广安轻烃站天然气膨胀机培训教材版.ppt

四川简阳瑞特机械设备有限公司 天然气透平膨胀机 培训资料 中国.广安 目录 透平膨胀机的应用与分类 1 透平膨胀机工作原理简介 2 透平膨胀机内部结构组成 3 透平膨胀机仪控系统简介 5 透平膨胀机操作步骤及注意事项 6 7 透平膨胀机的日常使用与维护说明 透平膨胀机供油系统简介 4 第一章：增压透平膨胀机原理简介 1.1 透平膨胀机的应用： 总所周知，绝热等熵膨胀是获得低温的重要效应之一,也是对外做功的一个重要热力过程,而透平膨胀机则是实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械。目前,从空调设备、低温环境模拟到空气与多组分气体的液化分离以及极低温氢、氦的液化制冷,都有透平膨胀机的实际应用。 在能源的综合利用方面,透平膨胀机作为回收能量的机械也得到了广泛的应用。例如高炉气透平膨胀机、石油催化裂解再生气透平膨胀机、化工尾气透平膨胀机、烟气透平膨胀机、天燃气透平膨胀机、液化天燃气透平膨胀机、液化天燃气冷热发电透平膨胀机、排热回收利用的郎肯循环透平膨胀机等。 对于应用天燃气作为燃料的国家,利用液化天燃气的冷量是很重要的,可以利用冷热进行发电。按利用的方法有直接膨胀、直接膨胀加郎肯循环以及混合工质等三种。不管是那一种方法,都是采用透平膨胀机回收功率。 1.2 透平膨胀机的分类： 透平膨胀机是利用工质流动时速度的变化来进行能量转换的，因此也称为速度型膨胀机。工质在透平膨胀机的流通部分中膨胀获得动能，并由工作轮输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能与温度。透平膨胀机有多种分类方式，下面简单介绍几种： 第一章：增压透平膨胀机原理简介 1.2.1 根据反动度（工质在工作轮中膨胀的程度称为反动度）的大小分：反动式透平膨胀机、冲动式透平膨胀机（反动度很小甚至接近于零）； 1.2.2 根据工质在工作轮中的流动方向分：径流式透平膨胀机（气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动）、径-轴流式透平膨胀机(气体由径向流入工作轮而由轴向流出)、轴流式透平膨胀机(气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动)； 1.2.3 根据级数多少分：单级透平膨胀机、多级透平膨胀机。为了简化结构、减少流动损失，一般采用单级或有几台单级组成的多级膨胀； 1.2.4 根据透平膨胀机的制动方式分：增压式透平膨胀机、风机制动式透平膨胀机机、电机制动式透平膨胀机等。 由于广安轻烃站所用的膨胀机为单级增压透平膨胀机，此膨胀机既属于反动式透平膨胀机，又属于径－轴流式透平膨胀机，因此本次主要介绍增压透平膨胀机的工作原理、内部结构与操作步骤和注意事项等。 第二章：增压透平膨胀机原理简介 2.1 透平膨胀机的工作原理： 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，是保证整套空分设备及天然气液化设备稳定运行的心脏，其主要原理是利用有一定压力的气体在膨胀机内进行绝热等熵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。与此同时膨胀机所输出的能量由同轴压缩机回收或由制动风机、电机等消耗。 透平膨胀机外观 第二章：增压透平膨胀机原理简介 膨胀机主要是被用来生产冷量造成低温，其工作的对象主要是气体。当气体具有一定的压力和温度时，就具有一定的能量，即由压力而体现的势能与由温度所体现的动能。这两种能量总称为内能。而膨胀机主要的作用是利用气体通过膨胀机的过程中的内能降低并对外输出功使气体的压力和温度大幅度降低从而达到制冷与降温的目的。 增压透平膨胀机整体流程系统示意图 第二章：增压透平膨胀机原理简介 膨胀机主要的工作是在喷嘴及叶轮中完成。喷嘴是一种由多个精心设计的叶片所组成的喷射通道（即喷嘴流道）。当高压的气体通过喷嘴流道时，由于喷射作用使气体的速度迅速上升并达到或者超过音速，而气体的压力和温度则很快下降，从而达到降温的目的。 叶轮则是接受从喷嘴出来的高速气体，由于喷嘴出来的气体其速度达到或超过音速，而且温度已经大幅度降低，当高速气体冲击叶轮的叶片时，使叶轮高速转动。叶轮是一个由多个叶片所组成轮子，气体从半径方向流入，而从与主轴轴线平行方向流出，称为径-轴流叶轮。叶轮中每两个叶片围成一个通道，该通道是经过精心的设计，而且是渐渐扩大的。当高速、低温的气体通过叶轮通道时，叶轮高速转动，使气体的速度很快下降，同时气体在不断变大的通道中流动时压力也进一步下降，因为压力与速度下降使气体的内能的降低，这样气体温度进一步大幅度降低，从而达到降温与制冷的目的。由于膨胀机轮子的飞速转动，带动了与膨胀机轮子在同一轴上另一端的增压机叶轮的转动，压缩了通过增压机叶轮气体。