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向心膨胀机在PTA工艺空气压缩机组国产化中的应用换气扇的选型高
摘要： 简介了 PTA 工艺对膨胀机和离心压缩机组的要求，重点说明了向心膨胀机在三机组中的应用，最后作了技术展望。
关键词： 向心膨胀机 ； 离心式压缩机；应用；综述
中图分类号： TB653 ； TH452 文献标识码： B
Application of Centripetal Expander in Nationalization of PTA Technology Air-compressor Units
Abstract: This paper briefly introduces the requirements of PTA technology on expander and centrifugal compressor units and especially states the application of centripetal expander in three units. Finally, the technical prospect is given.
Key words: centripetal expander; centrifugal compressor; application; overview
0 引言
PTA 是精对苯二甲酸的简称，它是一种重要的石油化工中间原料，主要用于生产聚酯（ PET ），聚酯经过抽丝可得到占化学合成纤维 70% 的涤纶纤维。因此， PTA 是化纤行业的主要原料。随着化纤行业的快速发展，国内 PTA 产量严重不足，每年都需大量进口。市场需求刺激着国内资金向 PTA 行业的投入，目前有一大批 PTA 项目正在建设或准备启动。预计到 2010 年，我国 PTA 总产能将达1550万吨/年，成为世界最大的 PTA 生产基地。
PTA 工业具有资金密集、技术密集等特点。目前，国内已经运行投产的 PTA 装置，全部采用国外的工艺流程技术和关键设备。由于国外的工艺设计商与设备制造商之间建立了长期的战略合作关系，在中国的 PTA 项目上一直处于垄断地位。这种对国外技术和关键设备的依赖造成了国内的大型 PTA 装置投资费用居高不下，进而提高了生产成本，削弱了市场竞争力，影响了企业经济运行状况。
结合我国自有知识产权工艺包，进行 PTA 关键设备——工艺空气压缩机组的国产化研发是突破国外行业垄断，提高 PTA 装置国产化水平，进一步提高我国装备制造业水平的时代要求。
1 PTA 工艺包对压缩机组的要求
目前， PTA 工艺包中应用较多的主要是中温中压工艺包和高温高压工艺包两种。
中温中压工艺包 采用工艺空气压缩机向氧化反应器输送工艺空气，氧化反应器消耗空气中的大部分氧气后产生工艺尾气。尾气经过净化处理后通过膨胀机回收能量，膨胀机排出的尾气排至尾气处理工程处理。氧化反应中所产生的副产蒸汽，通过冷凝式蒸汽轮机发功与膨胀机联合驱动压缩机。中温中压工艺包最明显的就是所配置的压缩机组采用汽轮机、压缩机、膨胀机三机组配置方案。正常运行时，副产蒸汽和工艺尾气的回收能量满足压缩机耗功需要，即功率平衡。
高温高压工艺包是对中温中压工艺包的进一步发展，通过提高氧化反应压力，增加尾气燃烧等步骤，进一步提高了副产蒸汽和氧化反应尾气的焓值。从而膨胀机和蒸汽轮机回收的能量不仅满足了压缩空气的功率消耗，还有较大的剩余。机组配置中增加了电动 / 发电机，从而形成了 汽轮机、压缩机、膨胀机、发电机四机组配置方案。
两种工艺包相比较而言，三机组相对投资较低，设备运行可靠度高，运行维护简单方便。而四机组由于采用尾气高温燃烧后膨胀，机组自身功率平衡后还有剩余，可以对外发电，经济效益较好。但含有醋酸和溴化物的高温工艺尾气腐蚀性很强，对工艺操作要求严格，对膨胀机的设计与运行维护都有较高的要求。同时增加一套发电机造成机组相对一次性投资较大，机组尺寸较大，故障点较多，灵活性较差,太阳集团是车间降温水帘生产厂家。
综合而言，中温中压的氧化反应可以将流程中产生的全部副产蒸汽、氧化尾气充分地加以利用，建立了实际意义上的能量平衡。同时由于压缩机组采用可变转速蒸汽轮机进行驱动（四机组中由于发电机的限制，转速不可调），使得装置具有很高的操作灵活性，特别是对于冬季小工况的调节。工艺空气压缩机组在运行中可实现和工艺流程的协调工作，并在任何一个可能的操作点上保持相对较高效率。中温、中压的氧化工艺技术成熟，运行稳定、操作和维护费用低。
目前，国内的 PTA 项目主要以中温中压工艺流程的三机组为多。而中国纺织设计院及中石化上海工程有限公司的国产化工艺包都是以中温中压工艺为主要基础进行开发的。因此 PTA 装置关键设备——工艺空气压缩机组的国产化研制，应该针对三机组的工艺包进行。
2 向心膨胀机在三机组中的应用
国产化工艺包中采用三机组工艺空气压缩机组方案，即蒸汽轮机与尾气膨胀机联合驱动空气压缩机。氧化反应尾气出口温度较低，一般在 40 ℃ 左右，压力一般为 1.1MPa 左右，经过换热处理，温度一般达到 130 ～ 180℃ 之间再进入膨胀机。由于尾气膨胀后尾气处理压损较小，所需膨胀机排气压力在 0.11MPa 左右。这样，如果直接膨胀，尾气温度下降较多，容易造成温度过低从而析出凝液，在微量醋酸环境及溴化物存在的情况下，这对膨胀机材料形成较强的腐蚀性，严重影响机组的运行安全性。因此，在中温中压工艺包三机组方案中，一般情况下，中间加热温度也在 130~ 200℃ 之间选取，以避免膨胀机出口温度较低，冷凝液析出。正是由于 PTA 尾气的这一特性，在三机组 PTA 用工艺空气压缩机中，均采用配置中间加热器的方式，利用副产蒸汽对膨胀尾气进行二次加热，提高温度后再次进行膨胀。从而使氧化反应尾气在膨胀回收能量工程中均远离凝结温度，保证了膨胀机工作过程中不被腐蚀。
向心膨胀机单级压比较大，针对中温中压工艺包对膨胀机的要求，适合于采用双级来完成氧化尾气膨胀回收能量过程，这就为中间加热器的设置提供了方便。为了提高膨胀效率，采用双级不同转速的配置方式使两级均可采用高效三元流动基本级，这就需要采用组装式向心膨胀机。组装式向心膨胀机以其结构紧凑、效率高，便于中间加热等技术特点成为适合 PTA 国产化工艺的最佳选择。
随着 PTA 装置规模的大型化，并且正常运行过程中机组功率自平衡的特点，这就要求在启动条件下，装置对外来新鲜蒸汽源（启动前无副产蒸汽和氧化尾气）的依赖越小越好。在启动过程中将部分压缩空气通过膨胀机回收部分功率，以降低对启动新鲜蒸汽源的消耗。在装置运行过程中，有时也需要特殊原因进行减产或将压缩机部分压缩空气直接导入膨胀机排出。这都需要膨胀机拥有较宽的稳定运行范围，以适应各种不同的工况需要。
在组装式向心膨胀机中，采用可调进口导叶来满足膨胀机工况调节的需要,太阳集团是负压风机参数生产厂家。在透平机械中，转动通流部件进口平均直径与出口平均直径的比值（D1/D2）是进口导叶调节能力的最直观特征值。即D1/D2 越大，导叶调节能力越强。由此可知，调节能力依次是向心膨胀机＞轴流压缩机＞轴流膨胀机＞离心压缩机，也就是说与轴流膨胀机相比，向心膨胀机的稳定运转范围更宽，适应变工况能力更强。
综上所述，组装式向心膨胀机在 PTA 装置中的应用是 PTA 工艺流程的特点所决定的，是最适合的一种氧化尾气能量回收的机械实现形式。
3 技术展望
国外先进的 PTA 工艺压缩机组制造商在中温中压工艺包三机组中，均采用组装式空气压缩机和组装式膨胀机的技术配置方案。我公司在向心膨胀机上有成熟的硝酸尾气膨胀机的应用，在组装式机械上有成熟的组装式压缩机的应用，同时具备承担国内大型、特大型透平压缩机国产化的研发经验。因此，结合 PTA 国产化工艺包，在用户与设计院的大力支持下，必将实现具备国际同类产品水平的大型 PTA 工艺空气压缩机组的国产化。
换气扇选型：换气扇按进排气口分为隔墙型（隔墙孔的两侧都是自由空间，从隔墙的一侧向另一侧换气）、导管排气型(一侧从自由空间进气，而另一侧通过导管排气)、导管进气型(一侧通过导管进气,而另一侧向自由空间排气)、全导管型（换气扇两侧均安置导管,通过导管进气和排气）。按气流形式分为离心式（空气由平行于转动轴的方向进入，垂直于轴的方向排出）、轴流式（空气由平行于转动轴的方向进入，仍平行于轴的方向排出）和横流式（空气的进入和排出均垂直于轴的方向）。
由电动机带动风叶旋转驱动气流，使室内外空气交换的一类空气调节电器。又称通风扇。换气的目的就是要除去室内的污浊空气，调节温度、湿度和感觉效果。换气扇广泛应用于家庭及公共场所。
二、换气扇的分类换气扇按进排气口分为隔墙型（隔墙孔的两侧都是自由空间，从隔墙的一侧向另一侧换气）、导管排气型(一侧从自由空间进气，而另一侧通过导管排气)、导管进气型(一侧通过导管进气,而另一侧向自由空间排气)、全导管型（换气扇两侧均安置导管,通过导管进气和排气）。按气流形式分为离心式（空气由平行于转动轴的方向进入，垂直于轴的方向排出）、轴流式（空气由平行于转动轴的方向进入，仍平行于轴的方向排出）和横流式（空气的进入和排出均垂直于轴的方向）。
三、换气扇换气方式
换气扇的换气方式有排出式、吸入式、并用式三种。排出式从自然进气口进入空气，通过换气扇排出污浊空气；吸入式通过换气扇吸入新鲜空气，从自然排气口排出污浊空气；并用式是吸气与排气均由换气扇来完成。
换气量不同场所需要换气量和换气次数不同。一个人或每平方米所需的新鲜空气量，称为所需换气量。在1小时内更换新鲜空气的次数,称为换气次数。
结构百叶窗式换气扇是使用最广泛的换气扇，主要由电动机、扇叶、风框、面板、百叶窗以及专用的拉线开关等附属元件组成。电动机一般采用单相电容运转异步电动机。 150mm规格以下的换气扇也采用罩极式电动机。扇叶一般用 ABS、AS塑料注塑成型，重量轻而强度高。风框通常用薄钢板冲压和点焊制成，也有采用塑料注塑成型。面板采用塑料注塑成型。百叶窗通常采用薄钢板或马口铁冲压成型
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安装在吸风口与出风口上,当压力超过高压鼓风机设置的压力值时,或高压鼓风机内压力波动幅度超过设定值时,释压阀在0.2秒内,太阳集团是养殖厂排风机生产厂家,立即全部打开,将超过的压力通过风流释放出.从而起到保护高压鼓风机的作用,当高压鼓风机机内压力降至安全值内时,阀门缓慢关闭,不会引起第二次压力波动.
阀体外表为塑胶,内部为钢网,耐酸潮湿腐蚀.RV01系列释压阀调适值为0-300mbar,RV-02系列 释压阀压力调适值为0-600mbar.
摘要：论述了机械松动造成机组振动的故障原因和故障特征，通过对一台电机基础或软脚松动故障的成功诊断实例介绍， 论证了根据故障特征判断机械松动故障方法的有效性。该方法的使用能准确地得出 诊断结论。
关键词： 故障征兆 ；机械松动；诊断
中图分类号：TP206+.3 文献标识码：B
The Fault Diagnosis of Mechanical Looseness Based on Fault Symptom
Abstract: This paper describes the fault reason and characteristics of the machine vibration caused by mechanical looseness. Through a successful diagnosis example of the loose fault of a motor, the effectiveness of the method of judging mechanical looseness failure by fault characteristics is demonstrated. The use of the method can obtain diagnosis conclusions accurately.
Key words: fault characteristics; mechanical looseness; diagnosis
0 引言机械松动类故障是旋转机械比较常见的一种故障现象，该类故障的许多特征经常与不平衡和不对中类似，易造成故障原因的误判断，给机组的有效维修带来困难。根据故障特征判断机械松动故障的方法能及时有效地识别和诊断出该类故障，对指导维修、节约维修费用和缩短检修时间具有较高的实用价值。
1 机械松动的故障诊断
1.1 机械松动的分类和故障征兆
机械松动的故障特征的表现形式很多，主要分为以下3类。
1.1.1 结构框架或基础松动
其中包括的故障类型有：（1）结构松动或机器地脚、基础平板和混凝土基础弱（刚性差）；（2 ）变形或破碎的砂浆；（3）框架或基础变形（软底脚）；（4）地脚螺栓松动[1] 。
其故障征兆有：（1）振动频谱为工作转速频率占主导；（2）表现为单一转子的高振动；（3）振动的方向性非常固定；（4）每个轴承座的水平和垂直方向的相位差为0°或180°[2]。
1.1.2 由于摇动运动、裂纹的结构或轴承座引起的松动
包括的故障类型有：（1）结构裂纹或轴承座裂纹；（2）支撑脚高度不同引起的摇动运动；（3）轴承座固定螺栓松动；（4）轴承松动或零部件配合不当。
其故障征兆有：（1）典型的径向方向2倍工作转速频率的振动幅值超过1倍工作转速频率的振动幅值的50%；（2）振动相位不稳定；（3）不能用动平衡和调整对中的手段降低振动；（4）振动始终保持工作转速频率和 2 倍工作转速频率。
1.1.3 轴承在轴承座中松动或两个部件之间的配合不良引起的松动
故障类型包括：（1）轴承在轴承座中松动；（2）轴承内部间隙过大；（3）轴承衬套在其盖内松动；（4）轴承在轴上松动或转动[3]。
其故障征兆有：（1）在振动频谱中存在多个转速频率的谐波频率，有时高达10×和20×；（2）趋向于在松动方向上的定向振动；（3）产生转速的1/2倍间隔的频率（即0.5×，1.5×，2.5×，转速频率等）或1/3倍间隔的频率[4]；（4）相位不稳定；(5)在径向和轴向的相位差接近0°或180°。
上述3类机械松动故障中，第一类属于基础松动类故障，第二类和第三类属于转子支撑部件松动类故障，其中第二类故障劣化严重时就会发展成为第三类故障，同时伴随着故障征兆的变化。以上各种情况可归纳成表1和表2。
表1 机械松动的故障征兆
表2 机械松动的振动敏感参数
表3 机械松动的故障原因及治理措施
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