空分空压机毕业论文

大家对各类压缩机、汽轮机并不陌生，但是他们在空分环节的作用，你是否真正了解？工厂里的空分车间，你知道是什么样的吗？空分，简单地说，就是用来把空气中的各组份气体分离，生产氧气、氮气和氩气的一套工业设备。还有稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等。 空分设备 空分设备是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备，广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。 简单来说就是空分的系统流程包括： 压缩系统 预冷系统 纯化系统 换热系统 产品送出系统 膨胀制冷系统 精馏塔系统 液体泵系统 产品压缩系统 我们按照空分系统流程对设备进行一一介绍： 压缩系统 有 自洁式空气过滤器 、 汽轮机 、 空压机 、 增压机 ， 仪表压缩机 等。 （1）自洁式过滤器一般随着气量的增大，滤筒数增多，层数也越高，一般万等级以上双层，6万等级以上三层布置；一般单台压缩机需要单独布置过滤器，同时布置在上风口。 （2）汽轮机是高压蒸汽进行膨胀做功，带动同轴叶轮转动，从而实现进行对工质做功的型式。汽轮机一般常用的有三种形式：全凝、全背压和抽凝，较为常用的是抽凝。 （4）空压机一般大型空分装置投资均为单轴等温型离心压缩机，进口较国产能耗低2%左右，投资高80%；空压机采用出口放空，不设置回流管路，一般有最小吸入流量防喘振要求，采用入口导叶进行流量调节，进口国产机组均是四级压缩三级冷却（末级不冷却）。主空压机配备一套水洗系统，用以冲洗各级叶轮和蜗壳表面沉积物。该系统随主机成套。 （5）增压机一般大型空分装置投资采用单轴等温型离心压缩机和齿轮式离心压缩机两种，其中齿轮式在能耗上占较大优势，尤其压比较大的工况。 （6）仪表气压缩机一般有三种形式：无油螺杆机，活塞式和离心式。由于活塞式和离心式天然无油，所以不需要除油装置，只需要配套干燥装置（除水）和精密过滤器（除固体颗粒）即可；而螺杆机一般有有油和无油然后除油两种，喷油螺杆机需要设置除油装置，同时需要设置精度非常高的除油过滤器，以满足工艺要求，这种机型的优势是价格较便宜；无油螺杆采用干转子或者水润滑，这种机型优点是绝对不含油，缺点是价格较贵。气量500Nm³/h以下适合选活塞式；气量在2000Nm³/h以下适合选螺杆机或活塞机；气量在2000Nm³/h以上即三种机型都可以选，气量大时离心式压缩机较有优势，其易损件较少，同时好维护，性价比较高。 仪表压缩机在开车时使用，正常运行后由分子筛纯化器后抽取。 预冷系统 预冷系统空冷塔有两种形式： 闭式循环 （空冷塔分为上下两段，冷冻水在空冷塔上段和水冷塔之间循环）和 开式循环 （进循环水系统），闭式循环主要应用于水质不好的化工厂，需要补充新鲜水及药剂；开式循环应用较广，但是循环水系统同样也需要定期补充新鲜水，预冷系统还需要考虑夏天工况。 空冷塔 一般设计为底部为1米φ76不锈钢鲍尔环（耐高温），3米φ76增强型聚丙烯鲍尔环（大通量），4米φ50增强型聚丙烯鲍尔环。 水冷塔 也有两种：两段式（无外加冷源时，干燥污氮气的冷量回收充分，使之预冷系统有保障，但是阻力大一倍，（7米+7米φ50聚丙烯鲍尔环）和一段式（有外加冷源时，8米φ50聚丙烯鲍尔环）。 此外，预冷系统一般所有进水均要设置过滤器（一般6台：4台水泵，水冷塔进水，冷水机组蒸发侧进水），防止杂质带入系统。预冷系统的效果检测为：下段4米填料段出口气比进水低1℃；上段8米填料段出口气比水高1℃，一般在空冷塔中部设置测温计（伸入内部）。 纯化系统 纯化系统采用的的 吸附器 有立式轴向流，卧式双层床和立式径向流三种。 立式轴向流 主要用于1万等级（直径已经到）以下空分设备的配套，床层厚度1550∽2300mm，双层单层均可布置，立式轴向流吸附器的气流分布最好。 卧式双层床 主要用于大中型空分设备的配套，床层厚度1150mm（分子筛）+350mm（铝胶）。 立式径向流 吸附器可以有效利用容器内部空间，使得同直径吸附层面积扩大倍左右，这样可以有效降低塔器高度，同时立置方式占地面积较小。由于气流分布均匀，不像卧式吸附器气流不均，使得分子筛用量减少20%，再生能耗也节省20%。 但是立式径向流缺点是气流中心集中（扇形区），使得其比卧式穿透时间要快（要求CO2＜）。床层厚度1000mm+200mm，立式径向流可以满足2万等级以上的空分设备的配置。 再生加热 有电加热器和蒸汽加热器两种方式。 蒸汽加热器有卧式（4万等级以下），立式（4万等级以上），立式高效蒸汽加热器（蒸汽利用率高，节能20%）布置方式有：一台蒸汽加热器（有H2O泄漏测点）；电加热器（两用一备或者一用一备）并联（高温低流量联锁停设置，防止烧坏，加热管材质为1Cr18Ni9Ti）；电加热器（满足活化再生，250∽300℃）与蒸汽加热器并联；电加热器与蒸汽加热器串联（蒸汽温度低时，不过造成再生阻力较大）。 对纯化系统还需要设置节流再生管路以满足开车需要。另外再生气侧设置安全阀，蒸汽加热器侧设置安全阀，防止设备或者阀门压力高侧泄漏或者超压，以及节流超压。 再生流路配置手动蝶阀来调配阻力，以使得主塔运行稳定（或者不设置，采用总管设置调节阀时序调节）。 换热系统 换热系统严格来说多股流混合介质设计在同一换热器里，让各介质传热自动平衡，能耗最低，但是这样对于内压缩流程会造成全部换热器均为高压换热器，会造成投资的积聚增加，所以2万等级以上内压缩换热器组织还是采用高低压分开的办法，更为经济些，2万等级以下采用全部高压换热器配置。 产品送出 低压氧氮产品 ，设置产品调节阀与放空流路，放空进消音器（氮气内件为碳钢，氧气内件为不锈钢）。污氮气设置去水冷塔放空（起污氮气放空作用、调配再生气以及调整上塔压力的作用，要求水冷塔塔径能够满足泄放要求，尤其有氮气也通入的场合，不能使上塔压力憋高，水冷塔阻力6kPa(8米高填料)，管路及阀门4kPa，对大气放空压差2kPa，总共12kPa）。 高压氧气产品 ，放空采用两级节流，先是高压产品气节流至10barG，经过偏心异径管，中间设置蒙乃尔降噪板，再通过偏心异径管扩大管路直径，氧气介质流速控制在10m/s以下，再通入消声塔节流放空，消声元件不锈钢；高压氮产品，氮气产品先节流至10bar，通过不锈钢降噪板，再通入消声塔节流放空，消声元件碳钢；氧气阀门要求不得人去操作（调节阀禁带手轮，手动阀放置防爆墙内）。 消声塔还可以与压缩机系统放空合二为一，空压机增压机降噪（按照空压机量计算），通入消声塔，以及纯化系统泄压空气，增压机打回流，泄放部分。 膨胀制冷系统 膨胀机一般有三种，即 低压膨胀机 ， 中压膨胀机 和 液体膨胀机 。 对于一定类型的气体膨胀机来说，工质体积流量越大，效率越高。一般流量8000Nm³以上的低压膨胀机效率为85∽88%，流量小于3000∽8000Nm³效率会低至70∽80%。 中压膨胀机一般采用一台进口一台国产（备用）。气量8000Nm³/h以上进口膨胀机效率82∽91%（增压端少4个点）；国产膨胀机效率78∽87%（增压端少5个点）。 膨胀机启动前需要先吹扫（除去管系杂质，膨胀机蜗壳内杂质），再通密封气（正常时由增压端提供），然后进行油系统外循环，内循环，做完联锁测试然后方能启动，冷试合格后冷紧；冷启动需要启动油箱加热器，正常运行后不需要，此时轴承的冷热已经平衡。 液体膨胀机本质是利用高压液体的压力头来进行水力做功（同时液体焓值降低，但是与气体相比，相差甚远），一般4万等级以上内压缩空分设备均可用液体膨胀机代替高压液空节流阀。它的优势为利用液体膨胀机制冷和膨胀功发电达到节能目的，一般可实现节能2%左右，但是其投资达千万元。 精馏塔系统 下塔∽5万等级采用筛板塔较多，环流塔板在万等级以下直径塔较有优势（液体流程较对流长，但是制造复杂），对流3万等级以下应用较多，万等级以上较占优势，四溢流在3万等级以上大塔较占优势，填料塔能耗较低，不过下塔高度要增加5米左右。5万等级以上空分较占优势，尤其上下塔平行布置的情况。 上塔、粗氩塔及精氩塔采用填料塔，厂家一般为苏尔寿或天大北洋，对粗氩塔冷源配置一般是富氧液空，同时可将废气放散入污氮气管路，氩系统停运时能耗低；精氩塔热源为富氧液空，或下塔氮气，冷源可以是贫液空或者液氮，进料有液相和气相两种。需要注意的是粗氩塔冷凝器板式的密封性要求较高，否则会导致氩产品不合格。 主冷有单层，立式双层、卧式横列双层，立式三层和降膜主冷（液氧与气氧向下，与氮气同流向）。 精馏塔系统的布置有6种方式： （1）上下塔垂直布置，为常规布置方式，高度较低，无下塔液体难以进入上塔或者粗氩塔冷凝器的状况（管路全液相上行背压能够满足，此时管径不能小）； （2）上下塔垂直布置，为常规布置方式，高度适中，下塔液体难以进入上塔或者粗氩塔冷凝器采用设置汽提管路带液体去上塔（要求管路出口满足ρυ²＞3000，ρ为密度，υ为流速，进气位置在管路汽化率为1%高度处，此时需要适当缩小管径，同时液体过冷度不能大）； （3）上塔自氩馏分段落地布置，采用两台循环氧泵连接，降低上塔高度可以解决下塔液体无法进入上塔或者粗氩塔冷凝器的状况； （4）上塔自氩馏分段落地布置，采用循环泵连接，粗氩塔最上段座在上塔上部，这样可以使冷箱空间缩小； （5）上塔自主冷落地布置，采用循环泵连接，主冷在下塔顶部，优点是主冷可以做的很大； （6）上塔自主冷落地布置，采用循环泵连接，粗氩塔最上段座在上塔上部，优点是主冷可以做的很大，同样可以使冷箱空间缩小。 液体泵系统 卧式泵 水平布置（进液管低于排液管），需要设置加温气（设置在泵后，或者泵前过滤器前，防止杂质进入），密封气，排液排气阀（低处排液，高处排气）和回流管路（回液进气相），卧式泵转速不能太高，一般排压30barG以下，卧式泵由于水平布置，冷态收缩轴承受力较好，但是转速高转子动平衡不好满足。 立式泵 采用轴承悬挂式布置（进液管高于排液管），承受向下拉力较大，转子重心与轴重合，转速可以很高；一般30bar以上，需要设置：泵前回气（注意卧式泵无），加温气（设置在泵过滤器前，高处进气）， 密封气，排液排气阀（低处排液，高处排气，预冷时看是否冷透）和回流管路（回液进气相）。立式泵一般均是多级，回气管路要求不得向下（平出，或者倾斜向上），否则会造成气体不能排出，易导致泵汽蚀。另外低温泵电机需要设置吹风管路，防止夏天过热，冬天结霜。 液氧泵液氮泵 在线冷态备用，其中液氮泵密封气密封气压力7barG以上；氧泵密封气压力4barG(下塔压力氮气即可满足)；循环液氩泵，一用一备，密封气一般采用液氩汽化密封，要求流量有20%的余量。一般液氩泵自身回流阀压力-旁通控制，出口阀流量-液位控制，采用双回路控制。 产品压缩系统 氮透一般压缩空气的均可满足， 氮气透平压缩机 压力较高采用齿轮式较为节能。 氧透根据排压有单缸（压力低）和双缸（高压缸和低压缸）（8级压缩至30bar），一般30barG以下，需要设置5barG的密封气（压力氮气可满足），同时由于氧气介质有高压高温火患原因，所有过流部分均采用铜合金，需要设置保安氮气，一般由工程设计院考虑；进口氧透价格较高，为国产2倍左右，一般不采用，目前一般均杭氧氧透，排压3∽30barG，流量8000Nm³/h以上均可满足。但是流量小，氧透效率较低，一般8000Nm³/h（55%）∽80000Nm³/h（68%）。 氧透一般应用于外压缩流程，从3∽30barG均有,不过一般要和带增压机的内压缩流程（效率一般70%以上，也有流量限制，效率要较氧透高10个点以上，这样甚至可以抵消外压缩较内压缩少复热附加能耗损失的优势，但是内压缩用于钢厂排压需要提高，以免换热系统波动）进行能耗比较，最后确定方案。

空调压缩机过载保护的研究321前言空调器压缩机易受电压、制冷系统工况的影响，在不良的使用环境中，压缩机容易烧毁。作为空调器成本最高的部件，压缩机的保护技术成为空调技术领域必须关注的一个重要课题。在现有的压缩机的保护技术中使用最多的是用电流互感器或温度传感器检测技术，前者是利用电流互感器感应压缩机主电路的电流，通过电流的检测获知压缩机电流，当电流超过设定值时，通过软件的控制断开主回路保护压缩机，电流互感器可以装在室内机或室外机中；温度传感器检测技术是在压缩机的表面安装一个温度传感器，通过检测压缩机的温度来保护压缩机，由于压缩机线圈在内部，其表面与外部的温升相差甚远，温度测量误差较大，在瞬间的过流中，保护效果不理想。以上两种技术需要单片机控制，而且在室内机与室外机之间要增加一至两条连接线，制造成本较高。从有关的实验中发现，压缩机烧毁往往出现在缺少制冷剂并在恶劣的使用环境工况下，压缩机线圈温度与进气压力、制冷剂的数量有关。本文主要讨论在常用的空调器室内机的软件、硬件不变的情况下，利用压力开关作为压力检测器件，在室外机的闲置的空间增加一个检测的电控板，通过对压缩机的压力检测实现压缩机的过载保护。采用这种方案，无需对空调器的原有电路进行更改，通用性极强，可应用于不同型号的空调器，而且室内机无需变化。2控制方案及实现方法电路原理压缩机压力检测电路原理包括：在压缩机的进气管安装压力开关，以及在室外机安装一个电控板，电控板主要包含5个部分：阻容降压电路、压缩机延时电路、外风机转换电路、压力开关转换电路、三极管控制电路，利用压缩机、外风机、压力开关的信号，通过硬件电路自动实现压缩机进气压力过低等不正常的压力保护，在保护的过程中，不影响空调的启动和空调的除霜。图1为压缩机保护装置检测结构方框图，图2为压缩机保护装置电气原理图。阻容降压电路主要由电阻、电容、压敏电阻、稳压二极管组成，输入端与压缩机线相连接，其作用是将220V的交流电转为低压的12V直流电，作为各电路的供电电源，输出端的12V供给比较器及其偏图1压缩机保护装置检测结构方框原理图置电路、三极管、压力开关等器件，阻容降压电路省略了变压器，成本极低。压缩机延时电路。该电路是保证压缩机运行的前5分钟能正常运行，由于压缩机刚开启的头3分钟，进气管的压力偏低，压力开关打开，压力开关转换电路会出现低压保护信号。压缩机延时电路与压力开关转换电路为并联关系，图3为压缩机延时电路控制逻辑示意图。压缩机开启后，阻容降压电路输出12V供给压缩机延时电路，由于C 3 0 7正在充电，IC304A的2脚输出低电平，当压缩机得电后约5分钟，C307充满电，IC304A的2脚输出由低电平转为高电平，这样压缩机延时电路相当于一个延时5分钟的开关，在压缩机开启头5分钟闭合，超过5分钟后打开，这样保证了压缩机开启的头3分钟能正常运行。外风机转换电路：压缩机除霜时间一般为8至10分钟（如图2），大功率的压缩机除霜期间，进气口处于低压力的时间较长，致使压力开关打开，然而压缩机延时电路只能延时5分钟，这样会出现压缩机除霜超过5分钟后不能除霜的现象，所以需要加入一个外风机转换电路。以比较器芯片为主构成的外风机转换电路相当一个非门电路，图4为外风机转换电路控制逻辑示意图。当外风机线得电时，转换电路输出为高电平；反之转换电路输出为低电平。正常的制热或制冷工况下，外风机得电，IC303光耦PC817导通，IC305C的14脚为高电平；在除霜期间外风机关闭，IC303光耦PC817截止，IC305C的14脚为低电平，这时不论压力开关转换电路处于何种工作状态，压缩机仍可运。压力开关转换电路。将压力开关的进气孔和出气孔串接在压缩机低压的进气管路中，当制冷剂泄漏造成不足，且空调器运行在恶劣的环境工况中，造成压力过低时，压力开关打开，反之，压力开关闭合，有图与我索取全文免费

第一章 空气分离基础第一节 空气分离与深度冷冻制氧一、空气的分离二、空气精馏三、深冷循环四、深度冷冻法制氧五、制氧流程介绍六、全低压大型分子筛流程的特点第二节 空气的性质一、空气的物理性质二、空气及其组成气体的性质第三节 空分产品性质、规格及用途一、氧气的物理性质二、氧气化学性质及用途三、氮气的物理性质四、氮气化学性质及用途第四节 热力学基本定律一、摩尔与热功当量二、热力学第一定律内能与焓三、热力学第二定律熵第五节 空气的液化一、空气液化二、空气液化的实质第二章 空分装置中的净化系统第一节 空气过滤、水洗系统一、空气过滤系统二、水洗涤系统第二节 空气自清除系统一、空气中水分、二氧化碳的清除方法二、可逆式换热器自清除系统第三节 纯化器(分子筛)净化系统一、纯化器净化方法二、净化过程第三章 空分装置中的制冷系统第一节 冰机制冷系统一、制冷原理及流程二、主要设备简介三、制冷剂的选择第二节 膨胀机制冷系统一、透平膨胀机在空分装置中的应用二、透平膨胀机制冷的基本原理三、膨胀机在空分装置中冷量的分配四、膨胀空气和精馏的关系五、透平膨胀机的主要组件六、透平膨胀机的主要参数七、膨胀机制冷的相关因素八、节流过程及其原理第四章 空分装置中的精馏系统第一节 氧气、氮气的分离第二节 参数调整一、精馏工况的调整二、氧氮气纯度的调节三、影响氧气纯度的因素四、影响氮气纯度的因素第五章 空分装置中的仪表控制系统第一节 温度控制一、温度测量原理及结构二、温度计形式三、温度计使用场合及性能第二节 压力控制一、压力控制定义及分类二、压力表的形式第三节 流量控制一、流量测量仪表的类型二、流量仪表的控制原理第四节 液位控制一、浮球式液位计二、差压式液位计三、液位测量仪表及应用第五节 自动调节系统一、自动调节系统的组成二、调节规律三、复杂调节系统第六节 电器系统一、空分装置中电器系统概述二、电动机常见故障分析三、故障原因及排除方法四、电动机日常维护五、装置防雷、防静电及接地知识第七节 联锁保护系统一、联锁保护装置在空分装置中的应用二、联锁装置的作用第六章 空分装置的开车、停车及注意事项第一节 空分装置空投步骤介绍一、空压机的空投步骤二、氧活塞压缩机空投步骤三、膨胀机空投步骤四、备车的盘车第二节 空分装置开车步骤一、空分装置热态开车(基建开车前单机试车方法)二、空分装置的冷态开车三、空分装置的热态停车四、空分装置的冷态停车五、大型空分装置（产氧6000m3/h以上增压透平膨胀机）热态开车步骤第七章 空分装置常用的设备第一节 塔设备一、空气冷却塔二、精馏设备第二节 换热器一、可逆式换热器二、主换热器三、冷凝蒸发器四、过冷器五、热交换器第三节 制冷设备一、节流阀二、透平膨胀机结构、性能参数、工作原理第四节 其他设备一、冰机结构、性能参数、工作原理二、纯化器结构、性能参数、工作原理第五节 压缩机一、定义二、主要用途三、压缩机的分类四、离心式压缩机开车五、活塞式压缩机六、冷冻压缩机第六节 膨胀机一、透平式膨胀机的种类及其制冷方式二、转动设备的盘车要求三、转动设备使用润滑油型号及填加要求第八章 空分过程操作第一节 空分装置中常见的故障及处理一、仪控故障处理二、电器故障处理三、产量调节四、设备和阀门故障及处理五、故障排除第二节 空分精馏过程中的影响因素一、各种杂质的影响二、各切换阀和自动阀故障的影响三、工艺参数调节方面的影响第九章 空分装置操作中日常管理第一节 日常操作管理一、扒装珠光砂操作规定二、排液操作规定三、冷态充液操作规定四、紧急停车的规定五、冬季生产操作规定六、空分塔正常操作管理七、正常生产调节操作第二节 设备防腐一、腐蚀分类二、腐蚀失效破坏形式三、防腐措施四、不锈钢概述第十章 空分装置的作业及安全第一节 空分装置中的安全及防爆系统一、空分装置的爆炸及其原因二、形成爆炸的因素三、空分装置内的爆炸源四、危险杂质在液空、液氧中爆炸所需要的条件五、乙炔在液空、液氧中爆炸的原因六、预防措施第二节 装置的监测、管理及相关措施一、装置的监测及管理二、装置爆炸的预防措施三、主冷凝器的防爆四、油对空分装置的危害第三节 空分装置安全运行规定一、正常运行规定二、运行操作的安全要求三、事故隐患及预防四、安全管理体系第四节 空分装置节能降耗措施一、在保证产品纯度的情况下提高氧气产量的操作二、降低加工空气压力、减少能耗三、延长设备运转周期、减少停车时间第五节 空分装置试车前脱脂、清洗、试压、查漏、裸冷及绝热材料填充方案一、脱脂和清洗二、试压查漏三、裸体冷冻四、绝热材料的充填五、设备检修时的动火常识、注意事项及监护要求第六节 过滤式防毒面具的使用方法一、结构二、使用范围三、使用前的检查四、注意事项第七节 空气呼吸器的结构及工作原理一、结构二、工作原理三、空气呼吸器的使用方法及注意事项四、空气呼吸器使用前的检查第八节 灭火器材的种类、适应范围及使用方法一、种类二、适应范围三、使用方法参考文献……