流量,防止喘振。 (2)升速、升压前一定要事先查好性能曲线,选好下一步的运 行工况点, 根据防踹振安全裕度来控制升压、 升速。 在升压和变速时, 应遵循“升压必先升速,降速必先降压”的原则。 (3)压缩机升压应当在汽轮机调速器投入工作后进行;升压之 前查好性能曲线,确定应该达到的转速,升到该转速后再提升压力; 压缩机降速应当在防踹振阀门安排妥当后再开始;升速、升压不能过 猛过快; 降速降压也应缓慢、 均匀。 防踹振阀门开启和关闭必须缓慢, 操作不能太猛,避免轴位移过大、轴向推力和振动加剧。 2.4.3 防踹振自控系统 目前常采用两类自控系统防止喘振的方法, 即固定极限流量法和 可变极限流量法。 固定极限流量的防踹振控制系统, 就是使压缩机的流量始终保持 大于某一定值流量,从而避免进入踹振区运行。此法优点是控制系统 简单,投资少。缺点是当压缩机转速降低,处在低负荷运行时,防踹 振控制系统投用过早,回流量较大,能耗较大。 可变极限流量的防踹振控制系统, 是调节极限流量随转速变化而 进行改变的一种防踹振控制方法。 2.5 监测及自保系统 压缩机组中安装一些仪表探头来对机组进行实时监控和测量, 如 测量油压、油温、轴承瓦温、轴振动、轴位移、转速等参数,并与汽 轮机的安保系统进行联锁, 当出现非正常状况时进行报警或自动跳车, 确保压缩机组能够正常安全的运行。 三、压缩机组启停机 3.1 汽轮机开车控制方法 根据汽轮机生产厂家的制造特点,汽轮机在开车冲转过程中,一 般分为两种控制方法。 (1)开车时主汽阀全关,调节汽阀全开,通过人工操作手轮慢 慢开启主汽阀来控制汽轮机的转速。 当转速升到调速器最低工作转速 时,调速器开始动作,调节汽阀自动调整到设定转速对应的开度,而 这时将主汽阀全开,之后进入自动控制,通过设定的程序来控制汽轮 机后面的转速。 (2)开车时主汽阀全开,调节汽阀全关,通过设定程序控制调 节汽阀来完成转速 0~110%的全程自动控制。 3.2 压缩机组的启动 压缩机组运行前,应对汽轮机做危急保安装置试验和超速试验, 保证机组的运行安全。 启动前,应对机组进行全面检查,如果压缩介质为易燃、易爆气 体时,首先要使用氮气将压缩机系统设备管道内的空气置换出去,然 后再用压缩介质将氮气置换干净,使之符合工艺所要求的气体组分。 检查和气体置换合格后,要对机组做以下静态调试:润滑油报警自启 动、联锁;调速油报警自启动、联锁;机组复位后实验速关阀是否灵 敏动作;给定一定比例的调节阀输出信号,现场测量阀杆变化的量。 当静态调试试验合格后,将进入机组的启动工作。压缩机组的启动将 分为以下步骤: (1)投用干气密封,运行油系统,并投入盘车。 在运行油系统之前必须先投用干气密封,尤其是隔离气,防止润 滑油进入干气密封。建立干气密封后便可启动油系统,并调整各部分 油压,正常后即可投入盘车装置,使转子缓慢转动后,才可以向轴封 供汽,加速抽线)暖管、疏水 对主汽阀前的主蒸汽管道进行预热称为暖管。采用低压力、大流 量蒸汽暖管比高压力、小流量蒸汽对金属加热更均匀,对管道较为安 全。暖管时可通过开启总汽阀的旁通阀进行,但主汽阀必须关闭。暖 管时应打开疏水阀,暖管与疏水同时配合进行,并调节总汽阀和疏水 阀的开度,以控制蒸汽流量不致过大。 在汽轮机启动前,必须将各疏水阀全部打开,直到暖机时喷出无 色蒸汽后方可关闭。 (3)轴封供汽、建立真空 向轴封供汽的目的是为了较快地建立有效的真空, 并减少叶片受 力。汽轮机转子在静止状态下一般严禁向轴封供汽,防止转子受热不 均匀,发生弯曲,以及汽缸不均匀膨胀。 启动抽气器建立真空,在汽轮机启动时保持一定的真空,可使汽 缸内气体的密度减少,转子转动时与气体摩擦鼓风损失也减少,可增 大进汽作功的能力,减少蒸汽汽耗量,并使低压缸的排汽压力降低, 相应的排汽温度也降低。建立的线)冲转、暖机和升速 在冲转前, 为了防止超负荷问题的出现, 应将压缩机入口阀全开, 防喘振用的回流阀或放空阀全开,压缩机出口阀全关。 当暖管达到 320℃时,就能进行转子冲转。冲转到暖机转速时稳 定运行,按照规定进行暖机一定时间,并全面检查机组。暖机达到规 定温度后,观察导淋蒸汽颜色为无色时关闭导淋,机组检查一切正常 时则可以开始升速。 机组按规定的升速曲线升速。升速过程中,要注意不得在靠近任 何一个转子的临界转速的±10%转速范围内停留。通过临界转速时升 速要快,一般以每分钟升高设计转速的 20%左右为宜,在 2~3min 内 迅速通过临界转速区。 通过临界转速时, 要严密注意机组的振动情况。 通过临界转速后,应使机组在适当的转速下稳定运行一定时间,使各 部分金属温度趋于一致,温差减小,并避免因蒸汽负荷变化过快而使 蒸汽管网压力波动,同时还便于对机组运行情况进行检查,一切正常 后才可继续升速,直到调速器开始动作的最低转速。 (5)压缩机组加负荷 压缩机运转后,压缩机的排气便进行放空或打回流,此时排气压 力很低,并且没有向工艺管网输送气体,转速不高。这时压缩机处于 空负荷,或确切的说,是属于低负荷运行。长时间低负荷运行,对汽 轮机和压缩机都不利。因此在机组稳定、正常运行后,适时地进行升 压加负荷是必要的。 当调速器投入工作, 正常运行后, 便可进行压缩机组升压加负荷。 压缩机组的升压加负荷时应“升压先升速”的原则,可以通过增加转 速和关小放空阀或回流阀的方法来实现,但操作时应动作缓慢,不能 操作过快、过急,以免发生喘振。 (6)压缩机防喘振试验 为了安全起见,在压缩机并入工艺管网之前,对防喘振自动装置 应当进行试验,检查其动作是否可靠。在试验时千万要注意,不要使 压缩机发生喘振。 (7)压缩机的保压与并网送气 当压缩机出口压力高于管网系统压力 0.1~0.2MPa 时,通过检查 确认一切正常,工作平稳,这时可通知主控制室,准备向系统进行导 气,即逐渐打开压缩机出口阀,将压缩机出口管线高压气体导入到管 网中。 当向管网中导入压缩气时,随着导气量的增加,势必引起压缩机 出口压力的降低。因此在导气的同时,压缩机必须进行“保压” ,即 通过流量调节,保持出口压力的稳定,直至工艺系统正常运行。在工 艺系统正常供气的运行条件下, 所有防喘振用的放空阀或回流阀应全 关。 3.3 压缩机组停机 机组在生产运行中的停机分为正常停机和故障停机。 正常停机一 般是机组大修时的有计划的停机, 而故障停机是在运行中机组出现故 障联锁跳车或人为打闸停机。 对于机组的紧急停机分为破真空停机和不破真空停机两种。 破真 空停机用于比较紧急情况的停车,破坏真空会增加鼓风摩擦的损失, 从而缩短转子的惰走时间,停机时间要比不破真空停机缩短一倍多, 可以在紧急情况下快速停机,防止事故的继续扩大。但是会使转子和 汽缸内表面急剧冷却,也对凝汽器冷却水铜管应力及胀管不利。因此 一般事故停机采用不破真空停机,在低转速或凝汽器真空为零时,才 打开真空破坏阀。 机组在紧急停机时应快速打开防喘振阀的旁路阀门, 以及快速关闭压缩机的出口阀,以防止机组出现喘振。 机组在跳车或打闸停机后,应记录转子的惰走时间,并绘制惰走 曲线,以便进行比较。当转子完全静止后,应立即投入盘车装置盘动 转子,使转子不发生热弯曲,并且保持润滑油泵向轴承供润滑油,对 轴承进行润滑冷却,保护轴承巴氏合金不受高温损害,直至轴承回油 温度低于 40℃时, 方可停止润滑油泵, 并停止凝结水泵和循环水泵。 织梦内容管理系统