化工课件-沈鼓轴流压缩机技术培训课件

系列化工课件（精选）沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机技术培训课件沈阳鼓风机集团股份有限公司透平机械

透平机械，源自于英文TURBINE，泛指具有叶片或叶轮的旋转机械。透平机械包括蒸汽轮机，燃气轮机，水轮机，透平膨胀机，透平鼓压风机，透平式泵等。前几种是流体能量转化为机械能的机械，后几种是机械能转化为流体能量的机械。沈鼓集团传统产品是离心压缩机、离心式泵和往复式压缩机。近些年，为满足市场需要，通过引进技术和自主开发模式，具备了轴流压缩机、透平膨胀机的开发设计制造能力，并正在进一步开发其他种类的透平机械，全面打造国内大型装备制造业基地。沈阳鼓风机集团股份有限公司透平压缩机

透平压缩机从气流方向上区分，可包括离心压缩机（如MCL、BCL、PCL、DA、DH、VK等系列）、轴流压缩机（如MA、AV、AG等系列）、斜流式压缩机（如GM等）、复合式：轴流+离心（如AGR、ARI等系列）。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机

二十世纪初期，英国帕森斯研制了第一台试验用轴流压缩机以来，随着轴流压缩机气体动力学理论的研究和平面叶栅吹风试验研究，轴流压缩机于40年代开始广泛应用于航空燃气轮机中。

1932年，瑞士苏尔寿公司研制了第一台工业用轴流压缩机，由此开始了轴流压缩机的工业应用。但初期由于采用固定静叶式，稳定工作区域窄，变工况性能较差。

1960年，瑞士BBC公司研制了第一台静叶可调式轴流压缩机，拓宽了稳定工作区域，提高了变工况性能，促进了轴流压缩机的广泛工业应用。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机与离心压缩机的比较

轴流压缩机与离心压缩机相比，其流道短且简单所以减少了流动损失，提高了效率。而且由于航空航天事业的发展，轴流叶栅吹风试验等研究工作比较充分，试验数据和设计方法比较成熟。因此，一般来说，轴流压缩机都会比离心压缩机效率高一些。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机与离心压缩机的比较

轴流压缩机适用于中大流量的工作场合，离心压缩机适用于中小流量的工作场合。一方面是由于效率原因，流量越大，压缩机耗功越大，能耗指标也就越关键。另一方面则是机组尺寸问题，在同样大流量情况下，具有复杂流道的离心压缩机径向尺寸较大，体积相应变大，重量变大，成本变高。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机与离心压缩机的比较

轴流压缩机适用于中小压比的工作场合，离心压缩机适用于中大压比的工作场合。由于轴流压缩机单级压比较低，在完成同样压比的压缩过程中，轴流压缩机需要较多的压缩级数。特别是由于高压比情况下，后面若干级容积流量较小，采用轴流形式效率提高不明显。因此针对大流量高压比情况下，轴流+离心混合式压缩机更有应用前途。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机与离心压缩机的比较

静叶固定式轴流压缩机与离心压缩机相比（P为实际性能曲线，Pth为忽略摩擦与分离损失的性能曲线），性能曲线较陡。当流量有变动时，轴流压缩机压力发生急剧变化，因此离心压缩机对流量的变化有较强的适应性，轴流压缩机对压力变化有较强的适应性。另一方面当流量增加时，离心压缩机耗功增加，而轴流压缩机耗功降低。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机与离心压缩机的比较

静叶可调式轴流压缩机与变转速离心压缩机相比，高效区较大。稳定运转范围宽，即对流量的变化有较大的适应性，又对压力的变化有较大的适应性。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机与离心压缩机的比较

轴流压缩机与离心压缩机相比，其径向尺寸较小、效率较高、静叶可调时工况调节范围宽、级数较多、轴向尺寸较大，主要应用在中大流量、中低压比的工作场合。随着各种工业生产工艺流程的大型化以及世界能源问题的日益突出，轴流压缩机已经开始广泛应用于高炉冶金、催化裂化、空分、大型风源风洞、LNG等领域，应用前景越来越好。沈阳鼓风机集团股份有限公司国外轴流压缩机主要供货商美国GE公司的油气系统：1960年开始生产压缩机，目前轴流压缩机的技术指标是：压比：最大为10；入口流量：100,000—1,000,000m3/h

排放压力：到25bar(A)

试验设备可以达到80MW。由于该公司在油气系统的丰富业绩及其机组高可靠性，其轴流压缩机主要集中在复杂石化气体上，特别是LNG领域，约占世界市场份额的90%以上。但由于其较高的价格体系，在普通介质应用领域，特别是在中国，GE公司的轴流压缩机应用并不多。沈阳鼓风机集团股份有限公司国外轴流压缩机主要供货商GE的AN轴流压缩机沈阳鼓风机集团股份有限公司国外轴流压缩机主要供货商德国MAN-TURBO集团：包含原GHH公司的AG、AGR、AR、ARI，以及原苏尔寿的A、AV系列。目前轴流压缩机的技术指标是：压比：最大为10；入口流量：60,000—1,250,000m3/h

排放压力：到20bar(A)

由于该公司集成了欧洲两大公司的先进技术，在轴流压缩机领域有较高的市场占有率。在中国，由于GHH的AG系列应用出了部分问题，目前主要是苏尔寿的AV系列。沈阳鼓风机集团股份有限公司国外轴流压缩机主要供货商AGR的轴流压缩机ARI的轴流压缩机沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机技术引进

为进一步发展透平机械技术，全面提高集团的市场竞争力，沈鼓集团于2004年10月27日与日本三井造船株式会社（MES)签订了轴流压缩机许可证协议，引进了系列轴流压缩机设计制造技术。并于2005年完成了技术培训，具备了自主设计制造轴流压缩机的能力。2007年10月，第一台自主设计制造的轴流压缩机MA100在宁夏宝塔石化有限公司成功运转，各项指标均满足API617的要求，深受用户好评。沈阳鼓风机集团股份有限公司

三井造船株式会社轴流压缩机a.适合中大流量，中小压比的气体压缩，广泛应用于钢厂高炉鼓风装置和炼油装置。特别是在大型及特大型高炉装置制造方面处于世界领先水平。自首台自行研发生产成功以来，已经设计制造了60余台，其中包括2007年以前运行的世界最大的高炉用70MW轴流压缩机。在日本国内的大型高炉鼓风用压缩机项目中，所占市场份额近90%，是世界上屈指可数的轴流压缩机制造商之一。沈阳鼓风机集团股份有限公司

世界最大的高炉用70MW轴流压缩机

由三井造船株式会社制造的MA180沈阳鼓风机集团股份有限公司三井造船株式会社开发的全静叶可调多级轴流压缩机沈阳鼓风机集团股份有限公司三井造船株式会社在中国市场业绩

上海宝山钢铁有限公司5台套重庆钢铁有限公司2台套太原钢铁股份有限公司2台套沈阳鼓风机集团股份有限公司沈鼓的市场业绩重庆钢铁有限公司2台套（合作生产）宁夏宝塔石化有限公司1台套山东富伦钢铁有限公司1台套南通首控石油化工有限公司1台套印度BOKARO1台套山东天宝气体有限公司2台套宜昌东阳光药业股份有限公司3台套（在产）吉林康乃尔化学有限公司1台套（在产）沈阳鼓风机集团股份有限公司

1.适用范围

MA系列轴流压缩机为全静叶可调多级轴流式压缩机。其流量适用范围为24000M3/h～900000M3/h，单缸最大设计压比可以达到10.MA系列压缩机简介沈阳鼓风机集团股份有限公司2.型号表示方法

M

A

140

表示缸体名义内径为140cm

表示轴流压缩机

表示三井造船株式会社MA系列压缩机简介沈阳鼓风机集团股份有限公司

用改变静叶角度来调节压缩机性能（恒转速）与用改变转速来调节压缩机性能，两者相比，前者由于变工作范围更宽有着更大的市场要。静叶可调轴流压缩机与用转速调节轴流压缩机相比有如下优点：（a）工作范围更宽

用转速调节轴流压缩机特性用静叶调节轴流压缩机特性沈阳鼓风机集团股份有限公司静叶可调轴流压缩机与用转速调节轴流压缩机相比优点：(b)在大流量时有更高的效率。

(c)更易于设计工作转速，与转子临界转速无关。

(d)更易于避免动叶叶栅随着气流旋转产生的激振和进出风口气流激振而引起叶片的共振。

(e)当静叶可调压缩机以恒速运行时，在原动机为电机的情况下可以实现自动启停车。

当然，轴流压缩机用静叶来调节压缩机性能还是用转速来调节压缩机性能取决于所服务的装置来确定，以满足用户流程需要为前提。沈阳鼓风机集团股份有限公司叶栅的特点

(a)是在NACA基础上开发的50%反动度叶型的三元扭曲叶片。

(b)叶栅的数据经过风洞试验的验证。

(c)整机的综合性能在试验台上经过空气动力学实验。

(d)有先进的转子动力学分析软件，避免由于旋转激振等引起的叶片共振，以防止叶片损坏。

(e)叶片的自然频率通过电磁励磁器测得，而且如果预测到可能发生任何形式的叶片共振，叶片厚度将做必要的修正。沈阳鼓风机集团股份有限公司通流部分的设计特点

(a)通流部分设计采用等外径结构，如果是高压比或大型轴流压缩机采用“等外径+等内径”结构，以提高整机效率。

(b)进口蜗室的设计，在进行流场分析的基础上进行实验验证，确保进气气流的均匀。

(c)出口蜗室的设计，出口蜗室带有出口扩压器以保证把相应的动能转换成压力能，达到设计出口压力。

(d)高压比压缩机的中央机壳设有抽气口，其目的是为了避免在启动过程中压缩机产生旋转失速。沈阳鼓风机集团股份有限公司

动叶

动叶通常由真空冶炼的13%铬钢制成。经锻造加工而成，叶片表面最后抛光。在制造过程中进行超声波和X射线检验，在加工后进行荧光渗透检查或着色检查以探测表面有无缺陷。对于动叶的根部，采用T形或棕树形形状。

T形叶根应用在一般应力情况下棕树形叶根应用在极高应力情况下沈阳鼓风机集团股份有限公司

静叶

静叶根据强度要求来选择使用18-8不锈钢精铸静叶片或13%铬锻钢静叶。叶片表面最终也与动叶相同方式抛光。

沈阳鼓风机集团股份有限公司主轴

a、小型压缩机使用实心主轴。大型压缩机采用空心主轴，以减轻压缩机重量和去除锻芯中可能的缺陷。

b、主轴材料是Ni-Cr-Mo钢，有良好的硬度和韧性，没有回火脆性。主轴是锻造的和经过加工的，做动态测量测出不平衡量。然后再装配动叶以便削减不平衡量。

c、动叶和联轴器装配后，整个转子最后做动平衡试验。转子还将做超声波检验和着色检查。沈阳鼓风机集团股份有限公司

轴承

a、支撑轴承:小型机组支承轴承为可倾瓦块式,大型机组支承轴承为椭圆瓦轴承,强制润滑。

b、较重转子配备有顶升油装置，在转子转动工作以前可以升起转子。这对于减少阻力矩和保护轴承表面不受损是有用的。

c、推力轴承主推力为倾斜瓦块式,可以自动调整对中，强制润滑供油。沈阳鼓风机集团股份有限公司静叶可调机构

a、静叶可调机构轴承为无油金属加铅的烧结铜材料制成,经过百万次试验,运转时不卡涩,为日本三井专利。该轴承固定到铸铁轴套上,该轴套随后用螺栓固定到压缩机机壳上。

b、此外，在流体环境温度超过250℃时应该采用碳质轴承来代替无油金属轴承。

c、静叶角度的调节杆由锻钢或型材制成，固定到静叶轴上。

d、在调节杆的另一端是用销钉固定的滑块。滑块装入外筒体的环形槽内，以便随外筒体一起运动。静叶可调机构沈阳鼓风机集团股份有限公司机壳

a、进出口机壳采用型材焊接，中央机壳采用铸钢铸造或20#钢锻造。

b、静叶可调压缩机采用单层机壳结构。

c、所有机壳（进口机壳、中央机壳和出口机壳）水平剖分，空气管道向下布置。这种布置方式的好处是在不拆卸管道的情况下就可以拆下上半部机壳。

d、压缩机轴端密封采用拉比令镶片式。拉比令镶片固定在密封体上。拉比令镶片镶在密封体内并安有弹簧，以减少转子与机壳发生接触时产生的不良影响。弹簧支撑式拉比令允许很小的顶部间隙，使机组泄漏很小。

沈阳鼓风机集团股份有限公司机壳e、入口机壳和出口机壳上安装有导向键，机壳即使在外力的作用下也能保持正确位置。同时也是为了吸收机壳的热膨胀。

焊接钢材料的入口机壳沈阳鼓风机集团股份有限公司MA系列技术报价流程1、确定基本设计条件，选定设计点。2、IMES总体方案计算3、性能曲线计算4、各工况点参数计算，数据表5、启动方案设计，机组各部件重量估算6、辅机系统的设计与选型7、参考设备图纸、P&I图的准备8、完成技术标书。沈阳鼓风机集团股份有限公司MA系列设计流程1、根据技术协议及前期设计方案，确定设计点、进行IMES设计计算、生成性能曲线2、子午面通流部分的设计，确定子午面通道的形式、级数、转速3、CO、LO系统及其他辅机的设计与选型沈阳鼓风机集团股份有限公司MA系列设计流程4、动、静叶片、轴系设计5、机壳设计6、静叶调解机构设计7、盘车装置等外围设备选型设计8、气管路等装置详细设计沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机叶型特征参数

型面：型线包含的面中弧线：内切圆圆心连线弦长：两端点连线b最大厚度：c相对厚度：c/b中弧线最大挠度：f相对挠度：f/b前后缘叶型角：x1，x2转折角：θ=x1+x2沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机叶栅特征参数

前额线：各叶型前额点圆周连线后额线：各叶型后额点圆周连线栅距：两相邻叶型圆周方向距离t相对栅距：t/b叶栅稠度：b/t，越大叶型越密叶型安装角：叶弦与圆周方向夹角βA进口安装角：中弧线切线与圆周方向夹角β1A出口安装角：中弧线切线与圆周方向夹角β2A转折角：θ=β2A–

β1A沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩气流特征参数

进口气流角：气流进口相对速度与圆周方向夹角β1出口气流角：气流出口相对速度与圆周方向夹角β2进口冲角：i=β1A–β1出口落后角：δ=β2A–β2气流转折角：Δβ=β2–β1沈阳鼓风机集团股份有限公司气流在轴流级中的流动

与压力能，动能又有一部分在静叶中转化为压力能。于是气流通过一个级后压力得到了提高。能量转化的比例关系即可由反动度来体现。轴流压缩机叶栅流道一般是弯曲、扩张、流线型的。当亚音速气流流过时，音速降低，静压升高。气流先在动叶中获得动能沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机压缩功等温压缩功HT表示为

1bcd1等熵压缩Hs表示为

2ad1bcd2ad多变压缩功Hpol=Hs+Hr

热阻损失Hr表示为

212ad2

流动损失HL表示为

2ab12

实际耗功H=Hs+Hr+HL

热阻损失：在实际压缩过程中，流动损失转化为热量，气体温度升高额外消耗的压缩功。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机压缩效率等熵效率：ηs=Hs/H多变效率:ηpol=Hpol/H等熵效率，又称绝热效率，标示了等熵绝热压缩过程中用于压缩气体的耗功中有多少转化为气体的有用功。可以表明压缩机通流部分的完善程度。当流道改善时，流动损失Hl减少，热阻损失Hr减少，Hpol也减少，而Had不变，因此ηs比ηpol更能体现流道的改善。沈阳鼓风机集团股份有限公司轴流压缩机基本级特性参数流量系数：φ=c1z/u能量头系数：τ=H/u2=(c2u-c1u)/u