專利名稱：一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種機械裝置，具體是指一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的裝置。 技術(shù)背景[0002]中國是世界上最大的化肥生產(chǎn)和消費國，到2004年年底，我國合成氨年產(chǎn)達到 4222萬噸，但噸氨能耗卻與國際先進水平相差了 600-700千克標煤。國內(nèi)化工行業(yè)的五大高能耗產(chǎn)業(yè)中，合成氨能耗占總量的40%，單位能耗比國際先進水平高31.2%。能量利用效率的高低直接影響合成氨的生產(chǎn)成本。以煤為原料的中小化肥企業(yè)以消耗大量的能源為生產(chǎn)代價，其噸氨總能耗約在1.6X107kcal，兩煤一電消耗占到生產(chǎn)成本的70%左右。與此相對應(yīng)的是我國引進的大型合成氨企業(yè)的噸氨總能耗僅為1. IXlOW0引進技術(shù)能耗低主要是因為大型合成氨廠采用了汽輪機直接驅(qū)動離心式氫氮壓縮機技術(shù)。[0003]煤是一次能源，熱是二次能源，電是三次能源，以熱代電就是以相對低廉的二次能源——蒸汽作為動力來驅(qū)動往復(fù)式氫氮壓縮機以提高熱效率(由68%提高到78% 79% )。[0004]汽輪機負荷是一種輸出為恒熱矩的回轉(zhuǎn)式負荷，而往復(fù)式氫氮氣壓縮機的負荷是有軸向傳動的交變負荷。國內(nèi)許多廠家都曾嘗試用汽輪機拖動往復(fù)式壓縮機，但都未成功， 其主要原因是解決不了連接問題。運行時間不長，便出現(xiàn)中間連接體解體，機身振動等問題而被迫停用。國內(nèi)許多廠家及科研單位普遍認為，汽輪機拖動離心式壓縮機是可行的(即所謂的“恒載拖動恒載”)，這在國外已大量采用；汽輪機拖動往復(fù)式壓是不可行的(即所謂的“恒載不能拖動變載”)。快速離合作用的套齒式高速離合器價格昂貴，制造工藝復(fù)雜，目前國內(nèi)幾乎沒有廠家能夠制造，需要從國外進口。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種制造成本低廉、效果良好的技術(shù)方案；本實用新型是通過下述技術(shù)方案得以實現(xiàn)的[0006]一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置，包括往復(fù)式壓縮機、齒輪減速器、汽輪機，其特征在于復(fù)式壓縮機與齒輪減速器之間連接有一個大飛輪和彈性聯(lián)軸器作為中間件，采用大飛輪結(jié)構(gòu)，大飛輪具有負荷均勻化能力，補償負荷波動(力矩交變)；大飛輪在機械行業(yè)較常使用，但在汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的裝置中未曾出現(xiàn)過，而且本實用新型中的大飛輪與其它機械行業(yè)中的大飛輪具有相似的結(jié)構(gòu)；[0007]作為優(yōu)選，上述一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置中的彈性聯(lián)軸器為三段式彈簧低速聯(lián)軸器。[0008]作為優(yōu)選，上述汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置中彈性聯(lián)軸器與齒輪減速器之間，和齒輪減速器與汽輪機之間分別有撓性聯(lián)軸器。[0009]作為優(yōu)選，上述汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置中的撓性聯(lián)軸器為疊片式撓性聯(lián)軸器。[0010]上述聯(lián)軸器在機械行業(yè)較為常用，但本實用新型是把各部件有機結(jié)構(gòu)后，實現(xiàn)了更好的效果。[0011]上述設(shè)置撓性軸結(jié)構(gòu)的具有減震抗沖擊性能的兩級減速器，轉(zhuǎn)速由38001·/ min — 428r/min ；設(shè)置可消除壓縮機脈動沖擊負荷，并兼有軸向補償能力的三段式彈簧低速連軸器。[0012]往復(fù)式壓縮機的負荷是有軸向傳動的交變負荷，汽輪機負荷是一種輸出為恒熱矩的回轉(zhuǎn)式負荷。在汽輪機驅(qū)動的往復(fù)式壓縮機系統(tǒng)中必須具有緩沖轉(zhuǎn)換裝置，包括a)具有快速離合作用的套齒式高速離合器，以保證壓縮機緊急停車后汽輪機繼續(xù)盤車逐步冷卻，補償汽輪機和二級減速器之間的軸心熱位移。b)設(shè)置撓性軸結(jié)構(gòu)的具有減震抗沖擊性能的兩級減速器，轉(zhuǎn)速由3800r/min — 428r/min。c)具有可消除壓縮機脈動沖擊負荷，并兼有軸向補償能力的螺旋彈簧低速連軸器。d)具有負荷均勻化能力，補償負荷波動(力矩交變)。[0013]有益效果本實用新型具有的優(yōu)點[0014](a)節(jié)能一臺600KW的汽輪機投入使用后，每年可節(jié)約成本100萬以上；[0015](b)環(huán)保、安全汽輪機的動力是蒸汽，高品位蒸汽在推動汽輪機后，其背壓產(chǎn)生的低壓蒸汽供后工段使用，不會產(chǎn)生有害氣體，蒸汽損耗較?。籟0016](c)汽輪機轉(zhuǎn)速可調(diào)，這就如變頻調(diào)速電機，可根據(jù)后工段的用汽(氣)量對汽輪機進行調(diào)速，以達到最好的經(jīng)濟效益；[0017](d)投資小不象電機拖動那樣需要投入大量的電力設(shè)施，例如高低壓配電柜、 電纜、變電所等。


[0018]圖1本實用新型的連接結(jié)構(gòu)示意圖[0019]圖2采用汽輪機拖動壓縮機流程圖[0020]圖3鍋爐降參數(shù)到2. 5MPa運行流程圖[0021]圖4鍋爐降參數(shù)到1. 6MPa運行流程圖[0022]1、復(fù)式壓縮機 2、大飛輪 3、彈性聯(lián)軸器 4、撓性聯(lián)軸器[0023]5、齒輪減速器 6、汽輪機具體實施方式
[0024]
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的實施作具體說明[0025]實施例1[0026]根據(jù)圖1所示結(jié)構(gòu)，安裝一臺汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置，包括往復(fù)式壓縮機1、齒輪減速器5、汽輪機6，其中復(fù)式壓縮機1與齒輪減速器5之間連接有一個大飛輪2和彈性聯(lián)軸器3作為中間件；彈性聯(lián)軸器3為三段式彈簧低速聯(lián)軸器在彈性聯(lián)軸器3 與齒輪減速器5之間，和齒輪減速器5與汽輪機6之間分別有撓性聯(lián)軸器4，其中的撓性聯(lián)軸器4為疊片式撓性聯(lián)軸器。[0027]經(jīng)測試效果具有良好的經(jīng)濟價值[0028]試驗條件[0029]a)氫氮壓縮機為年總產(chǎn)4萬噸生產(chǎn)能力；[0030]b)電價為 0. 6 元 / (kW · h)；[0031 ]c) 3. 84MPa (35t/h中壓鍋爐)，噸蒸汽成本105元；[0032]汽輪機型式背壓式[0033]型號Β0·6-3. 5/0. 5 800 機型[0034]汽輪機功率600kw轉(zhuǎn)速:3800r/min — 428r/min[0035]被驅(qū)動機參數(shù)[0036]型號DW_60/18[0037]功率630kw轉(zhuǎn)速^8r/min[0038]操作條件[0039]進汽壓力MPa (表)3. 5[0040]進汽溫度。C 435[0041]排汽壓力MPa (表)0.5[0042]用汽量8.6t/h[0043]工況[0044]3. 5MPa蒸汽供汽輪機拖動DW-60/18水煤氣壓縮機(軸功率550kw轉(zhuǎn)速^8r/ min)，汽輪機采用背壓式，由3. 5MPa背壓到0. 5MPa,0. 5MPa蒸汽供后續(xù)工段使用；[0045]本實用新型采用如下結(jié)構(gòu)[0046]a)采用大飛輪結(jié)構(gòu)，大飛輪具有負荷均勻化能力，補償負荷波動(力矩交變)；[0047]b)設(shè)置饒性軸結(jié)構(gòu)的具有減震抗沖擊性能的兩級減速器，轉(zhuǎn)速由3800r/ min 一 428r/min ；[0048]c)設(shè)置可消除壓縮機脈動沖擊負荷，并兼有軸向補償能力的三段式彈簧低速連軸器；[0049]設(shè)備運行參數(shù)如下[0050]進汽壓力MPa (表) 3. 2-3. 5[0051]進汽溫度。C430[0052]排汽壓力MPa (表)0.5[0053]排汽溫度。C250-280[0054]汽輪機轉(zhuǎn)速3200r/min[0055]用汽量8.6t/h[0056]蒸汽汽耗0.3t/h[0057]對比電驅(qū)動和蒸汽驅(qū)動兩種方式直接費用[0058]本效益分析是基于用汽輪機前后節(jié)省的電費與用汽輪機前后增加的煤費之差得出的，因為節(jié)省的電費是顯而易見的，而煤耗的增加是衡量汽輪機做功成本最基本最直觀的標尺。下面是具體的分析方法[0059]首先分析生產(chǎn)用汽情況生產(chǎn)用汽0. 5Mpa, 165°C左右。其焓值為^01kj/kg。這部分蒸汽來源在沒用汽輪機之前要滿足生產(chǎn)需要采用以下方案[0060]上一臺35t的鍋爐，出口蒸汽壓力和溫度分別是3. 5MPa，435°C，然后再減溫減壓至0. 5Mpa，165°C左右供生產(chǎn)用。[0061]因為35噸鍋爐的最佳運行壓力和溫度在3. 5MPa，435°C的工況下此時的效率最高一般可以達到85 %，而低于工況下運行效率較低，越低工況運行效率越低，為了簡化效益分析假設(shè)鍋爐，所有運行工況效率都不同，這樣得出的效益分析就為保守的效益。我們這里到鍋爐進水焓12^j/kg是不考慮鍋爐回?zé)嵯到y(tǒng)按整體鍋爐熱效率分析煤耗。[0062]那么圖2中，鍋爐要生產(chǎn)8. 6t/h的汽要供給的熱量(理論值)為[0063]QIa = 8. 6 X 1000 X (3300-125) = 27. 305 X 106kj/h[0064]QIa= QlX η = XlXJX η[0065]Xl = QIa +J+ η[0066]= 27. 305Χ 106 + 21000 + 0· 85[0067]= 1. 53t/h[0068]Ql 鍋爐實際需要消耗的熱量kj/h η 鍋爐效率、[0069]Xl 每小時要燃燒的煤t/h[0070]J 標準煤的燃燒值5000大卡/千克，折合21000kj/kg[0071]如果不用汽輪機而采用鍋爐降壓至2.5MPa，224°C運行時，如圖3，那么鍋爐要生產(chǎn)8. 6t/h的汽要供給的熱量(理論值)為[0072]Q2a = 8. 6X 1000X (2801-125) = 23. OlX 106kj/h[0073]X2 = Q2A +J+ η[0074]= 23. 01Χ 106 + 21000 + 0· 85[0075]= 1289. 07kg/h = 1. 289t/h[0076]Q2 鍋爐實際需要消耗的熱量kj/h[0077]X2 每小時要燃燒的煤t/h[0078]那么用汽輪機拖動壓縮機增加的煤耗為[0079]X1-X2 = 1. 53-1. 289[0080]= 0. 241 t/h[0081]如果按每噸標準煤600元計算那么相當于汽輪機拖動壓縮機增加的煤價為[0082]0. 241X600 = 144. 6 元 / 小時[0083]如果采用鍋爐降壓至1. 6MPa，202°C運行，如圖4，那么鍋爐要生產(chǎn)8. 6t/h的汽要供給的熱量(理論值)為[0084]Q3a = 8. 6 X 1000 X (2791-125) = 22. 928 X 106kj/h[0085]X3 = Q3a +J+ η[0086]= 22. 928Χ 106 + 21000 + 0· 85[0087]= 1284. 5kg/h[0088]= 1. 285t/h[0089]Q3 鍋爐實際需要消耗的熱量kj/h[0090]X3 每小時要燃燒的煤t/h[0091]那么用汽輪機拖動壓縮機增加的煤耗為[0092]X1-X3 = 1. 53-1. 285 = 0. 245t/h[0093]如果按每噸標準煤600元計算那么相當于汽輪機拖動壓縮機增加的煤價為[0094]0. 245 X 600 = 147 元 / 小時[0095]從以上分析可知，采用鍋爐降壓至1. 6MPa, 202 V運行比鍋爐降壓至2. 5MPa, 運行更耗煤，顯然不可能采用此種方式生產(chǎn)。計算效益時只能以較好的運行方式計算——即以鍋爐降壓至2. 5MPa，224°C運行與汽輪機拖動壓縮機相比較。[0096]而采用汽輪機節(jié)省的電為600度/小時，如果按每度電0. 6元算那么每小時汽輪機節(jié)省的電的成本為[0097]0. 6 X 600 = 360 元 / 小時[0098]每小時節(jié)省的電的成本360減去多消耗的煤的成本144. 6，差值就是采用汽輪機拖動壓縮機的毛效益[0099]360-144. 6 = 215. 4 元 / 小時[0100]計算全年效益(以每年運行7000小時計算)[0101]Wl = 7000X215. 4 = 1507800 元=150. 78 萬元[0102]公共水電消耗[0103]電動油泵1. 5KW，調(diào)節(jié)保護裝置400W(0. 4KW)，其全年耗電量為[0104]W2 = 7000 X (1. 5+0. 4) X0. 6[0105]= 13300 元=1. 33 萬元[0106]冷卻水耗無法準確計算，因為南方用水不緊張所以此處的花費極少估計為[0107]W3 = 0. 5 萬元[0108]蒸汽消耗每小時0. 3噸，蒸汽價格150元/噸，全年以7000小時計算費用[0109]W4 = 0. 3X7000X150 = 31. 5 萬元[0110]儀表電器損耗費W5 = 0. 5萬元[0111]汽輪機大修費用每三年一次大修，大修一次5萬元折合每年[0112]W6 = 5 萬元+3 = 1. 67 萬元[0113]那么全年的汽輪機節(jié)省的凈利潤為[0114]W = Wl-ff2-ff3-W4-ff5-ff6[0115]= 150. 78-1. 33-0. 5-31. 5-0. 5-1. 67 = 115. 28 萬元[0116]汽輪機本體，油系統(tǒng)，齒輪減速系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)總成本55萬元，管道閥門及儀器儀表一次性投資10萬元(如果距離鍋爐壓縮機遠的話酌情追加投資)，而如果用防爆電動機一次性投資需要18萬元。所以采用我公司的汽輪機代替電動機需要一次性多增加投資 55+10-18 = 47 萬元[0117]收回投資的日期[0118]DAY = 47/115. 28 = 0. 41 年=4. 89 月[0119]總之，一臺600KW的汽輪機投入使用后，每年可節(jié)約成本100萬以上。如果損耗的蒸汽(0.3t/h)能再次使用，那節(jié)能效果更明顯。我公司現(xiàn)將此蒸汽進行了回收夏天用來加熱原料，冬天用來取暖。權(quán)利要求1.一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置，包括往復(fù)式壓縮機(1)、齒輪減速器 (5)、汽輪機(6)，其特征在于復(fù)式壓縮機(1)與齒輪減速器( 之間連接有一個大飛輪(2) 和彈性聯(lián)軸器(3)作為中間件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置，其特征在于彈性聯(lián)軸器( 為三段式彈簧低速聯(lián)軸器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置，其特征在于彈性聯(lián)軸器( 與齒輪減速器( 之間，和齒輪減速器( 與汽輪機(6)之間分別有撓性聯(lián)軸器⑷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置，其特征在于所述的撓性聯(lián)軸器(4)為疊片式撓性聯(lián)軸器。
專利摘要本實用新型公開了一種機械裝置，具體是指一種汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的裝置。本實用新型包括往復(fù)式壓縮機、齒輪減速器、汽輪機，其中復(fù)式壓縮機與齒輪減速器之間連接有一個大飛輪和彈性聯(lián)軸器作為中間件，在汽輪機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機的聯(lián)接裝置中彈性聯(lián)軸器與齒輪減速器之間，和齒輪減速器與汽輪機之間分別有撓性聯(lián)軸器；其中的撓性聯(lián)軸器為疊片式撓性聯(lián)軸器。本實用新型的優(yōu)點節(jié)能、環(huán)保、投資小等效果。本實用新型可廣泛應(yīng)用于化工、能源等行業(yè)。
文檔編號F04B35/01GK202300538SQ201120386110
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者張新利, 徐利紅, 王寅峰, 繆毅, 賈建紅, 陳宏 申請人:浙江新化化工股份有限公司