专利名称：一种汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械装置，具体是指一种汽轮机驱动往复式压缩机的装置。
背景技术：
中国是世界上最大的化肥生产和消费国，到2004年年底，我国合成氨年产达到 4222万吨，但吨氨能耗却与国际先进水平相差了 600-700千克标煤。国内化工行业的五大高能耗产业中，合成氨能耗占总量的40%，单位能耗比国际先进水平高31.2%。能量利用效率的高低直接影响合成氨的生产成本。以煤为原料的中小化肥企业以消耗大量的能源为生产代价，其吨氨总能耗约在1.6X107kcal，两煤一电消耗占到生产成本的70%左右。与此相对应的是我国引进的大型合成氨企业的吨氨总能耗仅为1. IXlOW0引进技术能耗低主要是因为大型合成氨厂采用了汽轮机直接驱动离心式氢氮压缩机技术。煤是一次能源，热是二次能源，电是三次能源，以热代电就是以相对低廉的二次能源——蒸汽作为动力来驱动往复式氢氮压缩机以提高热效率(由68%提高到78% 79% )。汽轮机负荷是一种输出为恒热矩的回转式负荷，而往复式氢氮气压缩机的负荷是有轴向传动的交变负荷。国内许多厂家都曾尝试用汽轮机拖动往复式压缩机，但都未成功， 其主要原因是解决不了连接问题。运行时间不长，便出现中间连接体解体，机身振动等问题而被迫停用。国内许多厂家及科研单位普遍认为，汽轮机拖动离心式压缩机是可行的(即所谓的“恒载拖动恒载”)，这在国外已大量采用；汽轮机拖动往复式压是不可行的(即所谓的“恒载不能拖动变载”)。快速离合作用的套齿式高速离合器价格昂贵，制造工艺复杂，目前国内几乎没有厂家能够制造，需要从国外进口。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提出一种制造成本低廉、效果良好的技术方案；本发明是通过下述技术方案得以实现的一种汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置，包括往复式压缩机、齿轮减速器、汽轮机，其特征在于复式压缩机与齿轮减速器之间连接有一个大飞轮和弹性联轴器作为中间件，采用大飞轮结构，大飞轮具有负荷均勻化能力，补偿负荷波动(力矩交变)；大飞轮在机械行业较常使用，但在汽轮机驱动往复式压缩机的装置中未曾出现过，而且本发明中的大飞轮与其它机械行业中的大飞轮具有相似的结构；作为优选，上述一种汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置中的弹性联轴器为三段式弹簧低速联轴器。作为优选，上述汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置中弹性联轴器与齿轮减速器之间，和齿轮减速器与汽轮机之间分别有挠性联轴器。作为优选，上述汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置中的挠性联轴器为叠片式挠性联轴器。
上述联轴器在机械行业较为常用，但本发明是把各部件有机结构后，实现了更好的效果。上述设置挠性轴结构的具有减震抗冲击性能的两级减速器，转速由38001·/ min — 428r/min ；设置可消除压缩机脉动冲击负荷，并兼有轴向补偿能力的三段式弹簧低速连轴器。往复式压缩机的负荷是有轴向传动的交变负荷，汽轮机负荷是一种输出为恒热矩的回转式负荷。在汽轮机驱动的往复式压缩机系统中必须具有缓冲转换装置，包括a)具有快速离合作用的套齿式高速离合器，以保证压缩机紧急停车后汽轮机继续盘车逐步冷却，补偿汽轮机和二级减速器之间的轴心热位移。b)设置挠性轴结构的具有减震抗冲击性能的两级减速器，转速由3800r/min — 428r/min。c)具有可消除压缩机脉动冲击负荷，并兼有轴向补偿能力的螺旋弹簧低速连轴器。d)具有负荷均勻化能力，补偿负荷波动(力矩交变)。有益效果本发明具有的优点(a)节能一台600KW的汽轮机投入使用后，每年可节约成本100万以上；(b)环保、安全汽轮机的动力是蒸汽，高品位蒸汽在推动汽轮机后，其背压产生的低压蒸汽供后工段使用，不会产生有害气体，蒸汽损耗较小；(c)汽轮机转速可调，这就如变频调速电机，可根据后工段的用汽(气)量对汽轮机进行调速，以达到最好的经济效益；(d)投资小不象电机拖动那样需要投入大量的电力设施，例如高低压配电柜、 电缆、变电所等。
图1本发明的连接结构示意2采用汽轮机拖动压缩机流程3锅炉降参数到2. 5MPa运行流程4锅炉降参数到1. 6MPa运行流程图1、复式压缩机 2、大飞轮 3、弹性联轴器 4、挠性联轴器5、齿轮减速器 6、汽轮机
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的实施作具体说明实施例1根据图1所示结构，安装一台汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置，包括往复式压缩机1、齿轮减速器5、汽轮机6，其中复式压缩机1与齿轮减速器5之间连接有一个大飞轮2和弹性联轴器3作为中间件；弹性联轴器3为三段式弹簧低速联轴器在弹性联轴器3 与齿轮减速器5之间，和齿轮减速器5与汽轮机6之间分别有挠性联轴器4，其中的挠性联轴器4为叠片式挠性联轴器。经测试效果具有良好的经济价值试验条件
a)氢氮压缩机为年总产4万吨生产能力；b)电价为 0. 6 元 / (kW · h)；c) 3. 84MPa (35t/h中压锅炉)，吨蒸汽成本105元；汽轮机型式背压式型号Β0·6-3. 5/0. 5 800 机型汽轮机功率600kw转速:3800r/min — 428r/min被驱动机参数型号DW_60/18功率630kw转速^8r/min操作条件进汽压力MPa (表)3· 5进汽温度。C435排汽压力MPa (表)0.5用汽量8.6t/h工况3. 5MPa蒸汽供汽轮机拖动DW-60/18水煤气压缩机(轴功率550kw转速^8r/ min)，汽轮机采用背压式，由3. 5MPa背压到0. 5MPa,0. 5MPa蒸汽供后续工段使用；本发明采用如下结构a)采用大飞轮结构，大飞轮具有负荷均勻化能力，补偿负荷波动(力矩交变)；b)设置饶性轴结构的具有减震抗冲击性能的两级减速器，转速由3800r/ min 一 428r/min ；c)设置可消除压缩机脉动冲击负荷，并兼有轴向补偿能力的三段式弹簧低速连轴器；设备运行参数如下
进汽压力MI^a (表)3. 2-3. 5进汽温度0C430排汽压力MI^a (表)0. 5排汽温度V250-280汽轮机转速3200r/min用汽量8.6t/h蒸汽汽耗0.3t/h对比电驱动和蒸汽驱动两种方式直接费用本效益分析是基于用汽轮机前后节省的电费与用汽轮机前后增加的煤费之差得出的，因为节省的电费是显而易见的，而煤耗的增加是衡量汽轮机做功成本最基本最直观的标尺。下面是具体的分析方法首先分析生产用汽情况生产用汽0. 5Mpa, 165°C左右。其焓值为^01kj/kg。这部分蒸汽来源在没用汽轮机之前要满足生产需要采用以下方案
上一台35t的锅炉，出口蒸汽压力和温度分别是3. 5MPa，435°C，然后再减温减压至0. 5Mpa，165°C左右供生产用。因为35吨锅炉的最佳运行压力和温度在3. 5MPa,435°C的工况下此时的效率最高一般可以达到85 %，而低于工况下运行效率较低，越低工况运行效率越低，为了简化效益分析假设锅炉，所有运行工况效率都不同，这样得出的效益分析就为保守的效益。我们这里到锅炉进水焓12^j/kg是不考虑锅炉回热系统按整体锅炉热效率分析煤耗。那么图2中，锅炉要生产8. 6t/h的汽要供给的热量(理论值)为
QIa = 8. 6 X 1000 X (3300-125) = 27. 305 X 106kj/hQIa= QlX η = XlXJX ηXl = QIa +J+ η= 27. 305Χ 106 + 21000 + 0· 85= 1. 53t/hQl 锅炉实际需要消耗的热量kj/h η 锅炉效率、Xl 每小时要燃烧的煤t/hJ 标准煤的燃烧值5000大卡/千克，折合21000kj/kg如果不用汽轮机而采用锅炉降压至2.5MPa，224°C运行时，如图3，那么锅炉要生产8. 6t/h的汽要供给的热量(理论值)为Q2a = 8. 6X 1000X (2801-125) = 23. OlX 106kj/hX2 = Q2aη= 23. 01Χ 106 + 21000 + 0· 85= 1289. 07kg/h = 1. 289t/hQ2 锅炉实际需要消耗的热量kj/hX2 每小时要燃烧的煤t/h那么用汽轮机拖动压缩机增加的煤耗为X1-X2 = 1. 53-1. 289= 0. 241t/h如果按每吨标准煤600元计算那么相当于汽轮机拖动压缩机增加的煤价为0. 241X600 = 144. 6 元 / 小时如果采用锅炉降压至1. 6MPa，202°C运行，如图4，那么锅炉要生产8. 6t/h的汽要供给的热量(理论值)为Q3a = 8. 6 X 1000 X (2791-125) = 22. 928 X 106kj/hX3 = Q3A +J+ η= 22. 928Χ 106 + 21000 + 0· 85= 1284. 5kg/h= 1. 285t/hQ3 锅炉实际需要消耗的热量kj/hX3 每小时要燃烧的煤t/h那么用汽轮机拖动压缩机增加的煤耗为X1-X3 = 1. 53-1. 285 = 0. 245t/h
如果按每吨标准煤600元计算那么相当于汽轮机拖动压缩机增加的煤价为0. 245 X 600 = 147 元 / 小时从以上分析可知，采用锅炉降压至1. 6MPa, 202 V运行比锅炉降压至2. 5MPa, 运行更耗煤，显然不可能采用此种方式生产。计算效益时只能以较好的运行方式计
算——即以锅炉降压至2. 5MPa，224°C运行与汽轮机拖动压缩机相比较。而采用汽轮机节省的电为600度/小时，如果按每度电0. 6元算那么每小时汽轮机节省的电的成本为0. 6X600 = 360 元 / 小时每小时节省的电的成本360减去多消耗的煤的成本144. 6，差值就是采用汽轮机拖动压缩机的毛效益360-144. 6 = 215. 4 元 / 小时计算全年效益(以每年运行7000小时计算)Wl = 7000X215. 4 = 1507800 元=150. 78 万元公共水电消耗电动油泵1. 5KW，调节保护装置400W(0. 4KW)，其全年耗电量为W2 = 7000 X (1. 5+0. 4) X0. 6= 13300 元=1. 33 万元冷却水耗无法准确计算，因为南方用水不紧张所以此处的花费极少估计为W3 = 0. 5 万元蒸汽消耗每小时0. 3吨，蒸汽价格150元/吨，全年以7000小时计算费用W4 = 0. 3X7000X150 = 31. 5 万元仪表电器损耗费W5 = 0. 5万元汽轮机大修费用每三年一次大修，大修一次5万元折合每年W6 = 5 万元+3 = 1. 67 万元那么全年的汽轮机节省的净利润为W = Wl-ff2-ff3-W4-ff5-ff6= 150. 78-1. 33-0. 5-31. 5-0. 5-1. 67 = 115. 28 万元汽轮机本体，油系统，齿轮减速系统，调节系统总成本55万元，管道阀门及仪器仪表一次性投资10万元(如果距离锅炉压缩机远的话酌情追加投资)，而如果用防爆电动机一次性投资需要18万元。所以采用我公司的汽轮机代替电动机需要一次性多增加投资 55+10-18 = 47 万元收回投资的日期DAY = 47/115. 28 = 0. 41 年=4. 89 月总之，一台600KW的汽轮机投入使用后，每年可节约成本100万以上。如果损耗的蒸汽(0.3t/h)能再次使用，那节能效果更明显。我公司现将此蒸汽进行了回收夏天用来加热原料，冬天用来取暖。
权利要求
1.一种汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置，包括往复式压缩机(1)、齿轮减速器 (5)、汽轮机(6)，其特征在于复式压缩机(1)与齿轮减速器( 之间连接有一个大飞轮(2) 和弹性联轴器(3)作为中间件。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置，其特征在于弹性联轴器( 为三段式弹簧低速联轴器。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置，其特征在于弹性联轴器( 与齿轮减速器( 之间，和齿轮减速器( 与汽轮机(6)之间分别有挠性联轴器⑷。
4.根据权利要求3所述的一种汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置，其特征在于所述的挠性联轴器(4)为叠片式挠性联轴器。
全文摘要
本发明公开了一种机械装置，具体是指一种汽轮机驱动往复式压缩机的装置。本发明包括往复式压缩机、齿轮减速器、汽轮机，其中复式压缩机与齿轮减速器之间连接有一个大飞轮和弹性联轴器作为中间件，在汽轮机驱动往复式压缩机的联接装置中弹性联轴器与齿轮减速器之间，和齿轮减速器与汽轮机之间分别有挠性联轴器；其中的挠性联轴器为叠片式挠性联轴器。本发明的优点节能、环保、投资小等效果。本发明可广泛应用于化工、能源等行业。
文档编号F04B35/01GK102383866SQ20111030707
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者张新利, 徐利红, 王寅峰, 缪毅, 贾建红, 陈宏 申请人:浙江新化化工股份有限公司