Файл: Хушпулян, М. М. Технико-экономические показатели современных компрессоров и установок.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 0
использовании в северных нефтегазодобывающих районах, страны, а также на морских месторождениях нефти и газа.
Наряду с перечисленными преимуществами СПДК имеют и. недостатки.
При увеличении числа циклов в минуту и степени сжатия тепловая напряженность поршней, поршневых колец, цилинд ров и штоков возрастает. При высоких степенях сжатия и наддуве рабочий процесс протекает при больших значениях, максимального давления цикла рг, как правило, превышающих 100—120 кгс/см2, соответственно больших значений достигает п максимальная температура цикла Tz. Поскольку повышение производительности 'СПДК должно осуществляться в основном, за счет увеличения диаметра поршня, то при этом резко воз растает и без того высокая тепловая напряженность двигате ля. Кроме того, увеличение диаметра поршня ухудшает смесе образование и процесс сгорания топлива и, как следствие,, снижает к. п. д. По этим причинам, а также по условиям дина мики механизма движения при увеличении диаметра цилиндра двигателя приходится существенно уменьшать число циклов в- минуту. Для примера приведем данные фирмы «Купер-Бессе- мер» (США). Если при диаметре силового цилиндра Дц=335 мм число циклов свободнопоршневого компрессора равно 555 в минуту, то при диаметре 400 мм оно снижено до350 в минуту. Радикальным способом уменьшения теплового на пряжения является принудительное внутреннее охлаждениепоршней двигателя. Однако при этом возникают трудности,, связанные с конструированием замкнутой системы охлаждения СПДК, поскольку в нем отсутствуют детали, совершающиенепрерывное вращательное движение, вследствие чего осуще ствить простой механический привод водяного насоса и венти лятора трудно. Поэтому при необходимости создания компрес сорных установок большой мощности на базе СПДК предпоч тительно применение соответствующего набора нескольких сво боднопоршневых дизельили мотокомпрессоров стандартноготипа. Такое решение имеет свои преимущества. Использованиесжатого воздуха для пуска СПДК требует применения в агре гате вспомогательного компрессора с. отдельным приводом.
К числу недостатков СПДК может быть также отнесено то,, что высокие скорости поршня снижают надежность клапанов. Однако, несмотря на перечисленные трудности в создании бо лее мощных компрессоров этого вида, производство их расши ряется. Все выпускаемые в настоящее время в СССР и за ру бежом свободнопоршневые компрессоры имеют двигатели с са мовоспламенением топлива от сжатия, т. е. являются СПДК.
Однако свободнопоршневые компрессоры можно выполнять, не только с дизельными двигателями. Например, фирма «Ку- пер-Бессемер» (США) построила свободнопоршиевой генератор’ газа, работающий на природном газе. Промышленное произ
46
водство, проектные разработки и экспериментальные исследова ния машин СПДК сосредоточены главным образом во Фран ции, ФРГ и Англии.
Учитывая технико-экономические преимущества свободно поршневых компрессорных агрегатов и принимая во вниманиерешение проблемы перевода работы силовой части СПДК на нефтяной и природный газ, свободнопоршневые газокомпрессоры находят все большее применение в нефтегазовой промыш ленности. Отмеченные преимущества СПДК позволили на базе их и свободнопоршневых газовых двигателей создать комбини рованные силовые установки, состоящие из свободнопоршнево го генератора газа (СПГГ) и расширительной машины — газо вой турбины. В СПГГ при высоких давлении и температуре топливо сгорает с максимально возможным выделением тепло вой энергии, которая, направляясь в портативную высокообо ротную газовую турбину, обеспечивает -работу установки с к. п. д., достигающим 37—40%, в то время как в лучших образ цах газотурбинных установок с регенерацией тепла к. п. д. не превышает 29—30%. Перспектива использования этих комби нированных энергоустановок в качестве привода для центро бежных, винтовых и ротационных компрессоров имеет важное- технико-экономическое значение. Мощность таких установок в- настоящее время составляет от 500 до 7500 квт.
Основные параметры свободнопоршневых дизель-компрессо ров, освоенных зарубежными компрессоростроительными фир мами, приведены в табл. 10.
|
|
|
|
|
|
Табмща~_10 |
||
|
Техническая характеристика свободнопоршневых |
|
|
|||||
|
дизель-компрессоров различных фирм |
|
|
|
||||
Диаметр |
|
Число |
|
|
|
Производи-.' |
||
Мощность |
Число |
Давление |
тельность при |
|||||
цилиндра |
рабочих |
нормальных |
||||||
двигателя, |
двигателя, |
циклов |
ступеней |
нагнетания, |
условиях |
|||
л. с. |
сжатия |
кгс/см 2 |
||||||
мм |
в минуту |
всасывания, |
||||||
|
|
|
|
|
|
м3/мин |
||
40 |
5 |
1800 |
3 |
120 |
|
0 |
,3 |
|
90 |
18 |
1100 |
2 |
6 |
|
1 ,7 |
||
100 |
23 |
1000 |
2 |
6 |
|
2 |
,5 |
|
115 |
35 |
790 |
1 |
32 |
|
5 |
,5 |
|
115 |
35 |
810 |
2 |
7 ,0 |
4 ,0 |
|||
115 |
40 |
830 |
4 |
200 — 300 |
2 ,0 |
|||
120 |
35 |
750 |
2 |
6 |
|
4 ,0 |
||
130 |
45 |
600 |
2 |
9 |
|
5 ,0 |
||
140 |
50 |
600 |
2 |
7 |
|
5 ,5 |
||
140 |
50 |
630 |
3 |
30 |
|
3 |
,7 |
|
140 |
50 |
650 |
3 |
60 |
|
3 |
,2 |
|
200 |
95 |
430 |
1 |
32 |
|
16 |
|
|
200 |
95 |
480 |
2 |
7 |
,0 |
12 |
|
|
240 |
140 |
400 |
1 |
34 |
|
24 |
|
47
Удельный вес на единицу индикаторной мощности перечис ленных в табл. 10 свободнопоршневых дизель-компрессоров ле жит в пределах от 5 до 6,2 кг/л. с.
Наиболее распространенным типом свободнопоршневых ком прессоров, выпускаемых французскими фирмами, является СПДК марки Р-42, представляющий собой одноступенчатый компрессор несимметричной конструкции горизонтального ис полнения.
Особенностями конструкции этого СПДК являются односту пенчатое выполнение компрессора на рабочее давление 6— 7 кгс/см2, наличие специального буферного цилиндра, синхрони зирующего механизма шатунного типа. Пуск дизель-компрессо ра осуществляется с помощью пружинного устройства.
Кроме моделей с горизонтальным расположением цилинд ров французские фирмы выпускают двухступенчатые СПДК низкого давления с вертикальным расположением цилиндров.
Фирмой «Юнкере» (ФРГ) выпускаются СПДК четырех ти пов: одноступенчатый низкого давления марки 1К200А, двух ступенчатый низкого давления марок 2К115А и 2К200А, четы рехступенчатый высокого давления марки 4К115.
Дизель-компрессоры марок 2К 115А и 4К115А поставляются трех модификаций: стационарные; переносные; автономные пе редвижные, монтируемые на автоприцепе.
Основные технические данные СПДК фирмы «Юнкере», вы
пускаемых в ФРГ и Англии, |
приведены в табл. |
11. |
|
|||
|
|
|
|
|
Таблица 11 |
|
Техническая характеристика свободнопоршневых дизель-компрессоров |
||||||
|
фирмы «Юнкере» |
|
|
|
||
|
|
|
|
Марка компрессора |
|
|
Параметр |
|
|
1К200А |
2К200А |
2К1 15А |
4К115А |
|
|
|
||||
Число ступеней сжатия......................... |
|
|
1 |
О |
2 |
4 |
Рабочее давление нагнетания, кгс/см2 |
3 |
7 |
7 |
200—250 |
||
Производительность, м3/м ин................. |
|
14 |
12 |
4 |
1,8—2,2 |
|
Эффективная мощность |
двигателя, |
100 |
100 |
35 |
45 |
|
л. с ............................................................ |
|
■ . |
||||
Число ходов поршней, цикл/мин |
465 |
430 |
800 |
750—900 |
||
Расход топлива при полной нагрузке, |
17 |
20 |
6,5 |
5 |
||
к г/ч .......................................................... |
кг/ч . . . |
|||||
Расход смазочного масла, |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,15 |
||
Расход охлаждающей воды, м3/ч |
. ■ |
4,5 |
5,0 |
2,0 |
2,6 |
|
Вес компрессора, к г ............................. |
|
|
1500 |
1600 |
580 |
630 |
Длина, м м .................................................. |
|
|
2700 |
3100 |
1850 |
2600 |
Приведенные в табл. 11 данные о весе и длине относятся ■только к самим дизель-компрессорам, без учета рам и другого
48
оборудования компрессорных установок. Фирмой «Юнкере» вы пускаются также модели СПДК марки 2К115В производитель ностью 4,5 м3/мии при рабочем давлении 6—7 кгс/см2, марки 4К115К производительностью 2 м3/мин на рабочие давления
225—300 кгс/см2.
В Англии СПДК производят фирмы «Алан-Мунту», «Мак кей» и другие по лицензиям, закупленным во Франции, и фир ма «Юикерс»; конструктивное оформление компрессоров, пере движных станций и их параметры аналогичны машинам фирмы «Юнкере».
СПДК выпускаются также и некоторыми фирмами США. В качестве топлива используется природный газ, и применяется искровое зажигание.
Основные направления современного развития свободнопор шневых компрессоров могут быть охарактеризованы следующи ми требованиями:
наращивание мощности в одном агрегате; увеличение надежности и срока службы. Во Франции, Анг
лии и ФРГ срок службы СПДК различного назначения пример
но с |
1935 г. до настоящего времени увеличился от 5 000 до |
25 000 |
ч; |
создание компрессорных установок, состоящих из несколь ких одновременно работающих СПДК;
выпуск новых типов свободнопоршневых компрессоров боль шой мощности.
4—1236
Г Л А В А 3
ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ И ИХ УСТАНОВКИ
Винтовые компрессоры являются одной из разновидностей машин, в которых сжатие осуществляется по принципу вытес нения.
Отличительная особенность винтового компрессора как вся кого объемного нагнетателя состоит в том, что развиваемое им конечное давление не зависит от-скорости и определяется со противлением внешней среды, а производительность прямо про порциональна частоте вращения, т. е. два основных параметра (давление и производительность) могут изменяться независимо друг от друга.
Основное преимущество винтовых компрессоров заключает ся в том, что они не имеют помпажных зон и к. п. д. машины при работе на частичных нагрузках достаточно высок.
Потери в винтовых компрессорах можно разделить на сле дующие группы: вызываемые протечками газа из рабочих по лостей; связанные с перемещением газа в пределах машины; механические, т. е. на трение в подшипниках, зубчатой пере даче и уплотнениях.
Винтовые компрессоры обладают высоким к. п. д. при ши роком диапазоне изменений в них конечных давлений и расхо дов газа.
Малая чувствительность к отложениям в проточной части является большим преимуществом винтовых компрессоров по сравнению с центробежными и особенно осевыми, работа кото рых в загрязненной атмосфере вызывает занос проточной части и эрозию лопаток, а следовательно, снижение к. п. д. и может привести к аварии.
Кроме того, винтовые компрессоры малочувствительны к толчкам и ударам, что также является их существенным пре имуществом.
50