Вопрос 3.14. Турбокомпрессоры, принцип работы, схема

Лопастные компрессоры подобны по принципу действия лопаст­ным насосам, в которых повышение давления воздуха или газа осно­вано на принципе сообщения им большой скорости, преобразуемой затем в давление.

Область применения турбокомпрессоров - это низкие и средние давления и большие производительности. Здесь также применяются центробежные и осевые типы лопастных машин. Лопастные комп­рессоры бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

Как и во всякой центробежной машине, основной частью их яв­ляются рабочие колеса, при помощи которых передается энергия от двигателя к сжимаемому газу.

Уравнение для определения теоретического напора, создаваемо­го колесом центробежного насоса и формула Эйлера, уравнение (2.5) справедливы и при расчете центробежных компрессорных машин.

Правда через колесо турбокомпрессора протекает не капельная жидкость, а газ, вследствие чего рассматриваемые нами процессы не­сколько усложняются из-за изменения плотности газа при изменении его давления. Однако существующие внутри колеса разности давле­ний так малы, что расчет можно вести по средней удельной плотности.

Рабочее колесо центробежной машины сообщает протекающему газу тем больший напор, чем больше будет окружная скорость на выходе из колеса. На величину окружной скорости накладывает ог­раничение прочность колеса. В настоящее время при выполнении колес из легированной стали в одном колесе можно получить степень сжатия ξ; = 1,25...1,5.

Если требуется получить большие степени сжатия, то сжатие газа осуществляется последовательно в нескольких колесах. Скорость газа при выходе его из рабочего колеса велика и достигает 160...170 м/с, т.е. газ обладает большой кинетической энергией.

Для преобразования кинетической энергии газа в давление в неподвижном корпусе турбомашины обычно предусматривают

 

-103-

направляющий аппарат, реже безлопаточный диффузор, в котором скорость газа уменьшается и увеличивается его напор.

Компрессор типа 43ГЦ2-100/5-100 предназначен для компримирования нефтяного газа и подачи его в высоконапорную систему рас­пределения при газлифтной эксплуатации скважин. Состоит он из электродвигателя, соединенного через мультипликатор с двумя кор­пусами сжатия: низкого (КНД) и высокого (КВД) давлений.

Корпус - стальной кованный цилиндр с вертикальным разъемом, закрываемый толстостенными крышками. Внутри него расположен аэродинамический узел с ротором неразборного типа, рабочие коле­са которого крепятся на валу на горячей посадке. Для предотвраще­ния утечек газа предусмотрены гидравлические (масляные) конце­вые уплотнения. Опоры валов компрессора и мультипликатора - под­шипники скольжения.

Рис. 3.12. Турбокомпрессор:

а - продольный разрез; б - установка на фундаменте; 1 - компрессор;

2 - мультипликатор; 3 - электродвигатель; 4 - фундамент; 5 - маслобак;

6 - внутренняя газовая коммуникация

 

-104-

Мультипликатор - одноступенчатый горизонтального типа с эвольвентным зацеплением. Охлаждение сжимаемого газа - воз­душное. Охлаждение приводного электродвигателя - антифризом (смесь 60% триэтиленгликоля с водой) или в летнее время - водой с расходом 0,02 м³/с при давлении 0,294 МПа и температуре 30 °С.

Система смазки - циркуляционная принудительная со свободным сливом масла в бак. Во избежание износа подшипников в уплотне­ний во время пуска и остановки в маслосистеме и системе уплотне­ний предусмотрены рабочие и резервные маслонасосы с приводом от электродвигателей.

В зависимости от молекулярной массы компримируемого нефтя­ного газа изготавливают пять модификаций компрессоров, различа­ющихся зубчатыми парами мультипликатора, обеспечивающими со­ответствующую частоту вращения роторов.

Рис 3.13. Центробежный компрессор 43ГЦ2-100/5-100:

1 - корпус высокого давления; 2 - корпус низкого давления; 3 - мультипликатор;

4- электродвигатель; 5 - агрегат смазки; 6 - блок маслоотводчиков низкого давления;

7 - блок масловодоотводчиков высокого давления; 8 - агрегат уплотнений

 

-105-

В комплект поставки компрессора 43ГЦ2-100/5-100 входят бло­ки промежуточного и концевого сепараторов, блоки промежуточно­го и концевого аппаратов воздушного охлаждения масла, арматура, система автоматики и защиты.

Система автоматики и КИП обеспечивает дистанционный пуск и останов компрессора; антипомпажную защиту; регулирование и кон­троль основных параметров; предупредительную и аварийную сиг­нализацию; блокировку, разрешающую пуск компрессора после вы­полнения всех предпусковых операций; отключение компрессора при аварийных режимах.