Введение в конструкцию центробежных компрессоров

Основными типами паровых компрессоров, широко применяемых в практике, являются рутс‑типа, центробежные и осевые. Центробежные вентиляторы обычно используются в качестве вспомогательного оборудования для подачи воздуха и не относятся к категории компрессоров. Рутс‑компрессоры преимущественно предназначены для низкотарных режимов работы, тогда как осевые компрессоры рассчитаны на высокотарные условия и, как правило, выполняются в виде многоступенчатых систем. Наиболее распространёнными паровыми компрессорами являются центробежные вентиляторы и центробежные компрессоры.

Основными типами паровых компрессоров, широко применяемых в практике, являются рутс‑компрессоры, центробежные и осевые. Центробежные вентиляторы обычно используются в качестве вспомогательного оборудования для подачи воздуха и не относятся к категории компрессоров. Рутс‑компрессоры преимущественно предназначены для низкотарных режимов работы, тогда как осевые компрессоры рассчитаны на высокотарные условия и, как правило, выполняются в виде многоступенчатых систем. Наиболее распространёнными паровыми компрессорами являются центробежные вентиляторы и центробежные компрессоры.

Центробежные вентиляторы могут эксплуатироваться при низких степенях повышения давления, не превышающих максимального значения Π = 1,25. Как и центробежные компрессоры, газ поступает в рабочее колесо осевым потоком и выходит радиально под действием центробежной силы. Рабочее колесо и корпус вентилятора изготавливаются из сварной листовой стали и при необходимости усиливаются ребрами жёсткости. Как правило, редуктор не требуется, поскольку приводная система способна обеспечить необходимую частоту вращения рабочего колеса.

Основными особенностями одноступенчатого центробежного компрессора являются его компактная конструкция, при которой консольное рабочее колесо, сам компрессор и редуктор монтируются совместно. Двигатель, редуктор и компрессор обычно устанавливаются на общей раме. Корпус компрессора изготавливается либо методом литья, либо сварки. Вследствие высокой окружной скорости рабочего колеса — превышающей 400 м/с — оно подвергается значительным напряжениям и поэтому изготавливается из высококачественных материалов, таких как хромоникелевая сталь или титановые сплавы.

Многоступенчатые центробежные компрессоры применяются в случаях, требующих высоких расходов и значительного повышения температуры насыщенного пара. Такие компрессоры устроены путём размещения нескольких ступеней на общем валу. После выхода из одной ступени газ проходит через диффузор и межступенчатый канал, после чего поступает в рабочее колесо следующей ступени. Вал рабочего колеса вращается на подшипниках, установленных в корпусе, и приводится в движение отдельной косозубой шестернёй. Для повышения КПД и предотвращения чрезмерно высоких температур внутри корпуса в межступенчатые каналы может подаваться вода. При отношении давлений, превышающем Π = 10, одноступенчатые агрегаты также могут соединяться последовательно. Если рабочие колёса приводятся в действие центральным приводным узлом, оснащённым несколькими небольшими шестернями, компрессор может классифицироваться как двух-, трёх- или четырёхколёсный.

Рабочее колесо

Рабочее колесо выполнено в консольной конструкции и крепится к свободному концу вала. В зависимости от компоновки компрессора применяются либо полузакрытые, либо закрытые рабочие колёса. При низких степенях повышения давления — что соответствует меньшим окружным скоростям на ободе — предпочтение отдаётся закрытым рабочим колёсам, поскольку они характеризуются более крутым графиком изменения производительности. Рабочие колёса могут изготавливаться методом точной механической обработки или сваркой. Чаще всего используются дуплексные нержавеющие стали, сочетающие коррозионную стойкость с необходимой механической прочностью; допускается также применение других хромоникелевых легированных сталей и специализированных материалов, таких как титановые сплавы.

Волюта

После разгона газ покидает рабочее колесо и поступает в спиральную камору и трубчатый диффузор, где его скорость уменьшается, а высокая кинетическая энергия преобразуется в статическое давление. Корпус центробежного компрессора обычно изготавливается методом литья или сварки из хромоникелевой легированной стали; при выборе толщины корпуса и размеров наружных усиливающих элементов необходимо тщательно учитывать, чтобы не превысили допустимые деформации — этот аспект особенно важен при работе в условиях вакуума.

Коробка передач

Винтовые шестерни компрессора интегрированы непосредственно в сам компрессор. Вследствие этого между шестернями и валом компрессора не требуется муфта. Упорные шайбы установлены на высокоскоростном валу шестерни; они передают остаточную осевую тяговую нагрузку на низкоскоростной главный вал.

Подшипники и система смазки

Подшипники центробежного компрессора должны обеспечивать стабильные, свободные от вибраций условия эксплуатации, способные выдерживать высокоскоростное вращение шестерёнчатого вала. В связи с этим для высокоскоростного шестерёнчатого вала применяются радиальные подшипники с наклонными опорными пластинами на масляной смазке, тогда как главный вал редуктора вращается на многофакторных гидродинамических подшипниках, а упорные подшипники воспринимают оставшуюся осевую тяговую нагрузку.
Подшипники смазываются под давлением масла. С этой целью установлена стандартизированная система смазки, включающая масляный бак, главный масляный насос, вспомогательный масляный насос, масляный фильтр и масляный охладитель.

Устройство привода

Для привода паровых рекомпрессорных установок может использоваться широкий спектр первичных двигателей. При выборе привода для каждого режима работы учитываются его эффективность и тип доступного источника энергии. В качестве приводов обычно применяют электродвигатели, которые обладают существенными преимуществами: унифицированными типами и габаритами корпусов, низкими соотношениями мощности к массе и мощности к объёму, выгодным соотношением цены и эксплуатационных характеристик, а также минимальными требованиями к техническому обслуживанию.
Могут использоваться два типа трёхфазных асинхронных двигателей: низковольтные и высоковольтные. Как правило, при напряжениях питания 400 В или 690 В низковольтные двигатели способны работать с номинальной мощностью соответственно 630 кВт и 1 250 кВт. Высоковольтные двигатели в сочетании с преобразователями частоты подходят для применений мощностью до примерно 10 000 кВт. Трёхфазные асинхронные двигатели могут эксплуатироваться на переменной скорости при оснащении их преобразователем частоты.

Если удаётся утилизировать и повторно использовать отработанный пар, целесообразно также применять паровую турбину с регулируемой частотой вращения в качестве привода компрессора. В этом случае, хотя КПД одноступенчатой паровой турбины относительно невысок, при первостепенном значении цены этот фактор приобретает второстепенное значение.

Оборудование для мониторинга и обеспечения безопасности

Для выявления нештатных режимов работы компрессора, своевременного предупреждения о износе оборудования и предотвращения механических повреждений необходимы многочисленные контрольные и защитные устройства. Как правило, к ним относятся следующие:
　　
　　- Скорость рабочего колеса
　　
　　- Мониторинг вибрации
　　
　　- Уровень топлива в баке
　　
　　- Масляный насос
　　
　　- Масляный охладитель
　　
　　- Разность давлений масляного фильтра
　　
　　- Скорость потока масла
　　
　　- Температура подшипника
　　
　　- Температура обмотки двигателя
　　
　　- Температура подшипников электродвигателя
　　
　　- Температура корпуса компрессора
　　
　　- Прибор для измерения осевого смещения вала
　　
　　- Сброс конденсата
　　
　　- Защита от перенапряжений для центробежных компрессоров
　　

Управление компрессором

Испарительные установки, обычно работающие на основе механической рекомпрессии паров, способны стабильно функционировать в определённом диапазоне, даже при колебаниях таких параметров, как массовый расход, давление и температура, во времени. Поскольку нередко возникает необходимость изменять производительность испарения в широких пределах — то есть работать на частичной нагрузке — следует соответствующим образом регулировать степень нагрева. Изменение производительности установки достигается путём корректировки профиля распределения температуры или давления. Конструкция компрессора должна обеспечивать баланс между этими эксплуатационными изменениями и требованиями к проекту. Рабочие характеристики установки задаются так называемыми характеристиками оборудования или кривыми производительности, отражающими зависимость между требуемым перегревом насыщенного пара и массовым расходом входящего пара. В большинстве случаев рабочие характеристики установки следует определять экспериментально либо, по крайней мере, оценивать. Для оптимальной работы системы рекомпрессии пара необходимо согласовать характеристики испарителя и компрессора.

Свяжитесь с нами

Телефон продажи

0519-87309551

Почта

sales@turbovap.cn

Адрес

Китай, провинция Цзянсу, город Личань, экономическая зона Куньлунь, улица Цзиньу, д. 198

Код QR

Подписаться на официальный аккаунт WeChat

Официальный сайт для мобильных устройств

Лицензия на ведение деятельности

Создание сайта: Чжунци Дунли

Теги