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双螺杆蒸汽压缩机

乐科双螺杆工艺压缩机
1、双螺杆工艺压缩机原理及特点
双螺杆压缩机是容积式压缩机的一种,即其通过不断缩小的工作容积实现其中的气体压力升高,工作原理决定了双螺杆压缩机具有动力平衡性好、适应性强的特点。使用变频调节的双螺杆工艺压缩机,可以实现接近线性的流量调节性能。在压比变化时,其具有自适应压比和强制输气的特征,不影响设备的正常运行,同时,压缩过程允许多相混输,允许带液运行。双螺杆压缩机具有内压缩过程,使其运行平稳性和工作效率远高于罗茨式压缩机,当压比较高时优势尤为明显。

目前,国内市场上双螺杆空气压缩机和制冷压缩机已有广泛应用,生产制造的厂家较多,能效比较高,性能可靠。但这两种双螺杆压缩机均采用向压缩腔内喷油的结构型式,以大大减小设计、制造难度。用于化工行业的工艺压缩机,其输送介质往往具有腐蚀性,不允许输送介质含油,对安全性、平稳性要求较高,因此双螺杆工艺压缩机与传统意义上的双螺杆空气压缩机、制冷压缩机等具有本质不同。其在结构上,不允许转子间直接接触(因为不喷油),需要引入同步齿轮精确控制转子运转;由于没有润滑油密封各个工作间隙,对其设计、制造精度有更高的要求,否则会因为内漏气而导致性能急剧下降;输送流量远大于普通螺杆压缩机,以满足工艺需要,转子直径普遍达到400mm以上,远大于常规喷油压缩机的350mm以下;对安全性要求较高,广泛采用双端面干气密封等高端密封元件,因此要求压缩机整机振动控制比较严格,防止密封损坏等恶性事故。

2、乐科公司专用双螺杆工艺压缩机
2.1总体特点
为满足公司节能产品的定制化需要,我司专门研发了针对自回热精馏、乏汽增压等节能系统产品的专用双螺杆工艺压缩机。
该型压缩机采用自研的第三代不对称型线,具备从几何特性到结构强度、转子动力学等不同层面的设计能力,具有单级压比高、流量范围广、调节能力强、运行稳定高的特点。
2.2第三代不对称型线
根据不同项目的需要,我司对流量、压比、压差、效率等不同层面的要求进行优化,基于自研型线库采用不同的设计。型线均为点带状啮合,运行平稳;利用曲面密封效应,有效提高压缩机容积效率;接触线、泄漏三角形等泄漏通道几何尺寸均明显减小;运行过程中更符合运行流场中的流线,有效减小气体阻力。

2.3成熟的定制化产品设计规范
1)几何特性及压缩机工作过程计算
双螺杆工艺压缩机几何结构较为复杂,用于节能产品时,输送介质和运行工况变化范围均较大。我司具有双螺杆压缩机气动设计的完整能力,对压缩机内的容积变化、泄漏通道面积变化等均进行精确计算,在此基础上结合工质的热物性及工况要求,对其工作过程进行精确的预测,如下图是某型压缩机的内部容积变化过程及泄漏通道的分布情况:


下图所示为某项目中用到的水蒸气压缩机内部p-V图计算结果,其与实际的工程运行情况偏差不超过10 %。

2)结构强度校核
工艺压缩机的第一需求是安全性,我司对轴承、转子等重点受力件均进行完善的结构强度校核,这些工作均基于对几何特性的计算,可精确分析转子上的压力分布,设计轴承寿命均超过10万小时,远超过国内同行1万小时左右的设计阈值。
同时,基于对转子热变形的合理预测,我司具备完善的定制化机型间隙设计规范,在满足机组安全运行的基础上,内泄漏较小,运行效率高。下图所示为基于几何特性计算结果进行的有限元分析,及转子变形量预测。


3)转子动力学
传统的喷油双螺杆压缩机由于尺寸较小,运行过程中远离一阶临界转速。对于大型双螺杆工艺压缩机而言,干气密封等易损件的使用寿命取决于压缩机的工作振动值,我司企业规范对压缩机振动限值较为严格,一般要求压缩机振速小于等于5mm/s。
为此,制定了转子动力学设计企业规范,对常规的横向振动,和大型压缩机特有的扭转振动进行全面分析,如下图所示为同时考虑压缩机组、增速箱及大型电机的设计模型:


这套设计规范成功运用于海科等项目中的大型螺杆压缩机机组,均运行平稳,验证了这套设计方案的可行性和必要性。
4)密封系统
我司与博格曼、成都一通等国内外一线密封厂家合作开发适用于双螺杆工艺压缩机的密封方案,小机型中通常采用双端面机械密封,大机型中根据介质不同选用双端面干气密封或碳环密封。
在设计中均要求达到:正常使用寿命长(对于干气密封≥3年)、对泄漏的控制能力和预警能力强。对密封系统的不同工作状态均有自动化预案。


3、压缩机参数
目前我司生产的双螺杆工艺压缩机可以达到以下运行参数:
1)单级压比最高可达 8.0
2)理论流量范围:10 ~ 400 m3/min
3)适用介质:水蒸气,甲醇、乙醇等工艺气体
4)振速保证在6mm/s以下,整机每年维护一次,十年稳定
5)排气温度限制:≤ 250 ℃
6)可适配机械密封、碳环密封或干气密封,安全性佳
7)绝热效率:≥ 75% (压比为3.0),≥ 70% (压比为5.5)
8)宽广的流量范围调节能力,低至20%
型号参数表如下所示:

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