Файл: Хушпулян, М. М. Технико-экономические показатели современных компрессоров и установок.pdf

разработка и изготовление конструкций рабочих колес с узким выходом и оценка свойственных им флюидодинамических характеристик;

уравновешивание осевого давления, передаваемого осью компрессора, работающего под высоким давлением, и др.

Для комплексных эксплуатационных испытаний уплотнений концов вала компрессора был сконструирован специальный ап­ парат в целях:

проверки надежности системы масляного уплотнения при высоком давлении;

определения наиболее подходящего типа уплотнений данной конструкции для заданных размеров и материала, давлений всасывания и нагнетания, частоты вращения вала;

установления оптимального зазора для муфт как высокого, так и низкого давления;

изменения параметров потока, температуры масла и про­ изводительности по сравнению с частотой вращения и давле­ нием для различных типов уплотнений. В качестве привода был использован электромотор с плавно регулируемой частотой вращения.

зовалось турбинное смазочное масло вязкостью 4,8 сст при температуре 50° С.

Полученные данные показали, что масляные уплотнения обеспечивают отличную работу компрессора при высоком дав­ лении нагнетания.

Экспериментальными исследованиями установлено, что наи­ больший технико-экономический эффект достигается при шири­ не выходного отверстия рабочих колес последующих ступеней менее 6 мм и диаметре рабочего колеса 300 мм. Рабочие ко­ леса изготовляли двумя способами, чтобы выбрать наиболее эффективный из них.

В первом случае использовался механический метод обра­ ботки газовых каналов рабочих колес путем высверливания и фрезеровки их внутренних поверхностей. По этому способу бы­ ло изготовлено шесть рабочих колес, результаты испытаний ко­ торых оказались неплохими. Однако стоимость их была в тричетыре раза выше сборных рабочих колес.

Второй способ, используемый в настоящее время, заклю­ чается в изготовлении каналов в рабочем колесе из монолит­ ной поковки посредством электроэрозии.

Сопоставление результатов испытаний и технико-экономиче­ ских показателей сравниваемых рабочих колес показало, что наиболее эффективными оказались рабочие колеса, изготовлен­ ные с помощью электроэрозийной обработки, а стоимость их равнялась стоимости сварной конструкции.

Для получения точных экспериментальных данных по ком­

107

прессорам высокого давления с узкими выходными сечениям» рабочего колеса был построен опытный центробежный компрес­ сор на давление 350 кгс/см2. В течение длительного периода он: испытывался в производственных условиях на итальянском хи­ мическом заводе для компримирования синтетического газа.

В процессе испытаний компрессора были получены характе­ ристические кривые давления и производительности в зависи­ мости от частоты вращения. Испытания показали, что компрес­

350 кгс/см2. В течение полного цикла испытаний, длившихся 1500 ч, работа уплотнений была нормальной. Вибрации были очень низки: колебания, измеренные на корпусе вблизи осевых подшипников, составили 1 —1,5 мк.

Успешное завершение всех циклов испытаний полностью до­ казало способность компрессора удовлетворительно работать в условиях, более тяжелых, чем при нормальной эксплуатации.

В соответствии с полученными результатами фирма «НуовоПиньонэ» приступила к выполнению большого числа заказов на изготовление центробежных компрессоров высокого давле­ ния, которые в последние годы широко применяются, особенно

150 до 350 кгс/см2 при давлении всасывания от 25 до 35 кгс/см2. Получение столь высоких степеней сжатия и производи­ тельностей достигается путем параллельной и последовательной совместной работы нескольких высоконапорных центробежных

тельности.

Для мощных компрессорных установок, где наряду с высо­ кими давлениями нагнетания одновременно требуется и боль­ шая производительность, машины подключаются как последо­ вательно, так и параллельно. Таким образом, создается двух-, трехили многопоточная система компримирования. Поэтому обоснование выбора оптимального числа компрессоров для за­ данных параметров компримирования установки и соответству­ ющего привода к ним должно решаться технико-экономически­ ми расчетами, обеспечивающими минимальные затраты.

На рис. 35,а, б представлены центробежные компрессоры вы­ сокого давления фирмы «Нуово-Пиньонэ», предназначенные как для самостоятельной, так и совместной последовательной рабо­ ты в мощных компрессорных установках. Степень сжатия каж­ дого рабочего колеса находится в пределах 0,26—0,4.

Мощность компрессорных установок, состоящих из таких

108

Рис. 35. Центробежный компрессор высокого давления фирмы «Нуово-Пиньонэ»:

а — трехступенчатый; б — пятиступенчатый.

компрессоров, подключенных в работу по соответствующим схе­ мам компримирования, достигает от 150 до 18 500 квт и выше. Для уменьшения расхода мощности между компрессорами мон­ тируются промежуточные холодильники.

109

3. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Чтобы выдержать высокие давления, которым подвергается корпус компрессора в процессе работы, он изготовляется из стальной поковки высокой прочности и имеет цилиндрическую форму. На торцовых поверхностях корпуса ввинчены высоко­ пробные шпильки, с помощью которых по вертикальным разъе­ мам крепятся массивные крышки, изготовленные из высоко­ прочной стали. Герметичность этого соединения достигается контактом обработанных торцовых поверхностей корпуса и крышки. Кроме того, в специально выточенном пазу в крышке устанавливается резиновая прокладка круглого сечения.

Выходные и входные патрубки газа приварены к корпусу. На двух торцовых днищах установлены трубы для входа и вы­ хода как смазывающего, так и уплотняющего масла. Корпус опирается на четыре лапы, расположенные вблизи горизон­ тальной оси. Две лапы со стороны двигателя снабжены ниве­ лировочными шпонками для установки (выверки) машины в аксиальном направлении. В радиальном направлении компрес­ сор выверяется специальными установочными шпонками, рас­ положенными в нижней части корпуса.

При установке агрегата на фундамент благодаря установоч­ ным шпонкам термические расширения не нарушают центровку агрегата.

Диафрагмы изготовляют из листовой стали методом сварки. Каждая из них разделена на две части по горизонтальной пло­ скости. Обе половины диафрагмы соединены между собой бол­ тами из специальной легированной стали. Диафрагмы, в свою очередь, соединены между собой шестью продольными стерж­ нями-шпильками.

Рабочие колеса закрытого типа состоят из диска и контр­ диска, которые изготовляются из хромомолибденовой стали и могут быть сварными или же сделаны на фрезерном станке из кованой заготовки. Сварные рабочие колеса хорошо зарекомен­ довали себя на компрессорах с относительно высокой объемной производительностью.

Для компрессоров, имеющих низкую эффективную объемную производительность и, следовательно, более высокое давление, фирма «Нуово-Пиньо'нэ» спроектировала особый тип закрытого рабочего колеса, который фрезеруется из поковки. Этим спо­ собом можно изготовлят^ рабочие колеса с лопатками малой высоты, необходимой для сжатия ограниченного объема газа.

За последним рабочим колесом в этих компрессорах уста­ новлен уравновешивающий барабан, с помощью которого зна­ чительно снижается осевое давление на упорный подшипник.

Каждое рабочее колесо подвергается динамической балан­ сировке, после чего испытывается на оборотах, превышающих

111

на 15% максимальное рабочее число оборотов, затем заново подвергается балансировке. В заключение ротор в сборе тща­ тельно балансируется динамически.

Коренные подшипники скользящего типа изготовляются из кованой стали, внутри облицованы баббитом и смазываются маслом под давлением. Они спроектированы так, что аморти­ зируют собственные вибрации вала.

Упорный подшипник имеет опоры, равнораспределяющие осевое давление. Кроме того, он снабжен кольцом для сокра­ щения потерь мощности из-за трения.

Особенно тщательно продумана конструкция внутренних уплотнений между рабочими колесами, чтобы свести до мини­ мума утечки газа. Эти уплотнения лабиринтного типа, облицо­ ваны баббитом и легко заменяемы при износе.

Для герметичности конца вала применяется масло под дав­ лением, которое вводится в набор колец, изготовленных из ста­ ли и облицованных баббитом. Это масло под давлением посту­ пает в циркуляционную систему, а масло из полости высокого давления, смешанное с газом, сбрасывается автоматически.

Лабиринтное уплотнение, расположенное между масляным уплотнением и внутренней частью компрессора, полностью предотвращает просачивание масла в газ.

Рис. 37. Конструктивные исполнения фланце­ вых соединений компрессоров:

а — типа HS; б — типа Vs.

112

применяются в химической и нефтегазодобывающей промыш­ ленности. Для осуществления наиболее экономичной трубной обвязки в корпусах центробежных компрессоров предусмотре­ ны (рис. 37,а, б) верхние или нижние фланцевые соединения. Для регулирования температуры газового потока и возможно большего снижения затрачиваемой мощности предусмотрено межступенчатое охлаждение. В рассматриваемых конструк­ циях компрессоров предусматривается также охлаждение с по­ мощью впрыска.

Подшипники машины типа HS (рис. 38,с, б) имеют мини­ мальное расстояние между собой, что позволяет иметь в одном корпусе до десяти ступеней.

Для предотвращения утечек компримируемого газа подшип­ ники отделены от компримируемого газового потока, полости подшипников соединены с отсасывающим вентиляционным уст­ ройством.

Уплотнения в компрессорах могут быть лабиринтовые, мас­ ляные, контактные и из угольных колец — в зависимости от давления нагнетания.

Компрессоры типа HS выпускаются семи типоразмеров про­

Масляное уплотнение, разработанное фирмой «Кларк» и. впервые примененное в центробежных компрессорах магист-

114