MVR-机械式蒸汽再压缩知识汇总..pdf

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1、MVR 机械式蒸汽再压缩技术 第一章 MVR 概述 MVR: （mechanical vapor recompression ）的简称。 MVR 是重新利用它自身产 生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术. 1、原理 利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发系统产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的焓，提 高热焓的二次蒸汽进入蒸发系统作为热源循环使用，替代绝大部分生蒸汽，生蒸汽 仅用于系统初启动用、补充热损失和补充进出料温差所需热焓，从而大幅度降低蒸 发器的生蒸汽消耗，达到节能目的。 MVR 的理论基础是波义耳定律 推导而出，即 PV/T = K，其含义是 一定质量的气体的压强 *体积/温度为

2、常 数，也就意味着当气体的体积减小，压强增大时，气体的温度也会随即升高； 根据此原理，当稀薄的二次蒸汽在经体积压缩后其温度会随之升高，从而实现 将低温、低压的蒸汽变成高温高压的蒸汽，进而可以作为热源再次加热需要被蒸发 的原液，从而达到可以循环回收利用蒸汽的目的。 2、工艺流程 浓缩液 图 1 机械式蒸汽再压缩技术原理图图 2机械式蒸汽再压缩工艺流程图 第二章 压缩机详解 一、压缩机 用来压缩气体借以提高气体压力或输送气体的机械称为压缩机。也有把压缩机 称为“ 压气机 ” 和“ 气泵 ” 的。提升的压力小于0.2MPa 时，称为鼓风机。提升压力小 于 0.02MPa 时称为通风机。 1、压缩机分

3、类 1.1按工作原理分类 （1）容积式压缩机 直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气 体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。 （2）动力式压缩机 它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动 能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相 应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。动力式压缩机也称为 速度式压缩机。 1.2按排气压力分类 1.3按压缩级数分类 1.4 按容积流量分类 活塞式 转子式 滑片式 涡旋式 单螺杆 几种特殊的压缩机 二、离心压缩机 离心压缩机是产生压力的机械，是透平压缩机的一种。透平是英译音 “TURBI

4、NE ” ，即旋转的叶轮。 离心压缩机：指气体在压缩机中的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。所 以也称径流压缩机。 2.1离心式压缩机工作原理 具有叶片的工作轮在压缩机的轴上旋转，进入工作轮的气体被带着旋转，增加 了动能（速度）和静压头（压力），然后出工作轮进入扩压器内，在扩压器内气体 的速度转变为压力，进一步提高压力，经过压缩的气体再经弯道和回流器进入下一 级叶轮进一步压缩至所需的压力。 气体在叶轮中提高压力的原因有两个：一是气体在叶轮叶片作用下，跟着叶轮 做高速的旋转，而气体由于受旋转所产生的离心力的作用使气体的压力升高；二是 叶轮是从里到外逐渐扩大的，气体在叶轮里扩压流动，使气体通过叶

5、轮后压力提 高。 2.2离心式压缩机分类 （1）按轴的型式分：单轴多级式，一根轴上串联几个叶轮；双轴四级式， 四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端，旋转靠电机通过大齿轮 驱动小齿轮。 （2）按气缸的型式分：水平剖分式和垂直剖分式。 （3）按级间冷却形式分类：级外冷却，每段压缩后气体输出机外进入冷却 器；机内冷却，冷却器和机壳铸为一体。 （4）按压缩介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。 2.3离心式压缩机的特点 优点： (1 由于是连续旋转式机械，可以大大地提高进入其中的工质量，提高功率。 所以，离心式压缩机的第一个特点是：功率大。 (2 由于工质量可以提高，必然导致叶片转速的提高

6、，所以第二个特点是高速 性。 (3 无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单； (4 易损部件少，故障少、工作可靠、寿命长； (5 机组单位功的重量、体积及安装面积小； (6 机组的运行自动化程度高，调节范围广，且可连续无级调节； (7 在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度； (8 润滑油与介质基本上不接触，从而提高了冷凝器及蒸发器的传热性能； (9 对大型压缩机，可由蒸气动力机或燃气动力机直接带动，能源使用经济合 理； 缺点： (1 单机容量不能太小，否则会使气流流道太窄，影响流动效率； (2 因依靠速度能转化成压力能，速度又受到材料强度等因素的限制，故压缩 机每级的压力比不大，

7、在压力比较高时，需采用多级压缩； (3 特别情况下，机器会发生喘振而不能正常工作； 2.4离心机压缩机的工作原理分析 2.4.1常用名词解释： （1）级：每一级叶轮和与之相应配合的固定元件（如扩压器等）构成一个基 本 的单元，叫一个级。 （2）段：以中间冷却器隔开级的单元，叫段。这样以冷却器的多少可以将压 缩 机分成很多段。一段可以包括很多级。也可仅有一个级。 （3）标态： 0，1标准大气压。 （4）进气状态：一般指进口处气体当时的温度、压力。 （5）重量流量：一秒时间内流过气体的重量。 （6）容积流量：一秒时间内流过气体的体积。 （7）表压（ G ）：以当地大气为基准所计量的压强。 （8）绝

8、压（ A ）：以完全真空为基准所计量的压强。 （9）真空度：与当地大气负差值。 （10）压比：出口压力与进口压力的比值。 （11）比容：单位质量的物质所占有的容积，符号V 表示，数值为密度的倒 数。 2.4.2离心式压缩机性能参数： 离心压缩机的主要性能参数是流量、排气压力、有效功率、效率、轴功率、转 速、压缩比和温度。 （1）流量：单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体量，通常以体积流量 和 质量流量两种方法来表示。 体积流量 是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体体积，其单 位为 m3 /s。因气体的体积随温度和压力的变化而变化，当流量以体 积流量表示时，须注明温度和压力。 质量流量

9、是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体质量，其单 位为 kg/s。 （2）排气压力 :即指压缩机出口压力。 （3）有效功率： 有效功率是指在气体的压缩过程中，叶轮对气体所作的功，绝大部分转变为 气体的能量，另有一部分能量损失，该损失基本上包括流动损失、轮阻损失和漏气 损失三部分，我们将被压缩气体的能量与叶轮对气体所作功的比值称为有效功率。 （4）轴功率： 离心式压缩机的转子在为气体升压提供有用功率，以及在气体升压过程中产生 的流动损失功率、轮阻损失功率和漏气损失功率外，其本身也产生机械损失，即轴 承的摩擦损失，这部分功率消耗约占总功率的2%3%。如果有齿轮传动，则传动 功率消耗同样存在，约

10、占总功率的2%3%。以上六个方面的功率消耗，都是在转 子对气体作功的过程中产生的，它们的总和即为离心式压缩机的轴功率。轴功率是 选择驱动机功率的依据 （5）效率： 效率主要用来说明传递给气体的机械能的利用程度。由于气体的压缩有等温压 缩、绝热压缩和多变压缩等三种过程，所以，压缩机的效率也有等温效率、绝热效 率和多变效率之分。 A、等温效率 是指气体在压缩过程中，等温压缩功和叶轮对气体所作功的比值。 B、绝热效率 是指气体在压缩过程中，绝热压缩功和叶轮对气体所作功的比值。 C、多变效率 是指气体在压缩过程中，多变压缩功和叶轮对气体所作功的比值。 （6）转速：转速是指压缩机转子旋转的速度。其单位是

11、r/min。 （7）压缩比：出口压力与进口压力的比值。 （8）温度：一般用 t 表示，工程上也用绝对温度TK 来表示，两者换算关 系为 TK=t+273。 2.4.3压缩机 “ 级” 中的气体流动： 叶轮被驱动机拖动而旋转，气体进入叶轮后，对气体作功。那么气体既随叶 轮转动，又在叶轮槽中流动。反映出气体的压力升高、温度升高，比容降低。 叶轮转动的速度即气体的圆周速度，在不同的半径上有不同的数值，叶轮出 口处的圆周速度最大。气体在叶轮槽道内相对叶轮的流动速度为相对速度。因叶片 槽道截面积从进口到出口逐渐增大，因此相对速度逐渐减少。气体的实际速度是圆 周速度与相对速度的合成，又称之为绝对速度。 级

12、是压缩机作功的最基本的单元，在级中叶片带动气体转动，把功传递给介 质，使介质获得动能。通过由隔板构成的扩压流道和扩压槽, 介质的一部分 动能转化为压力势能，并被导入下一级继续压缩。中间级有叶轮、隔板、级间 密封等，末级是由叶轮、隔板和蜗壳组成。 “ 级” 内气体流动的能量损失分析： （1）、能的定义 度量物质运动的一种物质量，一般解释为物质作功的能力。能的基本类型有势 能、动能、热能、电能、磁能、光能、化学能、原子能等。一种能可以转化为另一 种能。能的单位和功的单位相同。能也叫能量。 （2）、级内气体流动的能量损失分析 压缩机组实际运行中，通过叶轮向气体传递能量，即叶轮通过叶片对气体作功 消耗

13、的功和功率外，还存在着叶轮的轮盘、轮盖的外侧面及轮缘与周围气体的摩擦 产生的轮阻损失，还存在着工作轮出口气体通过轮盖气封漏回到工作轮进口低压低 压端的漏气损失。都要消耗功。这些损失在级内都是不可避免的，只有在设计中精 心选择参数，再制造中按要求加工， 在操作中精心操作使其尽量达到设 计工况，来减少这些损失。 另外，还存在流动损失以及动能损失以及在级内在非工况时产生冲击损失。冲 击损失增大将引起压缩机效率很快降低。还有高压轴端，如果密封不好，向外界漏 气，引起压出的有用流量减少。 故此，我们有必要研究这些损失的原因，以便在设计、安装、操作中尽量减少 损失，维持压缩机在高效率区域运行，节省能耗。

14、. 流动损失： 定义：就是气流在叶轮内和级的固定元件中流动时的能量损失。 产生的原因：主要由于气体有粘性，在流动中引起摩擦损失，这些损失又变 成热量使气体温度升高，在流动中产生旋涡，加剧摩擦损耗和 流动能量损失，因旋涡的产生就要消耗能量；在工作轮中还有 轴向涡流等第二次流动产生，引起流量损失。在叶轮出口由于 出口叶片厚度影响产生尾迹损失。弯道和回流器的摩擦阻力和 局部阻力损失等。 . 冲击损失： 定义：是一种在非设计工况下产生的流动损失。 产生原因：叶轮进口叶片安装角1A （实际）一般是按照设计气流的进口角 1 （设计）来决定的。一般是1=1A ，此时进气为无冲击进气。 但是当工况发生偏离设计

15、工况时，气流进口角1 大于或小于 1A 将发生气流冲击叶片的现象。习惯把叶轮进口叶片安装角1A （实 际）与设计气流的进口角1 （设计）之差叫做冲击角，简称冲角。 用 i 表示。 1A 1 ， i0，叫负冲角。 1A 1 ， i0，叫正冲角。 在正负冲角的情况下，都将出现气流与叶片表面的脱离，形成旋涡区，使能 量损失。冲击损失的增加与流量偏离设计流量的绝对值的平方成正比。. 轮阻损 失 叶轮的不工作面与机壳之间的空间，是充满气体的，叶轮旋转时，由于气体有 粘性，也会产生摩擦损失。又由于旋转的叶轮产生离心力，靠轮的一边气 体向上流，靠壳的一边气体向下流，形成涡流，引起损失。. 漏气损失： 漏气损

16、失包括内漏和外漏。 内漏气是指泄露的气体又漏回到压缩气体中。包括两种情况：一种是从叶轮 出口的气体从叶轮与机壳的空间漏回到进口。另一种是单轴的离心压缩机，由于轴 与机壳之间也有间隙，气体从高压的一边经过间隙流入低压一边。外漏是指压缩 气体通过轴与机壳密封处间隙或机体的间隙直接漏到大气中。漏气损失是一个不 可忽视的问题，有些空压机出现气量达不到设计值就是内漏和外漏引起的。 2.5离心压缩机的构造 回流器 弯道 干气密封 支撑轴承 叶轮 平衡鼓 干气密封 支撑轴承 吸入室： 作用是将介质均匀地引导至叶轮的进口，以减少气流的扰动和分离损失。它的 结构比较简单，有轴向进气和径向进气两种。径向进气结构多

17、采用于多级双支承压 缩机中。 图 4-6 吸入室的结构示意图 (a轴向进气 (b 径向进气 离心压缩机基本结构 整套离心压缩机组是由电气、机械、润滑、冷却、控制等部分组成的一个系 统。虽然由于输送的介质、压力和输气量的不同，而有许多种规格、型式和结构， 但组成的基本元件大致是相同的，主要由转子、定子、辅助设备等部件组成。离 心压缩机的转子 转子是离心压缩机的关键部件，它高速旋转。转子是由叶轮、主轴、平衡盘、 推力盘等部件组成。 叶轮：叶轮也叫工作轮，是离心式压缩机的一个重要部件，气体在工作轮中流 动，其压力、流速都增加，同时气体的温度也升高。叶轮是离心式压缩机对气体作 功的唯一元件。通过叶轮将

18、能量传递给气体，使气体的速度及压力都得到提高。 1、在结构上叶轮有三种型式： （1）闭式叶轮：由轮盘、轮盖、叶片三部分组成。（2）半开式式叶轮：无 轮盖、只有轮盘、叶片。 （3）双面进气式叶轮：两套轮盖、两套叶片，共用一个轮盘。 2、叶轮的结 构以叶片的弯曲形式来分 （1）前弯叶片式叶轮：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。叶片出口角90 （2）后弯叶片式叶轮：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反，叶片出口角90 （3）径向叶片式叶轮：叶片出口方向与叶轮半径方向一致，叶片出口角90 图 4-8 半开式和闭式叶轮 (a开式 (b 闭式 1、轮盘 2、叶片 3、轮盖 影响叶轮性能的主要因素是叶片的弯曲形状。

19、按叶片出口端弯曲方向的不同， 可分为后弯、前弯及径向叶轮三种 类型。由于后弯式叶片的级效率较高，因此被广泛采用。叶轮是高速旋转的部 件，要求材料具有足够的强度。为了减少振动，叶轮和轴必须经过动平衡试验，以 达到规定的动平衡要求。主轴 主轴的作用就是支撑安装其上的旋转零部件（叶轮、平衡盘等）及传递扭矩。 设计轴确定尺寸时， 图 4-9 后弯、前弯和径向叶轮 (a后弯式 (b 前弯式 (c径向式 不仅考虑轴的强度问题， 而且要仔细计算轴的临界转速。所谓临界转速就是轴的转速等于轴的固有频率 时的转速。 平衡盘，推力盘 在多级离心压缩机中，由于每级叶轮两侧的气体作用力不一致，就会使转子受 到一个指向低

20、压端的合力，这个合力，我们称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常 运转是不利的，它使转子向一端窜动，甚至使转子与机壳相碰，发生事故。因此 应设法平衡它，平衡盘就是利用它的两侧气体的压力差来平衡轴向力的零件。 热套在主轴上，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承来承 受。 推力盘是固定在主轴上的止推轴承中的一部分，它的作用就是将转子剩余的 轴向力通过油膜作用在止推轴承上，同时还确定了转子与固定元件的位置。 平衡盘 由于叶轮两侧的压力不相等，在转子上受到一个指向叶轮进口方向的轴向椎 力。 为了减少止推轴承的载荷，往往在末级之后设置一个平衡盘。因平衡盘左侧 为 高压，右侧与进气压力相通，因

21、而形成一个相反的轴向推力，承担了大部分的 轴向推力，减轻了止推轴承的负荷。平衡鼓 大型离心式压缩机和离心泵的轴向力是相当大的，相应需要的平衡力也很大。 在这种情况下，平衡盘自身的强度以及它跟轴的结合难以满足要求，因此在大型离 心式压缩机和离心泵上通常使用有足够轴向厚度的平衡鼓结构。平衡鼓和平衡盘 平衡原理一致，结构相似，只是由于结构的原因，平衡鼓不能实现结构上自动调 节。 在实际设计中也有采用 “ 鼓+盘” 的方式将两者的优势结合起来。离心压缩机的 定子 定子是压缩机的固定元件，由扩压器、弯道、回流器、蜗壳及机壳组成。 1、 扩压器：扩压器的功能主要是使从叶轮出来的具有较大动能的气流减速，把

22、气体动能有效地转化为压力能。扩压器一般分为：无叶扩压器、叶片扩压 器、 直壁式扩压器。 2、弯道：其作用使气流转弯进入回流器，气流在转弯时略有加速。 3、回流 器：其作用使气流按所须方向均匀的进入下一级。 4、蜗壳：其主要作用是把扩压器后面或叶轮后面的气体汇集起来，并把他们 引 图 4-13 平衡盘 出压缩机，流向输送管道或气体冷却器，此外，在会聚气体过程中，大多数情 况 下，由于蜗壳外径逐渐增大和流通面积的逐渐增大，也起到了一定的降速扩压 作 用。 蜗壳： 5、机壳： 压缩机机壳是将介质与大气隔绝，使介质在其间完成能量转换的重要部件。它 还具有支承其他静止部件，如隔板、密封等的功能。机壳重量

23、大，形状复杂，在其 外部连接有进气、排气、润滑油、密封介质等管道，两侧的端盖上带有轴承箱和轴 向密封室。对于高压压缩机，机壳一般采用筒型结构；低压压缩机则采取水平剖分 结构，烯烃工厂的机组均采用水平剖分。 图 4-11 蜗壳的横断面的形状 (a蜗壳外形 (b 梯形 (c 正置圆形 (d偏置圆形 轴承： 支撑轴承：用于支撑转子使其高速旋转。 止推轴承：作用是承受剩余的轴向力 支撑轴承（又称径向轴承） 径向轴承为多油楔、压力润滑的可倾瓦块式轴承。压力油径向进入，通过小孔 润滑瓦块和支撑块，然后向侧向排出。轴承由等距离分布在轴径圆周上的几个瓦块 组成。瓦块是钢制的，内表面衬有巴氏合金，背面有凹进去的

24、支撑座，相应地在瓦 座上有支撑块。瓦面与轴径及瓦座均为同心圆，而瓦块支撑座的圆弧曲率大于瓦座 支撑块的圆弧曲率这样瓦背与瓦座在轴向上为线接触，以利于瓦块摇摆灵活更好地 与转轴间形成油楔，但瓦块在轴向上并不能摆动。 径向轴承有如下优点： 1. 进一步改善轴瓦中流体的动力学性能。 2. 轴径圆周上受力均匀，因而运转平稳，以最大限度的吸收转子的径向振动。 3. 轴承抗油膜振荡性能好。 径向轴承： 止推轴承 离心压缩机在正常工作时，由于出入口存在的压差形成一指向低压侧（入口 侧）的轴向推力。压缩机的平衡装置能平衡大部分的轴向力，残余轴向力则由止推 轴承承担，其止推块称为主止推块。另外在启动时由于气流的

25、冲击作用，往往产生 一个反方向的轴向推力，使转子向高压侧窜动；为此在主推块的对面增设副止推 块。这种型式的止推承称作双端面止推轴承。止推轴承一般安装压缩机吸入侧。 隔板与级间密封 隔板将压缩机的各级分隔开，并由相邻的面构成叶轮出口的扩压器、弯道和回 流室。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并通过弯道和回 流室到达下一级叶轮入口，气体在弯道和回流器的流动，可以认为压力和速度不 变，仅改变气体的流动方向。隔板分为上、下两半，沿水平中心面分开。在隔板外 圆圆周方向装有齿形密封圈，与安装在叶轮轮颈上的耐磨环构成梳齿密封，从而防 止气体在级间串通。 三、离心压缩机的辅助设备 1、离心压

26、缩机的传动系统 离心压缩机由于转速高，一种采用汽轮机带动；一种采用电动机通过齿轮增 速箱来拖动。 当采用电动机通过齿轮增速箱来拖动时，对于齿轮的材质要求相当高，一般采 用优质合金钢，并经渗碳处理，以提高硬度，同时要求提高加工精度。在出厂前， 并经严格的静、动平衡实验。 静平衡是检查转子重心是否通过旋转轴中心。如果二者重合，它能在任意位置 保持平衡；不重合，它会产生旋转，只有在某一位置时才能静止不动。通过静平衡 实验，找出不平衡质量，可以在其对称部位刮掉相应的质量，以保持静平衡。动 平衡：经过静平衡试验的转子，在旋转时仍可能产生不平衡。因为每个零件的不平 衡质量不是在一个平面内。当转子旋转时，他

27、们会产生一个力矩，使轴线发生挠 曲，从而产生振动，因此，转子还需要做动平衡试验。动平衡试验就是在动平衡机 上使转子高速旋转，检查其不平衡情况，并设法消除其不平衡力矩的影响。 2、离心压缩机的冷却系统 （1）冷却的方式：主要有风冷、水冷。 （2）冷却的主要方面：主电机、压缩后的气体、润滑油。 2.1、冷却主电机 主要为了防止电机过度温升、烧损。通常采用的冷却方式有风冷、水冷。有的 大型电机兼而有之。 2.2、冷却压缩后的气体 主要为了降低各级压缩后气体的温度，减少功率消耗。通常设置水冷却器。在 一台机组上设有多个冷却器，有的一级一个有的两级一个，这样根据冷却器的多 少，又可以把压缩机分成几个段。

28、 2.3、冷却润滑油： 压缩机的油站设有油冷却器，用于降低油温和在一定范围内调节油温。 3、离心压缩机润滑油系统 3.1润滑油 润滑根据其存在状态可分为：固体润滑剂、气体润滑剂、液体润滑剂、和半固 体润滑剂等。 定义：润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体 润滑剂。 3.1.1润滑油的作用 （1）润滑减摩：防止机件干摩擦，减少摩擦阻力，在零件表面形成油膜。 （2）冷却降温：通过润滑油的循环带走热量防止烧结。 （3）清洁：通过润滑油的流动冲洗零件工作表面摩擦产生的金属和其它脏 物。 （4）密封：减少外界的污染物进入。 （5）锈防蚀：能吸咐在零件表面防止水、空气、酸性物质及害

29、气体与零件的 接触。 （6）减震缓冲：压缩机运行负荷很大，这个负荷经过轴承的传递润滑，使承 受的冲击负荷起到缓冲的作用。 3.1.2润滑油的性能指标 （1）粘度：表示油品流动性大小的指标。粘度越小，流动性就越好；粘度越 大，流动性就越差。粘度的常见单位是厘斯（cSt ）。 （2）运动粘度：表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其值为相同 温度下液体的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以mm2/s表示。 （3）粘度指数：表示油品的粘度随温度变化的特性。粘度指数越大，油品的 粘度随温度的变化越小。通过加大粘度指数可以提高油品在不同温度下 使用性能。一般以VI 表示。 （4）密度：表示在规定温

30、度下的单位体积内所含物质的质量。一般以KG/L 或 kg/m3 表示。 （5）倾点：用温度表示油品在储运和使用时的低温流动性的指标。倾点越 低， 油品的低温性就越好。在某种程度上也表示了油品脱蜡精制的深度。 以表示。 （6）闪点：用温度表示油品在高温下蒸发性及着火危险性的指标。一般来说 闪点越高，油品的使用温度也越高，油品中混入汽油或柴油时，闪点会 明显降低。以表示。 （7）抗氧化安定性：表示油品在使用和储存过程中，在高温和金属催化下， 油品抗氧化作用的能力。抗氧化安定性越好，油品的使用寿命就越长。 （8）总碱值：表示在规定条件下，中和存在于1g 油品中全部碱性组分所需 的酸量，以相当的氢氧化

31、钾毫克数表示。是测定油品中有效添加剂成分 的指标，表示内燃机油的清净性与中和能力。 3.2润滑脂 3.2.1 润滑脂概念 定义：是将稠化剂分散于液体润滑剂中所形成的一种稳定的半固体。 作用：润滑脂涂于机械摩擦部位，在机械表面形成一定强度的油膜，以 减小摩擦磨损，还可以防止金属氧化，填充机件空隙，防止漏气、 漏油、漏水，保证设备正常运转。 3.2.2 润滑脂的选用要根据机械的工作温度、运转速度、负荷大小、工作环境 和供脂方式的不同，综合考虑，一般应考虑以下四个方面的因素： （1）温度 温度对润滑脂的影响很大，环境温度高和机械运转温度高的， 应选用耐高温的润滑脂，一般润滑脂的是温度都应低于其滴点2

32、030 摄氏度。 （2）转速 高速运转的机件温升高，温升快，易使润滑脂变稀而流失，使 用时应选用稠度较大的润滑脂。 （3）负荷 根据负荷选用润滑脂是保证润滑的关键之一。润滑脂锥入度的 大小关系到使用时所能承受的负荷。负荷大应选用锥入度小（稠度较大） 的润滑脂。如果既承受重负荷又承受冲击负荷，应选用含有极压添加剂 的润滑脂，如含有二硫化钼的润滑脂。 （4）特殊部位的要求机械工作环境的不同，应选用不同的润滑脂，在潮 湿环境下应选用具有抗水性能的润滑脂；在尘土较多的环境下，可选用 浓稠的含有石墨的润滑脂；在含酸的环境下可选用经基脂；如对密封有 特殊要求，应选用钡基脂。 4、离心压缩机安全保护系统 为

33、了保证离心压缩机的安全稳定运行，必须设置一个完整的安全保护系统。 4.1温度保护系统 观察、控制压缩机各缸、各段间的气体温度、冷却系统温度、润滑系统油温、 主电机定子温度以及各轴承温度，当达到一定的规定值就发出声光讯号报警和 联锁停机。 4.2压力保护系统 观察、控制压缩机各缸、各段间的气体压力、冷却系统压力、润滑系统油压、 当达到一定的规定值就发出声光讯号报警和联锁停机。 4.3流量保护系统 观察、控制压缩机冷却系统水流量，当达到一定的规定值就发出声光讯号报 警。 4.4机械保护系统 4.4.1、轴向位移保护 离心式压缩机产生轴向位移，首先是由于有轴向力的存在。而轴向力的产生 过程如下：在气

34、体通过工作轮后，提高了压力，使工作轮前后承受着不同的气体压 力。如果所有叶轮同向安装，则总轴向力相当可观。 从机组设计、制造、安装方面为了平衡压缩机的轴向力，通常采取了： （1）设置平衡盘 （2）设置止推轴承 （3）采用双进气叶轮（ 4）叶轮背靠背安装。 但是在运行中由于平衡盘等密封件的磨损、间隙的增大、轴向力的增加、推力 轴 承的负荷加大，或润滑油量的不足，油温的变化等原因，使推力瓦块很快磨 损，转子发生窜动，静动件发生摩擦、碰撞、损坏机器。为此压缩机必须设置轴向 位移保护系统，监视转子的轴向位置的变化，当转子的轴向位移达到一定规定值时 就能发出声光讯号报警和联锁停机。 常见的轴向位移保护器

35、的类型 （1）电磁式（ 2）电触式（ 3）电涡流式（ 4）液压式 4.4.2机械振动保护 离心压缩机是高速运转的设备，运行中产生振动是不可避免的。但是振动值 超出规定范围时的危害很大。对设备来说，引起机组静动件之间摩擦、磨损、疲劳 断裂和紧固件的松脱，间接和直接发生事故。对操作人员来说，振动噪音和事故都 会危害健康。故此，压缩机必须设置机械振动保护系统，当振动达到一定规定值 时，就能发出声光讯号报警和联锁停机。 目前，大型机组普遍应用了在线的微机处理技术，可以通过测量的数据进行 采集、存储、处理、绘图、分析和诊断。为压缩机的运行维护、科学检修、专业管 理提供可靠依据。 另外，针对旋转设备应用手

36、持式测振仪实行动态检测。 4.4.3防喘振保护系统 离心压缩机是一种高速旋转的叶片式机械，它的特性是在一定的转速下运 行，随着输气量的改变，排气压力、功率消耗和效率也会相应发生变化，当压缩机 在某个转速下运行。压缩机的流量减少到一定程度时，会出现喘振现象，对于离心 式压缩机有着很严重的危害。造成： （1）压缩机性能恶化，工艺参数大幅波动。 （2）对轴承产生冲击。 （3）机组静动件碰撞，机器破坏。 （4）密封破坏，尤其是氧气压缩机，严重时大量气体外逸，引起爆炸恶性事 故。 为此，设置防喘振保护系统。目前大型压缩机组都设有手动和自动控制系 统。即可自动和手动打开回流阀或放空阀，确保压缩机不发生喘振

37、现象。 喘振：所谓喘振是指当离心式压缩机的入口流量低于一特定值时，压缩机的能 量 头不足以克服背压而在气道内形成的一种周期性往复振荡现象。 右下图所示为离心式压缩机的特性曲 线。若压缩机在设计工况A 点下 工作时，气流方向和叶片流道方向一 致，不出现边界层脱离现象，效率达 最高值。当流量减小时 (工作点向 A1 移动 ，气流速度和方向均发生变化，使非工作面上出现脱离现象， 当流量减少到临界值 (A1 点时，脱离 现象扩展到整个流道，使损失大大增 加，压缩机产生的能量头不足以克服 背压（排气压力），致使气流倒流， 倒流的气体与吸进来的气体混合， 流量增大，叶轮又可压送气体。但由 于吸入气体量没有

38、变化，流量仍然很小，故又将产生脱离， 再次出现倒流现象，如此周而复始。 这种气流来回倒流撞击的现象称为 “ 喘振” ，它将使压缩机产生强烈的 振动和噪声，严重时会损坏叶片甚至 整个机组。 压缩机工况变化时的特性曲线 为了防止当压缩机工况发生变化时发生喘振现象，机组中须采取反喘振措施。 即从压缩机出口旁通 部分气流直接进入压缩机的吸入口，加大它的吸入量，从而 避免喘振现象的发生。 目前，在离心式压缩机上均采用独立的反喘振系统。系统根据出入口压力、温 度计算出当前工况下的入口流量并与系统中的当前工况喘振流量进行比较，从 而控制反喘振控制阀的开度。 一般来说，反喘振控制器具有以下特点： 1. 反喘振

39、控制阀为快开慢关型。 2. 控制系统将设计喘振线（图中黑线，制造工厂运用多点回归法计算）提前 10%为实际控制线（图中红线），再提前10%为控制阀动作线（图中蓝线）。也就 是说，入口实际流量点一旦进入蓝线左侧，反喘振控制阀就开始打开，并根据离红 线的横坐标距离确定开度，到达红线时控制阀全开。 3. 每发生一次喘振，反喘振控制阀动作线就提前10%至校正动作线（图中绿 线）。只有复位后才回归原位。 堵塞 所谓堵塞即流量已达最大值，如上图中的A2 点，此时，压缩机流道中某个 最小截面处的气流速度达到了音速，流量不可能继续增加。 从堵塞点 (最大流量点 到喘振点 (最小流量点 这一范围，称为离心式压缩

40、机的 稳定工作区。它的大小也是压缩机性能好坏的标志之一。 由下图可看出，压缩机真正安全的运行区域是由四部分构成的。 1. 脱口转速 2. 密封工作最低转速 3. 喘振工况 4. 堵塞工况 喘振工况 脱口转速 堵塞 密封工作转速 工况 临界转速： 转轴的转速达到某一数值时，轴所受的外力频率与轴的自振频率一致，将发生 共振，此时轴的运转便不稳定而发生显著的反复变形。严重时将使轴、轴承、零件 甚至于整个机械设备遭到破坏，轴共振时的转速称为临界转速，常用nc 表示。 转轴的临界转速 nc 与转轴材料的弹性特性，轴的形状、尺寸、支承形式以及 轴上圆盘动件质量有密切的关系。 轴在共振时的临界转速在理论上有

41、无穷多个，可分为一阶、二阶、三阶, 。工 作转速高于一阶临界转速(nc1的轴称为挠性轴，低于一阶临界转速的轴称为刚性 轴。 烯烃工厂所有的泵均为刚性轴，不需要考虑临界转速的影响。压缩机则全是挠 性轴，由于高于一阶的其他阶次临界转速都远高于工作转速，所以实际运行中 只考虑一阶临界转速，我们常说的临界转速也只指一阶临界转速。 压缩机决不允许在临界转速上运行，在压缩机的转速控制系统中，临界转速的 5%区域均不允许停留。 5、离心式压缩机的轴端密封 离心式压缩机的轴端密封是指将压缩机内部介质与外部环境相隔离，防止机 内介质向机体外泄漏的一种装置。 离心式压缩机的轴端密封主要有以下几种型式： 1. 轴向

42、密封：浮环密封、阻 塞密封 2. 径向密封：单端面螺旋槽式机械密封、干气密封 5.1轴向密封 轴向密封是防止介质沿轴向泄漏到机体外。 5.1.1浮环密封：常用于中、高压离心压缩机中。这是因为传统的机械密封在 周 速大于 40m/s、温度高于 200以后很难适应。 浮环密封机理： 浮环密封属于流阻型非接触式动密封，是依靠密封间隙内的流体阻力效应而 达到阻漏目的。由于存在间隙，避免了固体摩擦，适用于高速情况，即可封堵液 体，也可封堵气体。 内浮环 清洁油进口 外浮环 污油出口 浮环密封有下列优点： 1）密封结构简单，比机械密封零件少。 清洁油出口 2）对机器的运行状态并不敏感，有稳定密封性能。 3

43、）密封件不产生磨损， 密封可靠，维护简单、检修方便。 4）因密封件材料为金属，坚固耐高温。 5）浮环可以多个并列使用，组成多层浮动环，能有效的密封10MPa 以上的高 压。 6）能用于 1000020000r/min的高速旋转流体机械，尤其使用于气体压缩 机， 其许用速度高达 100m/s以上，这是其他密封所不能比拟的。 7）只要采用耐腐蚀金属材料或里衬耐腐蚀的非金属材料（如石墨）作浮动 环， 可以用于强腐蚀介质的密封。 8）因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小，使机器有较高的效率。浮环密 封的缺点： 1. 密封件的制造精度要求高，环的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度 对密封性能有明显的

44、影响。 2. 对气体介质虽然密封性好，但需要一套复杂而昂贵的自动化供油系统。 5.1.2阻塞密封：常用于低压、低转速且工艺介质可以与密封介质混合的工 况。 密封原理：气体阻塞密封完全是利用梳齿密封层次减压的原理。 密封气体 抽气 5.2径向密封 所谓径向密封是指将介质在轴向的泄漏通过一定的结构转变为径向的泄漏，并 在径向进行密封。其典型的结构形式是机械密封式。目前在压缩机上使用较多的单 端面螺旋槽式机械密封、干气密封等均是在机械密封的基础上加以改进而来。 5.2.1、单端面螺旋槽式机械密封 原理与结构：动、静环之间依靠轴的高速旋转产生相对运动，在密封油的作用 下形成油膜；动环的密封端面上有螺旋

45、状牙槽对封油起泵送循环作用；外侧浮环 螺旋形牙槽 5.2.2、干气密封： 干气密封是二十世纪六十年代末期从气体动压轴承的基础上发展起来的一种 新型非接触式密封。该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而 实现密封端面的非接触运行。由于密封非接触运行，因此密封摩擦副材料基 本不受 PV 值的限制，适合作为高速、高压设备的轴封，在压缩机应用领域， 干 气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。烯烃工厂的离心式 压缩机全部采用英国的约翰克兰公司的这一密封形式? 干气密封具有如下优点： 1）密封无磨损，使用寿命长、运行稳定可靠； 2）密封功率消耗小，仅为接触式 机械密封的 5%左

46、右； 3）与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小，是 一种环保型密 封； 4）密封辅助系统简单、可靠，不需要密封油系统，因此消除 工艺流程中 的气体被油污染，使用中也不需要维护。? 1 干气密封的缺点：密封 自身结构复杂，零部件多，对加工工艺、产品设计和装配能力要求较高。 2 适应 工况变化的能力不强。 3 工艺介质必须允许与密封干气相混。 4 需要一定压力的气 源，气源压力至少高于介质压力 0.2MPa。 5 有微量气体进入工艺流程。动压槽形 状 干气密封工作原理：密封用干气以稍高于介质压力注入一级密封室，与工艺介 质混合进入一级密 封的动静环， 由于动环上动压槽的泵送增压作用将动静环推开一稳定的间 隙，同 时在密封室形成一稳定的、随动的、略高于介质压力的密封压力。从一级 密封泄 漏出的气体一部分经一级放空排放出去，另一部分经级间密封进入第二级 密封。 这样，经过两级密封后，泄漏出来的气体量已非常少，压力也很低，这部 分气体 被隔离气阻止向外扩散，而是与隔离气一道从二级放空安全地排放出去。? ? 干气密封的关键因素有：密封气的压力、一级泄放压力、级间密封间隙。其中一 级泄放压力和级间密封间隙直接决定着二级密封的工作状态。干气密封现场控制