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冷量调节与制氮方法

一、制动方法
消耗或者回收透平膨胀机输出的机械功,使透平膨胀机稳定运转的机构为制动器。目前
使用的制动器有电机及风机。龟机可以回收膨胀机的机械功。风机消耗膨胀机功后,所获得
的压力气体,如排向大气,则没有回收功}如加以利用,则有回收功。
采用电机作为制动器时,需用一减速齿轮箱将膨胀机转速降至电机转速。而且运转时,
盛胀机的转速不能变化。它适用于大型的透平膨胀桃。
采用风机作为制动器时,可以把风机的叶轮与膨胀机的工作轮装在同一轴上,直接驱动。
结构简单,转速可以调节。风机的特性将影响膨胀机的运转。正确她设计制动风机,使其运
转时性能很好的与膨胀机匹倪是很重要的。
=,制冷量的荫节
膨胀机的产冷量能在±2O一±35 的范围调节,以适应制冷装置工况变化的要求。对一
般制冷装置由式(1—90)可知,只要改变G,h 、仇中的任一顼,都会引超制冷量的改变。
理想的调节方法是改变流量G,或等嫡焓降 。后,保持等熵效率 。变化较小的条件下,获得
较大的制冷量调节。无论改变那个量都会引起其它量的变化,但主要通过改变流量调节(称
为 量调节 )。由式(1—31)翘,流量和Z 、6 、f 有关,因此,设法改变其中任一量可迭 量
调节 。主要改变膨胀机进口参数而达到改变等熵焓降 .的调节称为“质调节 。评价调节方
法优劣应从下列主要方面考虑t(1)能满足调节范围的要求。(2)调节时机器效率变化较小。
(3)调节机构简单,工作可靠,操作方便,且能连续的无级调节。常用的调节方法有机前节流
谰节、转动喷嘴调节及多台机组复合调节。
l, 节流调节厦多台机组复合调节
在透平膨胀机前设置一节流阀,通过节流阀的操作可达到改变膨胀机前的状态而实现连
续的无级调节,工作可靠,操作方便。在改变等熵焙降的同对,配合改变转速的操作,使特
性比维持在最佳值附近,而使等熵效率在调节时改变较小。固此,这种调节方法不能选用转
速同定的电机制动。这种调节方法的实质是在节流时将焙降损失掉, 因而,对磅胀机组(包括
节流阀在内的系统 而言是不经济的,见圈28。
.. 丢=专-’亩等 ·一
式中 K—— 有教利用系数
机组的效率可表示为。
(1— 1OO)
显然,冷量调节范围愈大,K值愈小,膨胀机在制冷设备工艺l藏程中的经济性愈差,在冷量
调节50 时,机组效率可下降约3O 。因此,它适用于调节范围不大的场合。
圈28 蛄降的有效利用 圈29 复合调节特性
为了实现较大的调节范围及提高经济性,可采用节流阀与多台机组配合的调节,每台机
组的流量是不同的, 切换使用不同的机组进刭旖节婀目前,每台机组再配合节流调节,可达
到大范围的无级的冷量调节要求 图29是我国e~omVh空分设备使用的三台不同制冷量透平
膨胀机的调节曲线,合理的切换机组并配合节流调节,可以使膨胀机组的经济往较高。
2·转动喷嘴叶片调节
由式(1—30)及(1—31)可见膨胀机的流量与喷嘴喉部的尺寸^N,fH成正比,而^N又与
sin岫成正比。因此,若改变气流出喷嘴的角度就能达到改变流量的目的。使用专门的传动
机构使喷嘴转动就能达到改变 的目的。图30袁示的是目前我国使用的两种转动喷嘴型式
l 摇臂2.销钉 叶片4.转爨
a图所表示的喷嘴叶片围绕着喷嘴叶片出口点而转
动,这会引起工作轮进口速度三角形改变,造成附加冲
出损失。b图表示的喷嘴叶片围绕着转动中心转动时,
会改变喷嘴叶片与工作轮间的间隙,从而引起附加的损
失。此外,叶片与盘之间的轴向间隙也会引起附加损失。
由于喷嘴转动时可以正,反两方向,因此,可使制冷量
向增大及减小两个方面调节。图3l是转动喷嘴的调节特 盘51 转动喷晴调节特性
位,曲线l是弪轴流半开式叶轮使用的转动喷嘴调节特性,曲线2是径流闭式工作轮用的转动
喷嘴调节特性。由图可见,制冷改变±20 时, 效率约下降3~5 采用转动喷嘴调节时
应注意所有叶片应同步自如韵转动,而且叶片进口端圆角应较大以适应工况变化。由于转动
喷嘴的调节性能良好,结构也十分可靠,又能与电机制动配合, 目前已被广泛使用。
三、典型膨胀机系统介绍
为了使透平胀膨机正常运转,应有必要的仪表和安全保护设施,轴承供油或供气系统,
及气封系统。围32是采用气体轴承, 风机制动的透平膨胀机系统。图33是采用油轴承, 增压
风觇制动的连平膨胀机系统
圈52‘气体轴幂麝联机系统
I.气动薄膜调节阕2.密封气3.玲却水4。骠阐5.消音器
6.轴承气体7.粗过滤器8.精过滤器9.吹除阕
四、避平膨胀机的操作特点
1.透平膨胀机启动时,遥流部分由常温转入低温,轴承和制动风机由常温转入高温,整
个机器的各部分间隙发生着变化。若膨胀机工质含有水分,二氧化碳等在降温过程中易于析
出,而聚集在通流部分各处。若低温设备也处于启动阶段,则要求膨胀机焓降和流量均较大。
因而
(1)开启各阀门应缓慢,防止突然变化,使阆隙变化缓慢,尤其使用增压系统时应逐渐
缓慢倒换各阀门,使膨胀机输出功与增压机诮耗功能匹配
圈 油轴承一熙帆系统
1.截止阀2.抉热器3.密封气4.蠛阀5.消音器6.玲却水7.油玲却器
8.油泵9.油过滤器l0.油压器¨ .油箱12.吹除阎
(2)操作时尽量缩短水分及二氧化碳冻结区的运转时间,并严密监视喷嘴后压力的变化,
当压力偏高,则表明已经堵塞,应及时停机吹除,使备用机组启动。
(3)对于风机制动的透平膨胀机,在启动阶段易超速,故需注意转速表防止飞车。
2.遗平膨胀机正常运转时机前状态己正常,其操作及调节需随制冷设备对冷量的要求面
变化。但应注意使透平膨胀机运转维持在最佳特性比附近,而避免不必要的损失,此外应防
止机前温度过低造成膨胀机内出现液滴,而损坏叶片。若发生各系统有异常现象,应及时寻
抗原因加以解决,不要勉强继续运转。
3.透平膨胀机的停车应确认无膨胀工质进入膨胀机, 并及时加温吹除。停机后润滑系统
应继续供油或气,防止因振动等偶然因素造成转子轴承部分的摩擦。停止运转的膨胀机应处
于随时可运转的状态。