Что такое ступень осевого компрессора

Осевой, как и центробежный компрессор, относится к классу динамических машин или турбокомпрессоров.

Видео:Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессораСкачать

Устройство и принцип работы осевого компрессора

Степень сжатия газа на одном осевом рабочем колесе, не превышает 1,3, поэтому центробежные турбокомпрессоры, как правило, изготавливаются многоступенчатыми. Число ступеней в осевых машинах может достигать 20.

Под ступенью осевого компрессора понимают совокупность ряда рабочих лопаток и последующий направляющий аппарат, если он имеется.

Схема осевого турбокомпрессора показана на рисунке.

Воздух или другой газ поступает в компрессор через всасывающий патрубок. Через входной направляющий аппарат он поступает на лопатки первой ступени. В результате воздействия лопаток на частицы газа, скорость потока увеличивается, через направляющий аппарат он поступает на вход последующей ступени, и так далее. После прохождения всех ступеней сжатый воздух, или другой газ поступает в напорную магистраль.

Рабочие лопатки

Рабочие лопатки воздействуют на поток газа, передавая ему энергию, они являются важнейшим элементом турбокомпрессора. Создание направляющих и рабочих лопаток оптимального профиля позволяет обеспечить высокий КПД осевого турбокомпрессора.

Рабочие лопатки могут изготавливаться совместно с промежуточным телом, или отдельно от него. Во втором случае следует обеспечить надежное крепление лопаток на вращающемся теле, т.к лопатки будут подвержены значительным нагрузкам, а наличие зазоров в соединении может привести к появлению вибрации.

Направляющие лопатки

Направляющие лопатки крепятся на неподвижной части осевого компрессора, они не подвержены воздействию центробежных сил. Направляющий аппарат позволяет достичь оптимальных характеристик потока на входе последующей ступени сжатия.

Входной направляющий аппарат

На входе осевого компрессора может быть установлен направляющий аппарат, который представляет из себя набор лопаток, закручивающих поток, в сторону вращения рабочего колеса, или в противоположную сторону в зависимости от конструктивных особенностей компрессора.

Видео:Как работаетй осевой компрессор или вентиляторСкачать

Комбинированный центробежно-осевой компрессор

Комбинированным называют многоступенчатый лопастной компрессор, у которого первые ступени сжатия являются осевыми, а последняя — центробежной. Комбинированный компрессор, позволяет обеспечить большую, чем при использовании осевой машины, степнь сжатия, сохраняя высокий КПД.

Схема комбинированного центробежно-осевого компрессора показана на рисунке.

Газ подводится к всасывающему патрубку и поступает на осевые лопатки первой ступени, после которых установлен направляющий аппарат, затем газ поступает на следующую осевую ступень, где степень сжатия газа увеличивается. После прохождения всех осевых лопаток газ поступает в центральную часть центробежного колеса. В результате взаимодействия с лопатками центробежного рабочего колеса, газ под действием центробежной силы поступает в отводящее устройство и направляется в напорную магистраль.

Видео:Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать

Применение осевых компрессоров

Осевые компрессоры используют в доменном производстве на металлургических предприятиях, в газотурбинных установках, авиационных реактивных двигателях, для обеспечения наддува двигателей внутреннего сгорания.

Видео:Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 2 Работа ступени осевой турбиныСкачать

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Видео:Турбинная ступень. Треугольники скоростейСкачать

Ступень — осевой компрессор

Ступень осевого компрессора представляет совокупность рабочего и следующего за ним направляющего венцов. [1]

Ступени осевого компрессора принято классифицировать по коэффициенту реактивности. Степенью реактивности 0 называют отношение статического к полному теоретическому напору, развиваемому компрессором. [2]

Ступени осевых компрессоров принято характеризовать степенью реактивности р ( см. гл. [3]

Ступень осевого компрессора состоит из одного ряда рабочих лопаток, расположенных на диске или барабане, и одного ряда последующих направляющих лопаток, укрепленных в корпусе компрессора1 ( фиг. [4]

Ступени осевого компрессора принято классифицировать по коэффициенту реактивности. [6]

Каждая ступень осевого компрессора состоит из ряда вращающихся лопаток 4, за которыми имеется ряд статорных лопаток. Все ступени компрессора подобраны таким образом, чтобы достичь максимума эффективной работы при высоких массовых расходах воздуха в нормальном загрузочном диапазоне. Перед передним рядом роторных лопаток 4 устанавливают поворотный входной направляющий аппарат ( ПВНА) компрессора для направления входящего воздуха на эти лопатки под оптимальным углом. Лопатки ПНА и клапаны отбора приводят в действие с помощью гидравлических цилиндров, угол атаки лопаток изменяется постепенно в соответствии с массовым расходом воздуха. Клапаны отбора тоже приводят в действие с помощью гидравлических цилиндров, но скорость движения этих цилиндров не является переменной при работе. [7]

Схема ступени осевого компрессора и кинематика потока воздуха в ней приведены на рис. 2.4. Ее основным элементом является рабочее колесо, в котором подводимая к компрессору механическая энергия преобразуется в энергию газа. [9]

В реально выполненных ступенях осевого компрессора между лопатками рабочего колеса и внутренней поверхностью корпуса всегда имеется конструктивный зазор Аг ( рис. 2.38), величина которого зависит от размеров компрессора и качества его выполнения. При этом реальный зазор в рабочем состоянии компрессора может заметно отличаться от монтажного ( контролируемого при сборке компрессора) вследствие радиальных деформаций деталей ротора и корпуса под действием центробежных и газовых сил и вследствие теплового расширения. Обычно у прогретого двигателя рабочий зазор оказывается меньше монтажного. Наличие радиального зазора оказывает существенное влияние на работу прилегающих к нему участков лопаток. [11]

Требуется рассчитать нормальную ступень осевого компрессора с 50 % — ной степенью реактивности и практически постоянной меридиональной скоростью по всем сечениям. [12]

Как и для ступени осевого компрессора , это уравнение определяет связь между законами изменения осевой и окружной составляющих скорости газа в данном сечении по радиусу, но допускает произвольное задание закона изменения одной из этих составляющих или наложение дополнительной связи между ними. В турбинах авиационных ГГД наибольшее распространение имеют ступени, спрофилированные по законам rcu const H. W a4 consi Рассмотрим некоторые особенности таких ступеней. [13]

Кроме указанных параметров ступень осевого компрессора характеризуется величинами осевых скоростей ( cia — 150н — 220 м / сек) и заирутки потока на входе, допустимыми значениями окружных скоростей ( ик — 300 -: — 400 м / сек) и чисел М в проточной части, величинами реактивности ( характеризуют распределение работы. [14]

Видео:Центробежный компрессорСкачать

Осевые компрессоры Устройство и принцип работы осевого компрессора

Степень сжатия газа на одном осевом рабочем колесе, не превышает 1,3, поэтому центробежные турбокомпрессоры, как правило, изготавливаются многоступенчатыми. Число ступеней в осевых машинах может достигать 20.

Под ступенью осевого компрессора понимают совокупность ряда рабочих лопаток и последующий направляющий аппарат, если он имеется.

Воздух или другой газ поступает в компрессор через всасывающий патрубок. Через входной направляющий аппарат он поступает на лопатки первой ступени. В результате воздействия лопаток на частицы газа, скорость потока увеличивается, через направляющий аппарат он поступает на вход последующей ступени, и так далее. После прохождения всех ступеней сжатый воздух, или другой газ поступает в напорную магистраль.

Рабочие лопатки Рабочие лопатки воздействуют на поток газа, передавая ему энергию, они являются важнейшим элементом турбокомпрессора. Создание направляющих и рабочих лопаток оптимального профиля позволяет обеспечить высокий КПД осевого турбокомпрессора.

Рабочие лопатки могут изготавливаться совместно с промежуточным телом, или отдельно от него. Во втором случае следует обеспечить надежное крепление лопаток на вращающемся теле, т.к лопатки будут подвержены значительным нагрузкам, а наличие зазоров в соединении может привести к появлению вибрации.

Направляющие лопатки Направляющие лопатки крепятся на неподвижной части осевого компрессора, они не подвержены воздействию центробежных сил. Направляющий аппарат позволяет достичь оптимальных характеристик потока на входе последующей ступени сжатия.

Входной направляющий аппарат На входе осевого компрессора может быть установлен направляющий аппарат, который представляет из себя набор лопаток, закручивающих поток, в сторону вращения рабочего колеса, или в противоположную сторону в зависимости от конструктивных особенностей компрессора.

Применение осевых компрессоров

Осевые компрессоры используют в доменном производстве на металлургических предприятиях, в газотурбинных установках, авиационных реактивных двигателях, для обеспечения наддува двигателей внутреннего сгорания.

Достоинства осевых компрессоров

• высокий КПД
• отсутствие пульсации подачи
• отсутствие необходимости установки уплотнений в качающем узле
• возможность обеспечения высокой производительности
• отсутствие трения, а значит нагрева и износа, элементов в качающем узле

Читайте также: Автомобильный компрессор goodyear gy 35l led

Недостатки осевых компрессоров

• степень сжатия газа на одной ступени ниже чем у центробежных машин
• давление сжатого газа зависит от производительности компрессора

13.​ Основные узлы и детали центробежного компрессора. Назначение и устройство подводящих устройств.

Центробежный компрессор состоит из следующих основных деталей:

— лабиринтные концевые уплотнения и т.д.

Центробежный компрессор состоит из 2-х соосно насаженных на вал быстро вращающихся рабочих колес, снабженных лопатками. При вращении колес центробежная сила отбрасывает воздух радиально от оси.

Центробежный компрессор монтируется на фундаментной плите общей с двигателем.

Каждая ступень центробежного компрессора состоит из рабочего колеса, лопаточных направляющего и обратно направляющего аппаратов. Воздух или газ подводится к рабочему колесу первой ступени посредством камеры спирального типа. При выходе из последней ступени воздух или газ направляется в спиральную камеру, а затем поступает в нагнетательный патрубок.

Корпус – чугунный литой с горизонтальным разъемом. В нижней части корпуса расположены горизонтально направленные всасывающий и нагнетательный патрубки. Такое расположение патрубков и разъем корпуса по горизонтальной оси обеспечивают удобную сборку и разборку машины, свободный доступ к ее внутренним частям, не нарушая положения двигателя и воздухопроводов, а также позволяет устанавливать турбокомпрессор на нулевой отметке.

В корпусе размещены диафрагмы, образующие лопаточные направляющие и обратно направляющие аппараты ступеней.

Во фланцах горизонтального разъема корпуса и боковой крышки установлены четыре конических штифта, фиксирующих положение обеих половин. Два отжимных болта и две направляющие колонки облегчают разборку и сборку.

Ротор состоит из вала, рабочих колес. Колеса постройки сложного типа и каждое из них состоит из двух дисков из кованной стали, а лопатки из листовой стали с изгибом назад по отношению к направлению вращения. Посадка рабочих колес на вал – плотная, на шпонках. За рабочим колесом последней ступени расположен думмис, разгружающий ротор от осевых усилий.

Опорами вала служат подшипники скольжения, размещенные в чугунных корпусах. Один из подшипников является упорным, воспринимающим остаточные осевые усилия.

Для контроля уровня и температуры масла установлены маслоуказатели и ртутные термометры. Для автоматической защиты воздушного турбокомпрессора на случай повышения температуры подшипника выше допустимой (80оС) вместо ртутных термометров могут быть установлены электроконтактные термометры или термометры сопротивления взрывонепроницаемые

Разгрузочная труба, отводящая воздух после думмиса, у турбокомпрессоров соединена со всасывающей полостью.

Лабиринтные уплотнения с латунными перегородками сводят на минимум, во время действия, утечки газа между отдельными ступенями компрессора и между боковыми колесами и камерами опорных подшипников.

14.​ Какие типы рабочих колес используют в лопастных компрессорах? Их различия.

Рабочее колесо по своей конструкции бывает открытым, полузакрытым и закрытым.

Открытое колесо состоит из одного диска и лопастей, находящихся на его поверхности. Количество лопастей в таких крыльчатках чаще всего бывает либо четыре, либо шесть. Они очень часто применяются там, где необходим низкий напор, а рабочая среда загрязненная или содержит маслянистые и твердые включения. Данная конструкция колеса удобна для очистки его каналов. К.п.д. открытых колес маленький и составляет примерно 40%. Наряду с указанным недостатком открытые рабочие колеса имеют существенные преимущества, они менее всего подвергаются засорению и их легко очистить от грязи и налета в случае засорения. И еще, данная конструкция колеса характеризуется высокой износостойкостью к абразивным составляющим перекачиваемой среды (песок).

Полузакрытое колесо отличается от закрытого тем, что у него отсутствует второй диск, а лопасти колеса с небольшим зазором прилегают непосредственно к корпусу насоса выполняющего роль второго диска. Полузакрытые колеса применяются в насосах, предназначенных для перекачивания сильно загрязненных жидкостей (илов или осадка).

Закрытое колесо состоит из двух дисков, между которыми располагаются лопасти. Такой тип колеса наиболее часто применяется в центробежных насосах, так как они создают хороший напор, и у них минимальные утечки жидкости из выхода на вход. Изготавливаются закрытые колеса различными способами: литьем, точечной сваркой, клепкой, либо штамповкой. Количество лопастей в колесе влияет на эффективность работы насоса в целом. Кроме того, количество лопастей влияет и на крутизну рабочей характеристики. Чем больше лопастей, тем меньше пульсации давления жидкости на выходе из насоса. Существуют различные способы посадки колес на вал насоса.

15.​ Назначение и устройство отводящих устройств.

Отводящее устройство лопаст­ного компрессора предназначено для:

1) обеспечения осесимметричного потока за рабочим колесом и отво­да газа от него;

2) гашения момента скорости сиг за колесом;

3) преобразования кинетической энергии потока газа в энергию давления.

В одноступенчатых компрессо­рах наибольшее распространение получили спиральные отводы (СО), в многоступенчатых — лопаточные отводы (ЛО) и составные отводы (ЛО + КД или ЛО + СО). В зави­симости от аэродинамических качеств и конструктивного исполнения ступени тот или иной тип отвода имеет свои преимущества и недо­статки.

Спиральный отвод представляет собой канал с возрастающей площадью живого сечения в направлении вращения рабочего колеса.

На участке спирали а-б проис­ходит отвод потока от рабочего ко­леса, на участке б-в –преобразование кинетической энергии потока в энергию давления. Форма ради­альных сечений спирали в плоско­сти, содержащей ось машины, ча­ще всего выполняется в виде круга; встречаются также трапециевидные и прямоугольные формы. Для уменьшения влияния радиаль­ных сил на подшипники компрессо­ра применяют многоканальные спи­ральные отводы. Такие отводы применяются обычно для концевых ступеней компрессоров.

Другим типом отвода служит безлопаточный кольцевой диффу­зор. Площадь цилиндрических сече­ний диффузора увеличивается по радиусу, вызывая тем самым замед­ление потока и преобразование кинетической энергии в энергию дав­ления. Кольцевая камера служит для отвода потока от диффузора. Дополнительное преобразование ки­нетической энергии в энергию дав­ления может осуществляться так­же в диффузорном нагнетательном патрубке (участок б-в), который обычно в таких отводах выполняет­ся коротким с малым углом рас­крытия.

Распространенным, особенно в многоступенчатых компрессорах, типом отвода является лопаточный диффузор (рис. 8, г), который представляет собой круговую ре­шетку профилированных лопаток, расположенную за рабочим коле­сом. Две соседние лопатки обра­зуют межлопаточный канал отвода, состоящий из спирального участка (а-б) и диффузора (б-в). Таким об­разом, лопаточный диффузор мож­но рассматривать как многоканаль­ный спиральный отвод. Лопаточный отвод обеспечивает уравновешива­ние радиальных газодинамических сил, действующих на ротор ком­прессора. Лопатки диффузора мо­гут быть неподвижными и поворот­ными. Неподвижные лопатки либо привариваются к диску, либо выфрезеровываются из поковки.

16.​ Назначение и устройство внутренних уплотнений.

Уплотнения в центробежном компрессоры используют для изоляции внутреннего пространства от атмосферы (внешние уплотнения) и разделения отдельных участков с различным давлением внутри компрессора (внутренние уплотнения)

Внутренние уплотнения обычно выполняют лабиринтными. Они состоят из гребней, которые разделяют зазор между вращающейся и неподвижной деталями, на ряд последовательно расположенных камер. Из области более высокого давления через зазор над гребнем протекает газ. При этом происходит его расширение с падением давления и температуры (адиабатное расширение). В пространстве между гребнями скорость газа практически полностью гасится, а температура повышается до первоначальной. Такой процесс повторяется в каждой последующей камере, поэтому давление газа становится все меньше и меньше. Чем меньше зазор между гребнем уплотнения и чем меньше угол кромки гребня, тем незначительнее утечки через лабиринтное уплотнение Общие потери газа через лабиринтные уплотнения составляют 2—6% массы всасываемого газа и зависят от конструкции и размеров машины.

В зависимости от формы уплотнения подразделяют на гладкие и ступенчатые Гладкие уплотнения просты в изготовлении и эксплуатации, но утечки через них в 1,5—1,8 раза выше, чем через ступенчатые

17.​ Какие уплотнения вала используются в центробежном компрессоре?

Основные элементы центробежных компрессоров

Лабиринтные уплотнения устанавливают также в местах выхода вала из корпуса компрессора.

Если утечка сжимаемого газа недопустима, применяют следующие средства герметизации:

Читайте также: Причины выхода из строя компрессора кондиционера автомобиля

1) В месте выхода вала постоянно поддерживают давление ниже атмосферного, поэтому через лабиринтное уплотнение в машину извне проникает небольшое количество воздуха;

2) В месте выхода вала давление поддерживают немного выше атмосферного, но ниже чем в машине, для чего на валу устанавливают простейший вентилятор1 (рисунок 5 а). В пространстве а воздух из окружающей среды смешивается с газом, и образующаяся смесь удаляется через отверстие б

3) Для уплотнения вала нагнетателя природного газа обеспечивают подачу масла в опорный подшипник. При этом давление масла поддерживается с помощью регулятора несколько большим, чем давление газа в нагнетателе.

4) Применяют торцовые уплотнения, при необходимости герметизируемые циркулирующим маслом

Используют сильфонное уплотнение Кольца торцовых уплотнений 1 прижимаются друг к другу двумя концентрично расположенными сильфонами 2, сжатыми между вращающимся диском 3 и стенкой корпуса. В кольцевое пространство между сильфонами под давлением подается масло, полностью герметизирующее выход вала.

Основные элементы центробежных компрессоров

Основные к требования внешним уплотнениям:

— не допускать выхода сжимаемой среды наружу

— обусловливать минимальные утечки сжимаемого и запирающего газа (жидкости);

— обеспечивать долговечность работы не ниже долговечности основных деталей машины;

— быть удобными в изготовлении, сборке и эксплуатации.

18.​ На каком принципе работают торцевые, лабиринтные уплотнения и уплотнения с плавающими кольцами? Их преимущества и недостатки.

Торцевое уплотнение – это устройство, которое образует вращающееся уплотнение между подвижной и неподвижной частями. Они были разработаны для устранения недостатков сальниковой набивки. Утечка может быть снижена до уровня соблюдения экологических стандартов государственных регулирующих органов и затраты на техническое обслуживание и ремонт также могут быть снижены.

Преимущества торцевого уплотнения по сравнению с обычной сальниковой набивкой:

1. Отсутствие или ограниченная утечка перекачиваемой жидкости.

2. Уменьшение трения и потери мощности насоса.

3. Элимирование вала или втулки износа.

4. Сокращение расходов на обслуживание.

5. Возможность использования при более высоких давлениях и более агрессивных средах.

6. Широкое разнообразие конструкций позволяет использовать торцевые уплотнения почти во всех насосах.

Первичное герметизирующее уплотнение достигается с помощью двух очень плоских полированных поверхностей, которые создают сложный путь, перпендикулярный пути утечки (препятствуют утечке). Трущийся контакт между этими двумя плоскими поверхностями сводит утечку к минимуму. Как и во всех уплотнениях, одна поверхность установлена неподвижно в корпусе, а другая зафиксирована и вращается вместе с валом.

Лабиринтные уплотнения применяют для уплотнения полостей, заполненных газом и паром. Принцип работы их основан на торможении (завихрении) газа в узкой кольцевой щели с последующим расширением в смежной кольцевой камере большого объема. В кольцевой щели давление преобразуется в скоростной напор; по выходе газа из щели давление восстанавливается, но только частично; часть давления расходуется на необратимые потери при завихрении-расширении. Чем больше эти потери (т. е. чем меньше сечение щели и острее образующие ее кромки), тем меньшая доля давления восстанавливается в камере и, следовательно, тем эффективнее работает уплотнение.

Последовательной установкой ряда камер, разделенных узкими щелями, достигают существенного уменьшения перетекания.

Лабиринтные уплотнения применяют при высоких окружных скоростях и температурах, когда исключена возможность установки контактных уплотнений. Лабиринтные уплотнения могут работать практически при любых скоростях и высоких температурах.

с «плавающими» кольцами, данный вид уплотнения широко применяется при окружных плоскостях. Данный вид уплотнения сочетает в себе два подтипа уплотнителей, а именно торцевой и щелевой.

Преимущество кольцевого уплотнения в том, что уплотнение защищено от проворачивания, при помощи направляющих штифтов.

Существует ряд недостатков у данного виду уплотнения. Материал, из которого изготавливают уплотнители, должен быть эрозионно-стойким и обладать антифрикционными свойствами.

Применение данного вида уплотнений требует опытной проверки, дабы избежать утечки.

19.​ Преимущества и недостатки сухих газодинамических уплотнений (СГУ).

Сухие газодинамические уплотнения применяются для герметизации валов компрессорного оборудования.

В зависимости от перекачиваемого газа, рабочих параметров и условий эксплуатации можно выделить основные типы сухих газодинамических уплотнений:

· двойное последовательное уплотнение «тандемного» типа;

· двойное уплотнение «спина к спине».

Использование сухих газодинамических уплотнений позволяет избежать основных проблем, которые возникают при использовании «жидких» уплотнений:

· исключение большой номенклатуры оборудования, т.е. система СГУ значительно проще и меньше как по габаритам, так и по условиям эксплуатации;

· исключение попадания посторонних жидких химических примесей в перекачиваемый газ, что особенно важно для нефтеперерабатывающей и химической отрасли;

· отсутствие контакта трущихся пар и, как следствие, повышение временных интервалов между капитальными и другими ремонтами;

· более простое техническое обслуживание сухих газодинамических уплотнений по сравнению с «жидкими» уплотнениями.

20.​ Каково назначение опорных и упорных подшипников? Их виды.

В компрессорах преобладающее распространение получили подшипники скольжения, которые надежно воспринимают радиальные и отча­сти осевые нагрузки, действующие на ротор при различных режимах работы машины. Обычно применяются подшипники с принудительной смазкой. Масло от постороннего источника (маслонасоса) подается к подшипнику с избыточным давлением от 0,08—0,12 МПа. Возникающая при работе подшипника теплота трения отводится маслом, охлаждающимся в маслоохладителе.

Кольцевая смазка из-за плохого отвода теплоты применяется редкой лишь при низкой частоте вращения вала (менее 3000 об/мин).

Наиболее распространены вы­носные подшипники, корпуса которых крепятся снаружи к торцам корпуса компрессора. Для удобства разборки и сборки корпуса под­шипников имеют горизонтальный разъем.

Радиальные подшипники центро­бежных компрессоров могут иметь многоповерхностные сегментные вкладыши (рис. 7.27). Сегментные вкладыши применяются для комп­рессоров с переменной частотой вращения. Применение пяти сегмен­тов допускает работу вала при любом направлении вращения.

Упорные подшипники воспринимают остаточные неуравновешенные осевые усилия, а также усилия, воз­никающие при особых условиях работы компрессора (пуск, работа в условиях помпажа, при изменяю­щихся параметрах газа).

В корпусах ‘упорных подшипников устанавливаются датчики для измерения осевой силы и термопары для измерения температуры вкладышей, которая также может служить мерой усилия, воспринимаемого подшипником.

Часто упорный подшипник располагается в одном корпусе с опорным, образуя узел опорно-упорного подшипника (рис. 7.28).

Расход масла через подшипники определяется величиной повышения его температуры (не более 20°С). Скорость движения масла в подводящих трубах не должна превышать 1 м/с. Диаметр отводящих труб принимают в два раза больше, чем подводящих. На выходе масла из подшипника предусмотрено смотровое окно и термометр. Контроль температуры вкладышей подшипни­ков осуществляется термодатчиками. Максимально допускаемая температура вкладыша 60 °С.

21.​ Какие машины принято называть нагнетателями природного газа ? Каковы отличительные особенности полнонапорных и неполнонапорных центробежных компрессоров природного газа?

Нагнетатели природного газа входят в состав газоперекачивающих агрегатов с приводом от газовых турбин и электродвигателей.

Нагнетатель— компрессорная машина центробежного типа со степенью сжатия (степенью повышения давления) свыше 1,1 не имеющая специальных устройств для охлаждения компримируемого газа.

Все нагнетатели природного газа условно делятся на два класса: неполнонапорные (одноступенчатые) и полнонапорные [8].

Первые, имеющие степень сжатия в одном нагнетателе 1,25-1,27 используются, как отмечалось выше, при последовательной схеме компремирования газа на КС (Рис. 5. 3), вторые – полнонапорные, имеющие степень сжатия 1,45-1,51, используются при коллекторной схеме обвязки компрессорной станции.

Важной характеристикой нагнетателя является его производительность. Применительно к газопроводу различают объемную Q, м 3 /мин., массовую G, кг/ч. и коммерческую подачу газа Q_к , млн. нм 3 /сут. Перевод одних величин в другие осуществляется с использованием уравнения Клапейрона с поправкой на сжимаемость газа z, pv = zRT. При использовании G кг газа применяется уравнение Клапейрона-Менделеева также с использованием поправки на сжимаемость газа z, pQ = GzRT, где Q – объемная подача газа, G – массовая подача, характеризующая количество газа, протекающее в единицу времени через сечение всасывающего патрубка. Коммерческая подача Q_к определяется по параметрам состояния во всасывающем патрубке, приведенным к нормальным физическим условиям (t = 20 0 C ; p = 0,101 МПа). Для определения коммерческой подачи используется уравнение Клапейрона для «стандартных» условий: р₀v₀ = RT₀ ; Q_k = G/r₀ ; r₀ = p₀ /RT₀.

Читайте также: Двигатель компрессора останавливается при 5 барах

Каждый тип нагнетателя определяется своей характеристикой, которая строится при его натурных испытаниях. Под характеристикой нагнетателя принято понимать зависимость степени сжатия e, политропического КПД (h_пол.) и удельной приведенной мощности (N_i / r_н)пр. от приведенного объемного расхода газа Q_пр. Строятся такие характеристики для заданного значения газовой постоянной R_пр., коэффициента сжимаемости z_пр., показателя политропы, принятой расчетной температуры газа на входе в нагнетатель Т_в в заданном диапазоне изменения приведенной относительной частоты вращения вала нагнетателя (n/n_0)пр.

22.​ Гидромеханика лопастного компрессора. Идеальная работа лопастного компрессора, характеристики в координатах T-S.

23.​ Баланс энергии в лопастном компрессоре, КПД и его составляющие.

Испытание компрессора производится для определения его действительной подачи, потребляемой энергии и составления энергетического баланса на 1 м газа при нормальных условиях. При испытании производят снятие индикаторных диаграмм со всех ступеней компрессора.

Непосредственному измерению при испытании компрессора подлежат: частота вращения вала, начальные и конечные давления и температуры газа во входном и выходном патрубках, количество и температуры охлаждающей воды на входе и выходе, объем всасываемого газа, электрическая мощность, подводимая к двигателю компрессора.

Частоту вращения измеряют точным тахометром или счетчиком оборотов и хронометром.

Начальное давление измеряют при помощи дифференциального жидкостного манометра, конечное – точно проверенным пружинным манометром.

Температуру газа и воды измеряют обычными ртутными термометрами, помещаемыми в гильзы, врезанные в трубопроводы и заполненные маслом.

Количество охлаждающей воды удобно измерять объемным методом при помощи мерных баков.

Объем всасываемого воздуха измеряют при помощи сопла или диафрагмы, устанавливаемых в нагнетательной трубе компрессора. Измеряя перепад давления в диафрагме , рассчитывают его подачу.

Для уменьшения пульсаций давления в потоке воздуха, затрудняющих отсчет между выходными патрубком компрессора и измерительной диафрагмой, должна быть включена демпфирующая емкость.

Мощность, потребляемая компрессором, определяется измерением электрической мощности на зажимах двигателя. Умножая значение электрической мощности на КПД двигателя, взятых из характеристики двигателя, получают мощность на валу двигателя. Последняя непосредственно через муфту передается на вал компрессора.

На основании проведенных измерений составляется энергетический баланс компрессора.

Энергия, подводимая на вал компрессора, составит , гдеN – мощность на валу, М – массовая подача компрессора.

Энергия, получаемая газом в компрессоре, равна .

Во всех охлаждаемых полостях компрессора отводится с охлаждающей водой количество энергии ; здесь — секундная масса воды, проходящей в отдельные полости компрессора; — температура воды на входе и выходе полостей охлаждения. Знак сумм указывает на суммирования количества теплоты, уносимой водой из отдельных полостей охлаждения.

Обозначим — остаточный член баланса. Учитывающий рассеяние теплоты в окружающую среду, не входящей в прочие члены баланса.

Уравнение энергетического баланса, Дж/кг.

(6.85)

или на 1 м газа, всасываемого компрессором

(6.86)

Делением Всех членов уравнения баланса (6.86) на получаем баланс в отвлеченной (безразмерной) форме. Такое уравнение позволяет судить об энергетической эффективности испытанного компрессора сравнением членов уравнения с соответствующими членами уравнения баланса аналогичных нормально работающих компрессоров.

24.​ Характеристика центробежного и осевого компрессора. Универсальная и приведенная характеристика.

25.​ Работа лопастного компрессора на сеть. Регулирование режимов, помпаж.

В зависимости от условий работы применяются различные способы регулирования: 1) дросселирование газа в подводящем и напорном трубопроводе; 2) изменение скорости вращения вала машины; 3) изменение направления потока газа поворотом лопаток на подводящих и отводящих газ из рабочего колеса устройствах; 4) частичный выпуск газа в атмосферу или специальную емкость; 5) отключение ступеней сжатия.

Эти способы применяются в зависимости от назначения регулирования, а именно для поддержания постоянного давления или постоянной подачи, для расширения зоны устойчивой работы или для защиты машин от работы в помпажной зоне.

При дросселировании на всасывании происходит сдвиг режима с точки К влево вниз, что уменьшает ветвь неустойчивой части характеристики (А₁, А₂, А₃— рабочие точки).

Регулирование изменением числа оборотов представлено на рисунке 9-11. Увеличение числа оборотов ограничено зоной помпажа, которая растет с увеличением п.

При регулировании поворотом направляющих лопаток на входе изменяется характеристика машин, т.к. происходит закручивание потока соответственно изменяется удельная работа

Наиболее экономичным способом является способ регулирования изменением скорости вращения колеса, но его удобно применять, если привод компрессора от паровых или газовых турбин, регулируемых электродвигателей либо при наличии гидромуфт и вариаторов скоростей.

26.​ Особенности работы осевых компрессоров. Конструкции компрессоров в нефтегазовом деле.

Работа осевого компрессора основывается на том же принципе, что и центробежного – он преобразовывает кинетическую энергию в энергию давления (потенциальную). Однако способ преобразования другой.

Осевой компрессор, показанный на рис. 3.2, состоит из нескольких рядов вращающихся (роторных) лопаток аэродинамической формы, перемежающихся рядами неподвижных (статорных) диффузорных лопаток, также имеющих аэродинамический профиль.

Ступень состоит из одного ряда роторных лопаток, закрепленных на дисках барабана ротора, и следующего ряда статорных лопаток, закрепленных на внешнем корпусе компрессора. У ротора и статора межлопаточное пространство формирует расширяющиеся каналы.

Турбина вращает с высокой постоянной скоростью ротор компрессора, происходит преобразование добавочной механической энергии в кинетическую (скорость) и потенциальную (давление).В статоре давление увеличивается за счет преобразования кинетической энергии в потенциальную. Простыми словами, ступень ротора выполняет ту же работу, что и крыльчатка центробежного компрессора, а статорную ступень можно сравнить с диффузором центробежного компрессора. Степень повышения давления в каждой отдельной ступени весьма мала: от 1,1 до 1,2:1. Это означает, что первая ступень может повысить давление только на 3 psi. Вследствие этого, для получения высоких степеней сжатия, требуемых для современных авиационных двигателей, в одном каскаде могут использоваться много ступеней (рис. 3.3), и двигателей может иметь до трех каскадов. Этот метод весьма эффективен, например, в двигателе RB 211 можно получить степени повышения давления до 35:1. У данного двигателя величина повышения давления в последней ступени может достигать 80psi. Высокие давления могут приводить к повышению температуры на выходе компрессора до 600°C.

27.​ Газовые турбины в нефтегазовом деле: конструкции, технические параметры.

Газовая турбина состоит из компрессора, воздухопровода, камеры сгорания, форсунки, проточной части, неподвижных и рабочих лопаток, патрубка для отработанных газов, редуктора, гребного винта и пускового двигателя. За запуск турбины отвечает пусковой двигатель. Он приводит в движение компрессор, который раскручивается до нужной частоты вращения. Затем: компрессор захватывает воздух из атмосферы и сжимает его; воздух отправляется в камеру сгорания через воздухопровод; через форсунку в ту же камеру входит топливо; газ и воздух смешиваются и сгорают при постоянном давлении, в результате образуются продукты сгорания; продукты сгорания охлаждают с помощью воздуха, после чего они поступают в проточную часть; в неподвижных лопатках смесь газов расширяется и ускоряется, затем направляется на рабочие лопатки и приводит их в движение; отработанная смесь выходит из турбины, по патрубку; турбина передает кинетическую энергию компрессору и гребному винту посредством редуктора. Таким образом, газ в смеси с воздухом, сгорая, образует рабочую среду, которая, расширяясь, ускоряется и раскручивает лопатки, а за ними — и гребной винт. В последующем кинетическая энергия превращается в электричество или используется для передвижения морского судна. Сэкономить на топливе можно, используя принцип регенерации тепла. В этом случае воздух, поступающий в турбину, согревается за счет отработанных газов. В результате установка расходует меньше топлива и происходит больше кинетической энергии. Регенератор, где подогревается воздух, одновременно служит для охлаждения отработанных газов.

Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 2565 ; Мы поможем в написании вашей работы!

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-stupen-osevogo-kompressora

  💡 Видео

  Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 3.1.1. Принцип действия ступени компрессораСкачать

  

  Лекция 2.2. Ступень турбомашиныСкачать

  

  Расчет ступени осевого компрессора в Ansys CFX Post ч5Скачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 5.1.1. Характеристика компрессора лекция №1 (лектор Батурин О.В.)Скачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 3.1.2. Изменение параметров рабочего процесса в ступени компрессораСкачать

  

  Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать

  

  9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать

  

  Поршневой компрессорСкачать

  

  Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать

  

  Действующая модель осевого компрессора | РЭП Холдинг | Газовый форумСкачать

  

  Все о компрессорахСкачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 7.5 Многоступенчатые компрессоры (лектор Батурин О.В.)Скачать