水力透平國內(nèi)研究

水力透平的研究主要是來自專業(yè)泵制造廠，水力透平的參數(shù)選擇和系數(shù)確定主要是由工廠大量試驗(yàn)得出來的，國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)水力透平的專門研究機(jī)構(gòu)。

隨著水力透平技術(shù)的普遍應(yīng)用，一些學(xué)者加入到該技術(shù)的研究行列。泵行業(yè)技術(shù)工作者王立于上世紀(jì)90年代末開始在國內(nèi)率先研究水力透平技術(shù)和泵系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。

目前，研究水力透平的技術(shù)手段為試驗(yàn)結(jié)合CFD(計(jì)算流體動力學(xué))技術(shù)。

水力透平可以對工藝流程中產(chǎn)生的高壓液體進(jìn)行再利用，是一種能量回收裝置，目前廣泛應(yīng)用于石油化工加氫裂化裝置、大型合成氨裝置以及海水淡化裝置等，是具有長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益的節(jié)能裝置。水力透平是用液體驅(qū)動設(shè)備回收能量，也就是回收液體能量，一般采用逆運(yùn)行泵來充當(dāng)透平。

某石化公司煉油廠120萬噸/年加氫裂化裝置是2004年8月投入生產(chǎn)的新裝置，該裝置原設(shè)計(jì)中熱高分油液體出入口溫度230℃，入口壓力為13MPa，為高溫高壓，而國內(nèi)同類企業(yè)該裝置一般不回收或不能回收高溫高壓介質(zhì)的壓力能。該水力透平出入口壓差為11MPa。

某石化有限公司重油加氫脫硫裝置用能量回收水力透平:作為能量回收設(shè)備，多級水力透平與電機(jī)共同驅(qū)動雙殼體高壓多級加氫進(jìn)料泵，電機(jī)與泵及透平與泵之間分別配有增速箱和離合器。透平流量為300 m3/h，揚(yáng)程為1565 m，輸送介質(zhì)為335 ℃的常渣油，進(jìn)口壓力為12.8 MPa，轉(zhuǎn)速3680 r/min，回收功率為650kW，年節(jié)省電能可超過500萬度。

水力透平是一種能量回收裝置。透平是將流體工質(zhì)中蘊(yùn)有的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)器，又稱渦輪機(jī)。透平是英文turbine的音譯，源于拉丁文turbo一詞，意為旋轉(zhuǎn)物體。透平的工作條件和所用工質(zhì)不同，所以它的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，但基本工作原理相似。透平的最主要的部件是一個(gè)旋轉(zhuǎn)元件，即轉(zhuǎn)子，或稱葉輪，它安裝在透平軸上，具有沿圓周均勻排列的葉片。流體所具有的能量在流動中，經(jīng)過噴管時(shí)轉(zhuǎn)換成動能，流過葉輪時(shí)流體沖擊葉片，推動葉輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動其他機(jī)械，輸出機(jī)械功。透平機(jī)械的工質(zhì)可以是水及其它液體、蒸汽、燃?xì)?、空氣和其他氣體或混合氣體。以水為工質(zhì)的透平稱為水力透平。有時(shí)水力透平常常為液力透平的代稱。

做為一個(gè)節(jié)能的裝置，水力透平是近幾年才興起來的。在使用上，常常以反轉(zhuǎn)離心泵作水力透平，這樣更經(jīng)濟(jì)。

作為能量回收的水力透平屬于泵系統(tǒng)節(jié)能的范疇，只是因?yàn)樗ν钙奖旧砭褪且慌_泵，并且其動力輸出端往往驅(qū)動的是另一臺泵。

水力透平的結(jié)構(gòu)型式主要是離心泵，根據(jù)回收介質(zhì)的流量、壓力，各種形式的泵都可以充當(dāng)水力透平，如OH2型、BB1型、BB2型、BB4型、BB5型等。泵的出口是透平入口，泵的入口是透平的出口。一般認(rèn)為水力透平單級泵功率在22KW以上，多級泵在75KW以上是經(jīng)濟(jì)合理的。

(1)宏觀檢查油箱銹蝕情況，所有焊縫連接處和法蘭密封面應(yīng)無泄露、裂紋或變形等缺陷，油箱內(nèi)表面無銹蝕、焊渣或污垢;檢修箱體內(nèi)表面有無裂紋、變形等缺陷。

(2)清理油冷器管程垢層，檢查管子與管板連接處的無腐蝕、泄露等缺陷，檢查殼體、封頭銹蝕情況，定期進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn);檢查更換密封墊片。

(3)檢查濾芯，應(yīng)完好無損，檢查更換已老化、損傷的密封圈。

(4)解體檢查主、輔油泵，按照相應(yīng)的齒輪泵、螺桿泵或離心泵的檢修規(guī)范進(jìn)行檢修。

(5)對油系統(tǒng)單向閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥等類附件，每次機(jī)器大修時(shí)，都應(yīng)進(jìn)行檢修與調(diào)試。

(6)檢查清理機(jī)械密封沖洗液管線，消除漏點(diǎn)，清除液垢及雜物。

(1)試車前嚴(yán)格按照試車方案和設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行充分準(zhǔn)備，具備條件后方可進(jìn)行試車。

(2)檢修應(yīng)做到工完、料凈、場地清，保證試車現(xiàn)場無任何妨礙物。

(3)進(jìn)行試車時(shí)，有關(guān)人員必須同時(shí)到場。

(4)啟動后應(yīng)仔細(xì)檢查設(shè)備的運(yùn)行狀況，如振動、軸承溫度、運(yùn)轉(zhuǎn)聲音等，一旦發(fā)生異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停車檢查，待查明原因并排除后，方可繼續(xù)試車。

(1)設(shè)備交付檢修前，應(yīng)與工藝人員聯(lián)系，嚴(yán)格按安全規(guī)定對設(shè)備進(jìn)行排放降壓，經(jīng)專人負(fù)責(zé)處理妥當(dāng)，辦理"安全檢修許可證"后方能進(jìn)行檢修。

(2)設(shè)備的拆裝及零部件的擺放、檢修應(yīng)按要求進(jìn)行，做到科學(xué)文明檢修，嚴(yán)禁蠻干，以防出現(xiàn)不該發(fā)生的設(shè)備檢修事故。

(3)使用煤油或汽油清洗零件時(shí)，應(yīng)注意防火;需要動火時(shí)，應(yīng)辦理動火證并采取相應(yīng)的措施。

(4)零部件拆卸時(shí)，主要部件要做好標(biāo)記，如需用鋼字頭打印記，不能在配合面及密封面上進(jìn)行。

(5)檢修中心須注意人身安全，嚴(yán)防擊傷、墜落、觸電等事故的發(fā)生

(1)軸承溫度

正常運(yùn)行中的軸承溫度允許值，滑動軸承不高于65ºC，滾動軸承不高于70ºC。若軸承溫度偏高，除軸承的制造和檢修是否有問題以外，潤滑油的質(zhì)量和供油量是主要原因。

(2)振動

引起水力透平振動的原因很多，例如對中不良，轉(zhuǎn)子不平衡，工藝系統(tǒng)波動，軸承故障，地腳螺栓松動等。如果出現(xiàn)振動，應(yīng)對現(xiàn)象進(jìn)行分析，查出導(dǎo)致振動的主要原因，進(jìn)行消除。

(3)機(jī)器聲響

借助工具判斷機(jī)器聲音，如遇有金屬撞擊聲，液體嗓聲或零件發(fā)出的尖叫聲，一定要查明是工藝操作或是機(jī)器本身引起的，以便消除。

(4)沖洗

要保證沖洗液管道暢通，壓力不低于規(guī)定值，保證有充裕的冷卻沖洗液量，以延長機(jī)械密封的使用壽命。

(1)檢查透平殼體流道是否有腐蝕、沖刷、壁厚嚴(yán)重減薄等現(xiàn)象;流道表面應(yīng)光滑，無鑄造缺陷，必要時(shí)可補(bǔ)焊修復(fù);

(2)流道輪廓線對中心線應(yīng)對稱，允差0.50mm/100mm;

(3)殼體口環(huán)應(yīng)無松動，耐磨層完好，與蝸殼軸線要同心，允差0.02mm/100mm，必要時(shí)同時(shí)更換兩側(cè)口環(huán);

(4)上、下殼體回裝后，流道相接面應(yīng)一致，不應(yīng)有錯邊;聯(lián)接螺栓必須均勻把緊，以防軸承箱變形;

(5)進(jìn)行1.5倍工作壓力的液壓試驗(yàn)，持續(xù)30min,不得有漏液現(xiàn)象。

透平按所用的流體介質(zhì)不同可分為水輪機(jī)(用作水電站的動力源)、汽輪機(jī)(用于火力發(fā)電廠、船舶推進(jìn)等)、燃?xì)馔钙?用作噴氣式飛機(jī)的推進(jìn)動力、艦船動力，以及發(fā)電廠、尖峰負(fù)荷用小型電站等)和空氣透平(只能用作微小動力)等。

水輪機(jī)--水從高水位水庫沿通道流向處于低水位的水輪機(jī)的過程中，高水位水的勢能變成動能，推動水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。流過水輪機(jī)的尾水沿水道流去?，F(xiàn)代水輪機(jī)的主要用途是作為水電站的動力源，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

汽輪機(jī)--它的介質(zhì)是蒸汽，具有熱能。蒸汽來自燃用礦物燃料的鍋爐，或是來自核動力裝置加熱的蒸汽發(fā)生器。它們產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽以高速度經(jīng)噴管送到蒸汽透平，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出動力。蒸汽流速很高，透平轉(zhuǎn)子尺寸較小,所以轉(zhuǎn)速可達(dá)10000轉(zhuǎn)/分。汽輪機(jī)主要用于火力發(fā)電廠，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電;也用于遠(yuǎn)洋大型船舶和潛水艇作為主機(jī)驅(qū)動螺旋槳，推進(jìn)船舶。

燃?xì)馔钙?-它與壓氣機(jī)、燃燒室成為燃?xì)廨啓C(jī)裝置的三大主要部件?？諝夤┤雺簹鈾C(jī)，壓縮成較高壓力和溫度的壓縮空氣，流入燃燒室與燃料混合、燃燒，形成高溫、高壓、高速的燃?xì)饬鳎魅肴細(xì)馔钙讲⑼苿尤細(xì)馔钙叫D(zhuǎn)，經(jīng)透平軸輸出機(jī)械功。燃?xì)馔钙睫D(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)。現(xiàn)代燃?xì)馔钙綉?yīng)用最廣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)荷用小型電站，也作為遠(yuǎn)距離輸送天然氣的氣泵的動力。用作機(jī)車、汽車動力的燃?xì)馔钙竭€在研制試驗(yàn)中。

還有一種燃?xì)馔钙接糜诨鸺l(fā)動機(jī)，它作為壓送火箭推進(jìn)劑(燃料和氧化劑)的輸送泵的動力，由一個(gè)氣體發(fā)生器利用化學(xué)作用產(chǎn)生所需要的高溫氣體，吹動透平旋轉(zhuǎn)，帶動輸送泵運(yùn)轉(zhuǎn)。

另外，還有以壓縮空氣為工質(zhì)推動透平旋轉(zhuǎn)的，只能作為微小動力用，這種透平稱為空氣透平。

透平機(jī)是將流體工質(zhì)中蘊(yùn)有的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的機(jī)器。又稱渦輪或渦輪機(jī)，透平是英文turbine的音譯，源于拉丁文turbo一詞，意為旋轉(zhuǎn)物體。透平的工作條件和所用工質(zhì)不同，所以它的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但基本原理相似。透平的最主要的部件是一個(gè)旋轉(zhuǎn)件即轉(zhuǎn)子，或稱葉輪，它安裝在透平軸上具有沿均勻排列的葉片，流體所具能量在流動中，經(jīng)過噴管時(shí)轉(zhuǎn)換成功能，流過葉輪時(shí)流體沖擊葉輪，推動葉輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動透平軸旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械功。

透平機(jī)的工質(zhì)可以是氣體，如:蒸汽、燃?xì)?、空氣、其他氣體或混合氣。也可以是液體，如:水、油、其他液體。以水為工質(zhì)的叫水輪機(jī)，以蒸汽為工質(zhì)的叫汽輪機(jī)，以燃?xì)鉃楣べ|(zhì)的叫燃?xì)鈾C(jī)也就是燃?xì)馔钙健?/p>

簡單理解:

既可做壓縮機(jī)又可做動力機(jī),如果讓電機(jī)帶它轉(zhuǎn)就是壓縮機(jī)，如果噴嘴對著葉輪吹就是動力機(jī)，透平機(jī)是高速轉(zhuǎn)動、與流體有關(guān)的機(jī)械。

作為驅(qū)動設(shè)備，有蒸氣透平(蒸氣驅(qū)動)、燃汽透平(燃?xì)怛?qū)動)、膨脹透平(高壓氣體驅(qū)動)、水力透平(高壓液體驅(qū)動);

作為從動機(jī)，被稱為透平的，目前只有透平壓縮機(jī)，有離心式和軸流式壓縮機(jī)二種。其他與流體有關(guān)的轉(zhuǎn)動機(jī)械，如水泵，都因轉(zhuǎn)速不高，不被稱為透平。