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成果名称:大型尿素装置宽工况节能型二氧化碳
离心压缩机的关键技术研究及其应用
申请单位:西安交通大学
成果编号:鉴字[教DF2004]第002号
鉴定日期:2004年4月26日
学 科:机械
成果简介:
本项目经过近14年的理论研究、试验验证以及工业应用，在二氧化碳离心压缩机设计理论、方法和叶轮制造技术方面，取得了重要创新成果，主要包括：
1．在化工介质三元叶轮S2流面反问题设计方法中，首次提出了气体物性参数分段计算方法，成功地解决了化工介质三元叶轮设计计算中经常发散的难题，大大缩短了计算时间，并提高了计算准确性；
2．基于全三维湍流流场计算与实验设计和响应面技术相结合的优化理论，建立了三元叶轮的设计方法，开发了相应技术；
3．研究并开发了三元叶轮四坐标联动数控加工技术和软件，使加工成本大大下降；
4．研究并开发了旋转叶轮的真空钎焊及整体热处理工艺，并在产品中成功应用；
5．研究并开发了17个不同流量系数的三元叶轮模型级，覆盖了尿素装置二氧化碳离心压缩机高、低压缸模化设计的整个范围，为成功研制高性能多级离心压缩机奠定了重要基础。
6．详细研究了二氧化碳离心压缩机高压缸转子在不同转速，不同流量工况下轴向力的变化规律，从而避免了由此引发的高压缸转子在开车过程中易发生窜轴烧瓦的事故；
7．研制的小流量工况二氧化碳离心压缩机，在22000Nm3/h的工况下可实现二回一和四回三防喘阀全部关闭，相对同类规格的国外机器节能10％以上。该机已在中石化安庆分公司大型化肥装置运行一年以上，取得了满意的效果；
8．该技术研制的增产节能型二氧化碳压缩机高压缸三元流子及内缸，在驱动透平耗汽量及低压缸不变的条件下，可增产10％。
项目技术鉴定委员会一致认为：该项目开发了具有我国自主知识产权的化工介质宽工况、节能型二氧化碳离心压缩机设计、制造技术，用其所研制的二氧化碳离心压缩机，总体气动性能优于国际先进水平，突破了离心压缩机叶轮出口相对宽度的使用极限和同类机器稳定工况的最小流量极限，能耗下降10.2%，该项技术居国际领先水平。
该成果提升了我国流体机械设计制造技术的国际核心竞争力，取得了较好的经济效益，具有很高的推广应用价值。
本成果已在年产52万吨和48万吨大型尿素装置增产节能和新机器研制中工业应用。下一步将加大力度推广，争取3～5年时间内基本完成国内30多套大型尿素装置进口二氧化碳压缩机组的国产化技术更新。本成果研制出的超小流量工况（18000～22000Nm3/h）二氧化碳离心压缩机，可在18/30合成氨/尿素装置中替代往复式压缩机使用。因此，本成果还可在煤化工应用领域中推广使用。
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