天然气透平膨胀机工作原理
天然气透平膨胀机工作原理
天然气透平膨胀机工作原理
第一部分基础理论简介
一、概述
目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。
二、膨胀机的形式
1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高压力、大膨胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、操作维护复杂。
2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重量轻、结构简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适宜于大流量、中高压力而初温较低。
按工作原理分：
1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行；2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。
按气流流流动方向分：
1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动；
2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动；3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。
三、透平膨胀机基本结构及工作原理
1、基本结构
膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成
膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器
制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳
2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳
3）电机或油制动器
机身：支撑和隔热作用
2、工作原理
1）气体在喷嘴中流动
设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度能并且使
气流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压差推动着气流流动。当气流通过喷嘴时由于减压膨胀而使焓值降低，即使压力、温度下降，这些焓降转变成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速度，因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各种损失。
喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段
主体段又可分为2类：渐缩喷嘴（当喷嘴出口马赫数小于等于1）
缩放喷嘴（当喷嘴出口马赫数大于1）
2）气体在工作轮中的流动（反动式透平膨胀机）
工作轮的作用：
（1）把喷嘴出来的高速气体的动能，通过工作轮转化为机械能并由主轴外输出做功，以降低内能使温度进一步降低。
（2）使气体在工作轮进一步膨胀做功，进一步降低气体的焓值和温度；
（3）改变气体的流动方向，使它由径向转化为轴向流动
反动度：气体在工作轮中膨胀的程度
反动度（ρ）=工作轮内的等熵焓降（h2s）/总的等熵焓降（h0）
工作轮结构：目前常用的是带径向叶片的半开式和闭式叶轮
工作轮可分为主体段：使气流由外圆向中心的径向流动
导流段：使气流由径向转为轴向流动（减少流动损失，提高效率）
3、气体在扩压器中的流动
为了使工作轮流道避免减速运动，以减少流动损失（工作轮出口速度可达到50—80米/秒，甚至更大），为了充分利用能量及减少管道流动摩擦损失，在工作轮出口外设置扩压器（与喷嘴作用相反）。
四、透平膨胀机的组成
主机、密封气系统、供油系统、仪控系统
1、主机：主机由蜗壳、转子、喷嘴、传动机构、轴承、密封、机身
1）蜗壳；它是为了使气流顺利改变方向并均匀分配给喷嘴，原则上保证气流在出口内圆上成轴对称流动。材料为铝合金、铜合金或不锈钢。
2）喷嘴：透平能量转换的主要部件，近年来均采用叶片可以转动的可调喷嘴，以调节流道的通流面积，从而调节气量。材料为3Cr13或2 Cr13等。
3）转子：由主轴、膨胀机工作轮、增压机工作轮及轴封组成。
通常采用的双旋臂转子，即两个工作轮外伸在两个轴承之外，转子是透平的核心部件，除要求有良好的空气动力性能外，由于它是高速转动零件，还要求有较高的动平衡精度及要求自振频率（临界转速）远离其工作转速。
4）轴封：避免膨胀段的冷气体向常温段的轴封泄漏，不仅造成冷损失而且会使轴承的润滑油冻结而造成损坏，因而采用轴封加以阻止。轴封形式为迷宫密封，一种非接触式动态密封。5）压机轮：回收膨胀机发出的功，仅是一种制动器。6）主轴：传递功率的零件，一段在常温，另一段在低温下工作，要求有足够的刚性、强度。材料为不锈钢或合金钢。
7）传动机构：调节转动叶片的角度，以改变喷嘴流道的面积而设定，通常有手动及遥控两种。
8）轴承：支撑主轴并保证主轴顺利稳定运转，为了保证主轴的轴向定位并承受一定的轴向力，除径向轴承外，还有推力轴承，常用的有油及气体轴承。
油轴承：承载能力大，可靠性好，轴承线速度可达70米/秒。油轴承具有承载能力必须具备三个条件：存在油楔、具有相对运动、油有一定的粘性。
气体轴承：小型高速转子
9）机身：水平剖分式及整体式
2、密封气系统
由于透平膨胀机侧通常工作在低温状况之下，而其轴承机身有处在常温环境之中，为了减少高压低温气体通过迷宫密封的泄漏而降低冷量损失，防止轴承润滑油冻结造成整个机组失效，在机组中采用常温的密封气体通入密封中段，以阻止低温气体向轴承段泄漏，保证机组的安全。
3、润滑油系统
油田气透平膨胀机一般工作在压力高、转速高的环境下，因此对轴承的润滑供油系统有比较高的要求，主要是供油压力、油量、清洁度及油气分离等。
供油系统主要有以下几部分组成：
1）油箱：采用密封的压力油箱，有利于进入油箱气体的回收利用，防止可燃气体的外漏。
2）油泵：连续提供应具有一定压力、油量的润滑油
3）油冷却器：冷却通过轴承后温度上升的油，保证油的粘度。
4）油过滤器：过滤油中的固体微粒，保证润滑油的清洁度。
5）蓄能器：贮油蓄能作用，保证因停电等突然故障能向机组有一分钟左右供油量，从而保证机组的安全。
6）油气分离器：分离进入油箱的润滑油中的气体。
7）液流阀或安全阀：调节供油压力或保证油泵出口压力不过高。
4、仪电控系统
适时监控机组运转情况及采集机组运行数据，保证机组安全运行。
五、透平膨胀机的调节
透平膨胀机提供了低温装置所需的主要冷量，为了维持装置的冷量平衡及适应装置工况的改变，要求对膨胀工况能进行调节，特别是天然气透平膨胀机，更要求机组能适应气源及装置的工况变化。
膨胀机的制冷量Q决定下列因素：
Q=GH sηs
G：通过膨胀机的气量
H s：通过膨胀机工质的等熵焓降
ηs：膨胀机的等熵效率
1、透平膨胀机的特性曲线
为了充分利用压力能来最大限度地提供冷量，提高整个装置的经济性，要求透平膨胀机有较高的效率，并使透平膨胀机在最佳工况下运行，在透平膨胀机运行中影响效率最大的一个因素是特性比U1/C0，U1是工作轮外圆处的线速度，C0是在理想状态下，通过透平级工质的理论等熵焓降H s全部转化为工质动能时获得的理论速度，在设计时根据设计点我们已取好该值，从而得到机组的转速，因此必须保证一定的转速，相当于保证一定的特性比U1/C0，才能保证机组的运行效率最高，由于天然气环境工况变化频繁，所以机组转速有一定的波动，在一定范围内的波动，也能保证较高的效率，从而满足整个装置的需要。
2、透平膨胀机的调节
由于各种原因会使装置工况发生变化，从而波及膨胀机工况变化，使膨胀机偏离设计工况，造成损失的增加，效率的降低，因此为了提高装置运行的稳定性、经济性，应设法调节膨胀机的运行工况。由于H s是由装置提供给膨胀机进出口状态参数决定的，在一般情况下不希望改变进出口状态参数进行调节，但对于油田气膨胀机来说，由于其特殊环境与要求，调节的主要目的是最大限度地提高制冷量。
介绍几种天然气透平膨胀机的调
节方法：
1）改变机组进出口压力，以改变整个机组的膨胀比，在工况允许的条件下节流或提高压力的方法来改变机组进出口压力，使机组制冷量增大或减小来满足装置对冷量的需求。
2）改变可调喷嘴的开度改变机组气体的通过量，从而得到装置所需的冷量。
3）采用增压压缩机旁路来改变机组转速，使机组在最佳工况下运转。即改变旁路的气量及制动功率来改变机组的转速，使机组稳定高效运转。
第二部分操作与维护
一、仪控系统
此控制系统用于冀东油田天然气处理25万方/天LPG装置。仪控系统作为该套设备的重要组成部分，用来有效地监视和控制成套设备中的各主要部机的工艺参数，并对主要阀门进行自动控制或手动遥控，同时通过逻辑控制和联锁保护设施确保整套装置长期、安全、稳定运行。
本仪控系统以PLC集中控制为主，仪表板操作相结合的原则，主要工艺参数通过通讯进入DCS系统。按工艺要求完成全部工艺参数的显示、报警、调节操作等。
仪控系统所采用的各种仪表的具体型号规格及具体配置情况，请参阅带控制的工艺流程图和仪表明细表。
说明：本系统包括仪控系统；电控系统组成。电控系统由大港设计院设计。
1. 系统的说明
1.1膨胀机
1.1.1 膨胀机进口紧急切断阀
它是由二位三通电磁阀、ESD紧急切断阀、PLC的触摸屏通过触摸操作组成，当就地/离线钥匙切换开关位于就地位置，联锁条件消除后电磁阀带电才能进行打开ESD紧急切断阀；当转速大于等于60000转/分、油差压小于等于0.6MPa、推力负荷大于1.9 MPa、膨胀机X、Y轴振动大于等于48um、膨胀端轴承温度大于等于75℃和增压端轴承温度大于等于80℃、油箱温度小于10℃、膨胀机回油温度大于等于80℃、正压防爆柜压力低于50Pa、现场PLC柜上或DCS的停车信号，可以使膨胀端进口二位三通电磁阀失电，通过快速关闭膨胀机进口ESD紧急切断阀，使膨胀机停止运行。
1.1.2膨胀端进、出口旁通调节阀
膨胀机进、出口旁通调节阀由DCS进行控制，当膨胀机在紧急停车时，全开或开度满足因膨胀机紧急停车时避免造成膨胀端进口压力过高。
1.1.3膨胀端进口压力调节喷嘴机构
通过检测膨胀端进口压力，PID手动或自动控制喷嘴调节机构。当膨胀机紧急停车时全关喷嘴执行机构。
1.1.4油箱压力调节阀
通过检测油箱压力, PID手动或自动控制油箱压力调节阀.
1.1.5增压端旁通调节阀
膨胀机增压端进、出口旁通调节阀由PLC进行自动或手动进行调节，在停车时旁通阀全开，不能进行自动调节。膨胀机组运行后，在机组运行稳定时，增压端进、出口旁通调节阀投入自动控制，由增压端进口流量及增压端进口温度和压力补偿后自动控制增
压端旁通调节阀调节流量。在机组增压端出现流量小于机组正常流量的60%时机组运行可能出现喘振现象、转速高报警、机组ESD 紧急切断阀的电磁阀关闭时，全开旁通调节阀。
1.2供油系统
1.2.1油箱油温大于等于35℃停电加热器，小于等于15℃启动电加热器，通过PLC送出一开关量控制中间继电器一无源常开触点信号给电控完成启停加热器（设计院设计）。电控要求：就地开关、就地运行状态信号灯、就地启停控制按钮、送出运行信号去PLC（要求电控提供一无源常开触点）、输出380V 5KW去撬块的电加热器。
1.2.2油差压控制
根据油差压的大小自动调节回油的大小，油差压小于等于0.6Mpa时报警，并从PLC送一开关量控制中间继电器一无源常
开触点信号给电控允许启动辅助油泵，油差压大于2 Mpa时，停止辅助油泵并从PLC送一开关量控制中间继电器一无源常开触
点信号给电控允许停止辅助油泵，以上电控由设计院设计。当油差压小于等于0.6 Mpa时联锁停膨胀机。电控要求：就地辅助油泵转换开关（油泵Ⅰ运行，油泵Ⅱ备用；停止。油泵Ⅱ运行，油泵Ⅰ备用、停止）。就地运行状态信号灯、就地启停控制按钮、送出油泵Ⅰ和油泵Ⅱ运行信号给PLC（要求电控提供油泵Ⅰ和油泵Ⅱ各一对无源常开触点）、输出2组 380V 11KW去PLC
副柜接线盒。
1.3 密封气系统
密封气出油箱温度小于等于10℃时报警。
1.4 注油泵系统
注油泵电控系统（设计院设计），要求电控提供：就地开关、就地运行状态信号灯、就地启停控制按钮、送出运行信号给PLC（要求电控提供一无源常开触点）、输出380V 4KW去撬块上注油泵。
1.5 油箱温度控制、风机运行控制、备用油泵启停控制、注油泵运行状态等接口尺寸、安装位置参照PT557.81000 控制柜图第11张。电控去PLC各点运行信号为KVVP-12×1.5mm电缆一根；PLC去电控控制电缆为KVVP-12×1.5mm电缆一根。长度、型号：由现场情况设计院设计。其余各油泵、电加热器、空冷器风机供
电电缆、就地开关、运行信号灯等，长度、型号：由现场情况设计院设计。
2 仪空系统代号的编制及说明
2.1 参数代号
压力温度流量阻力液位转速手动振动
P T F
Pd L S H X
2.2功能代号
指示变送报警联锁控
制测量补偿逻辑
I T A
S C E Y
UZ
3. 操作及说明
3.1操作在PLC触摸屏上进行，当PLC触摸屏上电后进入主画面，还可通过膨胀机流程上的按钮进入相关画面进入联锁报警信息、联锁动作情况、报警情况、数据表、解除密码输入、解除联锁状态情况。
3.2触摸膨胀机流程上相应的进、出口及各压力调节阀门可以进入相关的操作画面，画面上显示如下：阀门开度调节、阀门开
度显示、相应的进、出口压力或差压，检测点测量值显示、可对设定值进行修改（安全范围内才能进行有效输入设定值）。对阀门进行手/自动切换操作，PID参数的调节，同时触摸屏上可观察到阀门的开（100）/（0）关情况等。膨胀机流程上有膨胀端喷嘴调节阀、油箱压力调节阀、增压机进口压力调节阀、轴承差压调节阀、ESD阀紧急切断阀等。
3.3膨胀端喷嘴调节阀：触摸主流程图上相应的阀门，在主流程图上弹出该阀的调节图，触摸比例对应的数值弹出数值键盘，输入有效值范围，范围外值输入无效，调节比例值越大起放大调节阀的幅度，数值越小相反；积分调节的有效范围值输入
0-100，积分越大阀门跟踪设定值的时间越短；设定值输入值、检测值显示、阀门开度、手动/自动切换、手动值输入、开大和关小阀门等。其余调节阀图与喷嘴调节阀图类似。
3.4联锁报警信息：显示各报警联锁状态情况，由序号、联锁报警发生时间、恢复时间、联锁报警说明等通过按钮可观察序号内120条信息。联锁动作情况：由各联锁点的联锁名称、当前值、联锁动作值组成。当机组满足启动条件时，按下复位按钮复位联锁状态，无闪烁联锁条时可进行机组启动。
3.5数据表：显示机组的参数的显示。解除联锁密码输入：触摸输入密码弹出键盘正确的输入密码（该密码不向操作员开放），密码正确时显示1不正确显示为0，输入密码正确按下进入联锁画面图，进入解除联锁情况画面。解除联锁情况：由转速
2.1 油箱加热器投入自动工作；油箱温度小于15℃，油箱加热器工作；大于35℃油箱加热器停止工作; 油箱温度小于10℃不能启动膨胀机。
2.2 全开油泵进、出口阀，旁通阀。
2.3启动油泵1或油泵2,逐渐关闭旁通阀, 调节供油压力和回油压力之差至1.2Mpa(G)~1.6Mpa(G),并观察油过滤器前后差压小于0.35Mpa(G),检查各油压表是否正常,油路系统是否畅通,若供油温度超过40oC启动水冷器.
3、膨胀机进出口调节旁通阀处于DCS调节状态，增压机旁通阀处于全开状态。
4、手动打开膨胀机，增压机端进出口管道手动截止阀。
5、在所有报警联锁解除后，按下PLC柜的膨胀机启动按钮。
6、将喷嘴开度调整为5%~10%。打开膨胀机进口紧急切断阀，仔细观察主机启动情况和转速，逐渐开大喷嘴使转速达到25000转/分，保持10 ~30分钟观察各仪表判断运转是否正常（若有异常即关闭膨胀机进出口阀，待排除故障后在重新启动），然后缓慢升速到57000转/分，保持一小时，一切正常后在逐渐关闭增压机及膨胀机的旁通阀，并适当调整喷嘴开度，以维持适当的进口压力及转速，注意，第一次开车应严格按此程序进行，以后日常开车可直接缓慢地升速到规定转速。
7、膨胀机报警值：
下图只为PLC面板示意图，所标的值非本机组的准确值，准确值以PLC面板为准。
8、膨胀机联锁值：
下图只为PLC面板示意图，所标的值非本机组的准确值，准确值以PLC面板为准。
9、喷嘴DCS和现场PLC切换控制
膨胀机喷嘴控制需要交付DCS控制，先把膨胀机喷嘴控制切换到手动控制状态，DCS需要对喷嘴手动控制允许，并对喷嘴开度按输出值设定后，通知现场的操作人员，按下切换喷嘴现场控制到DCS控制，现场的喷嘴手动输入就移交到DCS控制了。
膨胀机喷嘴控制交付PLC控制，先把膨胀机喷嘴控制切换到自动控制状态，通知DCS操作人员，DCS需要对喷嘴手动控制切换到不允许，通知现场操作人员按下切换DCS控制到喷嘴现场控制，并对喷嘴开度按输出值设定后，最后把膨胀机喷嘴控制切换到手动控制状态，喷嘴手动输入就移交到PLC控制了。
10、停车
10.1正常停车逐步关闭喷嘴至全关
打开增压机及膨胀机的旁通阀
关闭膨胀机进出口阀
关闭增压机进出口阀
确认主机停止转动后停油泵
关闭密封气
关闭水冷器
10.2紧急停车：出现下列情况时因在主控室或现场进行紧急停车。
发现机组有异常声音或发出大量烟雾
出现及不正常运转记录，威胁机组安全
机组运转而无转速显示或显示不正常
喘振而无法排除
膨胀机进口带液，使机组运行声音沉闷而无法在2分钟内排除11、其他事项（如维护）参照使用维护说明书及工艺流程。
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各种发电机的工作原理
?各种发电机的工作原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。 <二>发电机的分类可归纳如下： 发电机分：直流发电机和交流发电机 交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 <三>发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 ·主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
空调压缩机工作原理
空调压缩机的工作原理 1、空调压缩机是在空调制冷剂回路中起压缩驱动制冷剂的 作用。工作回路中分蒸发区和冷凝区，室内机和室外机分别属于高压或低压区。压缩机一般装在室外中，压缩机把制冷剂从低压区抽取来经压缩机后送到高压区冷却凝结，通过散热片散发出热能到空气中，制冷剂也从气态变成液态，压力升高。制冷剂再从高压区流向低压区，经过毛细管喷射到蒸发器中，压力骤降，液态制冷剂立即变成气态，通过散热片吸收空气中大量的热量。这样，机器不断工作，就不断把低压区一端的热能吸收到制冷剂中再送到高压区散发到空气中，起到调节气温的作用。 2、空调在作制冷运行时，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸 入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室外换热气中放热变成中温高压的液体，中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变成低温低压的液体，低温低压的液体制冷剂在室内换热气中吸热蒸发后变成低温低压的气体，然后进入压缩机压缩，往复循环。 3、压缩机是制冷系统的心脏，无论是空调、冷库、化工制冷 工艺等等工况都要空压缩机这个重要的环节来做保障！ 制冷压缩机种类和形式很多，根据原理可分为容积型和速度型两类，其中容积式是最为普遍的。 那压缩机又是如何压缩空气的呢？
简单而说就是通过改变气体的容积来完成气体的压缩和输送过程！任何动力设备都需要一个动力来做功完成，压缩机也是一样，它需要一个电动机来带动。 容积型压缩机又分为往复活塞式和回转式两种。 往复活塞式是通过活塞在气缸内做往复运动改变气体工作容积；活塞式压缩机历史悠久，生产技术成熟。 回转式压缩机包括刮片旋转式压缩机 螺杆式压缩机，目前国内生产的空调器多采用旋转式压缩机； 蜗杆式压缩机主要用于大型制冷设备，现在一些大型商场办公楼内也有很多采用蜗杆式压缩机。 空调的基本原理是这样的，压缩机将冷冻剂压缩成高压饱和气体，这种气态冷冻剂再经过冷凝器冷凝。 通过节流装置节流之后，通入到蒸发器中，将所需要冷却的媒介冷却换热。例如将蒸发器连接到楼里的各个房间，蒸发器的蛇形管将同空气进行换热，再通过鼓风将冷气吹向空气洞中。 而蒸发器蛇形管内的冷冻剂换热后变成低压蒸气回到压缩机，在被压缩机压缩，这样循环利用就完成了制冷系统。 4、分析空调图
膨胀机的原理,基本构造,主要参数控制及意义。
膨胀机的原理，基本构造，主要参数控制及意义。 膨胀机的原理 气体的绝热膨胀，并对外做功，是获得低温的重要方法，透平膨胀机就是利用压缩气体在高压下进入膨胀机内膨胀到低压。由高压低速气体变为低压高速气体，在这个过程中与外界不发生热交换，因此，整个过程是绝热的。气体通过膨胀机后能量要减少，减少的能量就以功的形式输送出去，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。 透平膨胀机的分类 1按工作原理分，可以分为反动式和冲动式 透平膨胀机的工作是低速高压的气体，经过流道膨胀形成高速低压，即具有大动能的气流来推动叶轮，如果膨胀过程完全在静止的导流器中进行，叶轮所受的完全是气流的冲动。那么就是冲动式。如果气流在叶轮流通中还继续膨胀，这时在叶轮中除去接受从静止导流器中出来的动能外，在在叶轮流道还利用反作用原理产生向前的推力，这种透平膨胀机称为反动式。 2 按压力来分，可分为高压，中压，低压及超低压透平膨胀机。高压19---22兆帕膨胀到0.6----1.5兆帕[绝压] 中压2---5兆帕膨胀到0.6兆帕 低压0.5---1.0兆帕膨胀到0.13----0.14兆帕 超低压0.2---0.3兆帕膨胀到0.12兆帕 3 按级数来分可分为单级，双级，和多级 4 按制动方式分
[1] 风机制动 [2] 透平增压机制动 [3] 电机制动 [4] 油制动-------制动器为一系列位于转子和定子之间的油腔。 5万空分装置所配置的膨胀机，一台是杭氧的，另一台是阿特拉斯。杭氧膨胀机组组成示意图 换热器轴 过滤器膨胀端增压机供油装置透平膨胀机 透平膨胀机由---膨胀机蜗壳，-膨胀机轴，叶轮，轴承，轴封组成。膨胀端增压机----叶轮，扩压器，和蜗壳组成。 透平膨胀机流量调节----是通过一执行机构改变喷嘴角度来改变的。主要控制参数-----透平膨胀机进口温度，-透平膨胀机出口温度。 膨胀气量。
最新压缩机主要工作原理
主要工作原理 螺杆压缩机是利用一对相互啮合的阴阳转子来实现空气的持续吸气、压缩、排气等过程，主动转子为5纹螺旋，从动转子为6条齿槽，采用独特齿形，可产生高压缩效率。 1.空气从进气口吸入，充满封闭的齿轮间。 2.转子通过旋转的啮合使封闭的齿形的容积缩小，从而使空气得到压缩。 3.空气从敞开的齿间排出 以上过程随着转子不停的旋转啮合，不断产生脉动空气。 压缩空气中的水份来自何处？ 一般大气中的水份皆呈气态，不易察觉其存在，但若经空气压缩机压缩及管路冷却后，则会凝结成液态水滴。举例说明：在大气温度30°c，相对湿度75％状况下，一台空气压缩机，吐出量3nm3/min,工作压力为0.7Mpa,运转24小时压缩空气中约含100l的水份。 为何须要干燥的空气？ 假如没有使用任何可以除去水气的方法，立即可见的影响是造成产品品质不良，设备发生故障，严重影响生产流程，增加生产成本等不良后果，损失甚巨。 什么是露点温度？ 即是一种检测压缩空气系统干燥度的温度，换句话说，就是空气中水份凝结成水滴的温度。露点温度愈低，压缩空气中所含的水份就愈少。 冷冻式压缩空气干燥机根据空气冷冻干燥原理，利用制冷设备将压缩空气冷却到一定的露点温度后析出相应所含的水分，并通过分离器进行气液分离，再由自动排水器将水排出，从而使压缩空气获得干燥。 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。离心压缩机排气均匀，气流无脉冲，无油，性能曲线平坦，操作范围较宽。 压缩和压缩比 1、压缩 绝热压缩是一种在压缩过程中气体热量不产生明显传入或传出的压缩过程。在一个完全隔热的气缸内上述过程可成为现实。等温压缩是一种在压缩过程中气体保持温度不变的压缩过程。
液化气压缩机工作原理
液化气压缩机压力不良的可能来源：毛细管不合适；制冷剂量；压缩机能力偏大（选型时错误）；蒸发器热交换能力不够（过滤器堵塞等）；负荷过大；系统循环设计不当（冷凝器小）；外界温度高；吸入压力大或者排气管路堵塞；冷凝器通风量少，风扇停止，网罩堵塞等导致冷凝器换热能力下降。下面就让蚌埠市徽瑞压缩机制造有限公司为您简单介绍一下，希望可以帮助到您！ 液化气压缩机压力不良的危害：一般来说，压缩机排气压力应该小于2.6Mpa。如果排气压力超过上限，可能产生下列不良：轴承负荷过大，引起润滑不良，运动部件磨损、粘着，继而温度上升，部件产生过热，绕组上的绝缘材料劣化，冷冻机油会劣化，压缩机内部润滑不良，最终导致电机的烧毁。
吸气压力应该在0.1～0.69Mpa之间。吸气压力过低，可能由于润滑不足造成滑动部分的磨损；制冷剂循环量减少；循环内空气的入侵；循环内的水分冻结。吸气压力过高，又可能由于导致液化气压缩机产生过热、往循环内的排油量增大、油面降低、热交换能力异常、液体的回流等意外。 蚌埠市徽瑞压缩机制造有限公司是蚌埠压缩机总厂改制后组建的液化气、天然气和氮气压缩机专业制造厂家，新组建的徽瑞以优化的管理、优先的人才和优越的设备跻身于同行之列。 本厂具有雄厚的产品开发能力及生产能力，能根据用户需要独立设计、试制、生产各类压缩机及成套设备。用高素质的人才制造高品质的产品，是蚌埠市徽瑞压缩机制造有限公司的治厂根本。 本厂生产的压缩机在化工、医药、燃气等行业使用极为广泛，产品质量和科技含量能保证其产品各类指标都达到了国内同类产品之先进水平。
徽瑞不断求新求变，改进和提高压缩机的性能、功能和智能，为客户奉献出质量过硬的产品而不懈努力。为用户提供完善的售前、售中、售后服务，尽可能的使用户满意。 竭诚欢迎客户前来我厂参观、考察、指导，互利互惠，齐肩双赢，共创美好未来。
透平膨胀机简介
膨胀机简介 透平膨胀机制冷的基本原理根据能量转换和守恒定律可知，气体在透平膨胀机内进行绝热膨张对外作功时，气体的能量焓值一定要减少，从而使气体本身强烈地冷却，而达到制冷的目的。 透平膨胀机的实际制冷量总比理论制冷量要小，因此，膨胀机的效率总是小于1。膨胀机的效率越低，则在相同进、出口压力和进口温度下，膨胀机的单位工质制冷量越小，反映出膨胀机的温降效果越小。在实际操作中，应该了解哪些因素影响膨胀机的效率，以便尽可能保证膨胀机在高效率下运转。 膨胀机的效率高低取决于膨胀机内的各种损失的大小。由于各种损失的存在，使气体对外做功的能力降低。而这些损失(如摩擦、涡流等)又以热的形式传给气体本身，使气体的出口温度升高，温降效果减小。其损失主要有以下几种： 1)流动损失。气流流过导流器和工作轮时，由于流道表面的摩擦、局部产生漩涡、气流撞击等产生的损失属于流动损失。 流动损失的大小与流道形状是否与气流流动方向相适应、表面光洁程度等因素有关。流道除了与设计、制造技术水平有关外，膨胀机内流道的磨损、杂质在表面积聚、转速变化而使气流进入叶轮时产生的撞击等，都会增加流动损失。一般情况下，导流器内的流动损失约占总制冷量的5%，工作轮内的流动损失约占总制冷量的6%。 2)工作轮轮盘的摩擦鼓风损失。工作轮在旋转时，轮盘周围的气体对叶轮的转动有一摩擦力，轮盘将带动气体运动。由此产生的摩擦热将使气体的温度升高，这种损失称为摩擦鼓风损失。它与工作轮的直径及转速等因素有关，一般占总制冷量的3%～4%。 3)泄漏损失。泄漏损失包括内泄漏和外泄漏两种，如图71所示。内泄漏是指一部分气体经过导流器后不通过叶轮膨胀，而直接从工作轮与机壳之间的缝隙漏出，与通过叶轮膨胀的气体汇合。这小股泄漏气体未经过叶轮的进一步膨胀，温度较高，因而使膨胀机的制冷量减小，降低了膨胀机的效率。内泄漏量的大小取决于转子与机壳之间的间隙，因此在安装时必须严格控制在规定公差范围之内。外泄漏是指通过轮盘后部沿轴间隙向外泄漏出的气体。这部分气体的泄漏对膨胀机的效率没有影响，但是将减少总的制冷量。同时外漏气体的冷量也无法回收，所以它对产冷的影响是很大的。外泄漏量的大小与密封装置结构、间隙以及是否通压力密封气有关。 4)排气损失。通过膨胀机的气体在出口还具有一定的速度，叫做余速。余速越高，能量损失也越大，这部分损失叫做排气损失或余速损失。排气损失不仅与设计有关，在运转过程中当转速变化偏离设计工况时，也会使气流出口速度增加，效率降低。
天然气压缩机操作规程
2012年06月11日发布 2012年06月11日实施 目 录 前 言 -------------------------------------------------- 2 1范围 --------------------------------------------------- 1 2.规范引用文件 ------------------------------------------- 1 3技术规范 ----------------------------------------------- 1 4 天然气压缩机的启动、运行、停机操作 --------------------- 2 4.1操作系统简介 -------------------------------------- 2 4.2天然气压缩机启动前的检查 -------------------------- 4 4.3天然气压缩机启动步骤 ------------------------------ 4 4.4 并管--------------------------------------------- 6 4.5天然气压缩机停机步骤 ------------------------------ 7 4.6应注意的问题 -------------------------------------- 7 5故障及事故处理 ----------------------------------------- 9 5.1控制屏数据显示不正常 ------------------------------ 9 5.2天然气进气压力（SUCTION PRESS ）不正常 ------------ 10 天然气压缩机操作规程 青海油田供水供电公司
发电机工作原理
发电机工作原理 导线切割磁力线能够产生感应电势，将导线连成闭合回路，就有电流流通，这就是同步发电机的工作原理。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。定子绕组分为ABC三相，各相绕组均匀的分布在定子槽中。 转子由转子铁芯和励磁绕组构成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，转子励磁绕组通直流电，建立发电机磁场，汽轮机带动转子旋转，产生旋转磁场，定子绕组切割转子磁场的磁力线，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 本机采用交流励磁机旋转整流器方式励磁。励磁系统由主励磁机、永磁副励磁机、AVR 等组成。 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转电枢式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘，经整流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流——送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的 励磁系统工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。 如图所示是无刷励磁系统的原理图，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反。交流励磁机电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。 旋转部分
透平膨胀机
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，是保证整套设备稳定运行的心脏。 原理 其主要原理是利用有一定压力的气体在透平膨胀机内进行绝热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。我们平常用气筒打气会发现筒身发热,那是因为活塞压缩气体气体放热,如果反之其原理就类似于膨胀机了(更确切的说是活塞式膨胀机).透平膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或制动风机消耗。 扩展资料： 膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得冷量的机械。 [1]膨胀机常用于深低温设备中。膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。活塞膨胀机主要适用于高压力比和小流量的中小型高、中压深低温设备。 活塞膨胀机：活塞式膨胀机是通过气体膨胀推动活塞向外界输出功以产生制冷量的机器。工质在气缸内推动活塞输出外功，同时本身内能降低。因此，膨胀机也是一种气体发动机，所不同的是以使气体冷却获得冷量为主，利用机械功是次要的。一般来说，活塞膨胀机多适用于中、高压小流量领域。活塞式膨胀机广泛应用于空分装置及液化装置，尤其是在高压、小体积流量条件下。1934年前苏联的卡皮查提出用活塞式膨胀机替代液氢进行预冷实现氦气液化，真正实现则
是到了20世纪50年代，美国的Collins做出了带活塞式膨胀机预冷的氦液化器，但该产品在低温下活塞和气缸容易卡住，难以稳定工作。针对这个问题，1962年，中国科学院物理研究所低温物理研究室（中国科学院理化技术研究所前身）周远提出采用室温密封长活塞结构替代原卡皮查结构的方案，并于1964年研制成功，实现了带活塞式膨胀机预冷氦液化器的稳定运行，1965年获得生产推广。
第5章 膨胀机
第5章膨胀机 5.1 空分设备配套膨胀机的基本要求及工作原理 绝热等熵膨胀是获得低温的重要效应之一，也是对外作功的一个重要热力过程，而作为用来使气体膨胀输出外功以产生冷量的膨胀机则是能够实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械。膨胀机可分为活塞式和透平式两大类，一般来说，活塞膨胀机多适用于中、高压小流量领域，而低、中压、相对流量较大的领域中则多用透平膨胀机。随着透平技术的进一步发展，近几年来，中、高压、小流量、大膨胀比的透平膨胀机在各领域也有越来越多的应用。与活塞膨胀机相比，透平膨胀机具有占地面积小（体积小）、结构简单、气流无脉动、振动小、无机械磨损部件、连续工作周期长、操作维护方便、工质不污染、调节性能好、高效率等特点；而活塞膨胀机正相反，一般多用在高膨胀比小流量的场合。 对于空分设备来说，低温精馏、装置冷量损失的及时补充、产品产量的有效调节等都使得为其提供充足冷量的膨胀机显得尤为重要，可以说它是空分设备的心脏部机。事实上，在空气分离设备中，膨胀机获得了广泛的应用。随着科学技术的不断进步，现代空分设备对膨胀机提出了更高的要求：要具有更高的整机效率、更好的稳定及调节性能、更安全及可靠的保护系统、更长的运行周期及使用寿命等等。特别是随着内压缩流程和液体液化设备等的广泛使用，中压甚至高压等级透平膨胀机使用得越来越多，这类产品膨胀机出口常带一部分液体、有的具有很大的膨胀比。 活塞膨胀机是利用工质在可变容积中进行膨胀输出外功，也称为容积型膨胀机。工质在气缸内推动活塞输出外功，同时本身内能降低。 透平膨胀机是利用工质在流道中流动时速度的变化来进行能量转换的，也称为速度型膨胀机。工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。 5.2 透平膨胀机 5.2.1 透平膨胀机的分类 工质在工作轮中膨胀的程度称为反动度。具有一定反动度的透平膨胀机就称为反动式透平膨胀机。如果反动度很小以至接近于零，工作轮基本上由喷嘴出口的气流推动而转动并对外作功，则称为冲动式透平膨胀机。 根据工质在工作轮中流动的方向可以有径流式、径-轴流式和轴流式之分，如图5.2.1-1所示。 如果叶轮叶片两侧有轮盘和轮盖，则称为闭式叶轮，如图5.2.1-2b。没有轮盖只有轮盘的则称为半开式叶轮，见图5.2.1-2a。轮盖和轮盘都没有的（轮盘只有中心部分）称为开式叶轮，见图5.2.1-2c。 根据一台膨胀机中包含的级数多少又可以分为单级透平膨胀机和多级透平膨胀机。为了简化结构、减少流动损失，径流透平膨胀机一般都采用单级或由几台单级组成多级膨胀。 按照工质的膨胀过程所处的状态，又有气相膨胀机和两相膨胀机之分。 按照透平膨胀机制动方式，又有风机制动透平膨胀机、增压机制动透平膨
电机学 第11章_同步发电机的基本工作原理和结构
第11章 思考题与习题参考答案 11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系？ 答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=×=pn 。 11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？ 答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。 11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。 答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。 11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ， MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。 解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=××××==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =×==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。 解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=××××==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =×==?
天然气透平膨胀机工作原理
天然气透平膨胀机工作原理 天然气透平膨胀机工作原理 第一部分基础理论简介 一、概述 目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。 二、膨胀机的形式 1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高压力、大膨胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、操作维护复杂。 2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重量轻、结构简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适宜于大流量、中高压力而初温较低。 按工作原理分： 1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行； 2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。 按气流流流动方向分：
1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动； 2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动； 3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。 三、透平膨胀机基本结构及工作原理 1、基本结构 膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成 膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器 制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 3）电机或油制动器 机身：支撑和隔热作用 2、工作原理 1）气体在喷嘴中流动 设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度能并 且使气流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压差推动着气流流动。当气流通过喷嘴时由于减压膨胀而使焓值降低，即使压力、温度下降，这些焓降转变成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速度，因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各种损失。 喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段
透平膨胀机
涡轮膨胀机是空气分离设备，天然气（石油气）液化分离设备和低温破碎设备的关键部件，以获取冷却能力。确保整套设备的稳定运行是我们的心。 原理 其主要原理是将一定压力的气体用于透平膨胀机中的绝热膨胀，做外部功，消耗气体本身的内能，从而使气体本身得到强烈的冷却，达到制冷的目的。当使用气缸泵送空气时，我们会发现气缸体被加热了。那是因为活塞压缩气体以释放热量。否则，其原理类似于膨胀机（更确切地说是活塞膨胀机）的原理。从涡轮膨胀机输出的能量由同轴压缩机回收或由制动风扇消耗。 处理预防性 失败原因 转速表指示不正确的原因一般有两个：一是由于膨胀机自身故障导致转速表指示异常，经常伴有严重的膨胀机异常声音。另一个是由于磁电传感器的故障引起的。
磁电传感器安装在制动风扇端盖的中间，该风扇由两个带有线圈的永磁体组成。根据磁电感应原理，如果线圈接地短路或由于潮湿而损坏内部绝缘，则当转子旋转时，通过切断磁力线产生的感应电流会发生变化，从而导致测量速度不准确。兆欧表可用于测量接地电阻和线圈接线的绝缘程度，以进行准确的诊断。 膨胀机的转速表可以在0?40℃的环境温度下正常工作。温度太低或太高，不利于转速表的测量。加热分馏器时未除去膨胀机。即使关闭了风扇的排气阀，冷风阶段的空气温度仍远低于0℃，而后期加热阶段的空气温度仍高于40℃。这两种温差较大的气体长时间充满了风扇系统，磁电传感器的线圈受影响最大。如果线圈被反复加热，则线圈会潮湿且未绝缘接地短路故障，在这种情况下，转速表指示将变慢并且低于实际速度。 转速表本身的故障非常罕见。如果转速表指示不正确，可以判断是否是由于机械故障引起的，应将膨胀机拆下进行检查。如果机械系统没有异常，则可以根据经验进行操作，并且速度显示较低。由于超高速，无需担心膨胀机的自动关闭，这将导致分馏塔上的压力升高并威胁到分馏塔的安全。可使膨胀机的压力和温度保持在正常范围内。
压缩机的工作原理
往复式压缩机的工作原理 什么是压缩 往复式压缩机都有气缸、活塞和气阀。压缩气体的工作过程可分成膨胀、吸入、压缩和排气四个过程。 例：单吸式压缩机的气缸，这种压缩机只在气缸的一段有吸入气阀和排除气阀，活塞每往复一次只吸一次气和排一次气。 1 ,膨胀：当活塞向左边移动时，缸的容积增大，压力下降，原先残留在气缸中的余气不断膨胀。 2, 吸入：当压力降到稍小于进气管中的气体压力时，进气管中的气体便推开吸入气阀进入气缸。随着活塞向左移动，气体继续进入缸内，直到活塞移至左边的末端（又称左死点）为止。 3 ,压缩：当活塞调转方向向右移动时，缸的容积逐渐缩小，这样便开始了压缩气体的过程。由于吸入气阀有止逆作用，故缸内气体不能倒回进口管中，而出口管中气体压力又高于气缸内部的气体压力，缸内的气体也无法从排气阀跑到缸外。出口管中的气体因排出气阀有止逆作用,也不能流入缸内。因此缸内的气体数量保持一定，只因活塞继续向右移动，缩小了缸内的容气空间（容积），使气体的压力不断升高。 4 ,排出：随着活塞右移，压缩气体的压力升高到稍大于出口管中的气体压力时，缸内气体便顶开排除气阀的弹簧进入出口管中，并不断排出，直到活塞移至右边的末端（又称右死点为止。然后，活塞右开始向左移动，重复上述动作。活塞在缸内不断的往复运动，使气缸往复循环的吸入和排出气体。活塞的每一次往复成为一个工作循环，活塞每来或回一次所经过的距离叫做冲程。< 什么是压缩气体的三种热过程？ 气体在压缩过程中的能量变化与气体状态（即温度、压力、体积等）有关。在压缩气体时产生大量的热，导致压缩后气体温度升高。气体受压缩的程度越大，其受热的程度也越大，温度也就升得越高。压缩气体时所产生的热量，除了大部分留在气体中使气体温度升高外，还有一部分传给气缸，使气缸温度升高，并有少部分热量通过缸壁散失于空气中。 压缩气体所需的压缩功，决定于气体状态的改变。说通缩点，压缩机耗功的大小与除去压缩气体所产生的热量有直接关系。一般来说，压缩气体的过程有以下三种：等温压缩过程：在压缩过程中，把与压缩功相当的热量全部移除，使缸内气体的温度保持不变，这种压缩成为等温压缩。在等温压缩过程中所消耗的压缩功最小。但这一过程是一种理想过程，实际生产中是很难办到的。 绝热压缩过程：在压缩过程中，与外界没有丝毫的热交换，结果使缸内气体的温度升高。这种不向外界散热也不从外界吸热的压缩成为绝热压缩。这种压缩过程的耗功最大，也是一种理想压缩。因为实际生产中，无伦何种情况要想避免热量的散失，是很难做到的。 多变压缩过程：在压缩气体过程中，既不完全等温，也不完全绝热的过程，成为多变压缩过程。这种压缩过程介于等温过程和绝热过程之间。实际生产中气体的压缩过程均属于多变压缩过程。 什么是多级压缩？ 所谓多级压缩，即根据所需的压力，将压缩机的气缸分成若干级，逐级提高压力。并在每级压缩之后设立中间冷却器，冷却每级压缩后的高温气体。这样便能降低每级的排气温度。
电动机的基本结构及工作原理
电动机的基本结构及工作原理 交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用，拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同，异步电机可分为三相和单相两种型式。 一、异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。 1、三相异步电动机的定子： 定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分，为减少铁心损耗，一般由0.35～0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状，安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架，用来固定和支撑定子铁心和端盖。 电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成，分三组分布在定子铁心槽内（每组间隔120O），构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端，其首尾分别用U1、U2；V1、V2；W1、W2表示，连接在电机机壳上的接线盒中，一般3KW以下的电机采用星形接法（Y接），3KW以上的电机采用三角形接法（△接）。当通入电机定子的三相交流电相序改变后，因定子的旋转磁场方向改变，所以电机的转子旋转方向也改变。
2、三相异步电动机的转子：
转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流，形成电磁转矩，实现机电能量的转换，从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成，压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分，它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大，功率因数降低，电动机的性能变坏；气隙过小，则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2～1.0mm，大型三相异步电动机的气隙为1.0～1.5mm。 三相异步电动机的转子绕组结构型式不同，可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条（铜条或铝条）组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上，形成一个整体。如去掉转子铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子，即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条；绕线转子绕组与定子绕组相似，由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成，绕组作星形形联结，三个绕组的尾端连结在一起，三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连，用于起动或调速。 3、三相异步电动机的铭牌： 每台电动机上都有一块铭牌，上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明： 型号异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等。产品代号表示电动机的类型，用汉语拼音大写字母表示；设
透平膨胀机基础知识
透平膨胀机 基础理论简介 一、概述 目前低温技术应用非常广泛，从航天到超导，从气体分离到能量回收等，而低温能量的获得主要靠气体的膨胀，特别是气体的等熵绝热膨胀，透平膨胀机则是实现这一膨胀的有效设备，现已广泛用到气体液化分离、能量综合利用等方面。 二、膨胀机的形式 1、活塞式膨胀机：通称容积型，其特点是适宜于小流量、高 压力、大膨胀比工况；缺点是复杂、体积大、易损件多、 操作维护复杂。 2、透平膨胀机：通称速度型，其特点是转速高、体积小、重 量轻、结构简单、易损件少、因而制造维修工作量小，适 宜于大流量、中高压力而初温较低。 按工作原理分： 1）冲动式：膨胀过程几乎完全在静止的喷嘴中进行； 2）反作用式：膨胀过程不仅在静止的喷嘴中进行，还在叶轮中进一步膨胀。 按气流流流动方向分： 1）径流式：气体在垂直于旋转轴的平面内沿半径方向流动； 2）轴流式：气体沿着平行于工作轮旋转轴方向流动； 3）径轴流式：气体由径向流入工作轮而由轴向流出。 三、透平膨胀机基本结构及工作原理 1、基本结构 膨胀机由通流部分、制动器及机身三部分组成 膨胀机通流部分：蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器 制动器：1）压缩机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 2）风机——入口管、叶轮、扩压器、蜗壳 3）电机或油制动器
机身：支撑和隔热作用 2、工作原理 1）气体在喷嘴中流动 设置喷嘴的目的是使气流的动力能转变为气流的速度 能并且使气流降温，在喷嘴前后存在着压差，这些压 差推动着气流流动。当气流通过喷嘴时由于减压膨胀 而使焓值降低，即使压力、温度下降，这些焓降转变 成气流的动能，使在喷嘴出口处气流获得巨大的速度， 因此喷嘴主要解决的问题是保持合理的形状以减小各 种损失。 喷嘴在结构上可分为三段：即进口段、主体段、出口段 主体段又可分为2类：渐缩喷嘴（当喷嘴出口马赫数小于等于1） 缩放喷嘴（当喷嘴出口马赫数 大于1） 2）气体在工作轮中的流动（反动式透平膨胀机） 工作轮的作用： （1）把喷嘴出来的高速气体的动能，通过工作轮转化为 机械能并由主轴外输出做功，以降低内能使温度进 一步降低。 （2）使气体在工作轮进一步膨胀做功，进一步降低气体 的焓值和温度； （3）改变气体的流动方向，使它由径向转化为轴向流动 反动度：气体在工作轮中膨胀的程度 反动度（ρ）=工作轮内的等熵焓降（h2s）/总的等 熵焓降（h0） 工作轮结构：目前常用的是带径向叶片的半开式和闭式叶轮 工作轮可分为主体段：使气流由外圆向中心的径向流动 导流段：使气流由径向转为轴向流动（减少
膨胀机工作原理及常见故障处理
膨胀机工作原理及常见故障处理 发表时间：2019-09-20T16:26:14.220Z 来源：《中国电业》2019年第9期作者：周小龙 [导读] 绝热等熵膨胀是获得低温的重要途径之一，也是对外做功的一个重要热力过程。 新疆庆华能源集团有限公司新疆伊宁,835000 摘要：绝热等熵膨胀是获得低温的重要途径之一，也是对外做功的一个重要热力过程。而作为用来使气体膨胀输出外功以产生冷量的膨胀机，则是能够实现接近绝热等熵膨胀过程的一种有效机械。现代空分设备对膨胀机的求：更高的整机效率；更好的稳定及调节性能；更安全及可靠的保护系统；更长的运行周期及使用寿命等。 关键词：膨胀机；工作原理；常见故障处理 1、作用和分类 按结构分有两种，活塞式膨胀机和透平式膨胀机。按工质在膨胀过程所处的状态，可分为气相透平膨胀机和两相透平膨胀机。按透平膨胀机的制动方式,可分为风机制动膨胀机、增压机制动膨胀机、电机制动透平膨胀机‘’油制动透平膨胀机。根据透平膨胀机的轴承不同形式，可分为油轴承透平膨胀机、气体轴承透平膨胀机和磁轴承透平膨胀机。根据工质在工作轮中流动的方向，透平膨胀机可分为径流式、径－轴流式、轴流式。现代空分设备普遍采用的是向心径－轴流反动式透平膨胀机，它具有焓降大、允许转速高、结构简单和热效率高的特点。 2、工作原理 透平膨胀机是一种高速旋转的机械，它是利用工质流动时速度的变化来进行能量转换的，因此称为速度型膨胀机。它由膨胀机通流部分（由蜗壳、喷嘴、工作轮、扩压器组成）、制动器及机体三部分组成。工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。膨胀工质由进气管进入蜗壳，被均匀地分配进入喷嘴；经过喷嘴膨胀，降低了压力和温度后进入工作轮，在工作轮中工质进一步膨胀做功；然后经由扩压器排入膨胀机的出口管道，而膨胀功则由工作轮相连的主轴向外输出。由膨胀机主轴输出的能量可被用来驱动一台压缩机或一台发电机。以使透平膨胀机有一个稳定的运行条件。3、透平膨胀机本体 现在的空分设备，基本上都是采用卧置、单级、向心、径－轴流反动式膨胀机。透平膨胀机主要由膨胀机蜗壳、喷嘴环、转子、出口扩压器、轴承箱、密封系统和制动系统等组成，典型的结构图见图1. ⑴转子 是透平膨胀机中转动部分的部件总成，主要由主轴、叶轮等组成。主轴的一端装有膨胀机工作轮，另一端装有增压机叶轮或风机叶轮等。当外界干扰频率与转子的自振频率相同时，产生共振。共振时的转速称为临界转速。当正常工作时工作轮的转速低于一阶临界转速轴称为刚性轴，当工作轮转速高于一阶临界转速而低于二阶临界转速轴称为柔性轴。典型的结构如下图 2。 ⑵轴承 在透平膨胀机中，一般采用滑动轴承。轴承与转轴之间的径向间隙要适当，过大使轴承旋转产生震动，润滑油膜分布不均匀，间隙过小，会导致轴温超过允许值。 ⑶密封 密封一般分为内密封和轴密封。内密封为设在透平膨胀机内部的防止或减少介质在流动过程中产生内泄漏的密封。在工作轮背面，低温气体会沿轴间向外泄漏，减少了透平膨胀机的制冷量；另外，由于冷量的泄漏还会导致轴承润滑油的固化，造成事故，因此需要设置可靠的轴密封。 ⑷喷嘴环 喷嘴环各流道是膨胀机进行能量转换的主要部件。对于反动式透平膨胀机，约有 50％的比焓降在喷嘴内完成。 4.1润滑系统
螺杆膨胀机工作原理
螺杆膨胀机工作原理 余热发电系统最核心设备为获取余热的换热设备和将热能转换为机械能的热功转换设备。换热设备包括间壁式换热器、蓄热式换热器、热管、余热锅炉等，热功转换设备包括汽轮机、螺杆膨胀机等。 螺杆膨胀机主机主要由一对螺杆转子、缸体、轴承、同步齿轮、密封组件以及联轴节等极少的零件组成，结构简单，其气缸呈两圆相交的“∞”字形，两根按一定传动比反向旋转相互啮合的螺旋形阴、阳转子平行地臵于气缸中。螺杆膨胀机主机是按照螺杆压缩机的逆原理来工作的，其基本结构和螺杆压缩机相同，工作过程相反，螺杆转子可用现有的螺杆压缩机的生产技术来进行生产，但其制造工艺和控制系统要比螺杆压缩机复杂的多。 图1、螺杆膨胀机主机示意图 图2、螺杆膨胀机主机实物图 图3、螺杆膨胀机工作原理示意图
图4、螺杆膨胀机工作过程P-V图 螺杆膨胀机的工作周期由齿间容积中的吸气、膨胀和排气三个过程组成。 吸气过程：有机工质从进气管中流入齿间容积A（如上图左图），吸气结束时，齿间容积A就形成了一个由转子和机壳共同围成的密闭空间；膨胀过程：齿间容积A中的高温高压有机工质在齿间容积中有膨胀的力并对转子施加一个转矩，推动螺杆转动，随着螺杆转动，齿槽A旋转到B、C、D 逐渐加长、容积增大，压力和温度下降，当气体移到位臵D时，膨胀过程结束，这时螺杆齿间容积达到最大；排气过程：有机工质随着转子的不断旋转，通过与齿间容积接通的排气口排出。完成整个膨胀过程。从膨胀的始点到终点，随着膨胀过程的进行，其中气体的压力、温度和焓值（蒸汽具有的做功能力）下降，比容和熵值增加，气体的内能转化为机械能对外做功。上述的气体吸气、膨胀、排气三个过程不断循环重复，并不断对外做功。一般用实际焓值降低与理想膨胀过程焓值降低（等熵焓降）的比值来衡量螺杆膨胀机主机的效率，称为等熵效率或内效率。螺杆膨胀机的内效率与主机型线设计、加工精度、工质、工作状态稳定性等密切相关，目前螺杆膨胀机主机的等熵效率（又称内效率）一般可达65%-75%，而开山股份朗肯循环螺杆膨胀发电机主机在一定条件下的等熵效率可高达85%以上。
增压透平膨胀机结构及工作原理
增压透平膨胀机结构及工作原理 1.增压透平膨胀机工作原理 本机组工作介质先经增压机增压，再经冷却后进入主换热器，然后再进入膨胀机进行绝热膨胀产生空分装置所需的冷量，与此同时产生的机械功又为增压机所吸收。 2.膨胀机工作过程及结构 工作介质由进口管进入蜗壳，经可调喷咀再进入工作轮作功，然后经扩压室、排气管排出。 膨胀机气量调节是依*安装在冷箱顶上的气动薄膜执行机构带动喷咀叶片转动，从而改变其通道截面积来实现的，执行机构的阀杆行程反映了喷咀通道宽度的变化，阀杆总行程约为40毫米，阀杆下移使喷咀通道开大，上移则关小。 蜗壳：为不锈钢焊接结构，固定在机身上，通过机身与底座相连，蜗壳内容纳有喷咀和膨胀机叶轮。 转子：二端分别装有膨胀机叶轮和增压机叶轮（二者均为闭式），为一刚性转子，套装在机身轴承上。 轴承：前、后轴承均为径向推力联合式轴承，由进油管供给清洁而充足的润滑油，使转子能长期稳定运转，采用铂电阻温度计测量轴承温度。 轴密封：在*近二叶轮的轴上各置有一迷宫密封套，使得气体外漏量控制在最小的范围内，在*近膨胀机的密封套内充入常温密封气（干燥空气或氮气）以阻止流经膨胀机的低温气体外泄，而跑“冷”，为控制喷咀出口的气体与膨胀机端密封气之间的压力差维持在0.05MPa左右，特设置一精密减压阀，增压机端的密封套内充入～0.5MPa压力的密封气（干燥空气）。 3.离心增压机 增压机由进气室、叶轮、无叶扩压器、蜗壳组成，其叶轮与膨胀机叶轮置于同一轴上，二者转速相同，由膨胀机叶轮发出的机械功驱动其旋转，气体进入叶轮后，被加速、增压，进入无叶扩压器之后，又进一步减速增压，最后汇集于蜗壳排出机外，经冷却降温后进入钣式换热器，再进入膨胀机。