汽轮机与压缩机的对比

1汽轮机与压缩机的对比摘要：汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。压缩机是输送气体和提高气体压力的一种从动的流体机械。本文就汽轮机与压缩机在概念、特点、分类、结构、工作原理、变工况运行、调节方式等方面作出总结与比较。关键词：汽轮机，压缩机一、汽轮机的概念及特点(1)汽轮机的概念：(2)工业汽轮机的特点①大化肥厂用的工业汽轮机数量多，品种杂、用途广。单机功率从二万多千瓦到几个千瓦，新蒸汽参数有高压，中压和低压，型式有背压式，凝汽式和抽汽式，用途有驱动压缩机、风机，各种和发电机等。②高参数，大容量10MPa，温度可达530℃，功率约为二万千瓦左右，这种高参数机组起动、停机和加负荷都应十分注意。蒸汽参数高，热应力和热变形问题便显得突出重要，所以运行操作中对于每个具体操作步骤要考虑到安全问题。③高转速，变转速工业汽轮机组与发电机组不同，工业汽轮机组的转速随着工艺生产的实际要求，可以在广阔的范围内变化，这给机组的调节控制带来了更高的要求，增加了调节系统的复杂性。④单系列运行，自控联锁程度高二、汽轮机的分类(1)按热力特性分类：①凝汽式汽轮机②背压式汽轮机压力大于大气压力，排汽供热；当排汽作其它汽轮机的工作蒸汽时，称前置式汽轮机。③抽汽冷凝式汽轮机④多压式汽轮机⑤乏汽汽轮机(2)按用途分类：①电站汽轮机②工业汽轮机③船舶汽轮机等(3)按工作原理分类：①冲动式汽轮机(静叶栅)中膨胀。②反动式汽轮机(静叶栅)和动叶栅中都进行膨胀。(4)按工作蒸汽初参数(压力)分类：①低压汽轮机初压为0.12-0．15MPa②中压汽轮机初压为2～4MPa③高压汽轮机初压为6-10MPa④超高压汽轮机初压为12-14MPa⑤亚临界汽轮机初压为16～18MPa⑥超临界汽轮机初压大于226MPa三、汽轮机的结构工业汽轮机由转子和静子两大部分组成。2(1)转子或转鼓、动叶片及其它附属部件，转子将蒸汽机的动能转变为机械能，传递作用在叶片上的蒸汽圆周分力所产按其结构型式转子可以分为轮式转子和鼓式转子两种。按制造工艺可以分为套装式、整锻式、焊接式等。(2)静子四、汽轮机工作原理(1)汽轮机工作原理汽经过主汽阀和调节阀进入汽轮机，依次变速流过一系列环形配制的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而膨胀作功，推动汽轮机转子旋转，从而实现将蒸汽的热能变成动能继而再转换为机械能的目标。(2)汽轮机的级能、动能、机械能的转变过程。有压力级和速度级之分。①压力级：当蒸汽能量很大时，将若干级串联在同一轴上，蒸汽依次通过，压力渐降，能量分别利用，其中的每个级叫压力级。②速度级：喷嘴产生的高速汽流，经多列动叶栅转换成机械能，这样的做功单元叫速度级。它多用作多级汽轮机的头一级。(3)喷嘴及其作用且不断变化的通道。其作用是将蒸汽的热能转换成动能。(4)动叶片(工作叶片)的作用叶片运动，从而将工质的一部分动能变成机械能。(5)冲转式和反动式汽轮机蒸汽在喷嘴内膨胀，高速汽流进入动叶栅，进行能量转换，这种汽轮机叫冲动式汽轮机。工质在静叶栅内膨胀，进入动叶栅继续膨胀，实现能量转换，这种汽轮机叫反动式汽轮机。五、汽轮机的变工况运行工业汽轮机是按给定的蒸汽量、功率、蒸汽初温、初压、背压和转速等条件设计的，当其在设计参数下运行时，称为汽轮机的设计工况。因为设计工况下运行，汽轮机组的经济性最高，因此也称为经济工况。(1)变工况的概念偏离设计状态的工况叫汽轮机的变工况。常见的有：①蒸汽参数不变，负荷偏离设计值，这使得汽耗率增加，经济性下降。负荷偏离设计值越多，经济性下降越严重。②蒸汽参数改变和超负荷运行。这类变工况除经济性下降外，还对安全运行有影响。关键要保证汽轮机动叶片的安全。(2)蒸汽初压变化对汽轮机的影响①对功率的影响压增高时，其它条件一定时，则理想焓降增大，为保持功率不变，要求蒸汽减少，②对安全性影响叶片易发生冲蚀，对于调节级，其焓降大于设计工况，故调节叶片的应力较大。初压降低，调节阀门开度不变时，流量减少，总的理想焓降变小，对于各级的流量，压差和焓降都减少，受力亦减少，故对机组的安全性无(3)蒸汽初温变化对汽轮机组的影响①初温变化对功率的影响的变化，因此初温升高内功率增加。②初温变化对安全性的影响初温降低太快，必须迅速处理。特别要防止蒸汽带水，防止发生水冲击，要加强疏水，开启主蒸汽汽管道，和汽缸上的疏水阀，同时应适当降低负荷。初温降低，还可引起轴向力增加，轴位移上升，推力瓦温度上升，所以如果蒸汽中带水过多，应立即停车。3(4)排汽压力变化对汽轮组运行的影响①排汽压力对功率的影响轮机功率降低；当排汽压力降低时；汽轮机的功率增加。②排汽压力对安全性的影响(主冷器)的温度升高，从而影响机组的安全运行。排汽压力降低，末级焓降增大，末级超负荷。为避免之，应当限制蒸汽流量以保证机组安全。③排汽压力对经济性的影响排汽压力的变化对汽轮机运行的经济性和出力影响很大，是影响汽轮机(凝汽式)经济性的诸因素中，影响最大的。因此在运行中保持合理的排汽压力是完全必要的。六、汽轮机的负荷调节汽轮机的负荷调节的方式有喷嘴调节、节流调节、滑压调节和复合调节四种。喷嘴调节和节流调节是定压运行机组采用的负荷调节方式，在外负荷变化时，通过改变调节阀的开度，使进汽量变化，改变机组的功率，与外负荷的变化相适应。采用喷嘴调节的汽轮机，在外负荷变化时，各调节阀按循序逐个开启或关闭。由于在部分负荷下，几个调节阀中只有一个或两个调节阀未全开，因此在相同的部分负荷下，汽轮机的进汽节流损失较小，其内效率的变化也较小。从经济性的角度，当机组负荷经常变动时，这种调节方式较为合理。汽轮机采用节流调节，在部分负荷下，所有的调节阀均关小，进汽节流损失较大，在相同的部分负荷下，其内效率相应较低，因此这种调节方式仅适应于带基本负荷的汽轮机。另外，采用节流调节的汽轮机没有调节级，在工况变化时，高、中压级的温度变化较小，故启动升速和低负荷时对零件加热均匀.压缩机一、压缩机的概念及应用(1)压缩机的概念：将低压气体提升为高压的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发(吸热)的制冷循环。(2)压缩机是一种提高气体能量和输送气体的机器，在石油、化工、冶金、矿山及国防工业中已成为必不可少的关键设备。下面就压缩气体使用的目的不同，将压缩机在国民经济中的应用分成下面四个方面。①化工生产中的应用料气在不同的压力和温度下进行净化、合成，合成时将氢、氮混合气加压到320×102kPa。又如二氧化碳和氢合成甲醇，氨和二氧化碳合成尿素等。再如高压聚乙烯的聚合反应要求把乙烯加压到2000×102kPa以上。②气体输送化工生产中，许多原料气要输送，常用压缩机增压。气体输送分管输送和装瓶输送两种方式。气体量大时由管道输送，例如远程管道输送煤气时，压力可达30×102kPa。量小时用瓶装，如氧气厂生产的氧气要加压到150×102kPa装瓶后再供给用户。此外，在化工生产中为了使系统内未反应气体循环再用，常用循环压缩机加以增压。③动力工程上的应用动力用，以驱动各种风动机械与风动工具，要求空气的压力为(7～8)×102kPa。用于控制仪表及自动化装置上的气源压力为6×102kPa。车辆刹车、门窗启闭要求压力为(2～4)×102kPa。国防工业中某些武器的发射、潜水艇的沉浮、鱼雷的发射等需要压缩空气。④制冷和气体分离到制冷的目的。若液化的气体为混合气体，则可根据其各组分的不同的气化温度，而将其分离出来，得到各种、冷库、空调器都是常见的制冷装置。4它们可按制冷工质不同，常使用氨压缩机或氟里昂压缩机等。制冷用压缩机的压力大都为(8～12)×102kPa。二、压缩机的种类压缩机各类繁多，按照压缩气体的原理可分为容积式(活塞压缩机就是最常见的一种)压缩机和速度式压缩机，其分类如下：(1)容积式压缩机类压缩机具有容纳气体的气缸，以及压缩气体的活塞。按照活塞运动方式的不同，它又有往复活塞式和回转活塞式两种结构，前者简称为“活塞式压缩机”，后a、活塞式压缩机在圆筒形气缸中具有一个可作往复运动的活塞，气缸上装有可控制进、排气的气阀。当活塞作往复运动时，气缸容积便周期地变化，借以实现气体的吸进、压缩和排出。b、膜式压缩机，是属于液压驱动的一类，但在膜式压缩机中，活塞的作用已为一膜片所代替。(2)回转式压缩机回转压缩机也有多种，常见的有：a、滑片式压缩机，滑片式压缩机如图所示，其机内转子偏心地装在机壳内，转子上开有若干径向滑槽，槽内装有滑片，当转子转动时，滑片与机壳内壁间所形成的压缩腔容积不断缩小，从而使气体受到压缩。这类压缩机排气压力不高，常用于合成橡胶工业。b、螺杆式压缩机，螺杆压缩机的机壳内置有两个转子—阴螺杆和阳螺杆，由同步齿轮带动。工作时依靠螺杆表面的凹槽与机壳内壁间所形成的压缩腔容积不断变化，从而实现气体的吸入，压缩及排出。这类压缩机除常作动力用的空气压缩机外，还应用于制冷工业。(3)速度式压缩机(透平式压缩机)体分子获得很高的速度，然后让气体停滞下来，使动能头转化为静能头，即使速度转化为压力。速度式压缩机主要的型式有轴流式和离心式两种。①离心式压缩机转，由于离心力的作用使气体高速飞出叶轮，进入具有扩压作用的固定导叶中，将速度降低而压力提高。接着又被第二级叶轮吸入，通过第二级再提高压力。以此类推，一直达到额定压力，由排出口排出。由于它的速度高，压缩过程连续进行，生产能力大，气体又洁净，因此很适于大规模生产，在近代化工厂中已被广泛应用。②轴流式压缩机轴流式压缩机与离心式压缩机相同，也是利用转动的叶片对气流作功。轴流式压缩机图当叶片旋转时，气体被轴向吸入，经过叶轮获得速度，再轴向排入固定的导叶进行扩压而提高气体压力。这类压缩机级中的气流路程较短，阻力损失较小，排气量也较大。近代大型石油化工生产中也有采用轴流-离心组合式压缩机来处理大流量气体的压送问题。此外，还有一种喷射泵也可认为是速度式压缩机的一种。这类压缩机的最大优点是结构简单而紧凑，几乎不需要维修。但它另外需要高压的工作介质，因而其使用受到一定的限制。三、透平式压缩机的分类(1)根据排气压力的大小进行分类：①通风机排气压力为1000～1500Hg者；②鼓风机排气压力在1000～1500mmHg以上到3-3.5kg/cm2者；③压缩机排气压力在3～3.5kg/cm2以上者。(2)根据气体在压缩机中的流动方向进行分类：①离心式压缩机体流经叶轮对气体作功，使气体获得压力、速度，并通过渐扩通道，如扩大器等，使气体的动能继续转化为压力的提高。离心式压缩机具有结构紧凑、重量足、尺寸小、流量大、单级压比大、操作维护简单等一系列优点，被广泛应用。②轴流式压缩机体在轴流式压缩机中的运动是沿着平行于压缩机轴的方向进行。每排动叶和后面的静叶构成一个级。动叶片对气体作功产生压力和速度，并通过渐扩流道使动能转化为压力的提高。轴流式压缩机5流量大，效率高但级数多，单级压比小。③轴流一离心压缩机四、透平式压缩机的结构与工作原理1、离心式压缩机（1）离心式压缩机的结构离心式压缩机由转子和定子构成。转动部分称为转子，转子包括主轴、叶轮、平衡盘、止推盘、联轴节等。固定部分称为定子，定子包括气缸、隔板（扩压器、弯道和回流器）、支持轴承、止推轴承和轴端密封等部件。压缩机由一个或几个级组成，所谓级是一个基本单元，它是由一个叶轮和与之相应配合的固定元件（扩压器、弯道和回流器）组成。离心式压缩机基本元件有：(a)吸气室(b)叶轮压流动的作用下，由叶轮出来后，压力和速度都得到提高，从能量转换观点来看，在离心式压缩机中叶轮是将机械能传给气体，以提高气体能量唯一元件。(c)扩压器体自叶轮流出时，具有很高的速度，为了将这部分动能充分地转变为压力的提高，在紧接叶轮设置扩压器。它由前后隔板组成的通道，流通面积随直径增大而增加，流速逐渐减慢，压力得以提高。(d)弯道和回流器(e)蜗壳(在没有扩压器时)出来的气体汇集起来，引出机外。在多数情况下，蜗壳还有一定的扩