Вопрос 3.13. Регулирование производительности поршневых компрессоров

Вопрос 3.12. Системы смазки компрессора

Узлы компрессора смазываются разбрызгиванием, циркуляцией масла под напором, развиваемым масляным насосом, лубрикатора­ми и консистентной смазкой через шприцмасленки.

Разбрызгиванием смазываются коренные подшипники коленча­того вала и некоторые другие детали компрессора. Разбрызгиванию масла способствуют детали, которые периодически погружаются в масляную ванну картера при вращении коленчатого вала.

Циркуляция масла под давлением осуществляется шестеренча­тым насосом и лубрикаторами. Шестеренчатый насос забирает мас­ло из картера и направляет его в холодильник, где оно охлаждается водой. Из холодильника масло идет в фильтры грубой и тонкой очи­стки. Основная часть масла идет к кривошипному валу. Внутри вала имеются каналы, соединяющие места его трения о подшипники, и каналы или трубки, ведущие к головкам шатунов. Таким образом, смазывается весь кривошипно-шатунный механизм. Масло, вытека­ющее из подшипников, стекает в картер компрессора. Часть масла идет на смазку вспомогательных механизмов, как, например, регулятор скорости. Часть масла из напорной линии направляется через кла­пан в картер при увеличении давления.

До пуска компрессора шестеренчатый насос не работает, так как он приводится в действие от кривошипного вала. Поэтому перед пус­ком надо прокачать масло ручным насосом.

Лубрикаторная смазка предназначена для подачи масла к цилин­драм компрессора и двигателя. Поскольку в этих местах излишек масла вреден, то подача масла идет строго ограниченными порция­ми. Порции подаются поршневыми насосами лубрикатора, управля­емыми кулачками распределительного вала. Число лубрикаторов равно числу мест лубрикаторной смазки.

Следует отметить, что выпускаются компрессоры без системы смазки цилиндров и сальников. Такие компрессоры полнее отвечают требованиям безопасности, поскольку исключается возможность об­разования нагара, взрывоопасных смесей перекачиваемого газа и мас­ла. Кроме того, в некоторых технологических процессах практически недопустимо применение компрессоров со смазкой. В этом случае система смазки с помощью лубрикатора отсутствует.

Для смазки компрессоров применяются (в зависимости от часто­ты вращения вала компрессора и температуры газа при сжатии) ком­прессорные масла с вязкостью

(10...30) • 10^-6 м²/с (при 100 °С) и тем­пературой застывания не выше -10 °С, а также турбинные масла, авиа­ционные масла и др.

-101-

Расход сжатого газа часто изменяется в широких пределах в зави­симости от нужд потребителя, особенностей режима работы аппара­тов и машин, к которым подается газ. Кроме того, номинальная пода­ча выпускаемых компрессоров не всегда соответствует требованиям потребителя. Возникает необходимость регулировать подачу комп­рессора. Регулирование возможно следующими способами:

1. Изменением частоты ходов поршней.

2. Изменением мертвого пространства в цилиндре.

3. Перепуском газа с выкида во всасывающую линию.

4. Дросселированием потока на приеме у компрессора.

5. Воздействием на клапаны компрессора.

6. Остановками компрессора.

Для изменения частоты ходов поршней необходимо изменить ча­стоту вращения коленчатого вала. При этом регулировании подачи не возникает перераспределение отношения давления между ступе­нями, конструкция компрессора не усложняется. Обычные приводы компрессора (электродвигатель переменного тока и двигатель внут­реннего сгорания) не допускают изменения частоты вращения вала в необходимых пределах и с достаточной экономичностью.

Влияние мертвого пространства на объем, всасываемый в цилиндр, было рассмотрено выше. При многоступенчатом сжатии дополнительное пространство, увеличивающее мертвую зону, должно быть у первой сту­пени, так как именно ее характеристика влияет в этом случае на подачу.

Перепуск газа с выкида на всасывание естественно ведет к значи­тельному увеличению удельной работы. Выгодно осуществлять пе­репуск после I ступени компрессора, что существенно сокращает по­тери энергии. Устройство для перепуска устанавливается после меж­ступенчатого холодильника для уменьшения объема газа, проходя­щего через перепускной вентиль.

Дросселирование потока на приеме компрессора также приводит к увеличению расхода удельной работы и росту степени сжатия и тем­пературы у последней ступени.

На нагнетательный (или всасывающий) клапан компрессора мож­но воздействовать, удерживая его в открытом состоянии после пере­хода цилиндра к периоду всасывания (или нагнетания при воздей­ствии на всасывающий клапан). Этим достигается обратный переток газа из нагнетательного патрубка в цилиндр или из цилиндра во вса­сывающий патрубок. От длительности удержания клапана в откры­том состоянии зависят эффективность наполнения цилиндра новой порцией газа и подача компрессора.

-102-

В компрессорной станции с большим числом компрессоров ра­ционально изменять подачу газа, останавливая необходимое число машин. Такой способ экономичен и удобен при необходимости пере­хода на новую подачу на длительный период.

В практике использования компрессоров чаще применяют регу­лировку подачи отключением компрессоров на компрессорной стан­ции и изменением мертвого пространства подсоединением к цилин­дру дополнительных полостей.

Вопрос 3.14. Турбокомпрессоры, принцип работы, схема

Лопастные компрессоры подобны по принципу действия лопаст­ным насосам, в которых повышение давления воздуха или газа осно­вано на принципе сообщения им большой скорости, преобразуемой затем в давление.

Область применения турбокомпрессоров - это низкие и средние давления и большие производительности. Здесь также применяются центробежные и осевые типы лопастных машин. Лопастные комп­рессоры бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

Как и во всякой центробежной машине, основной частью их яв­ляются рабочие колеса, при помощи которых передается энергия от двигателя к сжимаемому газу.

Уравнение для определения теоретического напора, создаваемо­го колесом центробежного насоса и формула Эйлера, уравнение (2.5) справедливы и при расчете центробежных компрессорных машин.

Правда через колесо турбокомпрессора протекает не капельная жидкость, а газ, вследствие чего рассматриваемые нами процессы не­сколько усложняются из-за изменения плотности газа при изменении его давления. Однако существующие внутри колеса разности давле­ний так малы, что расчет можно вести по средней удельной плотности.

Рабочее колесо центробежной машины сообщает протекающему газу тем больший напор, чем больше будет окружная скорость на выходе из колеса. На величину окружной скорости накладывает ог­раничение прочность колеса. В настоящее время при выполнении колес из легированной стали в одном колесе можно получить степень сжатия ξ = 1,25...1,5.

Если требуется получить большие степени сжатия, то сжатие газа осуществляется последовательно в нескольких колесах. Скорость газа при выходе его из рабочего колеса велика и достигает 160...170 м/с, т.е. газ обладает большой кинетической энергией.

Для преобразования кинетической энергии газа в давление в неподвижном корпусе турбомашины обычно предусматривают

-103-

направляющий аппарат, реже безлопаточный диффузор, в котором скорость газа уменьшается и увеличивается его напор.

Компрессор типа 43ГЦ2-100/5-100 предназначен для компримирования нефтяного газа и подачи его в высоконапорную систему рас­пределения при газлифтной эксплуатации скважин. Состоит он из электродвигателя, соединенного через мультипликатор с двумя кор­пусами сжатия: низкого (КНД) и высокого (КВД) давлений.

Корпус - стальной кованный цилиндр с вертикальным разъемом, закрываемый толстостенными крышками. Внутри него расположен аэродинамический узел с ротором неразборного типа, рабочие коле­са которого крепятся на валу на горячей посадке. Для предотвраще­ния утечек газа предусмотрены гидравлические (масляные) конце­вые уплотнения. Опоры валов компрессора и мультипликатора - под­шипники скольжения.

Рис. 3.12. Турбокомпрессор:

а - продольный разрез; б - установка на фундаменте; 1 - компрессор;

2 - мультипликатор; 3 - электродвигатель; 4 - фундамент; 5 - маслобак;

6 - внутренняя газовая коммуникация

-104-

Мультипликатор - одноступенчатый горизонтального типа с эвольвентным зацеплением. Охлаждение сжимаемого газа - воз­душное. Охлаждение приводного электродвигателя - антифризом (смесь 60% триэтиленгликоля с водой) или в летнее время - водой с расходом 0,02 м³/с при давлении 0,294 МПа и температуре 30 °С.

Система смазки - циркуляционная принудительная со свободным сливом масла в бак. Во избежание износа подшипников в уплотне­ний во время пуска и остановки в маслосистеме и системе уплотне­ний предусмотрены рабочие и резервные маслонасосы с приводом от электродвигателей.

В зависимости от молекулярной массы компримируемого нефтя­ного газа изготавливают пять модификаций компрессоров, различа­ющихся зубчатыми парами мультипликатора, обеспечивающими со­ответствующую частоту вращения роторов.

Рис 3.13. Центробежный компрессор 43ГЦ2-100/5-100:

1 - корпус высокого давления; 2 - корпус низкого давления; 3 - мультипликатор;

4- электродвигатель; 5 - агрегат смазки; 6 - блок маслоотводчиков низкого давления;

7 - блок масловодоотводчиков высокого давления; 8 - агрегат уплотнений

-105-

В комплект поставки компрессора 43ГЦ2-100/5-100 входят бло­ки промежуточного и концевого сепараторов, блоки промежуточно­го и концевого аппаратов воздушного охлаждения масла, арматура, система автоматики и защиты.

Система автоматики и КИП обеспечивает дистанционный пуск и останов компрессора; антипомпажную защиту; регулирование и кон­троль основных параметров; предупредительную и аварийную сиг­нализацию; блокировку, разрешающую пуск компрессора после вы­полнения всех предпусковых операций; отключение компрессора при аварийных режимах.

Дата добавления: 2014-11-06