来源：国际透平机械

第15届透平机械年度研讨&透平机械展会会于2021年12月中旬在休斯顿成功举办。此次展会采用线下方式，参会人数相比上一届（2019）仅下降了30%。来自不同国家的参会者对举办线下会展表示非常满意。

关于超临界CO2

该主题研讨会由德克萨斯A&M大学透平机械实验室主任Eric宣布开启。技术性交流会为期三天。西南研究院（SwRI）发表了关于超临界CO2动力循环的讨论。关于该技术的转化相关的讨论已有数十年甚至更长时间，但是商业应用才刚开始，譬如韩华电力系统用的系统。

相比传统的热源能量转换包括传统的化石和替代能源，超临界CO2动力循环（sCO2））会提供较高的热效率。由于设备占地小且设计模块化，因此超临界CO2动力循环系统会降低大量成本。另外，sCO2允许快速的循环负载，可以平衡太阳能和风能的功率波动。

对CO2进行压缩并非一项新技术。但是作为液体在较低蒸汽压力或较高压力以及低温下已经实现了压缩。接近超临界压力和温度的压缩具有低能量头要求的优势。从1233psi（动力循环理想的进口压力）压缩至3916psi，只需要一台单级压缩机。压缩所需的功率很少，热效率就会增加。

SwRI机械领域的团队领导Stephan曾列出了SCO2的一些流体特性，譬如低比热，高密度，高导热性等。意味着特相同条件下仅需建造一个单级高速压缩机，并非多级低速机器。

但是仍然面临挑战。例如，在液态和超临界流体之间的sCO2过渡阶段，密度和焓值仍有大幅度波动。且存在机械不稳定性、流量以及潜在阻塞等问题。

较高的气体平均密度和较高的速度导致了高的机械不稳定性的潜在可能性。在SCO2压缩机的设计中，还需要在空气动力学和旋转动力学之间找到适当的平衡，因为这两个领域存在冲突。

油&气压缩机

埃利奥特公司对油&气行业所用的各种压缩机和鼓风机做了概述。其中包括冶炼领域压缩机、膨胀机、汽轮机和燃机的基本知识、用途和运行。

现代冶炼采用的透平机械广泛，要求它们在苛刻的流体条件下灵活运行，且寿命要长，维修停机要最少。在冶炼服务领域，流体具要求独特的空气动力，材料，结构设计挑战，包括富气，气体流道温度高，腐蚀，易燃，有时有毒等。这些要求使得冶炼行业透平机械在设计、总成、控制、应用和运行上变得复杂且由挑战性。还讨论了运行和技术细节，以及透平和压缩的应用，例如气体增压，制冷，氢气再循环，吹扫气体压缩，焦炭气体压缩，改造炉回收压缩，蒸汽轮机驱动，燃机驱动等。

还继续讨论了埃利奥特公司压缩机中使用的材料，叶轮一般采用低合金钢（4140/4340）以及马氏体不锈钢，不采用奥氏体刚，因为强度不够。材料的选型应当考虑适合的材料，从而消应力腐蚀裂纹（SCC）的风险。

另一方面，压缩机轴通常由低合金钢制成。仅在高度腐蚀性流程气体中轴选用用不锈钢材质。轴一般不会有SCC风险。联轴器会有，而轴不会有。内部静止部件通常由结构碳钢制成，铸件采用碳钢。在有热处理情况下，压力容器碳钢可容许最低零下50℉的温度。增加镍含量可允许较低温度，可采用覆层处理腐蚀问题。

埃利奥特还在另外一场研讨会总介绍了烯烃用透平机械。众所周知，烯烃主要用于石油化工合成、塑料、合成橡胶以及化纤产品。会上主要介绍了塑料行业使用的各种压缩机、膨胀机和蒸汽机。

塑料制造流程譬如乙烯装置采用多种透平机械，这些机械必须在苛刻的流体条件下灵活运行，且要长寿命和最小维修停机时间。裂解气进气，丙烯和乙烯制冷压缩机组几乎都是量身定制以满足高流量、高效的要求。在乙烯装置中，流体面临与富气关联的空气动力、材料和结构方面的挑战，同时还有阻塞以及高的流道温度。

埃利奥特已经开发了一种工业流程离心压缩机，可以处理高流量。在离心压缩服务例如LNG和烯烃应用中采用逐渐增高的流量系数级自20世纪90年代以来成为一种趋势。

对于工业流程离心压缩机应用，通过给定尺寸的压缩机达到较高流量可降低资金成本。达到高流量的关键技术就是高流量系数（设计φ＞0.12）以及具有高流量系数（设计φ＞0.20）空气动力结构为特色的闭式叶轮。

涉及高流量（VHF）系数结构的应用自2010年以来仅应用过一次。埃利奥特已经长期对高流量级的族系做了研究，标准设计流量系数为0.24，高机械马赫数（Mu）为0.88。在满足机械强度和转子动力学稳定性的相关目标同时对级的空气动力性能（范围和效率）进行了优化。

VHF样机叶轮有一个封闭式混流出口，有7个全叶片和7个分流叶片。

为了优化设计，对叶轮做了各种调整。在静止部件一侧做了一些小改动，譬如混流扩压器、扩压控制器交叉流道以及低叶片数回流通道。这种变动在整个范围对VHF级的高效产生作用。

在现实世界，这些设计调整可减少机组重量。例如最近的两个工厂订单都采用VHF级家族产品，其中重量减少了23~24%，益处有流量增加32%，性能特性更好。另外试验得到的性能比预测到的性能更好。