新型氦气体轴承透平膨胀机的研制

着重介绍所开发的新型氦气体轴承透平膨胀机的主要设计参数及关键部件的结构，该氦气体轴承透平膨胀机用于空间环境模拟的氦制冷系统，在设计中，利用多目标优化程序获得了较好的热力性能及较高的失稳转速，同时还开展了不同工质的相似模化研究，以便更好地预测氦透平膨胀机的热力性能，为了测试透平膨胀机的热力性能及机械性能，进行了多次的常温空气试车及液氮级温度低温试车，试验结果及现场实际车结果表明氦气体轴承透平膨胀机具有优异的热力性能及机械性能，满足了神舟号飞船发射前的热真空试验要求。     

低温氦气体轴承透平膨胀机的设计

针对我国氦透平膨胀机的研制任务，设计了一台氦气体轴承透平膨胀机。从机械性能方面就该氦透平膨胀机开展了理论与试验研究，以高稳定性为主要目标进行了氦透平膨胀机的结构设计，实现了绝热及密封、快速装拆等要求。氦透平常温、低温实验证明该机具有良好的热力性能及机械性能，本文侧重于对该氦透平膨胀机结构设计的探讨。     

一种新的低温透平膨胀机优化设计方法

为了提高低温透平膨胀机的等熵效率，正确选择影响透平膨胀机性能的各主要参数（特性比u^-1,反动度ρ及轮径比μ）十分重要。为此，提出了一种新的基于遗传算法（Genetic Algorithm)的透平膨胀机优化设计方法，该优化方法无需给出显式的目标函数，无需求导和微分，可以方便地加入专家经验以提高搜索效率，并且在优化过程中可以全面地考虑约束条件，优化结果能够直接用于实际，应用该优化设计方法对一小流量低温透平膨胀机（用于逆Brayton循环制冷机）的设计变量进行优化，结果表明该优化设计方法是行之有效的。     

氦制冷系统气体轴承透平膨胀机设计

描述了氦制冷系统的流程设计,根据流程确定系统关键部件透平膨胀机的参数,设计并研制了一台氦气透平膨胀机.为达到氦透平膨胀机高速稳定性及高绝热效率的要求,采用NREC对氦透平膨胀机优化通流部分,采用FLUENT分析气体轴承性能,优化气体轴承机构,采用ANSYS分析优化转子结构参数,提高转子临界转速.现场试验结果表明优化设计后的氦透平膨胀机,在转速12万转/分钟稳定运行,绝热效率达到72％以上,达到了系统设计要求.     

160万m~3/d天然气透平膨胀机的研制

介绍了160万m3/d天然气透平膨胀机的设计参数和运行参数,重点分析了透平膨胀机设计中遇到的问题及解决措施,调整设计参数和运行参数后,透平膨胀机运行性能良好,最后总结了天然气透平膨胀机设计中的经验教训。     

空气制冷机中小流量透平膨胀机的试验研究

研制开发了一个小型透平－逆Brayton循环空气制冷机系统。简要介绍了制冷机系统的研制意义及组成，对研制的小型空气制冷机系统进行了试验研究，着重研究了高速气体轴承低温透平膨胀机的热力学性能及机械性能。试验结果表明，在设计工况下研制的低温透平膨胀机具有较高的效率，且能稳定工作于设计转速。此外降温试验表明，研制的小型空气制冷机能达到设计要求的制冷温度－70℃。     

低温氦气体轴承透平膨胀机实验系统设计

设计了一套氦透平膨胀机实验系统,该系统可以用来对工作在液氢—常温区范围内的不同规格的氦透平膨胀机进行性能测试,还可以用于开展以氦为工质的低温环境下透平膨胀机实验研究,以期掌握氦透平膨胀机的关键技术并进一步提高氦透平膨胀机的性能。     

大功率氦气透平膨胀机的设计

介绍了大型氦气制冷机系统应用中的关键设备,大功率氦气透平膨胀机的设计。在设计中,充分考虑了大功率透平大流量,高压降的特点,对转子、气体轴承系统进行了设计、校核及优化。同时对通流部分的气动性能进行了模拟计算,得到了较高的通流效率。试验结果表明,透平膨胀机满足了10 k W@20 K制冷机系统要求,设备运行稳定。     

人工神经网络在透平膨胀机性能转换中的应用

为进一步研究透平膨胀机使用不同种工质时力性能的转化问题，在自行提出的透平膨胀机性能预测方法的基础上，应用人工神经网络，建立了一种新型的透平膨胀机热力性能转化方法，经实验结果验证，该方法合理有效。     

Rotoflow公司天然气透平膨胀机改造设计

罗列了Rotoflow公司天然气透平膨胀机改造设计过程中遇到的问题,详细介绍了改造内容。改造后的膨胀机现场运行性能良好,完全可以替代同类型进口透平膨胀机。     

Flow field analysis of high-speed helium turboexpander for cryogenic refrigeration and liquefaction cycles

Turboexpander constitutes one of the vital components of Claude cycle based helium refrigerators and liquefiers that are gaining increasing technological importance. These turboexpanders which are of radial inflow in configuration are generally high-speed micro turbines, due to the low molecular weight and density of helium. Any improvement in efficiency of these machines requires a detailed understanding of the flow field. Computational Fluid Dynamics analysis (CFD) has emerged as a necessary tool for the determination of the flow fields in cryogenic turboexpanders, which is often not possible through experiments.In the present work three-dimensional transient flow analysis of a cryogenic turboexpander for helium refrigeration and liquefaction cycles were performed using Ansys CFX®, to understand the flow field of a high-speed helium turboexpander, which in turn will help in taking appropriate decisions regarding modifications of established design methodology for improved efficiency of these machines. The turboexpander is designed based on Balje's n_sd_s diagram and the inverse design blade profile generation formalism prescribed by Hasselgruber and Balje. The analyses include the study of several losses, their origins, the increase in entropy due to these losses, quantification of losses and the effects of various geometrical parameters on these losses. Through the flow field analysis it was observed that in the nozzle, flow separation at the nozzle blade suction side and trailing edge vortices resulted in loss generation, which calls for better nozzle blade profile. The turbine wheel flow field analysis revealed that the significant geometrical parameters of the turbine wheel blade like blade inlet angle, blade profile, tip clearance height and trailing edge thickness need to be optimised for improved performance of the turboexpander. The detailed flow field analysis in this paper can be used to improve the mean line design methodology for turboexpanders used in helium refrigeration and liquefaction cycles.     

增压透平膨胀机变工况转子轴向力的估算

介绍了增压透平膨胀变工况转子轴向力估算的有关近似公式，通过几个典型变工况转子轴向力的计算结果，分析了增压透平膨胀机的转子轴向力随工况变化的变化趋势。     

透平膨胀机新型动压径向气体轴承的试验研究

对一种用于高速低温透平膨胀机的新型平箔式箔片径向动压气体轴承进行了试验研究，试验箔片径向轴承的直径为φ２５．０ｍｍ，在１５０Ｎｍ＾３Ｏ２／ｈ制氧机用透平膨胀机上达到了１２．１６万ｒ／ｍｉｎ，超速４％的良好试验效果，通过对多种组合结构参数的轴承－转子系统稳定性能的分析，得出了最佳实验结构参数的范围，为今后在透平膨胀机上开发及应用新型平箔径向动态气体轴承提供了设计依据。试验结果表明，此种结构的箔片轴承     

透平膨胀机增压能力显著下降的原因分析及处理

分析了空气透平膨胀机增压能力显著下降的原因,找出了存在的问题,提出了改进措施,实施后,运转恢复正常。     

低温氦透平膨胀机的研究进展

对低温氦透平膨胀机的近期研究进展进行了介绍，特别指出了动压气体轴承在透平膨胀机中的应用现状与前景。     

空气制冷机微机动态测试系统及分析软件的开发

针对空气制冷机系统实验台的特点 ,设计了一套微机动态测试系统及数据分析、处理软件 ,可方便快捷地对空气制冷机系统的机械性能、热力性能进行测量及在线分析     

福建三钢10000m~3/h空分设备特点、工程建设及安装运转

福建三钢 10 0 0 0m3 /h空分设备为杭氧成套生产 ,为分子筛吸附、带高效增压透平膨胀机、规整填料塔和全精馏无氢制氩工艺。经三个月运行 ,2 0 0 1年 8月已进行考核。该套空分设备设计合理、技术先进、设备配套合理、经济效益显著     

两起膨胀机烧瓦事故原因分析及教训

神马集团尼龙化工有限公司空分设备的透平膨胀机 ,因电网两起晃电事故 (电压瞬时波动 )造成停车 ,又因为操作失误和联锁装置有缺陷 ,造成烧瓦事故 ,教训深刻。     

一起透平膨胀机故障的原因分析及处理

分析了透平膨胀机损坏的原因,介绍了处理措施,通过增加一电磁阀控制气体进透平膨胀机和分馏塔的流路,以杜绝此类故障的发生。