Центробежный компрессор устройство: Центробежный компрессор: устройство и принцип работы

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.

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!

Выбор центробежного компрессора: описание технологии

Все, что вам нужно знать о центробежных компрессорах

На этой странице мы собрали все, что вам нужно знать о центробежных воздушных компрессорах, где мы рассмотрим следующие темы:

Для чего используются центробежные компрессоры?
Преимущества наших центробежных компрессоров
Как работает центробежный компрессор?
КПД центробежного компрессора
Какие типы центробежных компрессоров существуют?

Для чего используются центробежные компрессоры?

Компании, которым требуется большое количество сжатого воздуха, используют нашу испытанную центробежную технологию. В основе каждой машины лежит рабочее колесо индивидуальной конструкции.

Правильно: каждая машина оптимизирована для своего диапазона мощности. Каждый вариант давления имеет собственное оптимизированное рабочее колесо. Эти рабочие колеса рассчитаны на длительный срок службы, что делает центробежный компрессор очень надежным агрегатом.

Центробежные компрессоры используются в различных отраслях промышленности: автомобилестроении, пищевой, фармацевтической, текстильной, энергетической, возобновляемой энергии, очистке сточных вод, химической промышленности, нефтегазовой промышленности.

Как выбрать между безмасляной винтовой и центробежной технологией?

Очень популярным ответом на этот вопрос является выбор винтовой технологии для наилучшей энергоэффективности при более низких расходах и центробежной технологии для более высоких требований к расходу. Чтобы посоветовать клиенту наилучшую технологию, мы должны изучить заявку клиента.

Все начинается с потребностей наших клиентов.

Безусловно, энергоэффективность будет играть роль при окончательном выборе, однако необходимо учитывать и другие параметры, такие как профиль потребности в сжатом воздухе. Применения, демонстрирующие изменчивую потребность в воздухе, больше выиграют от широких диапазонов регулирования безмасляного шнека с приводом от переменной скорости, в то время как центробежные агрегаты, как правило, лучше подходят для более устойчивых моделей потребности в потоке.

В большинстве случаев оптимальным выбором является комбинация 2: безмасляный центробежный блок, обеспечивающий базовую нагрузку, в сочетании с безмасляным винтовым блоком с регулируемой скоростью вращения для работы с колеблющейся верхней нагрузкой. Эта комбинация, вместе с нашими осушителями тепла сжатия, формирует команду-победителя, уникальную в индустрии сжатого воздуха, обеспечивая нас и наших клиентов гарантией успеха.

Преимущества наших многоступенчатых центробежных компрессоров

Какие типы центробежных компрессоров существуют?

Мы предлагаем стандартные или специально разработанные центробежные компрессоры.

1.  центробежные нагнетатели с давлением до 1,5 бар.
2. Сердечники безмасляных воздушных центробежных компрессоров — до 13 бар
3. многоступенчатые сердечники для технологического газа до 205 бар
   

В категории центробежных компрессоров доступны 3 основные конфигурации:

• Осевой многоступенчатый компрессор работает на относительно низкой скорости, в основном с прямым приводом от асинхронного двигателя. Несколько рабочих колес выстроены в осевом направлении друг за другом для постепенного наращивания давления.
• Турбокомпрессоры с редуктором приводятся в действие асинхронным двигателем, вращающимся с относительно низкой скоростью. Радиальное рабочее колесо (крыльчатки) вращается с высокой скоростью благодаря редукторной передаче. Для этих высоких скоростей требуются специальные подшипники, в основном используются гидродинамические подшипники. В зависимости от требуемого давления и/или расхода можно установить одно или несколько рабочих колес.
• Высокоскоростные турбокомпрессоры представляют собой радиальные турбокомпрессоры без каких-либо шестерен. Двигатель непосредственно приводит в движение крыльчатку. Это означает, что двигатель должен работать на высоких скоростях, что требует технологии двигателя с постоянными магнитами. Чтобы быть надежными на этих высоких скоростях, используются магнитные подшипники, чтобы избежать любого контакта или износа.

1. Безмасляные центробежные воздуходувки — до 1,5 бар.

В чувствительных промышленных условиях требуется надежная подача безмасляного воздуха при более низких давлениях от 300 мбар (изб.) до 1,5 бар (изб.).
Безмасляные центробежные воздуходувки должны соответствовать строгим стандартам, ожидаемым в:

• Очистка сточных вод
• Еда и напитки
• Химическая и нефтехимическая промышленность
• Текстиль
• Общая промышленность
• Электроэнергетика
• Горнодобывающая промышленность

Разнообразие центробежных вентиляторов

Мы можем предоставить несколько конфигураций для удовлетворения требований вашего приложения. Нет двух одинаковых проектов. Мы понимаем, что первоначальные инвестиционные затраты или общая стоимость владения также могут быть решающим фактором.

Наши многоступенчатые центробежные воздуходувки представляют собой простое и надежное решение, требующее меньших первоначальных инвестиций. Наши высокоэффективные высокоскоростные центробежные воздуходувки обеспечивают самую низкую совокупную стоимость владения.

2. Безмасляные воздушные центробежные компрессоры — от 2 до 13 бар.

Безмасляный воздушный центробежный компрессор ZH

Сердечники безмасляных воздушных центробежных компрессоров разработаны для обеспечения наиболее энергоэффективной мощности и расхода. Наши стандартизированные блоки являются самыми энергоэффективными на рынке, что подтверждается полевыми испытаниями и расчетами Pasel.

Безмасляный центробежный компрессор обычно используется в чувствительных отраслях промышленности:

• Продукты питания и напитки 
• Текстиль
• Химическая и нефтехимическая промышленность
• Целлюлозно-бумажная промышленность

Избегайте использования масла в производственном процессе 
Z-компрессоры Atlas Copco относятся к нулевому классу, что означает, что они подают воздух без содержания масла. Отсутствие масла делает процесс проще, безопаснее и долговечнее. Вам не нужна фильтрация влагопоглотителя, а интервалы обслуживания намного больше.

Спокойствие важнее всего
Качество нашей продукции является нашим абсолютным приоритетом. Это безмасляное решение является лучшим выбором, чтобы гарантировать это качество. Кроме того, это положительно влияет на окружающую среду. Этот компрессор оказывает благоприятное воздействие на окружающую среду и значительно снижает затраты на электроэнергию.
Мы постоянно ищем способы оптимизации наших процессов и предоставления преимуществ нашим клиентам. Компрессор ZH представляет собой впечатляющий комплект, интеллектуальные функции которого являются частью этого комплекта. Контроллер Elektronikon максимизирует производительность компрессоров и позволяет осуществлять детальный мониторинг.

Почему Air Liquide выбрала центробежную технологию?

Почему Air Liquide выбрала центробежную технологию?

Загрузка. ..

Крыльчатки

Крыльчатки

Загрузка…

3. Центробежные компрессоры высокого давления для технологического воздуха и газа – до 205 бар.

Для многоступенчатых сердечников с технологическим газом до 205 бар. Мы прислушиваемся к конкретным требованиям клиента и предоставляем ядро ​​на заказ, гарантирующее наиболее энергоэффективное решение.

Жесткие технологические требования СПГ, химической/нефтехимической и газоперерабатывающей промышленности требуют прочных и надежных центробежных компрессоров. Центробежные компрессоры, также известные как турбокомпрессоры, обеспечивают нашим клиентам надежную и эффективную работу.

Мы можем помочь вам справиться с давлением вашего углеводородного процесса. С одновальными и компрессорами со встроенным редуктором от одной до восьми ступеней. Наши компандеры GT, T, RT и Companders разрабатываются по индивидуальному заказу, чтобы идеально соответствовать потребностям вашего технологического процесса. В то время как наши AeroBlock, PolyBlock и TurboBlock – это стандартизированные компрессоры для более быстрой доставки.

Какова эффективность центробежного компрессора?

Как правило, чем больше машина, тем выше эффективность центробежного компрессора. Это часто называют «эффектом масштаба».
Причины заключаются в лучшем потоке в больших машинах, поскольку относительный коэффициент шероховатости меньше (меньший коэффициент трения) и
относительные размеры зазора меньше (объемный эффект).
 

Центробежный компрессор обычно имеет КПД около 70-85% , в зависимости от механических потерь и газового трения внутри компрессора, где значение будет варьироваться в зависимости от размера компрессора.

Как работает центробежный компрессор?

Принцип работы центробежного компрессора

Принцип работы центробежного компрессора
Добавляя кинетическую энергию частицам воздуха и резко замедляя их движение, вы создаете давление.
Делая это в несколько этапов, вы можете поднять давление до 13 бар в машинах с более низкой степенью сжатия.
И до 205 бар в 4-8-ступенчатых турбомашинах высокой степени сжатия, также известных как многоступенчатые центробежные компрессоры.

• 1-ступенчатый: до 2,5 бар
• 2-ступенчатая: от 2,5 до 5,5 бар
• 3-ступенчатая: от 6 до 13 бар
• 4-8 ступеней до 205 бар

Сердцевина ступенчатого центробежного компрессора состоит из 3-х элементов;

Крыльчатка:  Воздушный поток входит в крыльчатку, где вращающиеся лопасти увеличивают кинетическую энергию воздуха

Диффузор: Диффузор управляет воздушным потоком, постепенно замедляя скорость воздуха и преобразовывая кинетическую энергию в давление .

Улитка:  Диффузор выходит в коллектор в форме раковины улитки, также известный как улитка. В улитке поток воздуха из диффузора собирается и распределяется по выходной трубе.

[Центробежные компрессоры] | [EDT]

Центробежные компрессоры (также известные как турбокомпрессоры), хотя вы, возможно, не знакомы с ними, нам не нужно далеко ходить, чтобы найти примеры из нашей повседневной жизни. Их можно найти в самолетах, поездах и автомобилях разных размеров и форм. Они особенно популярны в самолетах, где они используются для выполнения различных работ, в том числе для наддува салонов самолетов, а также в машинах с воздушным циклом, обеспечивающих комфорт пассажиров благодаря их компактным размерам и простоте (по сравнению с другими типами компрессоров). Общие примеры на небольших самолетах, поездах и автомобилях включают турбокомпрессоры, устройство, которое сочетает в себе центробежный компрессор с турбиной на общем валу, используя в противном случае потраченное впустую тепло и энергию от выхлопных газов двигателя, используя его для приведения в действие компрессора для нагнетания дополнительного воздуха. в двигатель (также известный как наддув или в данном случае «турбонаддув», который приводит к повышению эффективности двигателя и выходной мощности). Помимо транспорта, центробежные компрессоры часто используются в системах сточных вод для аэрации на различных этапах процесса очистки, в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, где они используются для сжатия хладагентов, а также в нефтегазовой промышленности и нефтехимических заводах, где они используются в различных процессах.
 

Рис. 1 Большой центробежный компрессор

Несмотря на то, что существует много типов и конфигураций компрессоров (роторные винтовые, осевые, поршневые и т. д.), центробежные компрессоры предпочтительнее из-за их относительной простоты, а также способности работать с большими потоками. объемы рабочей жидкости (воздух, хладагент и др.) при умеренных давлениях. В то время как одноступенчатые воздушные системы нередко достигают предельной степени сжатия 3:1 или близкой к ней (компрессор утраивает входное давление рабочей жидкости), были разработаны специальные конструкции для работы при степени повышения давления 10:1. в одну ступень и сделать это в компактном корпусе по сравнению с компрессорами других типов с аналогичной производительностью.

Насколько следует из названия, центробежные компрессоры работают почти так же, как центрифуги (а также игровые карусели), где вращение используется для ускорения предмета (или жидкости в данном случае) от центр, выталкивая его к внешнему диаметру (некоторые из вас могут вспомнить, как сидели в середине карусели, пытаясь оставаться в середине, пока она не достигла точки, в которой вы больше не могли держаться. ..). В случае центробежного компрессора вращающимся элементом является крыльчатка — своего рода специализированный вентилятор, в котором используется ряд изогнутых лопастей, чтобы направлять поступающую жидкость (которая течет прямо на поверхность лопастей) и перенаправлять ее наружу, перпендикулярно. от входящего направления, выпуская жидкость в диффузор и (в случае одноступенчатого компрессора) в элемент в форме улитки, который называется улиткой, корпусом компрессора или спиралью.

Рис. 2 Рабочее колесо центробежного компрессора без кожуха

Рис. 3 Иллюстрация центробежного компрессора

В то время как рабочее колесо ускоряет жидкость в улитке, давление продолжает расти по мере того, как жидкость замедляется в улитке. Что касается рабочих колес, существует ряд переменных, относящихся к геометрии лопастей, которыми разработчик может управлять для оптимизации производительности данного компрессора. Часто управляемые переменные включают в себя количество используемых лопастей, внутренний и внешний диаметр лопастей рабочего колеса и ступицы, смешаны ли высокие (полные) и короткие (так называемые делители) лопасти (использование лопастей разной высоты часто увеличивает пропускную способность на за счет эффективности при более высоких давлениях), зазор между лопатками и улиткой. Другие более сложные элементы конструкции лопасти, такие как наклон, изгиб назад (направлены ли они прямо наружу или «загибаются» назад на выходе из рабочего колеса) и крутка (на сколько градусов разница между входом и выходом лопасти) могут также можно манипулировать для изменения производительности компрессора. В общем, цель конструкции крыльчатки состоит в том, чтобы направлять/направлять воздух от входа к выходу максимально плавным образом, избегая быстрых изменений объема или скорости жидкости, когда она проходит через лопасти, а также достигать целевого значения. расход и давление. Что касается крыльчаток, то существует два основных типа — закрытые и открытые (незакрытые). Крыльчатки без кожуха оставляют лопасти открытыми, где они больше подвержены изгибу и колебаниям, в то время как рабочие колеса с кожухом имеют кожух поверх лопастей, который связывает их вместе, что повышает стабильность лопастей за счет дополнительного веса и подверженности загрязнению грязью или мусором, которые могут цепляться за внутреннюю поверхность кожуха. В дополнение к снижению производительности загрязнение рабочего колеса с кожухом также может привести к увеличению вибрации, что снижает надежность. В этом случае рабочие колеса с кожухами, как правило, чаще используются в многоступенчатых системах, где используются очень чистые/чистые рабочие жидкости.
 

Рис. 4 Крыльчатка с кожухом

В случаях, когда требуется более высокое давление (например, в холодильной технике), можно объединить несколько ступеней, при этом поток из одной крыльчатки направляется в крыльчатку следующей крыльчатки. Использование в этой конфигурации позволяет достичь гораздо более высоких давлений, сохраняя при этом эффективность и компактность, которыми славятся центробежные компрессоры.

Рис. 5 Многоступенчатый центробежный компрессор с закрытыми рабочими колесами

Одной из ключевых особенностей, которая делает центробежные компрессоры более привлекательными, чем другие типы компрессоров, является их эффективность. Поскольку в центробежных компрессорах используется вращающееся рабочее колесо, работающее в непосредственной близости от стенок улитки (обычно зазоры варьируются от 0,020 до 0,050 дюйма) на высоких скоростях (во многих случаях наблюдается частота вращения рабочего колеса, превышающая 50 000 об/мин), поток жидкости является непрерывным ( в отличие от поршневых компрессоров, в которых воздух нагнетается в камеры и из них в отдельных циклах) и нет фрикционного контакта между рабочим колесом и улиткой; в дополнение к повышению эффективности в результате непрерывного потока и снижения трения между движущимися частями также меньше изнашиваемых движущихся частей. В этом случае центробежные компрессоры могут обеспечить экономию средств за счет снижения энергопотребления, сокращения времени простоя и затрат на техническое обслуживание, а также экономии, связанной с уменьшением потребности в пространстве. Тем не менее, поскольку центробежные компрессоры работают с такими высокими скоростями вращения, им часто требуются высокоточные шестерни и подшипники, которые могут увеличить первоначальную стоимость по сравнению с другими типами компрессоров. Другим основным ограничением центробежных компрессоров является тот факт, что они должны быть адаптированы для работы в определенных диапазонах давления и расхода, поскольку их эффективность снижается в крайних пределах их рабочего диапазона.

Как и в случае с другими технологиями, при принятии решения о том, какую компрессорную технологию использовать для конкретного применения, необходимо учитывать компромиссы. Тем не менее, многие повседневные приложения используют преимущества размера и эффективности, предлагаемые центробежными компрессорами, и, похоже, это останется в обозримом будущем.

---

Крис С. Спайс, ЧП работает инженером-консультантом в нашем офисе в Канзас-Сити, штат Миссури. Г-н Спайс предоставляет консультационные услуги в области анализа систем транспортных средств, анализа отказов механических систем и компонентов, а также анализа отказов промышленного/коммерческого оборудования. Вы можете связаться с Крисом по вопросам судебно-инженерной экспертизы по адресу cspies@edtkc.