国内首台离心式CO2压缩机的设计、应用与技改
离心式制冷压缩机国产化
经验总结
成功案例的关键在于技术引进与消化吸收的 结合，通过不断试验和改进，逐步实现国产 化。同时，加强与国内外企业的合作，共同
推动技术进步和产业发展。
失败案例剖析及教训分享
某离心式制冷压缩机国产化项目失败案例
该项目在技术引进后，未能充分消化吸收，导致产品质量不稳定，市场竞争力下降。同 时，缺乏持续的技术创新和产品升级，无法满足市场需求。
02
离心式制冷压缩机概述
定义与特点
定义
离心式制冷压缩机是一种利用叶轮旋转产生的离心力来压缩 气体的设备。
特点
具有高效率、高可靠性、低维护成本等优点，适用于大型制 冷系统。
工作原理及结构
工作原理
离心式制冷压缩机通过叶轮旋转产生离心力，将气体压缩并输送到下一级或冷 凝器中。
结构
主要由转子、定子、轴承、密封件等组成，其中转子包括叶轮、主轴等。
教训分享
失败案例提醒我们，技术引进后必须加强消化吸收和再创新，确保产品质量和稳定性。 同时，要密切关注市场需求，不断进行产品升级和改进。
未来发展趋势预测与展望
离心式制冷压缩机国产化发展趋势
随着国内制冷市场的不断扩大和技术的不断进步，离 心式制冷压缩机的国产化将成为未来发展的重要趋势 。未来将有更多的企业加入到离心式制冷压缩机的研 发和生产中，推动产业的发展和升级。
04
技术创新与突破路径
关键技术研发与创新
高效叶轮设计技术
研究高效叶轮的设计方法 ，提高压缩机的效率。
冷却技术
研究新型冷却技术，降低 压缩机的温度，提高其可 靠性。
智能化控制技术
研究智能化控制技术，实 现压缩机的远程监控和故 障诊断。
产业链协同与合作模式探讨
离心式CO2压缩机运行工况点物性参数的计算
离心式CO2压缩机运行工况点物性参数的计算马丽华陈焕新谢军龙/华中科技大学制冷与低温工程研究所费伟水刘斌/中石化巴陵分公司摘要：分别采用查压焓图表法、R-S法、临界压缩性系数法、L-K法、R-K法等5种方法,对CO2在计算工况点的物性参数进行计算，并对计算结果进行了分析、比较，指出5种方法对不同的物性参数计算精度不尽相同，在实际工程中应根据需要合理选择不同的方法进行物性参数计算。
关键词：离心式压缩机； CO2；物性参数；计算中图分类号：TH452 文献标识码：B文章编号：1006-8155(2007)05-0019-04Calculation of Thermophysical Properties of CO2 Centrifugal Compressor at Operation PointsAbstract: In this paper, five schemes are adopted respectively, such as pressure-enthalpy diagram and saturated tables lookup method, R-S method, critical compressibility coefficient method, L-K method and R-K method, to compute thermophysical properties at operation points of CO2. Consequent results are analyzed and compared, which shows that there are some differences among the five methods concerning calculation precision of distinct thermophysical properties. Therefore, it is advisable that reasonable method should be selected in consideration of practical engineering requirements.Keywords: centrifugal compressor; CO2; thermophysical properties; calculation0引言某公司对其离心式CO2压缩机进行改造过程中，将引起压缩机出口温度和压力改变，其工况变化可导致压缩机效率降低、耗功量增加及可能产生喘振等问题，因此必须准确计算压缩机运行过程中各段进、出口状态点的物性参数，这对压缩机性能校核和技术改造具有重要意义，准确计算CO2的物性参数是压缩机改造是否成功的关键因素。
离心式制冷压缩机国产化
CATALOGUE目录•引言•离心式制冷压缩机概述•离心式制冷压缩机国产化的现状和挑战•离心式制冷压缩机关键部件的设计与优化•离心式制冷压缩机控制系统的设计与优化•离心式制冷压缩机的性能测试与评估•结论与展望研究背景和意义研究目的本研究旨在通过分析离心式制冷压缩机的结构和工作原理，对进口和国产的离心式制冷压缩机进行对比研究，探讨国产化过程中可能遇到的问题和解决方案，为实现离心式制冷压缩机的国产化提供理论和技术支持。
研究方法本研究将采用文献综述、实验研究和理论分析相结合的方法进行。
首先，通过收集和阅读国内外相关文献，了解离心式制冷压缩机的结构、工作原理和性能特点；其次，通过实验研究，对比进口和国产离心式制冷压缩机的性能指标，分析国产化过程中可能遇到的问题；最后，运用理论分析的方法，对实验结果进行深入分析和总结，提出实现离心式制冷压缩机国产化的优化方案和建议。
研究目的和方法离心式制冷压缩机的原理离心式制冷压缩机的特点离心式制冷压缩机的原理和特点制冷领域工业领域离心式制冷压缩机的应用领域高能效比随着工业互联网技术的发展，离心式制冷压缩机的智能化程度越来越高，可以实现远程监控、故障诊断、预测维护等功能。
智能化国产化离心式制冷压缩机的发展趋势技术水平生产能力产品质量030201技术瓶颈资金投入市场竞争技术创新随着科技的不断进步，离心式制冷压缩机技术也在不断创新和发展，为国内品牌提供了更多的技术机会和挑战。
市场潜力随着国内制冷市场的不断扩大，离心式制冷压缩机的需求量也在逐渐增加，为国内品牌提供了更多的市场机会。
政策支持政府对国产化产业的支持力度逐渐加大，为离心式制冷压缩机国产化提供了更多的政策支持和保障。
叶轮的设计与优化扩压器是离心式制冷压缩机的重要部件，其作用是将叶轮出口的高速气体进行扩压，进一步增加压力。
优化扩压器设计可以提高压缩机的效率，同时降低噪音和振动。
扩压器的材料选择需要考虑耐腐蚀、强度和轻量化要求。
活塞式CO_2气体压缩机技术改造方案及实施效果
活 塞力 系列 压缩 机 。 其工 作 流 程 如 下 ： 自系统 的 来
二 氧化碳 气体 在 ０ ０ ．５×１ Ｐ （ ） ４ ￣ 态 下 进 ０ ａ 表 ，０Ｃ状
运行 中 ， 气 量 在 ３ ０ Ｉ ｈ 远 低 于 设 计 排 气 量 排 ９ ０１ ／ ， Ｔ
５ ０ ｈ 此 时 ， Ⅳ级 出 口压力 控 制 在 １０×１ １０ ｍ ／ ， 将 ５ ０ Ｐ ， Ⅲ级 排 气压力 已达 ５ ０ Ｐ ， Ⅲ级 设计 排 ａ则 ６Ｘ１ ａ 而 气压力 为 ５ ． ２×１ ａ １级 安全 阀起 跳压 力 为 ６ １１ ０ Ｐ ，１ １ ０ ×１ Ｐ 。也就 是说 ， ０ ａ 压缩 机 的排 气 量 、 气 压 力 均 排 不能 达到设 计 值 ， Ⅲ级 容 易超 压 。而 压缩 机 出 口 且
＝
小， 甚至 为零 ， 两 两 曲拐 空 问 夹 角 ９ 。 其 扭 矩 系 且 ０， 比较均 衡 ， 器 振 动 较 小 ； 对 两 列 活 塞 力 方 向相 机 相
反， 能互 相抵 消 ， 而 改善 主轴 颈 的受 力 情 况 ， 小 从 减
ｌｅ／ｎ 。 ４ ８ 根据 文献 ［ ］ ２ ［ ， 合合 成 ｎ ｌｅ ＝ ． ， １ ［ ］ ３］ 结
方 面 的 问题 ：
压力 气量 下 降 。 排
同样 ， 力 系 数 Ａ 压 ＝Ｐ／ 实 际 吸 气 压 力 降 低 ， 。 ｐ ， Ａ
减小 ， 排气 量下 降 。 （ ） 级 间 冷却 器 可 能 存 在 换 热 面积 不 够 、 ３各 冷
２１ 年第 ６ 总２４ ００ 期（ ２ 圳）
文 章 编 号 ：０ ６２ ７ （０ ０）６ ３ ４ １０ —９ １ ２ １ Ｏ Ｏ ５
■技 术改造
离心式压缩机的应用及发展展望
离心式压缩机的应用及发展展望作者：徐瑞泽来源：《中国科技博览》2018年第32期[摘要]离心式压缩机被广泛应用于石油化工等企业，是通用机械设备中使用较多的一种。
对化工企业来说，由于其生产上的高温、高压的特点，专用压缩机的应用也较多。
特别是化工企业生产上的连续性，较多的体现出了在材料、密封、工艺及安全方面要求的特殊性要求。
我公司作为化工企业，离心式压缩机应用于多个生产车间，本文结合实际检修及维护工作中总结出来的经验，讨论和分析化工生产企业所用压缩机发展状况以及其应用，希望对同行有所借鉴。
[关键词]化工压缩机发展应用中图分类号：TS443 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0325-01一、发展状况分析在我国，离心式压缩机早期发展较快。
特别是一些专业厂家，已经先后研制出了多种型号的压缩机。
如工艺空气压缩机、氨冷冻压缩机、合成压缩机以及与之相配套的驱动汽轮机等。
在这些发展与进步的进程中，沈鼓集团（原沈阳鼓风机厂）及杭氧集团，由于引进了先进的技术软件和配套设备，对于加快我国离心式压缩机制造水平有了较大的提高。
与此同时，其他同类型企业也在压缩机制造方面取得了长足进步，使我国完备具备了各类型压缩机组的设计与生产的能力。
二、大型压缩机发展方向1.以大型离心式压缩机分析。
作为大型压缩机，其属于技术密集型高难度产品。
所以，要想实现这种产品的高速发展，掌握先进专业的设计资料和技术是必须具备的条件。
同时，由于在化工企业当中，离心式压缩机总体在向大型化的方向发展，由此也带来了这些压缩机用户在其能耗、可靠性以及配套水平方面的技术指标越来越高的要求。
2.以二氧化碳压缩机为例。
从资料可知，以往可知，国内一些企业曾出现过部分压缩机性能不符合实际工艺条件情况。
后经攻关，西安交大和沈阳鼓风机集团内通过二氧化碳的闭式试验台，开展试验，使以上问题得以有效解决。
以此为借鉴，改进压缩机性能在许多大型化肥石油工业企业中已经得到了广泛的应用，并得到了较快的发展。
二氧化碳压缩机工作原理及辅助系统调节控制系统及仪表故障诊断
7
叶轮
• 叶轮也称为工作轮。 气体在叶轮叶片的作用下， 跟着叶轮作高速旋转。气体 受旋转离心力的作用，以及 在叶轮里的扩压流动，使气 体通过叶轮后的压力得到了 提高。
•压缩机的应用
•液氨 •碳二氧化
•氨泵P 102 A/B
•增压 •增压
•成合
塔
•产品
•素尿
•CO2压缩机K102
二、机组主要单元及控制仪表
•排油
•动力油
•排油
•下移
•开大
•蒸汽调节阀
•二次油
•错油门和油动机
•来自电磁阀
•手柄 •排油
•危急遮断阀示意图
•主要控制及测量仪表
机组本体上的主要控制及测量仪表有调节控制用的电液转换器、 电磁阀、位置开关。 机组本体上附着有用于监控机组的仪表，包括温度、振动、位移 、速度、键相传感器。 机组用超速控制器及振动位移监测器3500 机组其它测量仪表有罗斯蒙特带HART协议的智能压力变送器列 及温度变送器。 机组控制系统TRICON TS3000。
离心式压缩机的工作原理如下：通过叶轮对气体做功，使 其动能和压力能增加，气体的压力和流速得到提高。然后大部 分气体动能转变为压力能，压力进一步提高。对于多级离心式 制冷压缩机，则利用弯道和回流器再将气体引入下一级叶轮进 行压缩，经过每一级叶轮后的气体的压力、温度升高，体积缩 小，直至最终达到工艺所需的压力。
•离心压缩机实体图
•叶轮
•转
•缸 体
子
•扩压器
•回流器
•进气口
•弯道
•缸 体
•出气口
•转 子
•转 子 •缸 体
•离心压缩机的结构组成
压缩机主机主要由定子、转子及支撑轴承、推力轴承、轴端密封 等组成。
CO2压缩机技术及应用(源自冰轮)
管路尺寸极小
热气除霜的效率高 当需要两个制冷温区时，是很好的解决方案
缺点：
工作压力相对较高，特别是在热气除霜的情况下 需要对系统停止运行时的压力进行有效控制
需要维护两种制冷剂的制冷系统
CO2侧的设计参数（不采用热气融霜）
系统设计压力(饱和吸气温度):40bar(+5℃)
CO2压缩机技术
烟台冰轮股份有限公司 产品开发部
螺杆型谱
开启单级 制冷 内容积比可调 内容积比可调 低压级 高压压缩机 半封 半封单机双级 单级 单机双级低压 单机双级中压 增压机 干式 喷油 工艺 干式 喷液 RCV RCU
开启单机双级
RCC
RCL RCH RSH RSC ACS ACL ACM AHC OFC OPC OFP OLP
安全阀设定:36bar(-10%MWP)
系统应急处理设定:34bar(-1℃) 排气越小，冷凝蒸发器效率
越高。 随着冷凝蒸发器换热温差的增加，整个制冷系统的总效率会降
低。
NH3/ CO2的复叠系统效率与其他制冷剂与CO2的复叠系统相比最 高。
CO2复叠系统的最优中间压力取决于很多参数(例如:高温制冷剂的种类， 制冷负荷的类型等等)。
1)具有中温区制冷负荷的系统：衡量中间负荷和复叠效率
中间压力应当尽可能的高，以降低高温级的负载。 中间压力的大小，由系统中中温制冷温度以及系统的压力决定。
中间负荷的大小
2)没有中温区制冷负荷的系统 中间温度由系统效率决定，
CO2系统的热气融霜流程
可采取的融霜方式
ICM阀2 ON / OFF ICM阀1 ON / OFF ICS阀2 ON / OFF
CO2热气融霜 缺点：压力高
我国离心压缩机的发展历程及未来技术发展方向
我国离心压缩机的发展历程及未来技术发展方向一、引言离心压缩机是一种广泛应用于工业领域的重要设备，其主要作用是将气体压缩成高压气体，以满足工业生产中的需要。
我国离心压缩机的发展历程可以追溯到上世纪50年代，经过多年的发展和研究，已经取得了显著的进步和成就。
本文将对我国离心压缩机的发展历程及未来技术发展方向进行详细介绍。
二、我国离心压缩机的发展历程1.初期阶段上世纪50年代初期，我国开始研制离心式空气压缩机。
当时由于技术水平有限，生产设备落后，所以离心式空气压缩机的性能和质量都比较低。
但在这个阶段中，我国取得了一些重要经验，并逐渐积累了一些基础技术。
2.改进阶段上世纪60年代初期，我国开始对离心式空气压缩机进行改进和升级。
通过引进外国先进技术和自主创新，在设计、制造、检测等方面都有了较大的进步。
在这个阶段中，我国离心式空气压缩机的性能和质量都有了很大提高。
3.成熟阶段上世纪70年代中期，我国离心式空气压缩机进入了成熟阶段。
在这个阶段中，我国离心式空气压缩机的性能和质量已经达到了国际先进水平，并开始向国际市场输出。
4.现代化阶段进入21世纪以来，我国离心式空气压缩机进入了现代化发展阶段。
在这个阶段中，我国离心式空气压缩机的设计、制造、检测等方面都有了很大提高。
同时，在新材料、新工艺、新技术等方面也取得了一些重要成果。
三、未来技术发展方向1.高效节能未来离心式空气压缩机的发展趋势是高效节能。
通过采用新材料、新工艺和新技术等手段，提高离心式空气压缩机的效率，并减少能耗。
2.智能化控制未来离心式空气压缩机的另一个重要发展方向是智能化控制。
通过采用先进的传感器、控制器等设备，实现离心式空气压缩机的智能化控制，提高其自动化程度和生产效率。
3.环保节能未来离心式空气压缩机还需要注重环保节能。
通过采用新材料、新工艺和新技术等手段，减少离心式空气压缩机对环境的污染，并减少其对能源的消耗。
4.多功能化未来离心式空气压缩机还需要具备多功能化。
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［ 中图分类号 ］Ｔ Ｈ ４ ５ ２ ［ 文献标志码 ］Ｂ ［ 文章编号］１ ０ ０ ４— ９ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２— ０ ０ ２ ７— ０ ３
０ 引 言
界 流行 的 四段式 结 构 ，即低压 缸 两段 ，高压 缸 两 段 ；低 压 缸与 汽轮 机直 连 ，高压 缸则 通过增 速 箱
隙 密封 方式 ，减 少 内漏 。
１ ． ２ 汽轮 机 的设 计
１ ． １ ． １ 缸 体外 观 对 于 压 缩 机 的 选 型 ，最 初 新 锦 化 机 的选 择
是 ：低 压 缸采 用水 平 剖分形 式 ；高压缸 采用 当今 世 界更 先 进 的筒形 形 式 ；汽轮 机则 采用 水 平剖 分 形 式 。经 过对 国内一 些现 有生 产 厂家 的考 察 ，最
吴志 大， ｌ 军 干
（ 灵 谷化工有 限公 司大 化肥分公司 ，江苏 宜兴 ２ １ ４ ２在压缩机制造界 是一个难点 ，新锦化 机械制造 有 限公司在 消化 吸收 国外
相关技术后进 行攻关 ，设计制造 出国内第 １台 ｃ ０ ： 离心式压缩 机 ，投运后 总体上运行状 况较好 ，但 还是有 各种 问题 出现 ，经过一系列技改后 ，现在 运行 工况 良好 。 ［ 关键 词 ］离心 式 ；ｃ ｏ 压缩机 ；首 台 ；国产 ・
通 碳素 钢 和 优 质 碳 素 钢 制 造 。 为 了 减 少 摩 擦 损
失 ，采 用数 控机 床加 工 隔板 的导流 叶 片 ，导 流 叶 片 部位 和次 级 的进 口部位 采用镍 钎 焊并 用螺 栓 紧
固。隔板为水平剖分式 ，各级间的水平接合面装
设 “ Ｏ” 形 圈 ，所 以无 气体 泄漏 。为 降低 油 的搅 拌 损失 ， 采 用 直接 润滑 式轴 承 ，径 向轴 承 为 带 喷 油 嘴 的 ５块 可倾 瓦式 轴承 ，推力 轴 承 为 两 面各 ６ 块 瓦 的带 喷油 嘴 的双 金斯 伯雷 式轴 承 ，带有 自动 调 心功 能 。 由于 采用 了直 接 润滑 ，提 高 了轴 承 的 冷却 效果 ，且 每 组轴 承都 有 ２个 瓦块 埋设 测 温热 电阻 ，监测 轴承 运行 时 的温度 变化 更准 确 、更灵 敏 。 叶轮 口环和 平衡 盘密 封件 采用 软材 料 、小 间
缸 体材 料采 用 １ ６ Ｍｎ 。压 缩 机 叶轮 采 用 三元 流模 化设计 ，叶轮 过盈装 配在 无键 的光 轴 上 。为 了减
少 摩擦 损失 ，叶轮 内表 面进行 高精 度加 工 ，全部
采用数控机床加工 ，表面光洁度非常高。叶轮的
盘和盖 焊接 时在 叶道 内加 入变 形 防止剂 和表 面整 形 剂 ，防止焊 接 变 形 ，同时 提 高 了表 面 光 洁度 。 为防止 表 面氧化 ，叶轮焊 后采 用真 空热 处理 。隔 板 为无 叶扩 压器 和 叶片 回流器 的组 合体 ，采 用普
第 ２期 ２ ０ １ ５年 ３月
中 氮
肥
Ｍ— Ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｎｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｕ ｓ Ｆ ｅ ｒ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
Ｎｏ ． ２ Ｍａ ｒ ．２ ０１ ５
国 内首 台 离 心 式 Ｃ Ｏ ２压 缩 机 的 设 计 、应 用 与 技 改
１ 压 缩机 的 选型 与设 计
１ ． １ 压 缩机 的 总体 设 计
１ ． １ ． ２ 压缩 机 内部部 件设 计 压 缩 机高 、低 压缸体 为筒 式缸 体 ，驱动 机一 侧 为筒 底 ， 自由端 作为筒 盖 敞开 ；内壳组件 为 筒
形组件 ，从 自由端插入 ，用限位器确定其位置 ；
蒸 汽 ，在汽 轮机 中部 抽 出一 部 分 ２ ． ５ ＭＰ ａ蒸 汽 ， 在 汽轮 机倒 数第 三级 叶轮 前注 入 ０ ． ５ ＭＰ ａ 低 压蒸 汽 ，最 终形 成 了主汽 、抽 汽 、注汽 、凝 汽为 一体
终笔者提出低压缸也采用筒形设计 ，这样不仅在 机组的运行可靠性 、设备的维护上都有好处 ，而 且 整 台机 组也 显得 美 观 。所 以压缩 机最 终 采用世
［ 收稿 日期 ］ ２ ０ １ ４ 一 ｌ １ — １ ４
［ 作者简 介］吴志军（ １ ９ ７ ２ 一 ）， 毕业 于江南大 学 ， 工程 师 ， 现 任灵谷化工有 限公 司副总经理兼 大化设 备经 理。
为 了平衡 全 厂 的各 级蒸 汽 ，汽 轮机 主蒸 汽采
・
２ ８・
中 氮 肥
第 ２期
用３ ． ８ Ｍ Ｐ ａ 过 热蒸 汽 ，为 配合尿 素 主框架 的使 用
侧 主 推瓦 的温度 还 在上 升 。可 以看 出 ，主 推瓦 的 温度是 明显偏 高 的 。为 了解 决这个 问题 ，经过 多
与汽 轮机 间接 连接 。
离 心式 压缩 机 与 传 统 的往 复 式 压 缩 机 相 比 ，
有着 占地面积小 、打气量大 、功耗小 、维护工作 量小 、连 续 运行 时 间长等 特 点 ，所 以在大 化肥 装 置设计时 ，尿 素生产工段 的 Ｃ Ｏ 压缩机 一般采 用离心式压缩机 。但 由于 Ｃ Ｏ ： 分 子量大 、在高 压 下 容易 凝华 等 特点 ，所 以在 当今 世 界能 够独 立