Центробежные компрессоры: Центробежный компрессор: устройство и принцип работы

Содержание

Центробежный компрессор: устройство и принцип работы

Центробежные компрессоры представляют собой оборудование, входящее в группу компрессоров динамического типа с радиальной конструкцией. Главным преимуществом установок данного типа является их высокая производительность, которая в разы превышает показатели компрессоров других видов. Благодаря этому, центробежные воздушные компрессоры, устройство которых позволяет использовать их при интенсивной эксплуатации, широко используются в промышленных масштабах – в нефтеперерабатывающей отрасли, металлообработке и других сферах деятельности.

Центробежные компрессоры – устройство и основные элементы

Компрессорные установки, состоящие в группе оборудования центробежного типа, представляют собой широкое разнообразие агрегатов, различных по своим характеристикам и техническому оснащению. Но при этом, центробежным компрессорам характерно общее стандартное оснащение. Так, оборудование данного типа включает в себя такие основные элементы, как:

  • корпус оборудования;
  • патрубки – входное и выходное устройства;
  • рабочие колеса;
  • диффузор;
  • привод – может быть различных типов (дизельный, электрический и другие).

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом компрессоров, реализуемых ООО ГК «ТехМаш». 


Конструкция центробежных установок может быть различной в зависимости от количества в оборудовании следующих элементов:

  • ступеней – одно- и многоступенчатые;
  • роторов – однороторные и многороторные.

Кроме того, устройство центробежных компрессоров также имеет классификацию и по типу корпуса:

  • Установки с разъемом корпуса горизонтального типа – в данном случае корпус имеет горизонтальное разделение на две части. Подобные особенности конструкции установки обеспечивают легкий доступ к ротору оборудования в случае необходимости. Используются агрегаты данного типа при необходимости получения давления с показателем ниже 60 атмосфер.

  • Оборудование с разъемом корпуса вертикального типа – данное оборудование устанавливается в специальный цилиндр и применяется в технологических процессах, где уровень давления доходит до 700 атмосфер. При этом цилиндр содержит такие же диафрагмы и ротор, как и оборудование, корпус которого имеет горизонтальный разъем.

  • Установки, оснащенные редуктором – данное оборудование, как правило, оснащено несколькими валами и редуктором, обеспечивающим передачу движения с мотора на вал. Применяются подобные компрессоры при необходимости получения давления с показателем ниже среднего.

Действие центробежных компрессоров

Устройство и принцип работы центробежных компрессоров основаны на динамическом сжатии газообразной среды. Основным элементом данного оборудования является ротор, оснащенный валом с рабочими колесами, расположение которых симметрично. В процессе работы оборудования, на частицы газа действует сила инерции, которая возникает благодаря наличию вращательного движения, совершаемого лопатками колеса. При этом происходит перемещение газа от центра компрессора к краю рабочего колеса и в результате газ сжимается и приобретает скорость. Далее скорость газа снижается и последующее сжатие происходит в круговом диффузоре – кинетическая энергия переходит в потенциальную. На следующем этапе газ поступает в обратный направляющий канал и переходит в следующую ступень установки.

Важным отличием центробежных установок от оборудования другого типа является отсутствие контакта между маслом и газом. В случае с агрегатами данного типа требования к смазке рабочих элементов оборудования значительно ниже, нежели в установках объемного действия. При этом смазка полностью защищает от ржавчины элементы оборудования, а масло, имеющее слабое окисление, смазывает зубчатые колеса, уплотнения и подшипники максимально эффективно.

Так, работа компрессора центробежного имеет достаточно простой принцип действия и основывается на вращательном движении лопастей рабочего колеса, который является одним из главных рабочих элементов установок центробежной группы. При этом, данному оборудованию характерно быстрое повышение уровня давления и достижение его максимальной величины за короткий период работы агрегата.

Одна из главных особенностей установок данного типа заключается в зависимости потребляемой оборудованием мощности, давления сжимаемого газа и его коэффициента полезного действия от уровня производительности компрессора. Характер и степень данной зависимости указывается в рабочих характеристиках установок, при этом индивидуально для каждой модели оборудования.

Конструкция, а также принцип работы центробежных компрессоров являются достаточно простыми в сравнении с установками других типов. Данная особенность позволяет получить сразу несколько преимуществ – возможность длительного срока использования оборудования при его интенсивной эксплуатации и высоком уровне эффективности работы. При этом, данное оборудование на протяжении всего периода использования требует минимального технического обслуживания, а в случае необходимости, легко поддается ремонту при поломках различных типов.

Устройство, применение и преимущества центробежных компрессоров

Центробежный компрессор представляет собой динамический компрессор радиального типа. В отличие от компрессоров, работающих по принципу вытеснения, центробежные компрессоры работают при постоянном давлении. Прямое назначение таких установок — это сжатие газа в небольшом объеме, при этом одновременно увеличивается давление и температура сжимаемой среды.

Итак, как работает центробежный компрессор?

Воздух засасывается в центр вращающегося рабочего колеса с радиальными лопастями и прижимается к центру центробежной силой. Это радиальное движение воздуха приводит к повышению давления и генерированию кинетической энергии. Перед тем, как воздух направляется в центр рабочего колеса, кинетическая энергия также преобразуется в давление, проходя через диффузор и спираль.

Схема многоступенчатого однопоточного центробежного компрессора

а – продольный разрез; б – разрезы рабочего колеса и лопаточного диффузора; 1 – вал; 2 – диффузор; 3 – лопатки ОНА; 4,5 – уплотнения; 6 – рабочее колесо; 7 – рабочие лопатки; 8 – корпус компрессора

На каждой ступени компрессора давление воздуха повышается. В зависимости от требуемого давления число ступеней сжатия в центробежном компрессоре может варьироваться для достижения более высокого давления. Такое многоступенчатое сжатие часто используется в нефтегазовой и перерабатывающей промышленности. В установках очистки сточных вод, напротив, используются одноступенчатые установки низкого давления для достижения желаемого перепада давления.

В современных моделях центробежных воздушных компрессоров для привода рабочих колес используются сверхскоростные электродвигатели. Благодаря этому достигается компактность компрессора, так как отсутствует редуктор и соответствующая система смазки. Таким образом, такой компрессор подходит для применения там, где необходим стопроцентный безмасляный сжатый воздух.

Одним из наиболее важных факторов для центробежного компрессора является эффективность компрессора при полной нагрузке. Однако потребление воздуха на заводе всегда колеблется, поэтому система контроля мощности необходима для обеспечения стабильной работы компрессора. Это достигается с помощью направляющих лопаток, которые устанавливаются перед входом в первую ступень сжатия. Это необходимо для подачи воздуха с постоянным давлением нагнетания в соответствии с требованиями расхода воздуха.

Преимущества центробежных компрессоров

  • Низкий вес, легкость проектирования и производства.
  • Подходит для непрерывного подачи сжатого воздуха, например, в систему охлаждения.
  • Безмасляный воздух н выходе из компрессора.
  • Меньшее количество трущихся деталей.
  • Высокая скорость потока.
  • Относительно энергоэффективен.
  • Широкий диапазон скоростей вращения рабочих колес.
  • Центробежные компрессоры надежны и недороги в обслуживании.
  • Для установки центробежного компрессора не требуется специальный фундамент.

Стоит отметить, что центробежные компрессоры не подходят там, где требуется сжатие до высоких давлений, а также, важно избежать вибраций установки из-за высокой скорости вращения рабочих колес, так как даже незначительный дисбаланс может привести к выходу компрессора из строя.

Применение центробежных компрессоров

  • Пищевая промышленность — центробежный компрессор обеспечивает отсутствие масла.
  • Центробежный компрессор удовлетворяет самым высоким требованиям к сжатому воздуху.
  • Нефтеперерабатывающая отрасль, переработка природного газа.
  • Охлаждение, кондиционирование воздуха, системы HVAC.
  • Воздухоразделительные установки.

Последней тенденцией в производстве центробежных компрессоров стал их модульный принцип проектирования — компрессорные установки собирают из типовых модулей, дабы сократить затраты и эксплуатационные расходы. Использование таких модулей сокращает общее количество компонентов, затраты и ускоряет последующую сборку агрегата.

Наша компания предлагает приобрести современные центробежные компрессоры SAMSUNG TECHWIN, а также другое высокоэффективное компрессорное оборудование на выгодных условиях!

Центробежные компрессоры Fima

Компания FIMA на протяжении многих лет является ведущим разработчиком и производителем центробежных компрессоров для высоко требовательных и технически труднореализуемых задач промышленности. Постоянная научно-исследовательская работа в этой сфере, огромный и многолетний опыт, совместная работа с каждым клиентом являются ключом успеха возможностей FIMA. При проектировании и создании агрегатов FIMA во внимание берутся особые требования заказчика, конкретные промышленные (национальные/международные) стандарты и будущие условия эксплуатации. Важным аспектом надёжности нагнетательных механизмов есть возможность интеграции их блока управления в общую систему администрирования и контроля технологическим процессом.

 

Преимущества

— низкие затраты на эксплуатационное обслуживание и ремонт;
— уменьшение потребления электроэнергии;
— высокая надёжность;
— минимизация простоев между рабочими периодами;
— один источник питания;
— изготовление под заказ модулей и блоков;
— компактность.

Техническое описание

Центробежные компрессоры являются движущей силой перемещения потока вещества, которые увеличивают давление газа за счёт преобразования кинетической энергии частиц. В сравнении с типичными радиальными воздуходувками, скорость вращения в центробежных компрессорах FIMA намного выше, что обеспечивает значительный перепад давлений. В их основе используются 1-ступенчатые редукторы, которые разработаны для предельных нагрузок в процессе работы. Уникальная система подачи и отвода масла гарантирует необходимый уровень давления смазки в камере. Все обособленные модули и блоки спроектированы и разработаны в полном соответствии с условиями конкретного варианта промышленного применения.

Геометрия и форма рабочего импеллера, диффузора и прилегающего кожуха корпуса разработаны с учётом и удовлетворением аэродинамических законов физики. Разнообразие условий эксплуатации достигается за счёт регулировки подачи потока газа или величины сжатия внутрикамерного вещества/газа. Для определения основных рабочих параметров центробежного компрессора выбирается определённый вариант уплотнения. А для контроля приборов в экстремальных и аварийных ситуация, центробежные компрессоры FIMA оснащены инновационными системами управления и измерения характеристик в режиме реального времени.

Оригинальная система сменных уплотнений вала центробежных компрессоров FIMA позволяет адаптировать агрегаты под конкретные задачи.

Уникальный модуль трубо-лабиринтного уплотнения FIMA можно легко адаптировать для любых приложений. При необходимости особых требований герметичности, можно применять отдельные, спаренные и комбинированные механические уплотнения от других европейских производителей. Эти турбо-лабиринтные и механические уплотнения гарантирую отличную надёжность, сводят к минимуму износ и уменьшают расходы на техническое обслуживание механизма.

Импеллер и кожух корпуса центробежных компрессоров FIMA имеет сварной шов конструкции и особые крепления, для которых можно выбрать тип материала и вид соединения. Высоко нагруженные импеллеры, работающие со средней скоростью до 400 м/с (80000 футов/мин), вытачиваются и фрезеруются из монолитного куска металла. Все импеллеры FIMA созданы и разработаны в соответствии с требованиями к каждой задаче и обладают отличной эффективностью в широком диапазоне эксплуатации.

Доступны разнообразные формы и конструкции турбо-импеллеров: трёхмерные радиальные и изогнутые в обратном направлении движения лопасти, открытой и закрытой конструкции.

Контроль потока обеспечивает настройку скорости течения вещества в зависимости от конкретных требований приложения, а также гарантирует экономичное и эффективное функционирование в условиях частичной нагрузки на компрессор.

Регулирование расхода вещества осуществляется через входные направляющие лопатки, размещённые в начале магистрали центробежного компрессора, или диффузор, расположенный после камеры сжатия.

Сочетание этих настроек позволяет сместить точку перенапряжения компрессора до более низких скоростей, а значит расширить рабочий диапазон центробежного компрессора.

Все центробежные компрессоры FIMA оснащены интегрированной центральной системой масляной смазки. Такие элементы агрегата, как масляные насосы, система охлаждения и фильтрации, контрольно-измерительные датчики расположены на одной опорной раме. Основное достоинство этой схемы — простая интеграция дополнительных аксессуаров и быстрая замена отработанных модулей и блоков.

Для удовлетворения особых желаний заказчика, компания FIMA поставляет центробежные компрессоры с раздельной системой смазки.

В своей продукции FIMA использует исключительно высококачественные и отлично зарекомендовавшие себя в работе детали и элементы масляной системы.

Компрессоры FIMA – модульные механизмы с взаимозаменяемыми компонентами

Все модульные компоненты разработаны для жёстких и тяжёлых условий перерабатывающей промышленности. Это результат многолетней научно-исследовательской работы и опыта в области аэродинамики и механизации, а также постоянной и плодотворной работы с каждым клиентом в индивидуальном формате.

Перед отправкой пользователю, каждый центробежный компрессор FIMA проверяется и проходит всестороннее тестирование. Пределы и границы этого тестирования определяют качество и надёжность конкретного агрегата. Независимо от условий, центробежные компрессоры FIMA обязательно проходят тестовый запуск, включая испытания функциональности всей системы, производительности и апробацию на вибрации/шумы. Доступны также дополнительные и вспомогательные типы тестирования. Все результаты подаются в виде всестороннего и обобщённого протокола испытаний. 

Центробежные компрессоры – ГАЗСПЕЦКОМПРЕССОР

Центробежные компрессоры, поставляемые компанией  в соответствии с новыми требованиями по API 617 и API 672 стандартов, что обеспечивает высокую надежность и низкие эксплуатационные расходы в наиболее требовательных нефтехимической, нефтеперерабатывающей, стали и цементного завода, пищевой промышленности, транспорта, технологического воздуха и естественное применение газа.

Доступные в различных размеров, движимый электрическим двигателем, для промышленного применения обработки почти всех типов газов; диапазон охватывает давление до 145 кг/см2, емкость до 600.000 Нм3 / ч и мощностью до 1500HP.

 

Максимальная безопасность, короткие времена запуска, обычное управление и затраты жизненного цикла, безвредные для окружающей среды процессы, диапазоны экстремальной нагрузки, сложные производственные процессы – технологические и экономические требования, сделанные из системных решений FIMA, востребованы к высокому уровню экспертизы промышленного дизайна и технических навыков. Области внедрения данного оборудования включают решения в химическую промышленность, нефтехимические  заводы, газовые  резервуары для хранения сжиженного газа, очистка сточных вод,  металлическое производство, технологические  процессы в авиакосмической промышленности,  производство поликристаличесского кремния, транспорт взрывоопасных и вредных (токсичных) газов, производство органического топлива и еще большое количество других применений.

Данные радиальные компрессоры передачи включают одно — и многоступенчатый тип:  технологически компрессоры, технологические воздушные компрессоры и низконапорные компрессоры.    В составной версии рабочее колесо непосредственно установлено на быстродействующем роторе. Альтернативные версии оснащены промежуточными отношениями.
Наши партнеры — признанные лидеры мирового рынка в низкообъемных радиальных компрессорах. Этот тип компрессора часто осуществляется на химических предприятиях по переработке или очистительных заводах, чтобы возвратить часть газа в необходимый  процесс.

Промизводительность (capacity)  (Nm³/Hr)  -40 000 …400 000. Выходное давление (discharge Pressure (Kg/cm2G) — 5 -145.

Действительно широкопромышленное применение центробежные компрессоры получили дестилетия назад. Конструкция центробежных компрессоров в основе своей проста. Устройство центробежного компрессора: подводящее устройство, рабочее колесо (импеллер), диффузор и выходное устройство. В центробежном колесе компремируемая среда разгоняется, а в диффузоре кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную энергию давления.
Типологически центробежные компрессоры подразделяются на одно- и многоступенчатые, с односторонним и двухсторонним, а также одновальные и многовальные. По виду рабочих колес центробежные компрессоры различаются на закрытые, полуоткрытые и открытые. По расположению колес относительно друг друга центробежные компрессоры разделяются на однонаправленные и противоположнонаправленные. Это машины с сухим сжатием, быстроходные.
Значительное промышленное применение центробежные компрессоры получили в стекольной и угольной промышленности, металлургии и машиностроении, в нефтегазовой отрасли. Центробежные компрессоры являются основным источником производства сжатого воздуха общепромышленного назначения на крупных предприятиях, в составе ГПА центробежные компрессоры участвуют в процессе транспортировки природного газа. Также очень часто центробежные компрессоры служат источником сжатого воздуха для крупных ВРУ. В холодильной технике центробежные компрессоры используются для машин с большими холодопроизводительностями (до 2000 кВт).

 

Краткое сравнение осевых и центробежных компрессоров
1. По степени сжатия (повышения давления) в ступени. Большую степень повышения давления обеспечивают ступени центробежных компрессоров.
2. По реализации многоступенчатости. Многократный поворот воздушного потока в центробежном компрессоре приводит к сложности использования многоступенчатости в данного типа компрессорах.
3. По габаритам. Центробежные компрессоры, как правило обладают достаточно большим диаметром рабочего колеса. Многоступенчатые осевые компрессоры — обладают меньшим диаметром, но длиннее в осевом направлении.
Осевые компрессоры, в основном, используются в самолётных и вертолётных воздушно-реактивных двигателях (ВРД). Центробежные в наземных газотурбинных двигателях (ГТД) и силовых установках, а также в различных газоперекачивающих системах, системах вентиляции, всевозможных нагнетателях газа или воздуха.

Устройство центробежных компрессоров

 

 

 

 

17.10.13 Y-G58/02.05.14Y21G63/17.06.14Y81G64/051214Y185G55

новые технические решения и возможности

В обеспечении эффективности технологического процесса транспортировки и переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) компрессорному оборудованию отводится одна из ключевых ролей. При транспортировке газа со сборных пунктов добычи до газоперекачивающих предприятий, а также для перекачки готовых продуктов конечному потребителю применяются преимущественно установки на базе компрессоров центробежного типа.

Основными особенностями сбора и транспортировки природного газа и ПНГ являются меняющийся состав компримируемых газов и широкий диапазон расхода и давления в разные годы эксплуатации, что в первую очередь обусловлено снижением дебита скважин. С учетом этих факторов при разработке конструкции центробежных компрессоров стоит задача обеспечения требуемых параметров работы компрессорной системы на разных режимах при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.

Одним из оптимальных конструктивных решений в таких условиях является применение компрессорных установок со сменными проточными частями (СПЧ) на меняющиеся параметры работы.

Классическая одновальная схема с последовательным расположением корпусов с вертикальным разъемом сильно усложняет работу компрессорного агрегата при замене СПЧ. Использование схемы двухкорпусной центробежной компрессорной установки с параллельным расположением корпусов сжатия позволяет охватить большое поле параметров работы и существенно сократить время на замену СПЧ компрессора.

Одним из примеров успешного проектного решения в данной области является опыт ОАО «Казанькомпрессормаш» в изготовлении и поставке компрессорных агрегатов для работы в составе ГПА-16 на дожимной компрессорной станции Юрхаровского месторождения (ОАО «НОВАТЭК»).

Поставленный в рамках проекта компрессорный агрегат 53ГЦ2-188/10-87 УХЛ3.1 (табл.) изготовлен в полном соответствии с требованиями международного стандарта API 617 и выполнен в виде функционально завершенных блоков максимальной заводской готовности.

Технические характеристики компрессорного агрегата 53ГЦ2-188/10-87 УХЛ3.1, изготовленного и поставленного ОАО «Казанькомпрессормаш» для ДКС Юрхаровского месторождения
Производительность, приведенная к нормальным условиям [температура 293 К (20 °С) и давление 0,101МПа (1,0333 кгс/см2)], млн м3/сут. 12,47-0,49
Производительность по условиям всасывания, м3/мин 212,98-8,52
Давление всасывания КНД, МПа (кгс/см2), не менее 1,93 (19,68)
Давление нагнетания КНД, МПа (кгс/см2), не менее 3,42 (34,818)
Давление всасывания КВД, МПа (кгс/см2), не менее 3,31 (33,773)
Давление нагнетания КВД, МПа (кгс/см2), не менее 7,5 (76,478)
Температура газа на нагнетании КНД, °С, не более 64,2
Температура газа на входе КВД, °С, не более 26
Температура газа на нагнетании КВД, °С, не более 103,5
Мощность, потребляемая агрегатом, МВт 13,722+7,97
Политропный КПД агрегата на номинальном режиме, % 80
Мощность привода МВт, не менее 18
Частота вращения ротора КНД, об/мин 7723±115,84
Частота вращения ротора КВД, об/мин 11 584±173,76
Диапазон изменения рабочих частот вращения роторов агрегата, % от номинальной 70…105
Габаритные размеры (Д×Ш×В), м 4,82×2,9×2,56
Масса, кг, не более 36 000

Агрегат предназначен для эксплуатации в закрытом отапливаемом помещении в температурном диапазоне +5…+45 °С (рабочее состояние) и полностью адаптирован для температурного воздействия в диапазоне –60…+ 45 °С при останове.

Компрессорный агрегат состоит из двух корпусов сжатия низкого и высокого давления (КНД и КВД) и мультипликатора с приводом от газотурбинной установки (ГТУ), которые смонтированы на общей раме (фото, рис.). Конструктивной особенностью агрегата является трехвальный мультипликатор с горизонтальным расположением валов (тихоходного и быстроходного).

Компрессорный агрегат в сборочном цехе ОАО «Казанькомпрессормаш»
Компрессорный агрегат 53ГЦ2-188/10-87 УХЛ3.1 (вид сверху)

Параллельно расположенные корпуса низкого и высокого давления соединены с двухпоточным мультипликатором посредством «сухих» пластинчатых муфт. Компрессорный агрегат приводится в действие газотурбинным двигателем НК16–18 через тихоходный вал двухпоточного мультипликатора. В качестве трансмиссии между турбиной и мультипликатором используется «сухие» пластинчатые муфты, закрытые кожухами.

Подвод масла к подшипникам повышающего редуктора, корпусам сжатия агрегата и к зубчатому зацеплению мультипликатора производится единой системой смазки газоперекачивающего агрегата. Используется принудительная циркуляционная система смазки со свободным сливом масла в маслобак.

Современная система концевых сухих газодинамических уплотнений гарантирует надежную герметизацию ротора компрессора в динамическом и статическом режиме работы. Эффективная система виброконтроля обеспечивает постоянный контроль вибрации ротора относительно подшипников корпуса сжатия.

При пуске компрессорного агрегата в эксплуатацию предполагается, что первые четыре года в работе будет находиться только корпус низкого давления, в то время как корпус высокого давления будет законсервирован. По прошествии этого срока будет запущен корпус высокого давления, и два корпуса будут работать последовательно.

Конструкция компрессорного агрегата достаточно компактна, что обеспечивает удобство обслуживания корпусов сжатия, дает возможность минимизировать затраты на укрытие и позволяет практично скомпоновать основное и вспомогательное оборудование, что особенно актуально для климатических условий Крайнего Севера.

Параллельное расположение в компрессорных агрегатах корпусов сжатия, а также сменных проточных частей дает ряд значительных преимуществ, среди которых:

  • большой диапазон параметров (расход, давление всасывания, давление нагнетания) при замене СПЧ;
  • удобство монтажа и обслуживания;
  • низкие эксплуатационные затраты;
  • уменьшение массогабаритных размеров компрессора за счет оптимальной загрузки корпусов по газодинамическим параметрам.

Обеспечение высокого уровня технологичности, надежности и эффективности компрессоров для процессов транспорта и переработки ПНГ – одно из ключевых требований к поставщикам оборудования. Значительный о п ы т ОАО «Казанькомпрессормаш» и ЗАО «НИИтурбокомпрессор им. В. Б. Шнеппа» в разработке, производстве и полнокомплектной поставке компрессорного оборудования для нефтегазовой отрасли позволяет предлагать оптимальные технические решения в соответствии с требованиями заказчика и с учетом всех особенностей эксплуатации компрессорных систем.

Авторы: Ш.Ш. Биктимеров, Ф.Н. Альмяшов, А.М. Моисеев, А.П. Харитонов, Д.В. Пашинкин


Загрузить (175.6KB)

Центробежные компрессоры — УКЦ

Принцип действия


Центробежные компрессоры относятся к динамическим компрессорным машинам, в которых рабочий процесс осуществляется путем динамического воздействия на непрерывный поток сжимаемого газа.

Рис. 8

При вращении рабочего элемента (крыльчатки) компрессора хладагент всасывается через входное отверстие и центробежной силой отжимается к периферии. Величина передаваемой жидкому хладагенту энергии пропорциональна скорости вращения крыльчатки. При высоком удельном объеме хладагента необходимо использовать крыльчатку большого диаметра, способную приводить в движение значительные объемы газа (рис.8).

Центробежные компрессоры могут быть оснащены одной крыльчаткой (в одноступенчатых моделях) или несколькими крыльчатками (многоступенчатые модели). Независимо от того, является ли компрессор одноступенчатым или двухступенчатым, на всасывании всегда устанавливаются подвижные лопатки, функция которых заключается в изменении угла и мощности поступления потока газа на крыльчатку. Эти лопатки, приводящиеся в движение специальным двигателем, позволяют изменять холодильную мощность центробежных компрессоров в зависимости от тепловой нагрузки. Подобная система основывается на принципе придания некоторого «предварительного вращения» поступающему на крыльчатку газу, с изменением скорости его радиального движения.

Особенности функционирования


Основной проблемой функционирования центробежного компрессора является невозможность поддержания давления конденсации при определенных условиях частичного выпуска, что приводит к эффекту «подсоса» (surging), проявляющегося в кратковременном изменении направления движения потока с последующим возвратом к нормальному режиму. Появление этого эффекта определяется по характерному звуку («рев слона»). Подсос возникает при отклонении условий функционирования за пределы кривой нормального рабочего режима компрессора, т.н. «кривая подсоса».

Для кондиционирования воздуха используют полугерметичный центробежный компрессор. Он имеет ряд отличие от других полугерметичных компрессоров:

  • между валом двигателя и валом компрессора устанавливается шестеренчатый редуктор, придающий крыльчатке требуемую скорость вращения;
  • всасываемый холодильный агент не охлаждает двигатель. Последний охлаждается жидким хладагентом агентом, поступающим от конденсатора и впрыскиваемым на обмотки.

Наиболее распространенные модели центробежных компрессоров для кондиционирования воздуха покрывают диапазон мощности от 350 до 4000 кВт, кроме того, эти агрегаты могут развивать мощность до 35000 кВт.

 

Центробежные компрессоры в этом случае используются при стабильных рабочих режимах с постоянным соотношением давлений.

Основная литература:


Антонио Бриганти. Руководство по техническому обслуживанию холодильных установок и установок для кондиционирования воздуха М.,Евроклимат, 2004 стр. 136-158

Дополнительная литература


  1. Российский рынок компрессоров в 2009 – 2010 гг. Журнал Мир климата: статьи о климатическом оборудовании №60 http://www.mir-klimata.info/archive/number60/article/num_07/
  2. Компрессоры в материалах выставки «Мир климата 2010» http://www.climatexpo.ru/main/topics/article/compressors/

Контрольные вопросы:


  1. Как классифицируются винтовые компрессоры
  2. Какие конструктивные особенности создают преимущества винтовых компрессоров перед поршневыми компрессорами?
  3. Как работает компрессор с двойным винтом?
  4. Каким образом осуществляется регулировка холодильной мощности у винтовых компрессоров?
  5. Как устроен и работает одновинтовой компрессор?
  6. Для чего используется экономайзер?
  7. В чем состоит особенность смазки одновинтовых компрессоров?
  8. Каким образом осуществляется охлаждение масла у винтовых компрессоров?
  9. Как работает центробежный компрессор?
  10. В чем заключается основная проблема функционирования центробежного компрессора?

Центробежные компрессоры IHI-Dalgakiran — японское качество по выгодной цене

Компрессорное оборудование

Многие предприятия желают получить оборудование высокого качества по выгодной цене. Ведущие мировые корпорации давно разработали элементарный рецепт — технологии разрабатываются в странах с высокоразвитой наукой, а производство располагается в странах с дешевой рабочей силой. Живым примером данного подхода является компания IHI-Dalgakiran.

Рождение всемирно известной инженерной компании IHI произошло в 1853 году. После объединения в 1945 году нескольких крупных японских предприятий в корпорацию, предприятие превратилось в машиностроительный гигант, в сферу интересов которого входят судостроение, выпуск двигателей и турбокомпрессоров, приборостроение, создание промышленного оборудования. В наши дни IHI — концерн, владеющий заводами в 20 странах мира и выпускающий множество видов продукции.

История турецкой компании DALGAKIRAN COMPRESSOR началась в 1965 году с выпуска профессиональной компрессорной техники. Благодаря продуманному менеджменту и внедрению на производстве новейших технологий компания сумела существенно нарастить объем выпуска своей продукции и расширить географию ее поставок, выйдя на международный рынок и завоевав достойное место среди известных производителей. Сегодня международный промышленный холдинг DALGAKIRAN является лидером по производству и поставкам компрессоров на рынке Турции, а также продает свое оборудование в 130 стран мира. Представительства и филиалы холдинга открыты в Германии, Великобритании, США, России и Украине.

Объединившись, данные холдинги разработали и начали выпускать уникальную линейку центробежных компрессоров. Буквально в каждом компоненте безмасляных центробежных компрессоров IHI-Dalgakiran чувствуются передовые японские технологии:

  • Импеллер из титана сложной аэродинамической формы дает прекрасный КПД, устойчив к износу и коррозии.
  • Гидродинамически смоделированный диффузор обеспечивает минимум турбулентности и шума.
  • Самоустанавливающиеся опорные подшипники и лабиринтные уплотнения гарантируют долгий срок работы без какого-либо техобслуживания.
  • Электронная система управления показывает и записывает все параметры работы компрессора, и их очень легко поменять. При покупке нескольких компрессоров возможно групповое управление, когда при максимальной нагрузке работает самый мощный, при неполной (ночное время) — один или несколько меньших.
  • Высокое энергосбережение. Поставляя наиболее подходящие под нужды производства центробежные компрессоры, «IHI-DALGAKIRAN» имеет возможность внести свой вклад в экономию энергии Вашего предприятия и таким образом снизить себестоимость выпускаемой продукции.
  • Простой и надежный дизайн разработан методом Computational Fluid Dynamics (CFD), который используется при проектировании реактивных двигателей и турбокомпрессоров. Центробежные компрессоры серии TRE состоят из таких важных компонентов, как: мультипликатор, главный двигатель, межступенчатые и концевой охладители, панель управления и входной воздушный фильтр. Все эти компоненты находятся в одном компактном корпусе. Эта простая конструкция уменьшает требования к месту и времени установки. Оборудование является очень надежным благодаря своей прочной литой конструкции корпуса компрессора с горизонтальным разъемом и выбору оптимальных базовых деталей (импеллеры, диффузоры).
  • 100% без масла. Центробежные компрессоры «IHI-DALGAKIRAN» обеспечивают клиентам 100%-ный безмасляный воздух. Они классифицируются независимым испытательным центром в Германии (TÜV) как компрессоры с наивысшей степенью чистоты сжатого воздуха (ISO8573-1 Class 0), уменьшающие масляное загрязнение.

Модельный ряд IHI-Dalgakiran начинается с Т2А, который поставляется с двигателями 132 или 250 кВт, объем сжатого воздуха 1392 и 2700 м3 в час при давлении от 5,5 до 8,8 бар. Наиболее мощная модель F 115 обеспечит 250 000 м3 сжатого воздуха в час в очень широком диапазоне давлений — 2-16 бар. В данном направлении IHI-Dalgakiran нет стандартных компрессоров, имеется модель, которая собирается и комплектуется индивидуально для каждого заказчика с учетом его пожеланий. Центробежный компрессор «IHI-DALGAKIRAN» имеет более 1500 комбинаций импеллеров и диффузоров.

Если у вас еще остались сомнения, стоит ли купить IHI-Dalgakiran, Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. или позвоните нашим специалистам. Они подробно проконсультируют по характеристикам каждой модели, и вы поймете, что на отечественном рынке это одно из лучших предложений.

С уважением,
Русинов Дмитрий Сергеевич,
руководитель отдела компрессорного оборудования
ООО «ДельтаСвар», г. Екатеринбург
тел. +7 (343) 384-71-72 (добавочный 230)

Читайте также:

Техническое обслуживание винтовых компрессоров
Бесперебойная и длительная эксплуатация компрессора возможна только при правильном и своевременном обслуживании всех узлов и агрегатов. Техническое обслуживание компрессора включает в себя целый комплекс работ, в том числе постоянный контроль работы компрессора, оценка технического состояния, своевременная замена расходных материалов и изнашивающихся деталей согласно регламенту. …

Система сбора и очистки конденсата: экологичное производство с сепаратором Polysep
Обязательной частью процесса сжатия воздуха является образование конденсата. Это химически неагрессивная жидкость, состоящая в основном из воды, но также содержащая нефтяные примеси и твердые частицы. Перенос нефти — обязательное последствие работы компрессоров, в которых нефть и масла используются в камере сжатия. Смазочные продукты смешиваются с водой в виде конденсата и создают водомасляную смесь, которую необходимо должным образом устранить для исполнения местного природоохранного законодате…

Компрессоры Ingersoll Rand Next Generation R-Series – интеллектуальные возможности, необходимые для удобной и надежной работы
ООО «ДельтаСвар» занимается комплексным оснащением компрессорных станций. Мы активно сотрудничаем с итальянским брендом Ingersoll Rand – мировым лидером в производстве компрессорного оборудования. Одной из передовых разработок бренда является серия безмасляных компрессоров Next Generation R-Series. Данные машины широко используются на компрессорных станциях таких предприятий, как АО «ОХК «Уралхим», ООО «Кока-Кола ЭйчБиСи Евразия», ООО «Юнилевер Русь» и пр. …

Чистый воздух – залог долгосрочной службы оборудования и пневмолиний
Многие предприятия применяют сжатый воздух как энергоноситель, используя компрессоры. Поэтому вопрос очистки сжатого воздуха от примесей всегда актуален. Фильтрация от твердых частиц не так сложна, а вот удаление масла и влаги вызывает некоторые сложности. …

Ingersoll Rand – ваша компрессорная станция премиум класса
ООО «ДельтаСвар» — ваш надежный партнер в области систем сжатого воздуха. Независимо от отрасли или области деятельности вы можете рассчитывать на компанию «ДельтаСвар» как на надёжного партнёра, предоставляющего новейшие технологии в области систем сжатого воздуха. …


Поделиться ссылкой:

Центробежные компрессоры | Ингерсолл Рэнд

В компании Ingersoll Rand мы расширили ассортимент центробежных воздушных компрессоров, включив в него новейшие технологии. С введением центробежных компрессоров TURBO-AIR и MSG в дополнение к нашему бренду Centac мы уверены, что у нас есть продукты, необходимые для обеспечения эффективной работы в промышленных и технологических приложениях, таких как разделение воздуха, выдувное формование и текстильная промышленность. Эти инновационные дополнения до сих пор воспринимались нашими клиентами как будущее центробежных компрессоров, предлагая более экономичное и энергоэффективное решение для всех ваших промышленных потребностей.

 

Центробежные воздушные компрессоры MSG TURBO-AIR

Наши решения MSG TURBO-AIR предназначены для работы с ограниченной подачей воды для охлаждения или без нее, поскольку вместо этого они содержат несколько теплообменников с воздушным охлаждением для системы смазки и различных ступеней нагнетаемого воздуха.

Универсальная панель управления MaestroTM обеспечивает простоту эксплуатации благодаря встроенному веб-серверу, позволяющему постоянно контролировать работу компрессора, обеспечивая более контролируемую работу.Отсутствие маслоотделяющих фильтров, требующих очистки и замены, является лишь одной из особенностей этого решения, делающей его обслуживание таким простым и легким.

Преимущество безмасляного решения заключается в том, что оно также предотвращает любое загрязнение внутри системы и снижает риск возгорания трубопровода сжатого воздуха, вызванного уносом масла. В Ingersoll Rand наша цель — создать наиболее эффективное решение на рынке, и мы считаем, что это один из многих продуктов, способных удовлетворить ваши отраслевые критерии.По сравнению с другими машинами сопоставимой производительности это решение может работать с максимальной эффективностью при полной, частичной нагрузке и холостом ходу, поэтому у вас остается мало времени, чтобы отстать от конкурентов.

 

Центробежный воздушный компрессор MSG Centac

Широко известный как самый эффективный и надежный воздушный компрессор на рынке, это решение легко установить, использовать и обслуживать. Высокий стандарт эффективности достигается за счет оптимизированных компонентов, таких как многоступенчатые компрессоры, сочетающие производительность с энергосбережением, и усовершенствованная конструкция крыльчатки, обеспечивающая максимальный контроль давления.Во всех моделях нашего центробежного воздушного компрессора Centac вы можете рассчитывать на превосходную конструкцию и высокий уровень надежности и долговечности, что в конечном итоге приводит к снижению стоимости владения. Частью превосходной конструкции этого решения является использование меньшего количества деталей в системе для сокращения времени простоя и инновационные уплотнения из углеродных колец, которые эффективно минимизируют утечку воздуха, что приводит к чистой, свободной от стресса производственной среде.

В компании Ingersoll Rand мы первыми получили сертификат ISO 8583-1:2001 класса 0 и гордимся тем, что можем предложить безмасляное, безрисковое и революционное на рынке решение.Эти две новые версии нашего ассортимента позволили нам расширить охват рынка за счет систем с более высоким давлением, более высоким расходом и более высокой эффективностью, а также приложений для сжатия технологического газа. Как компания, мы гарантируем превосходные компоненты и качество без исключения и пользуемся глобальной поддержкой благодаря нашему многолетнему опыту и знаниям.

 

Если вам нужна дополнительная информация о любом из наших решений или комплектов центробежных компрессоров, пожалуйста, свяжитесь с нами здесь…

 

Свяжитесь с нами

Управление центробежным воздушным компрессором и основные сведения о размерах

Большие воздушные компрессоры, как правило, более 500 л. «центробежные» воздушные компрессоры.С точки зрения всей системы они мало чем отличаются от винтовых воздушных компрессоров. Они сжимают воздух до заводского давления из атмосферных условий и подают его в осушитель. Воздушные компрессоры этого типа не имеют внутренних изнашиваемых деталей, кроме подшипников и уплотнений, и очень надежны и эффективны в максимальной степени эффективности.

Расход центробежного воздушного компрессора относительно постоянен при заданном давлении и температуре на входе при полной нагрузке. На обычном языке винтовых воздушных компрессоров они считаются «базовой нагрузкой», что означает, что они должны все время работать на полную мощность.Это упрощенное, но верное представление о том, как следует рассматривать большинство применений центробежных воздушных компрессоров, если на самом деле в качестве «триммеров» используются надлежащим образом управляемые винтовые воздушные компрессоры, а их условия на входе относительно постоянны. Однако в большинстве существующих систем с центробежными воздушными компрессорами они не работают с базовой нагрузкой, и условия на входе резко меняются в течение сезона. Иногда центробежные воздушные компрессоры используются только в центробежных системах, где они слишком велики и имеют низкую эффективность при частичной нагрузке, при этом один работает, а другой находится в резерве.Или есть несколько блоков, работающих в разных частях большой вентиляционной системы предприятия, работающих независимо, иногда эффективно, а иногда нет. Или они находятся в смешанных винтовых/центробежных системах, где они работают параллельно с винтовыми воздушными компрессорами, также при частичной нагрузке. По нашему мнению, распространенной причиной такого далеко не оптимального применения является отсутствие знаний об управлении и техническом обслуживании у большинства поставщиков, техников и инженеров, которые больше знакомы с винтовыми воздушными компрессорами.

В этой статье я стремлюсь описать основные способы управления центробежным воздушным компрессором и способы его правильного определения.Для этого мне нужно охватить некоторые основы, а именно:

  1. Описать основы центробежного воздушного компрессора.
  2. Опишите кривую работы центробежного воздушного компрессора.
  3. Опишите управление центробежным воздушным компрессором.
  4. Обсудите последствия выбора размера воздушного компрессора.

 

Основы центробежного воздушного компрессора

Центробежный воздушный компрессор развивает давление, ускоряя газ из центра рабочего колеса через «крыльчатку» под действием центробежной силы, а затем замедляя его в «диффузоре» за счет расширения.Энергия скорости преобразуется в энергию давления (по принципу Бернулли давление обратно пропорционально квадрату скорости). См. рис. 1. 

Рис. 1. Базовая внутренняя конструкция центробежного воздушного компрессора.

Типичные центробежные заводские воздушные компрессоры имеют три ступени, поскольку они обычно могут сжимать примерно от 2:1 до 3:1 на ступень, а заводская воздушная система требует повышения давления примерно в 8:1. У них есть промежуточные охладители между ступенями и доохладитель после третьей ступени.Современные центробежные воздушные компрессоры надежны, эффективны и компактны. Они смонтированы на общем основании со встроенным приводом, шестернями, охладителями, трубопроводами и средствами управления. Современные средства управления управляют производительностью и надежностью воздушного компрессора при относительно постоянном давлении, что позволяет легко «настроить и забыть». См. рис. 2. Основные компоненты:

  1. Двигатель
  2. Втулочная шестерня с шестернями для привода ступеней сжатия воздуха.
  3. Впускной дроссельный клапан или впускной направляющий аппарат (ВРК)
  4. Первая ступень сжатия воздуха
  5. Интеркулер 1
  6. Вторая ступень сжатия воздуха
  7. Интеркулер 2
  8. Третья ступень сжатия воздуха
  9. Доохладитель
  10. Продувочный клапан
  11. Обратный клапан
  12. Панель управления

Рис. 2.На этой схеме показаны основные внутренние процессы центробежного воздушного компрессора.

 

Кривые производительности центробежного воздушного компрессора

Рис. 3. Типичная кривая одноступенчатого центробежного воздушного компрессора.

Так что же такое « всплеск» в любом случае ? Это аэродинамический термин, описывающий явление, когда поток уменьшается, а перепад давления на первой ступени становится слишком высоким, и поток временно «возвращается».Это вызвано аэродинамическим «срывом» или «отрывом». С воздушным крылом на самолете слишком большой угол атаки может вызвать отрыв пограничного слоя и сваливание. Точно так же в центробежном воздушном компрессоре слишком низкий расход или слишком высокий перепад давления изменяют угол атаки внутри крыльчатки, создавая разделение и помпаж. Это вызывает нестабильность потока воздушного компрессора и удары по подшипникам и шестерням, а также нестабильность давления в системе. В типичном центробежном воздушном компрессоре это обычно вызвано падением плотности на входе и расхода из-за избыточного дросселирования, горячего воздуха, засорения впускного фильтра или их комбинации.Вы не хотите туда идти.

Регуляторы центробежного воздушного компрессора должны быть настроены консервативно, чтобы избежать помпажа. В новых воздушных компрессорах линия регулирования помпажа разработана на основе «политропического напора» — значения давления, нормализованного по температуре. Квалифицированный техник «испытает помпаж» воздушного компрессора и вводит пределы контроля помпажа в «футах». Затем вводится смещение от значения. Если политропический напор достигает значения смещения, контроллер воздушного компрессора начинает открывать продувочный клапан, чтобы избежать помпажа.В более старых воздушных компрессорах проводится испытание на помпаж, чтобы определить ток двигателя, ставший причиной помпажа (ток двигателя падает, когда вход дросселируется), а также вводится значение тока смещения. Если ток падает до этого уровня, запускается то же самое предотвращение перенапряжения. Однако ток двигателя может быть неточным показателем перенапряжения, особенно если испытание на перенапряжение проводилось в прохладный день. Центробежный воздушный компрессор будет работать «раньше» (на основе ампер) в жаркий день, чем в холодный.

Расход центробежного воздушного компрессора, или «производительность», зависит от плотности на входе.Если плотность падает из-за более высокой температуры на входе, объемный расход фактически уменьшается. Меньший массовый расход снижает способность рабочего колеса первой ступени развивать скорость за счет импульса, и объемный расход на входе (в кубических футах в минуту или м3/ч) падает. Это отличается от воздушных компрессоров прямого вытеснения, где объемный расход на входе не зависит от плотности на входе. Подаваемый массовый расход, относящийся к стандартным условиям (куб. фут/мин или нм3/ч), всегда падает линейно с плотностью на входе, даже если объем на входе был постоянным.Таким образом, снижение плотности на входе из-за повышенной температуры на входе создает «двойную опасность» для центробежных воздушных компрессоров, снижая как icfm, так и scfm. Это показано на рисунках 4 и 5, фактических кривых идентичного воздушного компрессора при 50 и 90 ° F на входе. Соотношение подаваемого потока 1 – 4342/4798 = 9,5%. Если бы поток на входе был постоянным, падение было бы связано только с температурой на входе, 1 — (460 + 50) / (460 + 90) = 7,3%. Объемный расход на входе снизился на 2,2%.

Повышение температуры на входе также приводит к снижению «начала» кривой и эффективного «диапазона» воздушного компрессора.Рабочий диапазон — это доступный диапазон дроссельной заслонки центробежного воздушного компрессора без продувки. Естественный подъем помпажа (без дросселирования) падает со 150 фунтов на кв. дюйм до 140 фунтов на кв. (4300 – 2700). Этот динамический диапазон довольно хорош по сравнению с типичными центробежными воздушными компрессорами (от 37% до 43%). Это связано с высокой «подъемностью к помпажу» данного воздушного компрессора. Если бы было выбрано другое рабочее колесо, имеющее оптимальную эффективность при полной нагрузке и давлении, то это могло бы привести к меньшему подъему до помпажа на естественной кривой и к меньшему диапазону регулирования на входном дросселе.Но слишком большой подъем до помпажа ставит воздушный компрессор в немного менее эффективную точку. Сбалансированный выбор аэродинамики обеспечивает как хорошую эффективность при полной нагрузке, так и хороший динамический диапазон.

Реально, управление воздушным компрессором не позволяло бы дросселировать без продувки вплоть до теоретической линии помпажа. Основываясь на опыте, я использую консервативное смещение в 25%. То есть я предполагаю, что диапазон изменения расхода воздушного компрессора составляет всего 75% от идеального диапазона изменения кривой, 1575 станд. футов в минуту при 50 ° F на входе (33%) и 1200 станд.

На мощность также влияет температура на входе. Он падает на 7,3% при том же повышении температуры, что и падение ICFM. Таким образом, на удельную производительность (л.с./куб. фут/мин) не влияет температура, а только необработанная мощность и расход. Также обратите внимание, что дросселирование на IGV обеспечивает меньшую мощность, чем на входном дроссельном клапане («IBV»). Это связано с более эффективным снижением давления и предварительным завихрением с помощью IGV по сравнению с более турбулентным дросселированием IBV.

 

Рис. 4. Типовая кривая многоступенчатого центробежного воздушного компрессора, вход 50
° F.

 

Рис. 5. Типовая кривая многоступенчатого центробежного воздушного компрессора, вход 90
° F.

 

Управление центробежным воздушным компрессором

Для читателей, знакомых со старыми системами управления винтовыми воздушными компрессорами, управление центробежными воздушными компрессорами представляет собой усовершенствованную версию модуляции и разгрузки верхнего диапазона с минимальным пределом дроссельной заслонки, как показано ниже:

  1. Давление является основной независимой переменной управления центробежным воздушным компрессором.Давление обычно регулирует впускной клапан или IGV, регулируя производительность воздушного компрессора для стабилизации в соответствии с потребностями системы. Режим управления «пропорционально-интегрально-дифференциальный» или «ПИД». По сути, он пытается нацелиться и поддерживать давление на заданном уровне плюс или минус доля фунта на квадратный дюйм. В некоторых центробежных воздушных компрессорах, особенно в газовых, частичная нагрузка регулируется рециркуляционным клапаном. В этой статье мы описываем заводские воздушные компрессоры. Как правило, они не используют контроль рециркуляции.
  2. В действительности он попадает в смещение от линии помпажа, и иногда давление может повышаться и управлять продувочным клапаном, когда IGV находится в минимальном положении. В других контроллерах оба клапана нажимаются одновременно, когда воздушный компрессор приближается к линии помпажа, а давление поддерживается постоянным.
  3. Существует два основных режима управления: « непрерывная работа » и « низкий спрос » или другой термин, означающий то же самое, например « двойное управление ». В режиме «непрерывной работы» воздушный компрессор будет продолжать работать в режиме частичной продувки неограниченное время.
  4. В режиме с низким потреблением воздушный компрессор может «разгрузиться» или перейти в «автономный режим» после того, как продувка превысит определенный уровень в течение определенного периода времени. Впускной клапан или IGV полностью закрывается, а выпускной клапан полностью открывается. Через некоторое время без нагрузки воздушный компрессор отключается.
  5. В некоторых неоптимальных сценариях управления давление регулируется исключительно продувочным, а не впускным клапаном. Это очень расточительно, что приводит к постоянной мощности на всех уровнях мощности.Это могло произойти из-за ручной регулировки воздушного компрессора или из-за контроля помпажа, не позволяющего воздушному компрессору модулировать.

 

Последствия для определения размера воздушного компрессора

Четыре основных фактора, влияющих на размер центробежного воздушного компрессора:

  1. Перед определением размера нового воздушного компрессора получите точный профиль потока вашей системы с помощью массового расходомера.
  2. См. № 2.
  3. Выберите воздушный компрессор с достаточным динамическим диапазоном без продувки в соответствии с изменением нагрузки.Если нагрузка часто падает до 50% от пиковой, у вас не будет другого выбора, кроме как допустить некоторую продувку, если вы подбираете для своей системы один центробежный воздушный компрессор. Рассмотрите возможность использования системы с несколькими воздушными компрессорами, если нагрузка сильно варьируется.
  4. Убедитесь, что у вас достаточно большой двигатель для работы на полную мощность в самый холодный день.

 

За дополнительной информацией обращайтесь к Тиму Дугану, тел.: (503) 520-0700, электронная почта: [email protected] или посетите сайт http://compression-engineering.com.

Чтобы прочитать аналогичные статьи Air Compressor Technology , посетите сайт www.airbestpractices.com/technology.

 

Центробежные компрессоры – обзор

Упорные подшипники

Рабочие колеса центробежных компрессоров, за исключением открытого рабочего колеса, осевые неуравновешенные. Для станка также требуется позиционирующее устройство для поддержания осевых зазоров. По этим причинам во всех центробежных компрессорах используется та или иная форма упорного подшипника.

API 617 признает необходимость учета периферийных факторов, таких как муфта, при проектировании тяги компрессора. Зубчатые муфты могут передавать усилие на компрессор из-за трения зубьев. В стандарте используется произвольный коэффициент трения 0,25, который может быть основой для проектирования. Муфты с гибкими элементами передают меньшую нагрузку из-за меньшей осевой жесткости гибких элементов.

Основной тип упорного подшипника состоит из упорного кольца, прикрепленного к валу, идущему по плоской поверхности (см. Рисунок 5-39).Площадка обычно представляет собой стальное кольцо с баббитовой поверхностью. Грузоподъемность этого подшипника весьма ограничена, что делает подшипник пригодным только для целей определения местоположения. Этот подшипник обычно используется в двухцилиндровых редукторах и обычно не используется в центробежных компрессорах.

Рис. 5-39. Основной упорный подшипник.

(любезно предоставлено компанией Elliott.)

Упорный подшипник, который физически напоминает плоский подшипник, является коническим подшипником. Модификация является строительство земли.Земля имеет радиальные бороздки, разделяя землю на сегменты, которые индивидуально сужаются, образуя клин. По мере того как муфта вращается относительно земли, масло проходит мимо конических клиньев, создавая давление в масляной пленке, что приводит к направленной наружу силе. Эта сила создает несущую способность. Теоретически конический опорный подшипник способен выдерживать большие осевые нагрузки, но только на одной скорости. Подшипник также требует хорошего перпендикулярного выравнивания между валом и площадкой для поддержания равномерного торцевого зазора.Этот подшипник используется только для ограниченного применения в центробежном компрессоре, и при его использовании его номинальные характеристики значительно снижаются.

Упорный подшипник самоустанавливающейся подушки доступен в двух формах. Первая форма названа попеременно в честь одного или другого из ее изобретателей, так как она была разработана Альбертом Кингсбери в Соединенных Штатах и ​​A.G.M. Микели в Австралии, работая самостоятельно [4]. Подшипник состоит из обоймы или упорного рабочего колеса, прикрепленного к валу с помощью обоймы, встроенной или съемной, и неподвижного держателя, в котором находятся подушки.Используется различное количество пэдов, чаще всего шесть или восемь. Накладка состоит из баббитового сегмента, обычно стального. Нагрузка передается на носитель с помощью кнопки на задней части подушки, которая также действует как точка поворота. Кнопка может располагаться по центру или со смещением. Подшипник подходит для переменных скоростей, потому что функция поворота позволяет колодке приспосабливаться к различной скорости масляной пленки. Базовый упорный подшипник самоустанавливающейся подушки показан на Рисунке 5-40.

Рисунок 5-40.Упорный подшипник наклонной площадки.

(любезно предоставлено компанией Elliott.)

Вторая форма многосегментного упорного подшипника или упорного подшипника с самоустанавливающимися подушками сохраняет все характеристики первого типа, но включает в себя дополнительные усовершенствования. Этот подшипник называется самовыравнивающимся подшипником. Вместо простого держателя для размещения колодок каждая колодка опирается на уравнительный стержень. Между выравнивающими стержнями каждой подушки находится вторичный стержень, несущий концы двух соседних стержней подкладок и передающий нагрузку на несущее кольцо.Все стержни могут свободно раскачиваться и, таким образом, регулироваться до тех пор, пока все колодки не будут нести равную долю нагрузки (см. Рисунок 5-41). Преимущество самовыравнивающегося подшипника очевидно — он может приспосабливаться к незначительным неровностям положения ротора по отношению к подшипнику.

Рисунок 5-41. Самовыравнивающийся упорный подшипник самоустанавливающегося типа.

(любезно предоставлено компанией Elliott.)

Каждый описанный подшипник требует определенного осевого пространства, при этом для простого упорного кольца требуется наименьшее, а для самовыравнивающегося подшипника — большее.Осевая способность последних двух подшипников теоретически одинакова, и сторонники подшипника Мичелла ссылаются на прогиб несущего кольца как на обеспечение достаточной регулировки для достижения полной потенциальной нагрузки в практических пределах смещения подшипника.

API 617 требует наличия функции самовыравнивания. Могут выдерживать постоянные нагрузки до 500 фунтов на квадратный дюйм, а кратковременные нагрузки могут быть выше. Тем не менее, консервативные методы проектирования и некоторая поддержка со стороны API, как правило, поддерживают нагрузку на упорный подшипник в диапазоне от 150 до 350 фунтов на квадратный дюйм.

Колодки для подшипников с несколькими колодками могут быть изготовлены из материала с более высокой теплопроводностью, такого как медь. Несущая способность может быть увеличена за счет использования медных прокладок. Этот вариант является хорошей альтернативой для сложных применений, где размер ограничивает использование стандартного подшипника. Многие пользователи не разрешают использование альтернативных материалов в новом компрессоре, утверждая, что эта опция должна быть доступна для решения проблем, возникающих в полевых условиях. Следует также отметить, что, хотя обычно упоминается медь, в действительности материал представляет собой сплав хрома и меди.

Компрессоры, изготовленные по стандарту API, должны иметь одинаковую осевую нагрузку в обоих направлениях, т. е. подшипник должен иметь симметричную конструкцию. Однако упорные подшипники можно комбинировать, используя различное количество колодок с каждой стороны, или коническую площадку можно комбинировать с многосегментной конструкцией. Другие комбинации четырех обсуждаемых упорных подшипников встречаются в некоторых изолированных приложениях.

Упорный подшипник является причиной больших потерь механической мощности; однако сложный многосегментный подшипник имеет самые высокие потери из всех типов упорных подшипников.Потребление энергии связано с взбиванием масла в залитом подшипнике; поэтому необходимо соблюдать осторожность при выборе размера подшипника, чтобы сохранить запас надежности. В некоторых конструкциях доступны альтернативные методы смазки, такие как направленная смазка, при которой используется распыление или струя для нанесения масла на колодки и устраняется необходимость заливки.

Центробежный компрессор – обзор

Прогноз помпажа

Крыльчатки и валы центробежного компрессора подвержены колебаниям осевых и радиальных сил при работе помпажа.Эти силы могут привести к серьезному повреждению компонентов центробежного компрессора с малым зазором, таких как упорный и радиальный подшипники, межступенчатые и сухие газовые уплотнения, а также уравновешивающий поршень. Возможность точного количественного определения частоты и амплитуды циклических помпажных нагрузок на компоненты компрессора с малым зазором позволяет пользователю определить, вызвало ли случайное помпажное воздействие или переходный процесс аварийного отключения (ESD) повреждение, требующее осмотра и ремонта. или замена детали.Кроме того, результаты могут быть использованы при проектировании системы контроля помпажа для определения необходимости линии байпаса горячего газа или для выбора параметров антипомпажного клапана и системы управления.

В компрессоре без дисбаланса, перекосов или трения помпаж и осесимметричное явление вызывают незначительные радиальные вибрации и высокие осевые смещения из-за циклического реверсирования тяги. Таким образом, самые сильные ударные нагрузки возникают в осевом направлении, а компонент с наибольшим риском отказа — это осевой упорный подшипник компрессора.На основе данных экспериментальных испытаний, проведенных для GMRC [3], был разработан метод количественной оценки циклических осевых помпажных усилий на компонентах компрессора с малым зазором, позволяющий пользователю определить, вызывает ли случайный (или переходный от электростатического разряда) помпаж достаточный повреждение, требующее осмотра или ремонта, или в качестве основания для отказа от него. Методология может быть точно отражена в динамическом анализе методом динамического анализа временного одномерного (1D) паушального суммарного параметра графика связей, как продемонстрировано Pinelli et al.[25].

В этой работе Brun et al. [3], коэффициент серьезности помпажа был получен, как показано в уравнении. (16.1), основанный на безразмерном анализе сохранения энергии. Этот коэффициент, Г, , учитывает основные параметры, которые влияют на потенциальный ущерб из-за помпажа. Расчеты выше 0,001 предполагают проведение углубленного анализа для определения фактической амплитуды усилия по отношению к характеристикам компрессора для оценки риска повреждения (см. Таблицу 16.1).

Таблица 16.1. Потенциальный ущерб

Γ  < 0,001 Мягкий выброс (низкий потенциальный ущерб)
0,01 <  Г  < 0,001 Классический всплеск (дискретный потенциальный ущерб (требует дальнейшего анализа)
γ & GT; 0,01 Глубокий всплеск сильных (высокий потенциальный ущерб)

(16.1) γ = R2VΔP2SMKΔH

, где

k — жесткость осевого упорного подшипника

m — масса ротора

r — радиус вершины рабочего колеса

s — осевой упорный нормальный рабочий зазор

Vкомпрессор объем клапана

Δ ч — повышение энтальпии компрессора (напор)

Δ P — перепад давления на компрессоре (Pd − Ps).

Центробежные компрессоры: больше не просто компрессор базовой нагрузки

В этой статье обсуждается, как современный многоступенчатый центробежный компрессор со встроенным редуктором имеет широкий диапазон значений давления, расхода и диапазона регулирования и может использоваться как в качестве базовой нагрузки, так и в качестве подстроечного компрессора. .

История

Технология центробежных компрессоров существует уже давно. Происхождение можно проследить до 1689 года, когда французский физик Дени Папен и голландский физик Кристиан Гюйгенс совместно экспериментировали с воздушным компрессором, используя центробежную силу для сжатия воздуха.По мере того, как сообщество физиков лучше понимало гидродинамику и тепловую динамику, центробежный компрессор превратился из примитивного нагнетателя с одним рабочим колесом в многоступенчатый современный компрессор, который мы используем сегодня.

Основы сжатия

Основные компоненты сжатия центробежного газового компрессора состоят из четырех компонентов:

  • Вход – трубчатая конструкция, направляющая газ в камеру сжатия
  • Центробежная крыльчатка – обычно представляет собой высокопрочный диск, установленный на валу с приподнятым центром, поддерживающим радиальные лопасти
  • Диффузор – плоская кольцевидная пластина, окружающая рабочее колесо снаружи, часто с приподнятыми стационарными лопастями
  • Коллектор – сооружение, собирающее сжатый газ.Также известна как улитка или свиток
  • .

Вместе эти компоненты называются «ступень сжатия». Несколько ступеней могут использоваться последовательно для получения различных значений расхода и давления. Когда несколько ступеней устанавливаются на общую раму с использованием одного входного вала двигателя, тогда как «многоступенчатый компрессор со встроенным редуктором».

Процесс сжатия начинается с поступления газа во впускной патрубок. Вход направляет газ в высокоскоростное центробежное рабочее колесо.Центробежная сила от рабочего колеса увеличивает скорость газа до высокой скорости. Когда газ выходит из внешнего диаметра крыльчатки, он попадает в узкий зазор между впускным отверстием и пластиной диффузора. Это узкое пространство вместе с лопастями диффузора приводит к быстрому замедлению высокоскоростного газа. Это резкое замедление вызывает сжатие молекул воздуха в газе, что увеличивает плотность газа и относительное давление. Сжатый газ содержится в коллекторе и эффективно выводится из ступени сжатия.Этот метод сжатия называется «динамическим сжатием».

Расчет расхода и давления

Производители компрессоров проектируют ступени сжатия различных форм и размеров для создания различных потоков и давлений. Как правило, чем выше давление, тем больше ступеней используется. Чем больше расход, тем крупнее становятся компоненты ступени компрессора. Большинство современных центробежных компрессоров имеют главный приводной двигатель с фиксированной скоростью. Это связано с тем, что динамическое сжатие зависит от достижения высокой скорости газа, создаваемого импеллером.Если бы рабочее колесо замедлилось, процесс динамического сжатия значительно уменьшился бы. Следовательно, скорость вращения рабочего колеса обычно не изменяют для управления расходом или давлением.

Динамический контроль расхода и давления

Обычно для управления потоком и давлением используются три метода:

  1. Inlet Modulation – газ, поступающий на вход первой ступени компрессора, дросселируется с помощью впускного клапана. Когда впускной клапан закрывается, расход газа и мощность на валу уменьшаются.Модуляция на входе используется для изменения расхода компрессора в зависимости от потребности системы сжатого воздуха, к которой он подключен. Эти изменения расхода отслеживаются и контролируются современной микропроцессорной системой управления, измеряющей давление в системе сжатого воздуха.
  2. Загрузка и разгрузка — при низком расходе может потребоваться разгрузка или остановка потока компрессора. Это делается путем полного закрытия впускного клапана и открытия перепускного клапана после последней стадии сжатия.Пока рабочие колеса вращаются на полной скорости, сжатия воздуха не происходит. Этот метод используется, если система сжатого воздуха может выдерживать колебания давления от 5 до 10 фунтов на квадратный дюйм, поскольку компрессор будет загружаться и разгружаться по мере необходимости в периоды низкого расхода.
  3. Blow-Off – при низком расходе вместо разгрузки компрессора мы сдуваем лишний воздух. Это делается путем удержания компрессора под нагрузкой с почти закрытым впускным клапаном. Перепускной клапан частично открыт, что позволяет выпустить избыток сжатого воздуха в атмосферу, в то время как компрессор продолжает подавать сжатый воздух в систему сжатого воздуха.Этот метод используется, когда система сжатого воздуха может выдерживать колебания давления только в пределах от 1 до 5 фунтов на квадратный дюйм.

Плохая репутация Blow-Off

Многоступенчатый центробежный компрессор со встроенным редуктором получил широкое признание как надежный и энергоэффективный компрессор для приложений с большим расходом воздуха. Центробежные компрессоры также имеют устойчивую репутацию компрессоров базовой нагрузки, которые не подходят для систем сжатого воздуха с большими изменениями спроса.Этот миф основан на ранних конструкциях центробежных компрессоров, в которых типичный динамический диапазон входной модуляции был всего на 10-20% меньше, чем при полном расходе. Это означает, что потребность в расходе системы сжатого воздуха падает со 100% до 60%, центробежный компрессор старой конструкции будет регулировать расход на входе до 80%, подавать 60% расхода в систему сжатого воздуха и выбрасывать 20% в атмосферу. Выброс 20% в атмосферу считается пустой тратой энергии. В результате операторы установок, знакомые со старыми центробежными компрессорами, могут избегать их сегодня, когда они знают, что их система сжатого воздуха имеет колебания расхода более чем на 20%.

Современные технологии исключают продувку

Традиционная конструкция крыльчатки включала ручные расчеты и эксперименты методом проб и ошибок. С внедрением компьютерного моделирования Computational Fluid Dynamics в 1990-х годах конструкция и производительность рабочего колеса были значительно улучшены. Теперь инженеры могли запустить тысячи симуляций на компьютере, чтобы найти наилучшую производительность, эффективность и динамический диапазон.

Еще одно достижение — современный контроллер. Микропроцессорные контроллеры быстрые и мощные и могут одновременно запускать множество контуров управления.Это приводит к более быстрой реакции регулирующего клапана на изменяющийся спрос, а также к повышению общей энергоэффективности. Современный центробежный компрессор может иметь динамический диапазон до 50 %, охватывающий широкий диапазон расходов и давлений. Наличие большего диапазона регулирования означает, что центробежный компрессор может быть установлен в системе сжатого воздуха с большой изменчивостью расхода и без продувки при низком расходе.

Один компрессор для всех приложений

Современный центробежный компрессор за многие годы прошел долгий путь, чтобы стать надежной и эффективной частью системы сжатого воздуха.Центробежные компрессоры обычно имеют длительный срок службы и более низкие затраты на техническое обслуживание, чем любой другой тип компрессора. Безмасляные компрессоры обеспечивают нулевое качество воздуха класса ISO 8573-1. Безмасляный воздух требует меньшей фильтрации на выходе и меньшего загрязнения продукта и оборудования. Высокий динамический диапазон и более высокая эффективность позволяют центробежному компрессору участвовать в большинстве программ скидок на электроэнергию, предлагаемых местными коммунальными службами. В целом, центробежный компрессор может удовлетворить требования большинства систем сжатого воздуха, и его следует рассматривать в качестве первого выбора при выборе воздушного компрессора.

Центробежные компрессоры со встроенным редуктором | Журнал обработки

Центробежный компрессор со встроенным редуктором представляет собой многовальный компрессор, в котором каждая ступень представляет собой трехмерное (3D) рабочее колесо, работающее на оптимальной скорости. Этот тип компрессора состоит из редуктора с центральной шестерней и различными шестернями, которые приводят в движение множество ступеней рабочего колеса (часто до 10 рабочих колес 3D). Компрессоры со встроенным редуктором с высоким давлением нагнетания до 300 бар и производительностью до 600 000 кубических метров в час предлагаются различными поставщиками.Доступны машины, которые также сочетают в себе ступени сжатия и ступени расширения.

Центробежные компрессоры со встроенным редуктором обеспечивают множество преимуществ, таких как усовершенствованные высокоскоростные трехмерные рабочие колеса, относительно низкие затраты (по сравнению с обычными компрессорами) и более высокий КПД по сравнению с другими турбомашинами. Они также предлагают почти изотермическое сжатие с промежуточным охладителем после одного или двух рабочих колес (каждая ступень, а иногда и каждые две ступени). Другими словами, в настоящее время они обеспечивают наиболее близкую к изотермическому сжатию возможную операцию по сравнению со многими другими вариантами сжатия; поэтому они обеспечивают особенно высокую эффективность.Они очень эффективны, потому что все ступени имеют промежуточное охлаждение (изотермическое сжатие), а повышающая передача позволяет всем ступеням работать с более высокой удельной скоростью.

Еще одним преимуществом компрессоров со встроенным редуктором является меньшее количество требуемых ступеней, что обеспечивает более высокую эффективность. Многие современные конструкции позволяют снимать ротор без отсоединения технологического трубопровода. Эти преимущества конструкции, эксплуатации и надежности центробежных компрессоров со встроенным редуктором обсуждаются в этой статье.

Эксплуатация и конструкция центробежных компрессоров

Старые, многоступенчатые компрессоры со встроенным редуктором использовались в установках с воздухом для установок и КИПиА, а также в установках для сжатия инертных газов, таких как азот или подобные, 60–70 лет назад. Около 35 лет назад эти механизмы постепенно перешли на сторону процесса. Несколько производителей многоступенчатых компрессоров со встроенным редуктором предлагали эти агрегаты для технологических процессов (таких как нефть, газ, углеводороды, химическая и нефтехимическая промышленность) примерно за последние 30 лет.

Компрессоры на технологических установках обычно не имеют запасных частей и считаются важными элементами оборудования. В большинстве случаев надежность компрессора считается первоочередной задачей, и она прямо пропорциональна прибыли предприятия. Центробежные компрессоры со встроенным редуктором, особенно те, которые не соответствуют стандартам Американского института нефти (API), обычно имеют относительно более низкую надежность по сравнению с обычными центробежными компрессорами API.

Машины со встроенным редуктором используют несколько подшипников, уплотнений и зубчатых зацеплений и работают на высоких скоростях.В стандартных компрессорах, как правило, невозможно управлять всеми этими параметрами для достижения высокой надежности. Их надежность была повышена в последнее время. В частности, современные центробежные компрессоры API со встроенным редуктором, спроектированные и изготовленные в соответствии с API 617 и другими применимыми стандартами API, такими как API 614 в отношении систем смазки, за последнее десятилетие обеспечили повышенную надежность и эксплуатационную готовность.

Некоторые специалисты предлагают использовать центробежные компрессоры со встроенным редуктором только для резервных компрессоров.Это может быть правильным для стандартных центробежных компрессоров со встроенным редуктором многих производителей, не входящих в API, поскольку они обладают относительно низкой надежностью и эксплуатационной готовностью, что делает их практически непригодными для использования в критических условиях в качестве незадействованного оборудования. Однако во многих компрессорных службах в технологических процессах у компрессора нет запасного, поскольку использование двух машин вместо одной экономически нецелесообразно. Другими словами, стоимость двух центробежных компрессоров со встроенным редуктором будет значительно выше стоимости одного обычного компрессора API.

Компрессоры со встроенным редуктором, не соответствующие стандарту API, часто требуют интенсивного обслуживания при относительно низкой надежности. Кроме того, поскольку газ охлаждается после каждой ступени рабочего колеса (или двух ступеней), их рабочие характеристики и надежность зависят от состояния промежуточного охладителя. Многие промежуточные охладители спроектированы и изготовлены компактным и экономичным способом с минимальной маржой, чтобы снизить затраты и размеры. Они могут представлять некоторые эксплуатационные проблемы и проблемы с производительностью.

Обычно поставляемые только с общей системой защиты от перенапряжения, а не с защитой отдельных ступеней рабочего колеса, машины без API подвержены помпажу.Также промежуточные охладители иногда не достигают проектных требований по отводу тепла. Для этих компрессоров со встроенным редуктором были зарегистрированы некоторые отказы и проблемы в работе.

По очень приблизительным оценкам, компрессоры со встроенным редуктором, не соответствующие стандарту API, могут обеспечивать доступность от 93 до 95 процентов; тогда как правильно спроектированные компрессоры API со встроенным редуктором и обычные центробежные компрессоры API (между подшипниками) могут обеспечить доступность от 98,5 до 99,5 процентов. Все приведенные выше цифры являются ориентировочными, но они дают представление о том, чего можно ожидать в процессе эксплуатации.

Перед применением любого компрессора со встроенным редуктором, включая компрессоры со встроенным редуктором API, инженеры должны провести эксплуатационные испытания аналогичной машины на аналогичных газах и подтвердить эффективную работу. Эталонная проверка является важным фактором для компрессоров со встроенным редуктором. Требования к газовым или масляным уплотнениям, различному составу газа и скорости потока, а также возможность загрязнения могут значительно снизить надежность компрессора этого типа при традиционном использовании воздуха или инертного газа.

Осевые нагрузки от рабочих колес и шестерен должны восприниматься отдельными упорными подшипниками на шестернях или передаваться на упорный подшипник зубчатого колеса с упорными кольцами, закрепленными на шестернях и зубчатом колесе. Все указанные рабочие условия и условия запуска должны быть оценены на предмет остаточной осевой нагрузки. Балансировочные поршни обычно не используются. Балансировка тяги может быть достигнута за счет винтового направления силы тяги зубчатого зацепления и компенсации аэродинамических сил тяги рабочего колеса.

Особого внимания требуют конструкция и работа подшипника в компрессоре со встроенным редуктором.Из-за очень высоких рабочих скоростей (на последних ступенях выше 50 000 об/мин) требуются специально разработанные подшипники, которые должны строго контролироваться при изготовлении, монтаже и эксплуатации. В качестве расчетного критерия температура металла подшипника не должна превышать 100°C при любом заданном рабочем режиме. Диапазон температуры масла на входе следует регулировать с большой осторожностью. Зачастую минимальная температура масла на входе может составлять 30°C, а иногда и 35°C. Чаще всего максимальная температура масла на входе должна быть 50°C.

3D-крыльчатки

Геометрия и конструкция усовершенствованных трехмерных рабочих колес оказывают существенное влияние на общую производительность центробежного компрессора со встроенным редуктором. Это связано с тем, что развитие потока внутри каждого трехмерного рабочего колеса не только определяет аэродинамические характеристики и КПД самого рабочего колеса, но также сильно влияет на рабочие характеристики, работу и эффективность систем и трубопроводов, расположенных ниже и выше по потоку, таких как входные направляющие аппараты, диффузоры ( улитка), комплексные сооружения и сложные системы трубопроводов каждой ступени.

Поток внутри каждого трехмерного рабочего колеса очень сложен и зависит от взаимодействия между различными геометрическими параметрами и аэродинамическими факторами. Условия потока могут быть причиной неравномерности потока, большой доли потерь энергии, а иногда и нестабильности системы.

Поток внутри компрессорного агрегата со встроенным редуктором является трехмерным и, следовательно, сложным. Это один из наиболее важных аспектов работы этих компрессоров. Распределение углов лопастей (от входа до выхода каждого рабочего колеса) оказывает значительное влияние на характеристики потока рабочего колеса, а также на общую производительность и работу.Распределение углов лопаток может влиять на производительность компрессора, образование потерь, рабочий диапазон и пределы помпажа/останова. Эффективность, работа и производительность зависят от угла наклона лопасти.

Сравнение потерь на трение о стенки, нагрузку на лопасти и нагрузку на ступицу и кожух следует проводить для различных сценариев эксплуатации, таких как расчетный (номинальный) массовый расход и сниженный (частичная нагрузка) расход. Потери на трение о стенки обычно растут по мере увеличения изменения угла наклона лопасти из-за увеличения площади поверхности лопасти.

Лопасти крыльчатки, которые имеют небольшие изменения угла и относительно радиальные, могут давать небольшие потери на трение о стенки из-за их относительно небольшой площади поверхности, но они также испытывают большие потери от нагрузки на лопасти. Кроме того, может произойти отрыв потока вблизи ступицы на стороне всасывания и наконечнике. Все эти факторы могут привести к относительно высоким потерям энергии и небольшому запасу останова для этих лопастей.

При низком расходе (работа с частичной нагрузкой) может возникнуть область отрыва потока возле ступицы на стороне всасывания и вихревая область возле наконечника.Накопление потерь энергии из-за неустойчивых вторичных течений является основной причиной затруднения при движении по проходу с сильно неблагоприятным градиентом давления в радиальной лопасти (относительно небольшие вариации угла лопасти).

Напротив, лопасти, которые имеют большие изменения угла, демонстрируют относительно большие потери на трение о стенку и на нагрузку между ступицей и бандажом, но они испытывают низкие потери на нагрузку лопасти, поскольку поток от входа к выходу обычно хорошо направляется. По мере увеличения коэффициента текучести производительность этих лопастей (тех, у которых большой разброс угла) может резко снизиться.Плохая работа лопастей с большим разбросом угла лопасти при высоких массовых расходах может быть объяснена блокировкой потока в узкой горловине.

Когда коэффициенты потока высоки, лопасти с большим изменением угла лопасти демонстрируют снижение производительности. При высоком расходе в этих рабочих колесах наблюдается неблагоприятная линия потока на стороне всасывания и низкое общее давление от входа к выходу из-за блокировки потока в горловине.

Система передач

Система редуктора является ключевой в центробежном компрессоре со встроенным редуктором.Его сложная конфигурация, высокие требования к точности и условия эксплуатации при высоких нагрузках требуют соблюдения строгих требований к проектированию и изготовлению. Редукторная система обычно изготавливается специальным субпоставщиком (как правило, известным производителем редукторов) и отправляется поставщику компрессора для дальнейшей работы и доработки компрессорной установки. Естественные режимы работы зубчатых передач, вибрационные реакции и уровни генерируемого шума должны быть надлежащим образом исследованы.

Два основных типа динамического возбуждения в зубчатых передачах могут вызывать чрезмерную вибрацию и шум.Одним из них является динамическое возбуждение зубчатого зацепления внутреннего параметрического типа. Этот тип уникален для зубчатых передач и возникает из-за комбинации периодических изменений числа зубьев в зацеплении; силы удара зуба; и ошибка передачи из-за упругой деформации зуба, ошибки изготовления профиля зуба шестерни и несоосности. Частота этой динамической силы напрямую связана с периодом между зубьями и, следовательно, проявляется главным образом в гармониках сетки в спектре отклика.

Второй тип динамического возбуждения в зубчатых передачах вызывается внешним набором динамических нагрузок на вал, которые обычно возникают на гораздо более низких частотах по сравнению с гармониками сетки. Источниками этого динамического возбуждения являются дисбаланс вращения вала; геометрический эксцентриситет вала; и динамические нагрузки от других источников, таких как ступени компрессора, привод и скорость вращения, а также колебания крутящего момента в условиях нагрузки.

Шумы зубчатой ​​передачи и связанные с ними динамические нагрузки становятся все более важной областью для усовершенствования компрессоров со встроенным редуктором.Шум возникает в основном на частоте вращения зубчатого колеса в результате дисбаланса, эксцентриситета и перекоса, а также частоты контакта зубьев (TCF) и ее гармоник.

Общие потери мощности в зубчатых передачах можно разделить на вклад трения между зубьями, смазку и влияние ветра на шестерню. Что касается потерь смазки в зубчатых передачах, то они, как правило, связаны со взбалтыванием и струйной смазкой, которые могут вызывать газомасляные ловушки в межзубчатых пространствах.

Потери мощности в быстроходных зубчатых передачах обусловлены трением между зубьями (скольжение и качение), процессами смазки (погружной или струйной), прокачкой газосмазочной смеси при зацеплении, а также потерями, связанными с аэродинамическими эффектами.

 

Амин Алмаси — старший консультант по вращающимся механизмам в Австралии. Он является сертифицированным профессиональным инженером Engineers Australia и IMechE и имеет степени бакалавра и магистра в области машиностроения и RPEQ. Он является активным членом Engineers Australia, IMechE, ASME и SPE и является автором более 100 документов и статей, посвященных вращающемуся оборудованию, мониторингу состояния, морской и подводной эксплуатации, а также надежности.

9 Типы центробежных компрессоров

В этой статье от Linquip мы хотим объяснить различные типы центробежных компрессоров и рассказать о них один за другим.К концу статьи вы будете знать, сколько типов центробежных компрессоров существует на рынке, что они делают и в чем их отличия. Продолжить чтение…

Различные типы центробежных компрессоров

Существуют различные типы центробежных компрессоров, предназначенные для конкретных целей в зависимости от желаемого применения. Наиболее распространены одноступенчатые и многоступенчатые центробежные компрессоры. Ниже мы объясним все об этих компрессорах. Приятно знать, что они следуют одному и тому же принципу, но отличаются по своей конструкции и тому, как они выполняют свою работу.

  1. Одноступенчатый компрессор

Одноступенчатые компрессоры относятся к наиболее популярным типам центробежных компрессоров, доступных на рынке. Этот тип имеет одну крыльчатку для направления воздуха или других газов для конкретной цели. Одноступенчатый компрессор также содержит диффузор и соединенные с ним направляющие лопатки. IT может обеспечить степень сжатия до трех к одному из-за окружной скорости рабочего колеса, а также геометрии лопастей. Кроме того, эти типы имеют пропускную способность от 1000 до 300 тысяч кубических футов в минуту.

Этот тип центробежного компрессора имеет различные конструкции, включая консольные одноступенчатые компрессоры и одноступенчатые компрессоры со встроенным редуктором.

  • Консольный одноступенчатый центробежный компрессор

Одним из наиболее полезных типов центробежных компрессоров для низкого давления и большого объема является консольный одноступенчатый компрессор. Рабочее колесо в этом типе размещено на неприводной стороне вала. Они имеют более высокий КПД и более широкий диапазон работы за счет осевого всасывающего патрубка.Расход газа, с которым может работать этот компрессор, составляет до 60 000 м³/час и степень сжатия до 3,5.

  • Одноступенчатый центробежный компрессор со встроенным редуктором

Этот тип, как следует из названия, содержит одноступенчатый компрессор, но имеет консольное полуоткрытое рабочее колесо. На быстроходном валу редуктора установлено рабочее колесо. Не более 300 тыс. м³/час – это объем потока газа, который может обрабатывать данный тип компрессора. И коэффициент давления, который он поддерживает, составляет до 3.5. Давление нагнетания также может достигать 50 бар.

  1. Многоступенчатый компрессор

Многоступенчатые компрессоры относятся к разным типам центробежных компрессоров. Как следует из названия, этот компрессор был разработан для прохождения газа через несколько ступеней для различных целей. Многоступенчатые компрессоры используются, когда одноступенчатый компрессор не может поддерживать требуемое давление. Это связано с тем, что одноступенчатый компрессор, как упоминалось выше, имеет только одно рабочее колесо.

В отличие от этого типа центробежных компрессоров, многоступенчатые компрессоры содержат несколько рабочих колес на роторе. Диффузор каждого рабочего колеса выходит из нагнетания, чтобы войти в следующее рабочее колесо. Многоступенчатые компрессоры бывают разных типов, включая многоступенчатый центробежный компрессор с горизонтально разделенным корпусом, многоступенчатый центробежный компрессор с вертикально разделенным корпусом, многоступенчатый центробежный компрессор с раструбным корпусом, трубопроводные многоступенчатые компрессоры и многоступенчатые компрессоры со встроенным редуктором. .

  • Многоступенчатый центробежный компрессор с горизонтальным разъемом корпуса

Среди различных типов центробежных компрессоров этот также популярен. Эти компрессоры в основном используются для приложений с рабочим давлением газа менее 60 бар. Горизонтально разъемный корпус компрессоров содержит две половины цилиндрического корпуса. Их центральная линия держит их соединенными болтами.

Этот тип компрессора не подходит для очень высокого давления из-за ограничений по уплотнениям и болтовым соединениям в разъеме.Почти все соединения трубопроводов этого типа компрессора расположены в нижней половине компрессора. Но это не относится к основному технологическому входу и выходу, так как он расположен в верхней половине системы (хотя некоторые конструкции могут отличаться, в большинстве случаев он расположен в верхней половине).

  • Multi -Ступенчатый центробежный компрессор с корпусом с вертикальным разъемом

Этот центробежный компрессор с корпусом с вертикальным разъемом также выглядит как цилиндр и также называется цилиндром.В отличие от компрессоров с горизонтальным разъемом корпуса, многоступенчатый центробежный компрессор с вертикальным разъемом корпуса относится к типам центробежных компрессоров, которые идеально подходят для приложений с более высоким давлением. Эти компрессоры имеют цельную конструкцию, а также уплотнения на всех концах цилиндра и идеально подходят для высокого давления до 680 бар.

  • Многоступенчатый центробежный компрессор с кожухом колокола

Многоступенчатый центробежный компрессор с кожухом колокола также входит в список различных типов центробежных компрессоров.Они названы в честь формы их корпуса, похожего на колокольчик. В этом случае для закрытия используются срезные кольца вместо болтов. Они подходят для высокого давления.

  • Трубопроводные многоступенчатые компрессоры

Трубопроводные компрессоры, как и ценные центробежные компрессоры, имеют корпус в форме колокола, но имеют одну вертикальную торцевую крышку. Их напорные патрубки и боковой всасывающий патрубок расположены друг напротив друга, что делает конструкцию пригодной для установки на газопроводах.Эти типы компрессоров могут выдерживать давление до 100 бар и в основном подходят для транспортировки природного газа и аналогичных целей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.