大型尿素裝置CO2壓縮機組的關鍵技術研究.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)化進程進一步推進的先決條件，而作為大化肥裝置的核心機組—CO2壓縮機組是制約其向高端化、智能化發(fā)展的瓶頸設備。CO2氣體分子量大、壓縮比高，跨臨界過程中物性變化復雜，高效運行工況范圍窄，在設計和運行階段問題突出。本文針對目前CO2壓縮機運行過程中，級性能難以預測和轉(zhuǎn)子易發(fā)生失穩(wěn)的現(xiàn)狀展開研究，其主要成果和貢獻如下:
　　1.本文首先通過數(shù)值分析的方法對實際氣體作用下的CO2超臨界級

2、進行CFD分析，找出了理想氣體與實際氣體對機組各部件性能影響的差異，結(jié)合機組實際運行情況，指出采用傳統(tǒng)以理想氣體為基礎的設計方法設計CO2壓縮機組時，其工況范圍較實際氣體為基礎的設計方法窄，尤其是對于近臨界區(qū)的壓縮機級;在壓縮機額定運行工況下，以實際氣體為壓縮介質(zhì)的擴壓器入口絕對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壓縮機級為研究對象，分析了其在額定運行工況下葉輪葉片可能出現(xiàn)的失效形式，并對

3、這種失效形式產(chǎn)生的主要原因進行深入研究，提出如何在設計、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.在壓縮機阻尼密封方面，本文針對某壓縮機轉(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，通過求解密封動力學參數(shù)，并將其帶入轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中，分析其對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性影響，提出可用于壓縮機組密封改造中的最優(yōu)密封結(jié)構(gòu)。
　　4.開發(fā)了離心壓縮機模型級設計方法及模型級選型設計軟件，通過模型級設計選用可大大縮短壓縮機設計周期，且性能可靠。

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