石油化工行业压缩机培训.ppt

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1、1,培训教材,石油化工业用压缩机组介绍,沈阳鼓风机股份有限公司,2,风机的概念和作用,3,风机的分类,4,压缩机的分类,5,压缩机的分类,6,离心压缩机机组介绍,7,产品型号的含义,压缩机型号的意义：2 B CL 40 5 不填表示叶轮串级布置 填2表示叶轮背靠背布置 填3表示带中间抽、加气布置第二单元：B表示垂直剖分结构 M表示水平剖分结构第三单元：CL表示离心压缩机及无叶扩压器第四单元：表示首级叶轮名义直径（单位：cm）第五单元：表示缸内装的叶轮级数,8,一、MCL系列-水平剖分结构,MCL、2MCL、3MCL、DMCL系列。流量范围：Q=203500m3/min 最高工作压力：Pc=6.

2、0MPa 工作转速：n=400018000r/min 轴 功 率：N 20000KW该系列压缩机属中、低压系列，可在单缸内实行单段、两段、三段压缩，也可从缸内抽气或向缸内加气。单缸内可布置2-10个叶轮，亦可组成多缸机组。该系列压缩机系从意大利新比隆公司引进技术.,9,二、BCL系列-垂直剖分结构,BCL、2BCL、3BCL系列 流量范围：Q=203000m3/min 最高工作压力：Pc=70MPa 工作转速：n=600018000r/min 轴 功 率：N20000KW该系列压缩机属中、高压系列，可在单缸内实行单段、两段压缩，亦可向缸内加气或从缸内抽气。单缸内可布置2-10个叶轮，并可组成多

3、缸机组。该系列压缩机系从意大利新比隆公司引进技术。,10,三、PCL系列长输管线离心压缩机,流量范围：Q=1700035000m3/h 最高工作压力：Pc=8.5MPa 工作转速：n=467010290r/min 轴 功 率：N25000KW该系列压缩机系从意大利新比隆公司引进技术，单缸内可布置1-3个叶轮，采用三元流动叶轮技术。结构紧凑，效率高，单级多变效率最高可达86，便于安装和维修，是天然气、油田气远程输送专用压缩机。,11,离心压缩机性能曲线,12,压缩机设计,沈鼓是按系列化积木式设计原理进行的。气体经过叶轮、扩压器、弯道、回流器（见图)完成一级的压缩，这些级不同的组合方式，就可以满足

4、不同的性能要求，就像“积木”一样.使用积木原理设计压缩机，是为了最大限度地满足用户对压缩机性能及可靠性的要求,同时也相对缩短了交货期。新比隆公司是按这种设计原理，国际上其他公司也大都采用这种原理。目前，积木原理设计压缩机已经不能满足要求，逐渐形成了变化多端的个性化特征设计,13,基本级示意图,14,压缩机(单轴式)设计技术,（1）、基本级数据库基本级(积木块)叶轮、扩压器、弯道、回流器基本级按叶轮直径区分13档：300、350、400、450、520、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500每一直径又分成10种型式：B(50o),Q(38o),

5、F(27o),H,L,V(高效二元)，T（宽 三元），U（窄三元），DHK（半开式），SVK（高能头）每一直径的一种型式又分成810种宽度b2，基本级数据库有 1210(810)个基本级(流量范围 3.5m3/min-3500m3/min，基本级压比 3.5)。经过20余年努力,沈鼓制造并验证了几乎全部基本级。,15,EXPECTED PREFORMANCE CURVES CASE 1-I/NORMAL PRESSURE POWER Gas handled:Charge GasInlet temp.:44.5Mol.Weight:28.69Inlet pressure:0.139MPa(A)S

6、peed:1.5654 rpm 2.5385 rpm 3.5116 rpm 4.4846 rpm 5.4577 rpm,16,EXPECTED PREFORMANCE CURVES CASE 1-I/NORMAL POLYTROPIC HEAD POLYTROPIC EFFICIENCY Gas handled:Charge GasInlet temp.:44.5Mol.Weight:28.69Inlet pressure:0.139MPa(A)Speed:1.5654 rpm 2.5385 rpm 3.5116 rpm 4.4846 rpm 5.4577 rpm,17,DMCL1004离心压

7、缩机剖面图,压缩机外型图,18,2MCL1004离心压缩机剖面图,压缩机外型图,19,2MCL806离心压缩机剖面图,压缩机外型图,20,离心压缩机结构及关键部件,21,离心压缩机的结构组成,压缩机主机主要由定子、转子及支撑轴承、推力轴承、轴端密封等组成。定子包括机壳、隔板、密封、平衡盘密封等转子包括主轴、叶轮、隔套、平衡盘、轴套、螺母、联轴器等,22,离心压缩机实体图,23,压缩机转子,压缩机的转子是压缩机的主要工作部件，包括主轴、叶轮、轴套、轴螺母、隔套、平衡盘和推力盘等。,24,2MCL806转子实体造型,25,转子动力学,压缩机转子动力特性分析软件包RBSP 转子轴承系统的动力分析采用

8、有限元法，使力学模型更完善，计算精度更高，数值稳定性更好。轴承的动力特性系数由理论分析计算，再通过实验和试车的振动测试参数识别为依据加以修正，有较好的针对性和可靠性。力学模型考虑了轴段、叶轮的转动惯量、陀螺力矩、轴向压力、齿轮啮合力、联轴器等多种因素，对平行多轴转子，考虑了弯曲振动和扭转振动的耦合作用，计算手段更为先进。轴承参数数据库BPDB。,26,转子不平衡响应曲线(1),27,转子不平衡响应曲线(2),28,叶轮,叶轮也称为工作轮。气体在叶轮叶片的作用下，跟着叶轮作高速旋转。气体受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使气体通过叶轮后的压力得到了提高。,29,叶轮材料的防腐蚀考虑,3

9、0,强度与振动,沈鼓拥有完整的强度与振动计算软件包，计算结果精确。出厂的几百台压缩机已经证明了软件包的可靠性。CALC47叶轮强度计算软件包CMP叶轮强度计算软件包ANSYS叶轮强度计算软件包轴系扭振的分析与试验 沈阳鼓风机厂不但具有弯曲临界转速的分析能力，同样在轴系扭转分析上也有专有软件，并在试验室建立了扭转试验台，在大庆裂解气压缩机三缸机械运转试验中成功地进行了轴系的扭振测量，结果令人满意。,31,叶轮强度计算自动划分网格图,32,叶片应力分布图,33,通过PRO-ANSYS接口做叶轮强度分析,34,叶轮的加工,利用从意大利、美国引进的SREGENT-1200H和T-35五座标联动数控加工

10、中心，应,用美国北方工程公司NREC数控软件，选择刀具、走刀工艺路线、切削用量、进行三维数学计算、三维实体造型等数控编程，在锻件盘料上铣制加工出三元流动叶轮叶片。,35,主轴,主轴的作用是支持旋转零件及传递扭矩。转子上的 轴套、隔套等是通过过盈热装在主轴上，叶轮是通过过盈热装在主轴上，传递扭矩方式是通过过盈或键，其它零件则通过螺纹固定在轴上。主轴的轴心线确定了各旋转零件的几何轴线。,36,平衡盘,在多级离心压缩机中，由于 每级叶轮两侧的气体压力不等，使转子产生了指向低压端的轴向 力，这种力必须平衡掉。平衡盘 就是利用其两侧的压差来平衡轴 向力的零件。平衡盘只平衡部分轴向力，其余轴向力由推力轴承

11、来承担。这部分残余轴向力对保证转子运转的稳定有积极的作用。,平衡盘,37,推力盘及其它零件,平衡盘只平衡掉部分轴向力，其余轴向力由推力轴承来承担。部分残余轴向力是通过推力盘传给推力轴承的。轴套是保护轴不被伤害的零件。隔套是保护轴不被伤害并能使叶轮轴向定位的的零件。轴螺母是轴上零件定位后的锁定零件。,38,压缩机壳体,压缩机机壳是压缩机的工作室，也是压缩机的骨架，它必须有良好的密封性。沈鼓在结构设计方面紧跟国际同行业的技术，尤其是机壳，由铸造壳体转化到焊接机壳，由整体机壳演化到分体组装式壳体。这些变化最大限度地减少质量事故，同时还能大幅度地提高加工质量和效率，节省成本，保证产品交货期。压缩机机壳

12、有垂直剖分和水平剖分两种形式，分别用于不同的压力范围。,39,机壳,近年来，压缩机的机壳主要采用焊接结构机壳。焊接机壳解决了铸造机壳常出现的气孔、夹渣、裂纹等缺陷而需要反复补焊甚至精加工后报废的技术关键，不仅保证了压缩机制造质量，而且确保产品生产周期。我厂焊接机壳的设计和制造技术都达到了当代世界先进水平。机壳的材料采用16MnR，对于较厚的法兰则采用16Mn锻件。压缩机的进出风口形状复杂，我们采用铸造（材料为ZG230-450）后再焊接在主壳体上的方案。,40,机壳应力分布图,41,隔板,隔板的作用是把压缩机的每一级隔开，将各级叶轮分隔成连续性流道，隔板相邻的面构成扩压器通道，来自叶轮的气体通

13、过扩压器把一部分动能转换为压力能。隔板的内侧是迥流室。气体通过迥流室返回到下一级叶轮的入口。迥流室内侧有一组导流叶片，可使气体均匀地进到下一级叶轮入口，并调整气体的流动方向。,42,隔板,压缩机的隔板均采用铸件或焊接件，铸件材料为ZG230-450或QT400-18,焊接件材料为16Mn或Q235-A。,43,级间梳齿密封,压缩机级间密封采用迷宫密封，在压缩机各级叶轮进口圈外缘和隔板轴孔处，都装有迷宫密封，以减少各级气体回流。迷宫密封一般是采用铝合金制成，用铝合金这种较软的材料主要是为了避免损坏轴套和叶轮。,44,梳齿密封（Labyrinth）,压缩机的级间密封、叶轮口圈密封、轴端密封、平衡盘

14、密封及油密封均采用梳齿密封（Labyrinth）。密封材料为ZL104（铸铝）。如果采用注水技术后，密封材料改用具有防腐蚀的LF12（防锈铝）。,ZL104（铸铝）相当于ASTM B26,355LF12（防锈铝）相当于ASTM,45,平衡盘密封,压缩机平衡盘上一般也装有迷宫密封，这是为了尽量减少平衡盘两边的气体泄漏。对2MCL(2BCL)型压缩机，在两段之间，即转子中间部分的平衡盘上也要装迷宫密封，以减少中间级出口和压缩机最终出口间的气体泄漏。结构与级间密封类似。,平衡盘密封,平衡盘,46,轴承选用,机组各缸体的支撑和推力轴承均采用可倾瓦式，使转子在运转时在最佳位置，不会产生油膜振荡，保证机组

15、运行平稳。我们推荐采用节能型的喷油轴承，这种轴承能减少润滑油和功率的消耗，减少润滑油供油设备的投资。,47,支撑轴承选用,节能型的可倾瓦式支撑轴承采用多油膜型式的强制润滑，各瓦块单独供油。,48,推力轴承选用,本机组采用自动平衡可倾瓦推力轴承（又称金斯伯雷型式）。这类轴承装有一系列杠杆（水平调节连接器）来控制瓦块的高度，从而使瓦块都能均匀承受载荷。,49,推力轴承选用,节能型的自动调节可倾瓦式推力轴承采用多油膜型式的强制润滑，各瓦块单独供油。支撑、推力轴承供货商：Kingsbury Waukesha,50,密封系统,离心压缩机一般采用如下几种形式的密封系统浮环密封机械密封干气密封浮环密封：这种

16、密封是一种非常成熟的密封形式，沈阳鼓风机厂对这种密封的设计、制造和使用也已有二十多年的历史。干气密封：干气密封是近十年来发展起来的新技术，在目前的压缩机中普遍采用，其特点是泄漏量少，操作维修简单，运行费用低，但一次投资较高。,51,干气密封体,本产品采用串联干气密封（Tandem）干气密封供货商：JOHN CRANE Co.LTD EKK EAGLE INDUSTRY Co.LTD FLOWSERVE Co.LTD BURGMANN Co.LTD,52,密封系统,53,密封控制系统的集合表盘,本产品干气密封的控制系统仪表全部安装在一个集合表盘上，各接口均可采用法兰连接。,54,膜片联轴器,离心

17、压缩机是通过联轴器传递扭矩的。膜片联轴器是近几年发展起来的一种新型联轴器。具有无油润滑、无磨损、自动对中性好及重量轻等特点。沈鼓与西安交通大学合作联合开发各种高、低速膜片联轴器设计软件，并由沈鼓自己设计制造，基本取代了齿式联轴器。近年来膜盘联轴器发展迅猛。,55,膜盘联轴器示意图,56,膜盘联轴器,57,机组公用底座,压缩机各缸体安装在一个公用底座上，由型钢焊接而成。材料为Q235-A,58,离心压缩机系统,59,压缩机的辅助设备,压缩机安装在底座上，通过底座固定在水泥基础上。通过油站来提供润滑或密封用油，有时需要气体冷却器来降低气体温度，冷凝的液体通过气液分离器来分离掉；对于电机驱动的压缩机

18、，还需要配备变速机；在机组旁布置油、气管线等。为了保证压缩机的长期稳定运行，还配备了可靠的控制系统和防喘振系统。,60,油站,沈鼓的油系统设备，在设计上不断创新；在制造工艺和制造质量上不断完善，现已形成了完整的设计上先进、结构上合理，运行中可靠的油系统设备系列。,沈鼓还可为用户进行国内、外各种机组油系统设备的改造及配件供应，并可根据用户的要求采用美国石油学会API标准、美国ISO标准、美国ANSI标准、意大利新比隆公司ITN标准及ECC设计规范、德国DIN标准等国际有关标准进行各种机组油系统设备的设计与制造。,61,高速重载齿轮装置,齿轮传递功率55,000KW齿轮工作转速48,000r/mi

19、n齿轮线速度可高达172m/s齿轮制造精度为GB10095-88（4-5）级精度相当AGMA390标准（14-15）级精度齿轮的齿面镀铜；齿根全圆弧过渡圆角；齿根喷丸等特种配套工艺。应用精滚、插齿、剃齿、磨齿等,多种齿轮加工工艺来满足不同的设计技术要求，而且能够磨削高精度的齿廓、齿向修形的齿轮，保证高速齿轮在动态负荷条件下的最佳啮合效果。,62,控制系统,鼓风机和压缩机组的控制系统是实现对主机、辅机及拖动主机的原动机的启动、运行的监视、报警、联锁的综合控制系统。目前，控制手段已由常规的模拟仪表逐渐过渡到计算机来实现，以满足不同用户的需求。,63,计算机控制系统的主要功能,压缩机的防喘振控制汽轮

20、机的调速机组的振动-位移保护机组的报警-联锁保护润滑油-密封油油压调节流量控制在线诊断报表打印用户提出的其他工艺流量要求,64,压缩机组、汽轮机组及其相关工艺流程的:工业计算机控制系统仪表系统低压电控系统高压电控系统用户的技术培训现场安装、服务运行保驾跟踪回访等等,仪表控制成套范围,65,防喘振控制系统,不受气体分子量和温度变化等影响的防喘振控制算法喘振控制线的安全边界能够自动调整比例功能浮动设定点跟踪功能适配增益和防喘振阀快开/慢关响应速度控制与喘振控制的解耦功能具有手动/自动无扰动切换功能抗积分饱和功能,66,压缩机机组布置及基础,67,压缩机装置布置图,68,压缩机装置基础设计布置图,6

21、9,关键部件检验,70,关键部件的检验,沈阳鼓风机厂具有完善的检测设备和手段。完全按国家标准（及 API 标准），从材料进厂到产品出厂制造全过程进行检测与试验。,71,关键部件的检验,1、主要转动零件（如叶轮的轮盘、叶片、主轴、齿轮、联轴器等）和静止部件（如筒体、端盖等）的材料进厂后，都要100%地取样做化学成份分析，100%作超声波探伤检验。2、关于叶片焊缝。随着焊接、热处理、超转、机械运转试验后，要多次进行着色检验，确保焊缝的质量。,72,关键部件的检验,3、转动部件、筒体、端盖、齿轮等零部件均要在热处理后作机械性能检验，符合设计要求才能进行精加工。4、每一个叶轮均要按API617标准做工

22、作转速的115%转速的超速试验，试验后检查焊缝及叶轮的变形状况，符合标准才能使用。,73,叶轮超速试验机,用于叶轮超转试验,74,关键部件的检验,5、每一个叶轮均要单独进行动平衡，转子 要做动平衡试验，甚至做高速动平衡。6、机壳、压力容器、分离器等受压部件，均要做水压试验。机壳还做气密泄漏试验。,75,高速动平衡机,76,出厂试验,77,出厂试验,出厂试验 除机械运转试验外，还可以进行：性能试验、闭式循环试验、全速全压全负荷试验等。沈鼓厂有从国外进口的一套先进的压缩机、鼓风机和通风机出厂机械运转试验和气动性能试验的测试仪器及计算机系统，由计算机自动采集数据并处理，可以输出符合国内外标准规定的或用户在合同中特殊要求的自选试验项目的数据和各类曲线，例如:性能数据和曲线，振幅、频谱图、波瀑图、相位变化图等。,78,试车台单台机组试车放大图,79,16个试车台位的自动化试车系统,80,感谢各位对沈鼓公司,的大力支持和帮助,