DH-71型离心式空压机运行节能技术理论及试验研究

【摘要】：本文针对攀钢氧气厂国产6000m~3/h 制氧机用DH-71 型离心式空压机气量小、能耗高的问题,全面总结了离心式压缩机的经典理论:叶轮理论、气动热力学理论、三元流动理论和喘振理论,并从课题研究的目标出发,采用系统分析法对该型空压机进行了科学的分析研究。首先,通过测绘现场空压机结构布置图,根据测试的原始数据,建立了压缩机装置系统的数学模型,求解出管网阻力随流量变化的p_e-Q 方程,并作出管网阻力曲线图,诊断其运行工作点与设计点的偏离程度。由于管网特性曲线平坦,说明管网设计安装合理,应从压缩机本身研究其运行节能的技术措施。通过进一步研究空压机装置系统的能量传递和损失原理,得到了整台压缩机装置的总效率η_z的表达式,该方程为空压机装置系统节能降耗和提高排气量指明了方向。 本文应用上述原理对系统进行理论分析,结合现场压缩机装置的运行情况,找出了空压机能耗高、气量小的主要原因。根据理论分析的原因,研究设计出切实可行的提高排气量、降低功耗的具体技术方案。鉴于企业对投资成本的考虑,优选了其中5 项节能技术措施进行试验:降低吸入系统阻力,截断末级冷却器,提高油温和开大导叶阀,降低机体温度及叶轮流道盖板打磨试验等。试验证明,设计的技术方案紧密结合生产实际,易于操作,投资少,见效快,实施后效果良好,机组运转平稳正常,产量大大提高。本论文首次提出采用液体抛光叶轮流道、振动砂带研抛轮盘等技术,节能效果显著,可在国内同行业同类型压缩机上推广应用。 【关键词】：离心式压缩机 空压机 运行 节能 理论 试验研究
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ116.1
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第1章 总论8-21
• 1.1 概述8-10
• 1.2 离心空压机工艺装置介绍10-11
• 1.3 离心空压机性能介绍11-12
• 1.3.1 离心空压机性能参数11-12
• 1.3.2 离心空压机性能曲线12
• 1.4 离心空压机结构特点12-14
• 1.5 离心压缩机国内外研究进展14-19
• 1.5.1 离心压缩机理论及内部流动计算回顾与现状14-15
• 1.5.2 内部流场测试概况15-16
• 1.5.3 三元流动发展动态16-18
• 1.5.4 离心压缩机行业发展趋势18-19
• 1.6 本课题研究的目的意义、技术路线和主要内容19-21
• 1.6.1 本课题研究的目的意义19
• 1.6.2 本课题研究的技术路线19-20
• 1.6.3 本课题研究的主要内容20-21
• 第2章 离心压缩机基本理论21-48
• 2.1 离心压缩机的叶轮理论21-28
• 2.1.1 离心压缩机的工作原理21-22
• 2.1.2 气体在叶轮中的运动分析22-23
• 2.1.3 欧拉涡轮方程及其分析23-25
• 2.1.4 实际叶轮中气体的运动微分方程25-28
• 2.1.5 气体进入叶轮前的预旋28
• 2.2 离心压缩机的气动热力学理论28-41
• 2.2.1 几个概念:音速、马赫数、微弱波、激波及波阻损失28-30
• 2.2.2 压缩机中的功耗及功率分析30-34
• 2.2.3 压缩机中的效率分析34-39
• 2.2.4 压缩机装置的能量损失分析及总效率39-41
• 2.3 离心压缩机的三元流动理论41-44
• 2.3.1 三元流动理论概述41-42
• 2.3.2 离心式叶轮机械内部流场数值计算的基本方法42-44
• 2.4 离心压缩机的喘振理论44-47
• 2.4.1 喘振机理44-45
• 2.4.2 喘振的危害及判断45
• 2.4.3 离心压缩机的防喘振控制45-47
• 2.5 本章小结47-48
• 第3章 离心压缩机运行节能技术方案研究48-77
• 3.1 离心压缩机装置系统的工作点研究48-54
• 3.1.1 测绘现场压缩机装置绘出结构布置图48
• 3.1.2 压缩机装置系统特性方程的建立与求解48-53
• 3.1.3 作阻力p_e—Q 曲线求压缩机装置系统运行的工作点53-54
• 3.1.4 压缩机装置系统工作点的分析54
• 3.2 压缩机中的能量损失分析及节能途径54-65
• 3.2.1 流动损失h_(hyd)55-57
• 3.2.2 冲击损失h_c57-61
• 3.2.3 轮阻损失h_(df)61-64
• 3.2.4 漏气损失h_l64-65
• 3.3 离心压缩机运行节能技术方案研究65-72
• 3.3.1 改进吸入管路,降低阻力,提高空气吸入压力66-67
• 3.3.2 加强冷却,降低空气入口温度67
• 3.3.3 切除或旁通空压机末端冷却器,减小阻力损失67-69
• 3.3.4 改善机组对流条件,降低机体温度,降低吸排气温度69
• 3.3.5 打磨过流部件流道,提高流道光洁度,减小流道摩擦损失69
• 3.3.6 抛光叶轮轮盘轮盖轮缘外表面,降低轮阻损失耗功69-70
• 3.3.7 修正叶轮叶片进出口边几何形状,减小局部阻力损失70
• 3.3.8 优化操作参数,减小冲击损失70-71
• 3.3.9 提高油温,降低油膜粘度,减小轴承摩擦耗功71
• 3.3.10 改进轴承结构,减小机械摩擦损失71-72
• 3.4 打磨流道和抛光叶轮的具体方法72-77
• 3.4.1 叶轮转子的材质分析72-73
• 3.4.2 叶轮流道的液体抛光73-74
• 3.4.3 叶轮轮盘轮盖的振动砂带研抛74-77
• 第4章 试验系统77-80
• 4.1 试验目的77
• 4.2 试验装置77-78
• 4.3 试验仪器78-80
• 第5章 试验方案及结果分析80-99
• 5.1 降低吸入阻力试验80-82
• 5.2 末级冷却器截断试验82-85
• 5.3 提高油温和开大导叶阀试验85-88
• 5.4 降低机体温度试验88-91
• 5.5 叶轮流道盖板打磨、叶片入口边几何形状修正试验91-97
• 5.5.1 试验情况91-92
• 5.5.2 叶轮的质量检验——超速试验及转子动平衡92-97
• 5.6 本章小结97-99
• 5.6.1 改进前后参数变化97
• 5.6.2 经济社会效益97-98
• 5.6.3 结论98-99
• 第6章 研究总结与展望99-102
• 6.1 研究总结99-100
• 6.2 研究展望100-102
• 符号表102-105
• 参考文献105-107
• 在读期间发表论文及获奖情况107-108
• 声明108-109
• 致谢109

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