透平膨胀机分析和总结.docx

透平膨胀机是空分设备、天然气(液化石油气)分离设备和低温破碎设

备获取冷能所必需的关键部件，是保证成套设备稳定运行的心脏。其主要原理是将具有一定压力的气体在透平膨胀机中绝热膨胀，向外做功，消耗气体本身的内能，冷却气体本身，达到制冷的目的。

分类。

按轴承形式可分为气浮膨胀机和油浮膨胀机。气体轴承膨胀机适用于高速、轻载、小流量的小型设备，油润滑轴承适用于大流量、重载、低速的设备。根据气膜承载原理，气体轴承分为静压轴承和动压轴承。气体轴承以其功耗低、适用转速范围广、对工质气体无污染、设备简单等优点得到了广泛的应用，提高其承载能力和稳定性已成为世界各国研究人员的研究热点。

气体轴承透平膨胀机。

气体轴承透平膨胀机运行平稳、转速高、效率高，不需要维修、保养、检修等，适用于空气、氢气、氦气、天然气和各种混合气体。目前，自行设计生产的气体轴承膨胀机已应用于空分设备、化工尾气回收、天然气液化装置、氦气制冷机等，并可根据用户的各种特殊要求和特殊气体进行设计生产。

氦轴承透平膨胀机。

氦气轴承透平膨胀机的润滑介质为氦气。由于其特殊的气体性质，具

有小分子、低粘度的特点，增加了提高其承载能力、保持高效稳定运

行的难度。低温系统关键技术小组的科研人员完成了KM3、KM4等空间环境模拟用氦气轴承透平膨胀机和氦气制冷系统的设计与制造。氦液化器使用的最小的氦气轴承透平膨胀机转子直径为7mm，转速为56万转/分。2012年，应用于在20K(即-253℃)下提供2000W冷能的氦气透平膨胀机成功完成了各项低温性能试验。

氦气透平膨胀机稳定性好，转速、流量、透平出口温度均达到设计要求，最高转速达118,700rpm，绝热效率达73%以上。2014年，应用于20K提供10000W冷能的氦气制冷机透平膨胀机通过验收，转速82000rpm，绝热效率78%以上。因此，形成了具有自主知识产权的大型氢氦低温制冷关键技术--高性能、高稳定性氦气透平膨胀机的设计、制造及控制技术。目前，大向心度的反应式透平膨胀机还没有达到自身生产能力的极限值，特别是由于其结构简单、等熵效率高，所以在国内外的低温技术中得到了广泛的应用。