CSTS二氧化碳压缩机工艺仿真.pdf

CO压缩机单元

2

仿真培训系统软件说明书

北京东方仿真软件技术有限公司

2009年1月

目录

第一章装置概况

第一节单元简介

1.离心式压缩机工作原理

2.离心式压缩机的喘振现象及防止措施

3.离心式压缩机的临界转速

4.离心式压缩机的结构

5.汽轮机的工作原理

第二节工艺流程简述

1.CO2流程说明

2.蒸汽流程说明

第三节工艺仿真范围

第二章主要设备列表

第三章正常操作工艺指标

第四章工艺报警及联锁系统

1.工艺报警及联锁说明

2.工艺报警及联锁触发值

第五章工艺操作规程

第一节冷态开车

第二节正常停车

第六章事故列表

第七章仿真DCS画面

1/23

第一章装置概况

第一节单元简介

CO2压缩机单元是将合成氨装置的原料气CO2经本单元压缩做工后送往下一工段

尿素合成工段，采用的是以汽轮机驱动的四级离心压缩机。其机组主要由压缩机主机、

驱动机、润滑油系统、控制油系统和防喘振装置组成。

1.离心式压缩机工作原理

离心式压缩机的工作原理和离心泵类似，气体从中心流入叶轮，在高速转动的叶

轮的作用下，随叶轮作高速旋转并沿半径方向甩出来。叶轮在驱动机械的带动下旋转，

把所得到的机械能转通过叶轮传递给流过叶轮的气体，即离心压缩机通过叶轮对气体

作了功。气体一方面受到旋转离心力的作用增加了气体本身的压力，另一方面又得到

了很大的动能。气体离开叶轮后，这部分速度能在通过叶轮后的扩压器、回流弯道的

过程中转变为压力能，进一步使气体的压力提高。

离心式压缩机中，气体经过一个叶轮压缩后压力的升高是有限的。因此在要求升压较

高的情况下，通常都有许多级叶轮一个接一个、连续地进行压缩，直到最末一级出口

达到所要求的压力为止。压缩机的叶轮数越多，所产生的总压头也愈大。气体经过压

缩后温度升高，当要求压缩比较高时，常常将气体压缩到一定的压力后，从缸内引出，

在外设冷却器冷却降温，然后再导入下一级继续压缩。这样依冷却次数的多少，将压

缩机分成几段，一个段可以是一级或多级。

2.离心式压缩机的喘振现象及防止措施

离心压缩机的喘振是操作不当，进口气体流量过小产生的一种不正常现象。当进

口气体流量不适当地减小到一定值时，气体进入叶轮的流速过低，气体不再沿叶轮流

动，在叶片背面形成很大的涡流区，甚至充满整个叶道而把通道塞住，气体只能在涡

2/23

流区打转而流不出来。这时系统中的气体自压缩机出口倒流进入压缩机，暂时弥补进

口气量的不足。虽然压缩机似乎恢复了正常工作，重新压出气体，但当气体被压出后，

由于进口气体仍然不足，上述倒流现象重复出现。这样一种在出口处时而倒吸时而吐

出的气流，引起出口管道低频、高振幅的气流脉动，并迅速波及各级叶轮，于是整个

压缩机产生噪音和振动，这种现象称为喘振。喘振对机器是很不利的，振动过分会产

生局部过热，时间过久甚至会造成叶轮破碎等严重事故。

当喘振现象发生后，应设法立即增大进口气体流量。方法是利用防喘振装置，将

压缩机出口的一部份气体经旁路阀回流到压缩机的进口，或打开出口放空阀，降低出

口压力。

3.离心式压缩机的临界转速

由于制造原因，压缩机转子的重心和几何中心往往是不重合的，因此在旋转的过

程中产生了周期性变化的离心力。这个力的大小与制造的精度有关，而其频率就是转

子的转速。如果产生离心力的频率与轴的固有频率一致时，就会由于共振而产生强烈

振动，严重时会使机器损坏。这个转速就称为轴的临界转速。临界转速不只是一个，

因而分别称为第一临界转速、第二临界转速等等。

压缩机的转子不能在接近于各临界转速下工作。一般离心泵的正常转速比第一临

界转速低，这种轴叫做刚性轴。离心压缩机的工作转速往往高于第一临界转速而低于

第二临界转速，这种轴称为挠性轴。为