燃?xì)馔钙绞綁嚎s機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

燃?xì)馔钙绞綁嚎s機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,燃?xì)?透平,壓縮機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目：燃?xì)馔钙绞綁嚎s機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1.1題目背景 透平式壓縮機(jī)是在通風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它廣泛用于各種生產(chǎn)工藝過程中輸送空氣和各種氣體，并提高壓力。本課題針對燃?xì)馔钙绞綁嚎s機(jī)，合理設(shè)計其機(jī)構(gòu)以提高工作效率。現(xiàn)代燃?xì)馔钙阶顝V泛的是作為噴氣式飛機(jī)的推進(jìn)動力，有的用作艦船動力、發(fā)電廠、尖峰負(fù)荷小型電站，也作為遠(yuǎn)距離輸送天然氣的氣泵的動力。燃?xì)馔钙綁嚎s機(jī)主要用于提高天然氣的壓力，克服管道輸送的生產(chǎn)阻力和罐裝存儲運輸，提高工作效率。 1.2研究意義 透平式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)機(jī)械，它利用葉片和氣體的相互作用，提高氣體的壓力和動能，并利用相繼的通流原件使氣體減速，將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Φ奶岣?。[9]透平一詞是英語中的turbine譯音，源于拉丁文turbo—詞，意為旋轉(zhuǎn)的物體。透平機(jī)械是一種具有葉片的流體機(jī)械，流體（氣體或液體）與葉片相互作用并傳遞能量。[1]根據(jù)能量轉(zhuǎn)化方向的不同，可將透平機(jī)械分為動力式透平（相當(dāng)于原動機(jī)）和從動式透平（相當(dāng)于從動機(jī)）。透平式壓縮機(jī)屬于后一種。 透平壓縮機(jī)是天然氣輸運與液化、石油開采與煉制煤液化與煤化工等能源工業(yè)的核心裝備，也是石化、鋼鐵等領(lǐng)域的重要耗能動力裝備。壓縮機(jī)寬工況、穩(wěn)定、高效和長周期運行對能源及動力系統(tǒng)的安全、節(jié)能有重要意義。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，透平壓縮機(jī)在內(nèi)部流動機(jī)理、設(shè)計及制造技術(shù)，運行及控制等方面得到了充分的研究，使我國透平壓縮機(jī)設(shè)計制造技術(shù)有了長足的發(fā)展。但裝置大型化及系統(tǒng)高效節(jié)能的發(fā)展趨勢，對透平壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展又提出了新的課題，需要解決透平壓縮機(jī)的氣動設(shè)計，系統(tǒng)協(xié)調(diào)匹配及自動控制等方面的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)高效節(jié)能、安全可靠的大型壓縮機(jī)組，提高我國石油化工裝置用壓縮機(jī)的技術(shù)水平。 1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況 實用透平式壓縮機(jī)在工業(yè)上出現(xiàn)之前，活塞式壓縮機(jī)早已獲得了普遍應(yīng)用。我國大型透平壓縮機(jī)裝備的發(fā)展歷史較短。通過國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，消化吸收和自主開發(fā)，大型壓縮機(jī)組等關(guān)鍵裝備的國產(chǎn)化水平已經(jīng)有了很大提高。初步形成了一些大型壓縮機(jī)的自主開發(fā)能力。可以基本滿足1000萬t/a煉油、8萬m3/h空分等的要求。但天然氣長輸管線壓縮機(jī)還基本依賴進(jìn)口，油氣深度開采，天然氣液化等所需的高參數(shù)壓縮機(jī)尚在研制。國產(chǎn)化大型透平壓縮機(jī)的技術(shù)水平與國外相比還有一定差距。在裝備技術(shù)開發(fā)跟不上能源需求和工藝流程技術(shù)發(fā)展的速度，在裝備能耗和可靠性等方面還有明顯差距。 隨著石油化工等工業(yè)裝置的不斷增大，透平壓縮機(jī)向高參數(shù)、大容量發(fā)展，由于基礎(chǔ)研究的缺乏．導(dǎo)致透平壓縮機(jī)基本級系列不全，不能滿足很多應(yīng)用場合要求。如“西氣東輸”項目的管線大型壓縮機(jī)。目前國內(nèi)還沒有生產(chǎn)，仍需要進(jìn)口。 在設(shè)計技術(shù)方面，由于基本級系列不全，效率偏低，設(shè)計計算的準(zhǔn)確性較差，導(dǎo)致同規(guī)格壓縮機(jī)比國際先進(jìn)產(chǎn)品效率低2％～5％；傳統(tǒng)方法只重視在設(shè)計工況點獲得高效率。對壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)性能研究不夠。而實際中大多數(shù)壓縮機(jī)不是僅在設(shè)計點運行而是通過調(diào)節(jié)在一定工況范圍內(nèi)運行，從而導(dǎo)致很多“高拙”產(chǎn)品在使用時是在偏離設(shè)計點的區(qū)域低效運行，致使許多國內(nèi)壓縮機(jī)機(jī)組同進(jìn)口機(jī)組相比實際運行效率低5％～20％。 國內(nèi)缺乏壓縮機(jī)系統(tǒng)與工藝流程匹配特性方面的研究，對工藝系統(tǒng)的理解欠缺，壓縮機(jī)組的設(shè)計往往不到位．造成較大浪費，易出現(xiàn)機(jī)組與工藝系統(tǒng)不匹配，或偏離最佳工況運行，自適應(yīng)調(diào)控能力差。而國外公司對各種化工工藝系統(tǒng)的理解深，經(jīng)驗豐富，壓縮機(jī)的設(shè)計總是恰到好處。 控制技術(shù)存在差距。國內(nèi)機(jī)組都依靠緊急停車系統(tǒng)確保機(jī)組安全。經(jīng)常停車對大型化過程裝置經(jīng)濟(jì)損失巨大。國外機(jī)組已經(jīng)采用智能控制系統(tǒng)，針對不同的機(jī)組和工藝裝置開發(fā)相應(yīng)的專用控制軟件包，使機(jī)組控制系統(tǒng)監(jiān)控功能適應(yīng)不同的機(jī)組和相應(yīng)的工藝裝置，使機(jī)器的安全運行能夠得到保證。 總之，我國大型透平壓縮機(jī)組設(shè)計效率偏低，整體落后。使得機(jī)組的實際運行效率更低。造成極大的能源浪費。主輔設(shè)備缺乏協(xié)同性，影響了壓縮機(jī)組的運行效率和安全可靠性。致使高新技術(shù)裝備依賴國外的現(xiàn)象依然存在。國際上透平壓縮機(jī)在向大型、節(jié)能、高可靠性發(fā)展，技術(shù)開發(fā)的重點轉(zhuǎn)向了提高產(chǎn)品的可靠性和運行效率，降低能源消耗，改進(jìn)生產(chǎn)工藝方法等方面。機(jī)組的大型化使得透平壓縮機(jī)在設(shè)計技術(shù)、主輔設(shè)備的協(xié)調(diào)工作及智能化控制技術(shù)幾個方面部面臨新的挑戰(zhàn)，因此，發(fā)展設(shè)計理論、研究壓縮機(jī)可靠性及智能控制方法是大型透平壓縮機(jī)組技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。隨著石化裝置的大型化、數(shù)字化、智能化和煉化一體化，產(chǎn)業(yè)集成度越來越高，國產(chǎn)化裝備的技術(shù)水平與國外相比還有逐步拉大的趨勢。 2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1研究的主要內(nèi)容 (1)收集與查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解目前透平式壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀，分析壓縮機(jī)的類型、使用要求的具體情況，利用相關(guān)專業(yè)知識設(shè)計透平式壓縮機(jī)主要結(jié)構(gòu)； (2)對主要的零部件選取合適的材料考慮如何加工，完成主要功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計； (3)利用AutoCAD等相關(guān)繪圖軟件繪制相關(guān)原理及重要零件工作圖； (4)分析該結(jié)構(gòu)的原理、特點等。 2.2擬采用的研究方案、研究方法或措施 一般透平式壓縮機(jī)按氣體主要運動方向分有：離心式，氣體在壓縮機(jī)大致徑向流動；軸流式，氣體在壓縮機(jī)內(nèi)大致沿平行于軸線方向流動；軸流離心組合式，有時在軸流式的高壓段配以離心式段，形成軸流、離心組合式壓縮機(jī)。 離心式和軸流式壓縮機(jī)相比各有優(yōu)缺點。軸流式壓縮機(jī)具有效率高（設(shè)計工況下絕熱效率可比離心式高出5%~10%）、流量大等優(yōu)點，但排氣壓力不高，穩(wěn)定工作范圍窄，對工質(zhì)中的雜質(zhì)敏感，葉片易受磨損；離心式壓縮機(jī)則不同，除效率比軸流式壓縮機(jī)低外，可達(dá)到很高的排氣壓力，允許輸送較小的流量。因此本設(shè)計選取透平式壓縮機(jī)中的離心式壓縮機(jī)作為設(shè)計對象。 離心式壓縮機(jī)的本體結(jié)構(gòu)分為兩大部分：轉(zhuǎn)子，定子。轉(zhuǎn)子由主軸、葉輪、平衡盤、定距套、推力盤、半聯(lián)軸節(jié)等部分組成。定子由氣缸、隔板、支撐軸承、推力軸承、軸端密封等零部件組成。按結(jié)構(gòu)大致可分為，水平剖分型、筒型、等溫型三種。 水平剖分型，氣缸被剖分為上、下兩部分，一般用于空壓機(jī)，排氣壓力限在4—5MPa。不適合用于高壓和含氫多且分子量小的氣體壓縮。筒形，也就是垂直剖分型，筒形氣缸里裝入上、下剖分的隔板和轉(zhuǎn)子，氣缸二側(cè)端蓋用螺栓緊固。由于氣缸是圓筒形的，抗內(nèi)壓能力強(qiáng)，對溫度和壓力所引起的變形也較均勻。主要用于汽油改質(zhì)、脫硫等石油精制裝置的循環(huán)機(jī)和其他石油化工用的循環(huán)機(jī)，使用壓力可達(dá)45MPa。等溫型，這種壓縮機(jī)就為了能在較小的動力下對氣體進(jìn)行高效的壓縮，把各級葉輪壓縮的氣體，通過級間冷卻器冷卻后再導(dǎo)入下一級的一種壓縮機(jī)。 本此設(shè)計的壓縮機(jī)工質(zhì)為燃?xì)?，天然氣主要成分為CH4，分子相對質(zhì)量為16，小于空氣的相對分子質(zhì)量29，此外燃?xì)獠捎靡夯扪b運輸時所需壓力很大，因此選用筒型。 葉輪又稱工作輪，是壓縮機(jī)的最主要的部件。葉輪隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，對氣體做功。氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，受旋轉(zhuǎn)離心力的作用以及葉輪里的 擴(kuò)壓流動，在流出葉輪時，氣體的壓強(qiáng)、速度和溫度都得到提高。按結(jié)構(gòu)型式葉輪分為開式、半開式、閉式三種， 本次設(shè)計選用性能好、效率高閉式葉輪。 擴(kuò)壓器的種類一般可分為無葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器和直葉壁形擴(kuò)壓器。無葉擴(kuò)壓器，由二個隔板平行壁構(gòu)成的等寬度環(huán)形通道。這種擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)最簡單，造價最低，工作范圍大，一般離心式壓縮機(jī)都采用這種結(jié)構(gòu)型式的擴(kuò)壓器。 氣封：內(nèi)部密封如輪蓋、定距套和平衡盤上的密封，一般做成迷宮型，防止機(jī)器內(nèi)部通流部分各空腔之間泄漏。防止或減少氣體由機(jī)器向外部泄漏或由外部向機(jī)器內(nèi)部泄漏的密封，稱外部密封。對于外部密封來說，本次設(shè)計需要壓縮的氣體為燃?xì)?，易燃，不允許漏至機(jī)外，必須采用液體密封、機(jī)械接觸式密封、抽氣密封或充氣密封等。本次設(shè)計選用浮環(huán)密封，主要是高壓油在浮環(huán)與軸套之間形成油膜而產(chǎn)生節(jié)流降壓阻止機(jī)內(nèi)與機(jī)外的氣體相通。 3. 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 設(shè)計透式壓縮機(jī)的重點在于缸體的氣動計算，壓縮機(jī)強(qiáng)度軸向推力的設(shè)計計算與效驗以及密封的設(shè)計。前期已開展的工作搜集閱讀關(guān)于燃?xì)馔钙绞綁嚎s機(jī)的文獻(xiàn)與書籍，對燃?xì)馔钙绞綁嚎s機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展以及應(yīng)用有一定的了解。 4. 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫） 第1-3周(2014年11月24日—2014年12月14日)：選題、收集與課題相關(guān)資料、文獻(xiàn)，通過文獻(xiàn)閱讀，了解透平式壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀，初步形成本課題設(shè)計思路與方案，并完成開題報告； 第4周(2014年12月15日—2014年12月21日)：準(zhǔn)備并參加開題答辯； 第5周(2014年12月22日—2014年12月28日)：修改開題答辯提出的問題，修改并完善開題報告； 第6-7周(2014年12月29日—2015年1月11日)：明確透平式壓縮機(jī)具體設(shè)計思路、設(shè)計方案與框架確定，完成一篇外文翻譯； 第8-10周(2015年1月12日—2015年3月15日)：完成燃?xì)馔钙绞綁嚎s機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計與傳動裝置設(shè)計，出裝配圖，完成中期報告； 第11周(2015年3月16日—2015年3月22日)：中期答辯 第12周(2015年3月23日—2015年3月29日)：修改中期答辯提出的問題，修改并完善中期報告,繪制主要零件圖； 第13-15周(2015年3月30日—2015年4月19日)：繪制主要零件圖，完成論文撰寫； 第16周(2015年4月20日—2015年4月26日)：完善零件圖，修改論文； 第17周(2015年4月27日—2015年5月3日)：送論文評閱，準(zhǔn)備答辯； 第18周(2015年5月4日—2015年5月10日)：論文答辯； 第19周(2015年5月11日—2015年5月17日)：修改答辯中提出的問題，修改并完善論文； 第20周(2015年5月18日—2015年5月24日)：修改論文格式，提交論文。 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 張超. 靜葉可調(diào)型向心透平的結(jié)構(gòu)設(shè)計及實驗研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2013. 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