空分流程问答.doc

1、怎样合理地调节离心式液氧泵的密封气压力? 答：液氧泵在运转中经常出现因密封气压力调节不当，而打不上液体或产生泄漏的现象。 定性来说，当密封压力过大时，将有气体通过迷宫密封漏到泵内，造成叶轮内带气甚至只空转，因此打不上液体或压力降下来；当密封前气体压力过低时，就会出现液氧泄漏。 定量来说，对于如图112所示之结构，当(P1-p3)0.0050.01MPa时，密封气将进入泵壳内，出现带气；P3p1时就要漏液。 采用密封气(干燥氮)的目的是为了防止或减少液氧的外泄，但不允许出现带气现象。因此，调节密封压力的原则是让泵在极少量的液氧外漏、气化的情况下进行运转。压力的高低与密封结构、排气孔位置、泵的间隙等很多因素有关，难以硬性规定数据，需要在实际中摸索，找到合适的压力。 通常，密封气前后的压力差(p1-p3)在0.0050.01MPa范围内比较好。例如，有的厂原先规定密封气压力要高于液氧泵排压，实际并不合适，往往造成带气掉压。后来将密封气压力降低到比泵出口压力低0.02MPa时，才能保证正常工作。2、什么叫离心式液氧泵的“气堵”和“气蚀”现象，有何危害? 答：在全低压制氧机中，离心式液氧泵有时会发生排不出液氧，出口压力升不上去或发生很大的波动，泵内有液体冲击声，甚至泵体也发生振动，使液氧泵无法继续工作。这种现象称为液氧泵的“气堵”，气堵是由于泵内液氧大量气化而堵塞流道造成的。 “气蚀”不同于“气堵”，“气蚀”是一种对泵的损害过程。离心泵在运转时，叶轮内部的压力是不同的，进口处压力较低，出口处压力较高。而液体的气化温度是与压力有关系的：压力越低(或越高)，所对应的气化温度也越低(或越高)。如果液体进到泵里的温度高于进口压力所对应的气化温度，则部分液体会产生气化，形成气泡。而当气泡被液体带到压力较高的区域时，由于对应的气化温度相应提高，蒸气又会重新冷凝成液体，气泡迅速破裂。这时，由于气、液的密度相差几百倍，所以在气泡凝结、体积突然缩小的瞬间，周围的液体便以很高的速度冲向气泡原来所占的空间，在液体内部发生猛烈的冲击。这种现象如果发生在叶片的表面，则金属材料因反复受到很高的冲击应力而被侵蚀，所以叫做气蚀。气蚀过程发生时，出口压力激烈波动，流动的连续性遭到破坏，泵的流量急剧下降。 当然，气蚀发生严重时，常常伴随有气堵现象。不过，不同于单纯的气堵现象之处在于：气蚀要对泵造成严重损坏。3、离心式液氧泵在启动时应注意哪些问题? 答：液氧泵在启动前要做好一切准备工作。尤其是新安装的泵，一定要做好下列工作后再启动。 1)首先要用常温干燥气体吹除1020min，将残存的水分或氧气和油蒸气吹除干净； 2)对泵进行盘车，检查转动是否灵活； 3)短暂供电，使电机转动，检查电机的旋转方向是否正确。转向相反时将造成泵的流量和扬程减小； 4)进行充分预冷。在预冷过程中，还要经常用手盘车，检查轴转动是否灵活，不允许有卡死或时轻时重的现象。如果轴卡死而不能转动，切不可硬扳或强行启动； 5)在启动时，一定要渐开液氧泵进口阀，并打开液氧蒸气放空阀，直至液氧排出后为止。要使泵体缓慢冷却到液氧温度，以防液氧大量气化，发生“气堵”现象和“气蚀”过程。4、离心式液氧泵的扬程表示什么意思，在运行中如何估算液氧泵的扬程? 答：液氧泵一般采用离心泵，其扬程表示每1kg液氧通过泵后所获得的有效能量。通常，在液氧泵的铭牌上给出泵的扬程是多少米液(氧)柱H，它与压力P(Pa)的关系为 p=gH=9.8pH式中-液氧密度，D=1140kg/m3； g-重力加速度，g=9.8m/s2。 但要注意的是： 1)液氧泵的扬程并不表示泵能把液氧提升到这么高的高度。因为液氧通过泵获得的有效能量不仅用来使液氧提高位头，而且还要用来克服液氧在输送过程中所经管道的阻力，以及用来提高液氧的静压头和速度头； 2)液氧泵的实际扬程是随流量变化而变化的，并不是一个固定不变的数值。铭牌上给的数值是指这个泵的最高效率点所对应的扬程和流量。 在实际运行中，液氧泵的扬程可根据泵的入口压力和出口压力之差近似地确定。当进、出口压力表的测点是在同一水平位置，并忽略进出口流速变化时，扬程即为出口压力与进口压力之差。如需将单位换算成液氧柱高度，则再除以液氧的密度与重力加速度的乘积。例如，如果泵的出口压力P2=0.23MPa(表压)，进口压力P1=0.08MPa(表压)，则进出口压差为：P2-Pl=(0.23-0.08)MPa=0.15106Pa。扬程H则为： （液氧柱）5、透平膨胀机机后压力过高是什么原因? 答：低压透平膨胀机膨胀后的空气是送至上塔参与精馏的。它要送入上塔，机后压力必须略高于上塔进气处的压力。因此，机后压力取决于膨胀机至上塔管路的阻力以及上塔压力。而上塔压力又取决于塔板阻力和低温返流气体管路系统(包括过冷器、液化器和主换热器等)的阻力。其中任一部分阻力增大，均可能造成机后压力过高。 最常见的是切换式换热器冻结，阻力增大而造成机后压力升高。例如某厂曾发生过由于空分设备的蓄冷器被水分冻结、堵塞，而使机后压力长期高达0.060.065MPa(表压)。所以，要想使机后压力降低，首先要求切换式换热器不被水分或二氧化碳堵塞。为了防止机后压力过高，膨胀空气送入上塔的阀门应处于全开的位置，以减少不必要的额外的阻力。6、罗茨鼓风机在操作上应注意什么，为什么? 答：罗茨鼓风机由于是一种容积型压缩机，所以其风量基本上不随风压而变化，但功率消耗却随风压增高而直线上升，其关系如图111所示。 另外，又由于罗茨鼓风机的排气压力完全取决于排气管网的阻力，因此在操作时不能用调节排气阀门的方法来改变气量，那样只能使排气压力升高而造成电动机过载，甚至在阀门关死时，还会造成风机爆炸。所以，当需要调节气量时，只能将一部分空气放空。 罗茨鼓风机在启动时，为了减小启动电流，也应使鼓风机空载启动，但不能采用关闭排气风门的方法，而只能将出口的放空阀打开，或打开进、排气管的旁通阀，使气体不受压缩，待启动后再逐渐关闭放空阀。7、罗茨鼓风机是如何压缩气体的，有何特点? 答：在全低压制氧机中，通常采用罗茨鼓风机提供加温气源。它的工作原理如图110所示。在外壳内包含有两个位差90的腰形转子。靠一对正时齿轮带动作反向等速旋转。当转子在位置时，左面部分与进气口相通，其中气体压力等于进气压力。右面部分与排气口相通，故其中气体压力等于排气压力。上转子与外壳所围的空间中，包含有与进气压力相同的气体。当转子旋转一个微小角度到达b的位置时，上部的空间与排气口相通，排气管内的高压气体突然由间隙倒流到空间中，使其中的气体压缩，由吸气压力升高到排气压力。当转子继续旋转时，上部开始排气，达到c的位置时，与口的情况相同，只不过是上下转子互换位置而已。达到d的位置时，下部空间内的气体先被压缩，然后开始排气。e的位置与口已完全相同。因此，转子每旋转一周，排气量为上、下空间所围的体积之和的一倍。 罗茨鼓风机的特点是： 1)结构简单； 2)风量基本上不随风压而变化。风压可在允许范围内加以调节，最高风压在3570kPa的范围； 3)运行中无金属接触，无磨损部分， 4)安装间隙要求较高，一般在0.20.5mm； 5)排气不含油分； 6)运转时噪声较大。8、螺杆式压缩机常见哪些故障，如何处理? 答：螺杆式压缩机属于容积式压缩机，它是由相互啮合的主动转子和从动转子、机体及一对同步齿轮组成。因此，螺杆式压缩机常见故障如下： 1)轴承烧坏。油系统进入异物、油压降低、油质劣化等原因造成烧坏轴承。主要处理方法是：检查供油系统；清扫油过滤器、油冷却器冷却管；检查、调节油压调节阀；化验油质量，质量不好时应换油；检查并处理好漏油点。 2)转子烧坏。压缩介质系统进入异物、或者由于吸入介质温度高、压缩比上升等原因造成的转子温度升高、转子冷却油温度升高，零部件组装不好、外壳变形等原因均能造成烧坏转子。主要处理方法是：检查空气系统；清扫中间冷却器；检查冷却器及水套的冷却水量；清扫油冷却器；检查油冷却器的喷嘴及通道。 3)振动声音异常。轴晃动或轴接手不良等原因造成振动，声音异常。处理方法往往需要解体检查。9、透平膨胀机的喷嘴叶片和工作轮叶片为什么会磨损，如何防止? 答：由于透平膨胀机的转速很高，导流器内的气流速度也很大。如果在气流中夹带有少量的机械杂质或固体颗粒，会造成导流器和叶轮的磨损，甚至打坏叶片。为了防止发生上述事故，一般在透平膨胀机前设置有机前过滤器。它靠铜丝布过滤掉金属杂质、卵石和硅胶粉末、雪花及固体二氧化碳等。当过滤器被堵塞时，阻力将增大。当压降超过0.1MPa时需要进行加温吹除。 此外，膨胀机在启动前，对机前管路的加温吹除要彻底，防止金属碎屑、灰尘杂物及水分冲击和磨损膨胀机的流通部分。 在空分设备的启动阶段，膨胀机内可能会有水分和二氧化碳析出，加速流道的磨损。为此，应尽可能缩短析出阶段的时间。一旦发现膨胀机内有固体颗粒堵塞，应及时进行加温处理。膨胀机内出现液体也会产生冲击和加剧磨损，所以应避免机前温度过低。 导流器与叶轮的磨损还与它们的材质有关。导流器用不锈钢制作，就要比用铜材耐磨得多。10、哪些因素会影响螺杆压缩机的实际排气量?答：螺杆压缩机的理论排气量取决于齿间容积、齿数和转速。齿间容积由转子的几何尺寸决定。对于压缩机，实际排气量小于理论排气量可能的原因有： 1)泄漏。转子之间及转子与外壳之间在运转时是不接触的，保持有一定的间隙，因此就会产生气体泄漏。压力升高后的气体通过间隙向吸气管道及正在吸气的啮槽泄漏时，将使排气量减小。为了减少泄漏量，在从动转子的齿顶做有密封齿，主动转子的齿根开有密封槽，端面也加工有环状或条状的密封齿。如果这些密封线磨损，将使泄漏量增加，排气量减少； 2)吸气状态。螺杆式压缩机是容积型压缩机，吸气体积不变。当吸气温度升高，或吸气管路阻力过大而使吸入压力降低时，气体的密度减小，相应地会减少气体的质量排气量； 3)冷却效果。气体在压缩过程中温度会升高，转子与机壳的温度也相应升高，所以在吸气过程中，气体会受到转子和机壳的加热而膨胀，因此相应地会减少吸气量。螺杆式空气压缩机的转子中有的采用了油冷却，机壳用水冷却，其目的之一就是为了降低其温度。当冷却效果不好时，温度则升高，排气量便会减少； 4)转速。螺杆压缩机的排气量与转速成正比。而转速往往会随电网的电压、频率而变化。当电压降低(对异步电动机)或频率降低时，转速将下降，使气量减少11、螺杆压缩机是如何压缩气体的，有何优缺点? 答：螺杆式压缩机是一种回转式容积型压缩机。它由一对相互啮合的转子组成，如图108所示。主动转子又叫阳转子，有4个凸起的齿，与原动机相连；另一个转子又叫阴转子，有6个凹型齿，由正时齿轮(图中未画出，在阴、阳转子另一端)带动作反向旋转。转子的齿面为螺旋面，互相啮合，并装在字形的机壳中。 螺杆式压缩机的转子中每一螺旋齿槽与机壳内表面、端面构成了封闭容积。每一对齿在啮合过程中的吸气、压缩及排气过程如图109所示。随着转子旋转，为齿槽与进气口相通，气体充满了整个容积，为吸气过程；b为凹齿与凸齿啮合后，槽内的气体与进气口隔断，开始压缩过程；c为随着齿的啮合，气体体积缩小，压力提高，为压缩过程；d为齿槽与排气口相通，经压缩后的气体从排气口排出，直到将全部气体挤出为止，称做排气过程。 螺杆式压缩机的优点是： 1)运动方式与离心式压缩机相仿，都是高速旋转机械，因此外形尺寸小，重量轻； 2)就工作原理而言，属于容积型压缩机，排气量几乎不随着排气压力变化； 3)转子每转一周要排气数次，所以基本上是连续排气，脉动性比活塞式压缩机小； 4)没有直接接触的零件，磨损小，易于操作和维修。 螺杆式压缩机的缺点是： 1)加工比较复杂，精度要求高； 2)运转中噪声大。12、轴流式压缩机与离心式压缩机有何异同?答：轴流式压缩机与离心式压缩机都属于速度型压缩机，均称为透平式压缩机。 速度型压缩机的含义是指它们的工作原理都是依赖叶片对气体作功，并先使气体的流动速度得以极大提高，然后再将动能转变为压力能。 透平式压缩机的含义是指它们都具有高速旋转的叶片。“透平”是英文“TURBINE”的译音，其中文含义为：“叶片式机械”，对于这一英文单词，全世界不管哪种语言，都采用音译的方法，所以“透平式压缩机”的意义也就是叶片式的压缩机械。 与离心式压缩机相比，由于气体在压缩机中的流动，不是沿半径方向，而是沿轴向，所以轴流式压缩机的最大特点在于：单位面积的气体通流能力大，在相同加工气体量的前提条件下，径向尺寸小，特别适用于要求大流量的场合。 另外，轴流式压缩机还具有结构简单、运行维护方便等优点。但叶片型线复杂，制造工艺要求高，以及稳定工况区较窄、在定转速下流量调节范围小等方面则是明显不及离心式压缩机。13、什么叫轴流式压缩机，其结构如何? 答：简而言之，因为此种压缩机中的气体流动方向与轴平行，故称做轴流式压缩机。轴流式压缩机的结构如图107所示，主要由装有动叶的转子、静叶和机壳(气缸)组成。14、离心式氧压机与空压机相比有什么特点，操作时应注意什么问题?答：离心式氧压机与空压机相比，最大的特点是工作介质的不同。氧气属于强氧化剂和助燃剂，因此，在设计、制造、安装和使用管理上，对于安全方面有更严格的要求。例如： 1)在选材上，氧压机的叶轮一般为不锈钢，有的机壳流道要镀铜等； 2)轴承侧的气封要充氮气密封，防止氧气外逸； 3)系统设有灭火装置，有的甚至设有喷水装置与各级排气温度连锁； 4)安装或检修时要求严格脱脂等。 操作时应注意以下问题： 1)压缩机的安全装置要定期校验，出现故障要及时处理； 2)各级的排气温度要控制在规定范围内，达到报警值时要查明原因，进行处理； 3)与氧接触的管件、机器部件要严格脱脂，使用的工具不得被油污染； 4)保持机器的清洁，轴承不允许漏油、漏气，发现泄漏要及时处理； 5)注意轴位移的指示变化，达到报警值时要停机，查明原因进行处理； 6)氧压机在运转时，操作人员不要进入隔离墙内。15、两台离心式压缩机并联运转有什么特点，操作时要注意什么问题? 答：对具有多套空分设备的车间，过去往往将几台离心式压缩机并联工作。有的空分设备也采取两台压缩机并联向一台空分塔供气的方式。 当两台压缩机并联时，不管两台压缩机的性能是否相同，在两台压缩机的出口管的交汇处压力应相等。也就是说，如果两台(不同)压缩机的性能曲线分别如图106中的曲线I和所示，在并联工作时，两台机器应在排出压力相等的情况下工作，而排出的总气量应为两台气量之和。因此，并联后的总性能曲线是由相同的出口压力下，两台机器流量迭加起来得到的曲线。 如果管网的性能曲线一定，如图中的曲线IV所示。则当压缩机单独供气时，工作点应分别为B和C点，对应的流量为QB和Qc。而当并联工作时，则总工作点应为A，对应的流量为QA。这时，两台压缩机的工作点不再是B和C，而分别为A1和A2，对应的流量分别为QA1和QA2。并且，QA=QAl+QA2。 由图可见，两台离心式压缩机并联运转时的特点是： 1)并联的每台压缩机提供的气量分别比它们单独工作时要小，即：QA1QB和QA2Qc。因此，总流量QA虽然是增加了，但它小于并联前各自供气量之和，即： OAQB+OC 2)并联后的出口压力较原来单独工作时提高了。 上述特点提醒操作者必须注意：倘若两台不同压缩机并联工作时，如果管网特性曲线变陡，如图106中移至虚线V所示位置，这时压缩机I虽然仍能正常工作，但压缩机I却已进入喘振边界。也就是说，如果管网特性曲线如图106中虚线所示，两台压缩机单独工作均不会发生喘振，但一经并联，压缩机马上就会喘振。这种事故曾在一些现场发生，而且很久不被人们认识，甚至感到奇怪，其原因就在于此。 另外，两台不同压缩机并联工作，还应特别注意各并联压缩机的出口逆止阀是否正常。如果其中一台压缩机出口逆止阀动作失灵，则在该压缩机单独停车时，总输气管内大量高压气体就会倒流到该压缩机，使其反转，这将造成严重事故16、离心式压缩机的出口节流与进口节流调节方法在原理上有何不同，各有什么优缺点? 答：所谓对离心式压缩机的调节，就是通过改变压缩机与管网的联合工作点，以满足用户对气体压力及流量的要求。出口节流与进口节流是两种最简单、而又常用的调节方法。 出口节流调节方法是通过调节离心式压缩机出口阀的开度，以改变管网特性曲线的位置，达到改变联合工作点的目的。调节原理在P-Q图上的表示如图104所示。 进口节流调节方法是通过调节离心式压缩机进口蝶阀的开度，以改变压缩机性能曲线的位置，达到改变联合工作点的目的。调节原理在PQ图上的表示如图105所示。 显而易见，这两种调节方法的根本区别在于联合工作点的改变分别是通过改变管网的特性曲线和压缩机的性能曲线而达到的。前者在用户要求流量减小时，依靠增加管网阻力而实现，从而使阻力损失增加；后者与之相比，较为经济。另外，当用户要求流量减小时，出口节流方法使压缩机的工作点移向喘振点，也是它不如进口节流方法之处。17、有哪些原因能造成空压机烧瓦，如何防止? 答：造成空压机烧瓦的原因主要有： 1)油质不好。油质不好常常是由于润滑油脏，使用前未过滤，油路未彻底清洗，以及油冷却器泄漏，油中有水等原因； 2)油冷却器冷却效率降低，润滑油温度过高，油黏度降低，难以形成润滑油膜； 3)油泵吸入端管道法兰泄漏，吸入大量空气，使润滑油吸入量锐减； 4)油泵出口管道或法兰、容器泄漏，油箱油位降低或回油柱塞调节不当； 5)压缩机倒转。此种情况常发生在带压停车，出口逆止阀失灵的情况下。另外，在高压电路检修后，定子三相电流接错也有可能发生。这时，齿轮油泵将无法正常供油，轴承缺乏必要的润滑，将发生严重的烧瓦事故； 6)紧急停车时断油。常发生在无备用油泵，也没设置高位油箱，只靠手摇油泵作应急之用的离心式压缩机上； 7)推力瓦研坏。一般是由于轴向位移过大造成的。 总之，发生研瓦的主要原因是油质不好，油压或油量不足。因此，在操作中应经常化验油质，保证油压在规定的范围内。油量必须充足，经常检查油箱油位，并及时消除漏油。多数压缩机已设有油压报警及联锁装置，以确保安全。18、润滑系统的高位油箱与辅助油泵有什么作用? 答：空压机的正常供油是由主油泵承担的。它连在增速器齿轮轴上，如果一旦机组突然停电、停车，主油泵就无法供油了。但此时空压机由于其惯性仍在旋转，因而易产生研瓦事故。为避免此类事故的发生，润滑系统设置有高位油箱或辅助油泵以作应急之用。另外，在正常启动或停车时，也必须由辅助油泵供油。 在开车时，油泵应先向高位油箱供油，待油灌满油箱后，油会从上部回油管上的小孔溢出，回至油箱。当机组由于突然停电而停车时，油压低于0.05MPa(表压)后高位油箱即通过下部管子向各润滑点供油； 有的压缩机组备有直流电机拖动的紧急备用辅助油泵系统，可在停电时自动启动供油。 总之，压缩机只要还在转动，一刻也离不开润滑油。需要有各种应急措施，以保设备的安全。19、压缩机润滑油的油压过高或过低对压缩机的工作有什么影响? 答：压缩机是高速旋转的机械，靠润滑油注入轴承，使轴颈与轴瓦之间形成液体摩擦，同时带走轴承中因摩擦产生的热量。此外，为保证增速器高速齿轮的稳定工作，也必须有足够的润滑油强制循环润滑。 如果油压过低，润滑油在克服油系统阻力后的流动能力就会减小，润滑油量就会减少，轴承中产生的热量就不能全部带走，轴承及油温则会升高。 同时，轴承中油膜的建立也需要一定油压供油，否则油膜容易破坏，造成研瓦和烧坏轴承的事故。 在某些压缩机里，一定压力的润滑油还通往液压式轴向位移安全器及恒压防飞动装置，对压缩机起控制和保护作用。其油压也要求在一定范围内，过高或过低，都会使之产生误动作，影响机器的安全运转。 正常的润滑油压一般控制在0.10.15MPa(表压)。当油压低于0.06MPa(表压)时将发出声光报警信号，并自动启动辅助油泵。当不能恢复正常，油压继续下降到0.05MPa(表压)时，将自动停车。 油压下降的原因及排除措施有： 1)齿轮油泵间隙过大。需重新按要求进行调整； 2)油管破裂或联结法兰有泄漏。要更换新油管或法兰； 3)滤油器堵塞。要认真清洗； 4)油箱内油量不足。要补充新油； 总之，应根据不同情况及时进行处理。20、离心式压缩机轴承温度升高可能有哪些原因，如何处理? 答：离心式压缩机轴承工作温度一般应在4550，最高温度不应超过65。一般规定65为报警温度，75为连锁停机温度。造成轴承温度过高的原因有： 1)轴瓦与轴颈间隙过小，应进行刮瓦，调整间隙； 2)轴承润滑油进口节流圈孔径小，进油量不足，应适当加大节流圈孔径； 3)进油温度太高。应调节油冷却器的冷却水量； 4)油内混有水分或脏污、变质，影响润滑效果。应检查油冷却器，消除漏水故障或更换新油； 5)脏物进入轴承，磨坏轴瓦。应清洗轴承和润滑油管路，并刮研轴衬； 6)轴瓦破损，应重新浇铸轴瓦。21、透平压缩机对润滑油有什么要求，使用中应注意什么问题? 答：透平压缩机的运转情况与汽轮机相似，转速高，负荷较大，所以润滑油都选用汽轮机油。目前使用较多的是N32防锈汽轮机油(相当于ISO标准的VG32)，HU-20，HU-30汽轮机油。 润滑油品性能的理化指标较多，其中闪点、黏度、酸值、机械杂质、水分等指标对使用影响较大。表34中给出了汽轮机油的质量指标。使用应注意以下问题： 1)应定期检查油黏度、机械杂质、水分等指标。压缩机的说明书中一般都有规定，例如，德马克压缩机规定新装润滑油每一个月检查一次，运行2000h后三个月检查一次，一个月排一次油箱里的水； 2)油箱应封闭好，防止机械杂质和水进入油冷却器，油中含水量大时会使润滑油乳化； 3)机械杂质通过过滤方法除去，过滤细度要求10m。在滤纸或滤网上无尘埃即达到要求。表34汽轮机油的质量指标 名称代号运动黏度/m2s-1闪点(开口)/酸值/mgg-1机械杂质水分4050防锈汽轮机油(SY-1230-83)N3228.810-635.210-61800.03无无汽轮机油(GB2537-81)HU-201810-62210-61800.03无无HU-302810-63210-61800.03无无 酸值是以滴定的碱性物KOH量来表示。滴定量不大于表中的值为合格。22、径向滑动轴承的工作原理是什么，油膜振荡是怎么一回事儿，如何防止? 答：离心式压缩机通常采用径向滑动轴承，借助楔形间隙实现动压油膜的润滑，如图101所示。具体而言，轴承在工作前，轴径是静止的，它处在轴承的最下方位置(图101a)。由于轴颈半径总是小于轴承孔的半径，所以在轴心和轴承中心连线的两侧，轴颈表面和轴承表面自然形成两个楔形间隙。当轴开始转动时，由于轴颈有一定的转向，只能在中心连线一侧形成收敛间隙。如果轴颈按顺时针转动，则收敛间隙处于中心连线的右侧，左侧则为发散间隙(图101b)。根据流体动力学原理，只要轴颈达到一定的转速，在收敛间隙的油膜中间就会产生流体动压力，将轴颈浮起，并推向一边(图101b)。在一般情况下，轴颈就处于这样一个偏心位置上稳定运转。这就是径向滑动轴承的工作原理。 轴心连线OO与外载荷W的作用线间的夹角称为偏位角，OO的长度e称为偏心距。当轴承处于某一特定的e和口下稳定运转时，这种状态称为轴承的稳定工作状态，简称为稳态或静态。实际上轴承往往是在变动的e和下工作的。 当载荷稳定、轴的转速不太高时，轴径中心就处在一个稳定的e、下工作，轴径中心此时所在的位置叫做平衡位置。当轴的转速增加到某一数值时，轴径中心不再维持在这个平衡位置上运转，而开始围绕平衡位置涡动，即轴心绕平衡位置做一封闭轨迹的运动，如图102所示。这时轴开始产生振幅较小的振动，其振动角频率约为转子角速度的一半，故称半速涡动。 如果转子的转速升至两倍的临界转速时，则半速涡动的频率恰好等于转子的固有频率，适时转子-轴承系统将发生激烈振动，这就是通常所说的油膜振荡。 油膜振荡不仅使振动加剧，而且会造成设备破坏。预防方法主要是在设计时要予以充分考虑，在现场只能靠增加轴承的单位比压以作为应急采取的措施。 23、离心压缩机的转子为什么要做静平衡和动平衡检查? 答：离心压缩机主轴上的叶轮及其他零、部件随同轴一起作高速回转运动，统称为离心式压缩机的转子。转子在装配之前，每一个叶轮和其他零、部件虽然都各自做过静平衡检查，但是转子整体仍需进行严格的动平衡检查。这是因为转子的转速很高，极其微小的不平衡都会引起很大的振动。 如上所述，平衡包括静平衡与动平衡两种。静平衡是动平衡的基础，主要用于检查和修正转子上的叶轮等零、部件的单独平衡情况。静平衡检查的内容是看其重心是否正好与旋转轴心重合。若重合，则它能在任意转角位置保持平衡，否则便会发生转动，只能在某一位置(重心在轴线的正下方时)才能静止不动；静平衡修正是指通过静平衡试验，找出不平衡质量(附加该质量，使其达到平衡)，并在对称位置设法去掉等量不平衡质量的办法，使被检查的零、部件达到静平衡。 离心式压缩机的转子虽然经过了严格的静平衡，但仍不可避免地存在着极其微小的偏心，转子旋转时仍会产生不平衡力。特别是因为每个零件的不平衡质量不在同一个平面内，因此它们还会产生一个力矩，使轴线发生挠曲，从而产生振动。因此还需对转子作动平衡试验。动平衡试验是在动平衡机上进行的，转子在旋转的情况(最好达到工作转速)下，检查其不平衡情况，并设法消除其不平衡力矩的影响。 离心压缩机转子的动平衡要求通常较高。具体数值主要视其转速而定，一般在微米数量级。24、离心式压缩机的密封漏气对压缩机的性能有什么影响? 答：轮盖密封与级间密封处的泄漏均属于内泄漏。严重的内泄漏会使压缩机能量损失增加，级效率及压缩机效率下降，排气量减少。不过，两者的影响机理也有所不同：轮盖密封的泄漏是使压缩过的气体重新回到叶轮，再进行第二级压缩，从而主要使级的总耗功增加；级间密封的泄漏为级间窜气，从而会使低压级压比增加，高压级压比下降。 平衡盘密封的严重泄漏虽然对压缩机的性能影响不大，但对离心式压缩机的安全运行却关系极大。 轴封的泄漏属于外泄漏。外泄漏是指气体从密封处漏往机壳以外。不言而喻，严重的外泄漏将直接造成压缩机排气量的减少。25、离心式压缩机通常采用什么样的密封形式? 答：在离心式压缩机中，为了减少压缩机转子与固定元件之间的间隙漏气，必须有密封。密封按其位置可分为四种：轮盖密封、级间密封、平衡盘密封和(前、后)轴封。密封的形式通常采用梳齿式的迷宫密封(图99)，此外尚可采用石墨环密封、固定套筒液膜密封、浮动环密封以及机械密封等。 迷宫密封的工作原理如图100所示：当气流通过梳齿形密封片的间隙时，气流近似经历了一个理想的节流过程，其压力和温度都下降，而速度增加。当气流从间隙进入密封片间的空腔时，由于截面积的突然扩大，气流形成很强的旋涡，从而使速度几乎完全消失，温度又回复到密封片前的数值，而压力却不能再恢复，保持等于通过节流间隙时的压力不变。气流经过随后的每一个密封片间隙和空腔，气流的变化重复上述过程。所不同的是由于气流质量体积逐渐增加，在通过间隙时的气流速度和压力降越来越大。由此可见，当气流通过整个迷宫密封时，压力是逐渐下降的，最后趋近于背压，从而起到密封作用。26、哪些因素能影响压缩机中间冷却器的冷却效果，中间冷却不好对压缩机的性能有什么影响? 答：空压机中间冷却器一般是壳管式结构。管内通水，管间通气体，通过管内外流体的热交换起到冷却的作用。影响压缩机中间冷却器冷却效果的原因有： 1)冷却水量不足。空气的热量不足以被冷却水带走，造成下一级吸气温度升高，气体密度减小，最终造成排气量减少。所以，在运行中应密切监视冷却水的供水压力控制供水量。工艺上通常要求冷却水压要大于0.15MPa(表压)； 2)冷却水温度太高。水温高使水、气之间温差缩小，传热冷却效果降低。即便冷却水量不减少，也会使气体冷却后温度仍然很高； 3)冷却水管内水垢多或被泥沙、有机质堵塞，以及冷却器气侧冷却后有水分析出，未能及时排放，这都会影响传热面积或传热工况，影响冷却效果。冷却效果不好，使进入下一级的气温升高，影响下一级的性能曲线，使其出口压力和流量都降低。图98表示某台压缩机由实验得出的当冷却水温度由10升至30时的性能曲线变化。此外，当下级吸气量减少时，造成前一级压出的气量无法全部“吃进”，很容易使前一级的工作进入喘振区，在该级发生喘振。 处理方法有：检查上水温度及水压，并进行调整；如上水温度及压力正常，就停车解体检查，用物理、化学方法清洗冷却器或更换冷却器；如冷却器漏，就更换冷却器27、哪些因素会影响到离心式压缩机的排气量? 答：影响离心式压缩机排气量的因素很多，除与设计、制造、安装有关外，在压缩机运行中能够影响排气量的因素主要有： 1)空气滤清器堵塞或阻力增加，引起压缩机吸入压力降低。在出口压力不变时，使压缩机压比增加。根据压缩机的性能曲线，当压比增加时，排气量会减少； 2)空分设备管路阻塞，阻力增加或阀门故障，引起空压机排气压力升高。在吸入压力不变的条件下，压比增加，造成排气量减少； 3)压缩机中间冷却器阻塞或阻力增大，引起排气量减少。不过，不同位置的阻塞，情况还有所区别：如果冷却器气侧阻力增加，就只增加机器的内部阻力，使压缩机效率下降，排气量减少；如果是水侧阻力增加，则循环冷却水量减少，使气体冷却不好，从而影响下一级吸入，使压缩机的排气量减少； 4)密封不好，造成气体泄漏。包括：内漏，即级间窜气。使压缩过的气体倒回，再进行第二次压缩。它将影响各级的工况，使低压级压比增加，高压级压比下降，使整个压缩机偏离设计工况，排气量下降；外漏，即从轴端密封处向机壳外漏气。吸入量虽然不变，但压缩后的气体漏掉一部分，自然造成排气量减少； 5)冷却器泄漏。如果一级泄漏，因水侧压力高于气侧压力，冷却水将进入气侧通道，并进一步被气流夹带进入叶轮及扩压器。经一定时间后造成结垢、堵塞，使空气流量减少。如果二、三级冷却器泄漏，因气侧压力高于水侧，压缩空气将漏入冷却水中跑掉，使排气量减少； 6)电网的频率或电压下降，引起电机和压缩机转速下降，排气量减少； 7)任一级吸气温度升高，气体密度减小，也都会造成吸气量减少。28、吸附剂的吸附性能如何衡量，吸附容量与哪些因素有关? 答：吸附剂的吸附能力以静吸附容量和动吸附容量来表示。静吸附容量是在一定温度和被吸组分浓度一定的情况下，每单位质量(或单位体积)的吸附剂达到吸附平衡时所能吸附物质的最大量，即吸附剂所能达到的最大的吸附量(平衡值)与吸附剂量之比。 动吸附容量是吸附剂到达“转效点”时的吸附量(用吸附器内单位吸附剂的平均吸附量来表示)。通常以“转效时间”来计算，即从流体开始接触吸附剂层到“转效点”的时间。“转效点”是流体流出吸附剂层时被吸组分浓度明显增加的点。由于气体(或液体)连续流过吸附剂表面，吸附剂未达饱和(吸附量未达最大值)就已流走，故动吸附容量小于静吸附容量，一般取静吸附容量的40%60%。设计时用动吸附容量。 影响吸附容量的因素较多，主要有： 1)吸附过程的温度和被吸组分的分压力。在相同的被吸组分的分压力(或者说浓度)下，吸附容量随温度升高而减小；而在相同的温度下，吸附容量随被吸组分分压力(或浓度)的增加而增加。但它有一个限度，在分压力增加到一定程度以后，吸附容量就基本上与分压力无关了。由此可见，应尽量降低吸附过程的温度，以提高吸附效果。 2)气体(或液体)的流速。流速越高，吸附效果越差。动吸附容量降低是因为气体(或液体)与吸附剂的接触时间短。流速低一些吸附效果较好。但流速设计得太低，所需吸附器的体积就要很大。所以要选定一个比较合适的流速值(设计时有经验数据可取)。 3)吸附剂的再生完善程度。再生解吸越彻底，吸附容量就越大，反之越小。再生完善程度与再生温度(或压力)、再生气体中被吸组分浓度有关。 4)吸附剂厚度。因为吸附过程是分层进行的，故与吸附剂层厚度(吸附区长度)有关。吸附剂层不能过薄，太薄时因接触时间短，来不及吸附，即使吸附剂层截面积再大也是无用的。吸附剂层厚，吸附效果好。例如，硅胶在压力为0.6MPa、二氧化碳的含量为30010-6、温度为-110-120、流速为1L/(mincm2)时，每克硅胶对二氧化碳具有较大的吸附容量，约为2550mL/g。设计时，取为28mL/g，出口气流中二氧化碳含量小于210-6。硅胶对乙炔的动吸附容量，国内常取用4.5L/kg或2.63g/kg(硅胶)。29、吸附过程是怎样进行的? 答：气体(或液体)通过吸附器内吸附层时，吸附剂层不是全部同时吸附，而是分层逐步进行的，如图32所示。气体(或液体)刚通过吸附剂层时，吸附很快，且效率很高，以致气体(或液体)流出吸附剂层时被吸组分可以忽略不计(基本上全部被吸附)，如图32中1所示。此时，大部分的吸附是在最上面(沿气流方向的进口部位)比较薄的一层吸附剂上进行的，被吸组分浓度变化很快，称之为“吸附区域(传质区)”。最上面这一层吸附剂达到饱和后，气体(或液体)流动和吸附继续进行，吸附区域沿吸附剂向下移动。这样逐层下移，当吸附区域接近吸附剂底层时，如图32中点2，由于吸附剂上部已完全被吸组分所饱和，流出气体(或液体)中被吸组分的浓度开始增加，但仍不大。吸附区域刚刚到达吸附剂底层，流出气体(或液体)中被吸组分浓度就要显著增加，即达到了所谓的“转效点”，如图32中点3。继续下去，吸附区域就完全离开了吸附剂层，流出气体(或液体)中被吸组分的浓度就接近了进入吸附器时的浓度(初浓度)，吸附剂层将不再能起到吸附作用，如图32中点4。从点3到点4的曲线叫“转效曲线”。这个变化规律对于用硅胶或分子筛吸附水分、二氧化碳和乙炔都适用。 吸附器在使用时没有按规定切换，出口有水分或二氧化碳后，含量就很快增加，无法控制，这就说明吸附剂层已达到“转效点”了。因此，切换再生时间应掌握在吸附区域还未到达最底层时就进行。30、活塞式膨胀机的“飞车”是怎样造成的? 答：活塞式膨胀机都有一定的额定转速，超过额定转速，习惯上称为“飞车”。“飞车”一般由以下几种原因造成： 1)皮带过松、打滑，使机械功不能转换成电机的电能输出。皮带若沾上油脂，油脂对橡胶有溶解作用，会使皮带逐渐伸延、拉长而松弛，摩擦力减小。因此，应有效地防止轴头和油泵漏油，以及不应使保冷箱上的冷凝水滴在皮带上。这种飞车现象不是突然发生的，而且超速有限。当皮带滑脱或断裂时则会造成快速飞车； 2)电源突然切断(如突然停电，熔断器烧断)，膨胀机进气活门的制动机构失灵，膨胀机气源不能迅速切断时，就会发生“飞车”； 3)膨胀机的输出功率超过电机的制动功率。这除了因为设备配套的电机功率不够外，还与操作调整有关。例如在进气压力相当高的情况下，较大幅度地开启凸轮，大量压缩空气突然进入膨胀机，使机械功率骤然增加。在超过电机的制动负荷时，膨胀机就会飞车。这种飞车是暂时的，并且，一般在设计时，电机制动功率考虑了余量，能满足膨胀机的最大功率。31、如何防止和处理活塞式膨胀机的“飞车”现象?答：为防止膨胀机“飞车”，皮带的松紧度要适当。一般用手按之力(相当于10kg的力)，可将皮带按下34cm为宜。另外要使皮带保持清洁，不沾油水。 在开车前，要检查安全装置。在启动时，因进气压力较高，凸轮调节要缓慢。 膨胀机飞车会使膨胀机转动机构损坏，还会造成下塔超压。一旦出现飞车应沉着冷静，首先切断空气进入膨胀机的气源，停止膨胀机运转。然后查明飞车原因。如飞车系皮带打滑，应调整皮带的松紧度。若因调整过快所引起，则调小凸轮是有效的，这时可不必停车。特别是启动制动功率不够的膨胀机，开启凸轮更应该缓慢进行。当转速加快时，应马上关小凸轮。 由于飞车发生很快，因此“关闭”膨胀机进气是制止飞车的关键。为使操作迅速，膨胀机进气截止阀(通-6阀)平时不应开得太大。当然关得大小会造成高压空气节流而使产冷量减小，也不合适。开启的程度可以通过压力表的指示来判断，阀门应开到膨胀机和分馏塔的高压表无压差的极限开度，一般在1/41圈的位置上。启动时，高压压力高，流速慢，开度小些即可。随着分馏塔逐步正常，高压压力逐渐下降，阀门就要相应开大。32、离心式液氧泵一般容易发生哪些故障，如何处理? 答：液氧泵最常见的故障是密封处泄漏。对于机械密封的结构，关键是摩擦副动静环的密封面接触不良。它与密封面的研磨质量、泵轴及波纹管的装配质量、摩擦副的材质有关。 对于迷宫式密封结构，则与密封间隙及密封气压力的调整有关。其他故障及处理方法如下： 1)泵不能启动： 电流不通。应重新检查电路，接通电流； 转子卡住或间隙太小。应拆泵检查，调整间隙。 2)启动后不排液： 泵的转向相反。检查电机转向，改变电源接线； 泵未充分预冷，有气体产生。应停泵，重新进行充分预冷； 泵的进口管道堵塞或进口阀未开。需停泵，拆开管路检查。 3)泵的出口压力降低或流量不足： 电压低，电动机转速下降。应检查电源电压； 进口压力过低。检查液氧液位和泵进口压力，检查进口阀是否冻结，进口管路是否堵塞； 泵出口管路破裂、接口法兰处有泄漏，或出口阀冻结； 叶轮堵塞或损坏。应拆下清洗或更换叶轮； 密封损坏。应更换已损坏的零件。 4)泵发生振动及噪声： 电动机轴与液氧泵轴安装不同心。应调整到技术要求范围之内； 滑动轴承磨损太大，径向定位作用消失。需更换新的滑动轴承； 旋转零件与固定零件发生摩擦或咬住。应按要求调整间隙，咬伤严重的部位应进行修理或更换，并检查安装的同心度； 紧固零件或转子上的零件松动。应均匀拧紧； 泵产生严重气蚀。 5)外露中间座结霜： 密封处磨损或密合面密合不良； 泵的排出管路破裂或接口法兰泄漏； 绝热保冷不好。 6)电动机电流超过额定值： 叶轮与泵壳、泵盖间隙太小，或有杂质微粒落入间隙。应停泵调整或清洗； 机身与转子不同心或泵轴弯曲，应检查装配质量； 电压过低。33、什么叫氮膨胀，它与空气膨胀相比有什么优缺点? 答：以氮气作为膨胀机的工质的流程叫氮膨胀。氮膨胀分成纯氮气膨胀和污氮气膨胀两类。纯氮气膨胀流程如图12所示，它是从下塔顶部和主冷凝器氮侧顶部抽出纯氮气，一部分经切换式换热器环流通道复热后再汇合进入透平膨胀机，膨胀后