大型尿素裝置CO2壓縮機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、化肥產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健快速的發(fā)展是人民生活質(zhì)量逐步提高、工業(yè)化進(jìn)程進(jìn)一步推進(jìn)的先決條件，而作為大化肥裝置的核心機(jī)組—CO2壓縮機(jī)組是制約其向高端化、智能化發(fā)展的瓶頸設(shè)備。CO2氣體分子量大、壓縮比高，跨臨界過程中物性變化復(fù)雜，高效運(yùn)行工況范圍窄，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段問題突出。本文針對(duì)目前CO2壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，級(jí)性能難以預(yù)測(cè)和轉(zhuǎn)子易發(fā)生失穩(wěn)的現(xiàn)狀展開研究，其主要成果和貢獻(xiàn)如下:
　　1.本文首先通過數(shù)值分析的方法對(duì)實(shí)際氣體作用下的CO2超臨界級(jí)

2、進(jìn)行CFD分析，找出了理想氣體與實(shí)際氣體對(duì)機(jī)組各部件性能影響的差異，結(jié)合機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，指出采用傳統(tǒng)以理想氣體為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)CO2壓縮機(jī)組時(shí)，其工況范圍較實(shí)際氣體為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法窄，尤其是對(duì)于近臨界區(qū)的壓縮機(jī)級(jí);在壓縮機(jī)額定運(yùn)行工況下，以實(shí)際氣體為壓縮介質(zhì)的擴(kuò)壓器入口絕對(duì)氣流角小于理想氣體工況，更容易引起失穩(wěn)。
　　2.以某化工廠在役尿素裝置CO2壓縮機(jī)級(jí)為研究對(duì)象，分析了其在額定運(yùn)行工況下葉輪葉片可能出現(xiàn)的失效形式，并對(duì)

3、這種失效形式產(chǎn)生的主要原因進(jìn)行深入研究，提出如何在設(shè)計(jì)、安裝等環(huán)節(jié)通過調(diào)整優(yōu)化結(jié)構(gòu)來避免事故的發(fā)生。
　　3.在壓縮機(jī)阻尼密封方面，本文針對(duì)某壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子口環(huán)密封部位建立6種不同的阻尼密封結(jié)構(gòu)模型，通過求解密封動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并將其帶入轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中，分析其對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性影響，提出可用于壓縮機(jī)組密封改造中的最優(yōu)密封結(jié)構(gòu)。
　　4.開發(fā)了離心壓縮機(jī)模型級(jí)設(shè)計(jì)方法及模型級(jí)選型設(shè)計(jì)軟件，通過模型級(jí)設(shè)計(jì)選用可大大縮短壓縮機(jī)設(shè)計(jì)周期，且性能可靠。

4、本文中離心壓縮機(jī)模型級(jí)設(shè)計(jì)是基于目前比較先進(jìn)的離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)軟件NREC及CFD分析軟件NUMECA來完成，而模型級(jí)選型軟件是基于Matlab平臺(tái)GUI功能采用模塊化設(shè)計(jì)開發(fā)完成。
　　通過對(duì)尿素裝置CO2壓縮機(jī)組諸多關(guān)鍵問題的機(jī)理研究，提高機(jī)組工作效率、拓寬機(jī)組工作范圍，為無故障或者少故障機(jī)組的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。同時(shí)提出壓縮機(jī)模型級(jí)設(shè)計(jì)新方法及開發(fā)出模型級(jí)設(shè)計(jì)選型軟件，大大縮短了壓縮機(jī)設(shè)計(jì)周期，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量的可靠性及生產(chǎn)效率