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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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