Степень повышения давления в центробежном компрессоре

В центробежных компрессорах (турбокомпрессорах) давление газа повышается при непрерывном его дви­жении через проточную часть машины в результате ра­боты, которую совершают лопатки рабочего колеса компрессора. Центробежные компрессоры применяются для сжатия газов до давления 0,8МПа(8ат). По срав­нению с поршневыми центробежные компрессоры имеют ряд преимуществ. Вследствие отсутствия возвратно-по­ступательного движения частей они не требуют тяже­лого фундамента; ротор их вращается с постоянной угловой скоростью, а движущиеся детали соприкасают­ся с неподвижными деталями только в подшипниках, что позволяет использовать более дешевые быстроход­ные двигатели. Центробежные компрессоры более ком­пактны. Основной недостаток центробежных компрессо­ров по сравнению с поршневыми заключается в том, что степень повышения давления в одной ступени компрессора зависит от физических свойств газа, в первую очередь от его плотности. При сжатии легких газов до значительных давлений требуется большое число сту­пеней. Поэтому для обеспечения требуемой жесткости вала необходимо иметь многокорпусную машину. Цент­робежные компрессоры, как правило, представляют со­бой многоступенчатую машину.

На рис. 158 показана в разрезе ступень центробеж­ного компрессора. Находящемуся между лопатками га­зу при вращении рабочего колеса сообщается враща­тельное движение, в результате чего газ под действием центробежной силы движется к периферии колеса. За­тем газ попадает в диффузор, площадь которого увели­чивается с увеличением радиуса, скорость частичек га­за при этом снижается, а давление возрастает. Для повышения эффективности работы диффузора по пре­вращению кинетической энергии в потенциальную слу­жат диффузорные лопатки, упорядочивающие движе­ние газа.

При вращении рабочего колеса в зонах, располо­женных у оси вращения, давление газа становится меньше, чем во всасывающем трубопроводе, вследствие чего образуется непрерывный поток газа через проточную часть колеса и диффузор. При работе одного ко­лена и диффузора, образующих ступень центробежного компрессора, где происходит одноступенчатое сжатие газа, степень сжатия невелика и составляет не более 1,2.

Для получения высокой степени сжатия газа используют несколько ступеней компрессора. Конструктивно это обеспечивается установкой на одном валу не­скольких рабочих колес, располагаемых в одном кор­пус. В этом случае газ поступает в следующую сту­пень по каналам, образованным лопатками направляю­щего аппарата.

Общая степень сжатия центробежного компрессора определяется степенью сжатия его отдельных ступеней и определяется отношением давления р₂ на выхо­де из компрессора к давлению p₁ на входе.

На рис. 159 показана схема четырехступенчатого центробежного компрессора с колесом первой ступени полузакрытого типа.

Известно, что при сжатии газ нагревается, поэтому при использовании многоступенчатых компрессоров не­обходимо решить проблему охлаждения. Существуют два способа охлаждения: внутренний и внешний. При внешнем охлаждении газ, прежде чем попадает в сле­дующую ступень, проходит через холодильник, а при внутреннем охлаждении корпус холодильника имеет «рубашку», через которую прокачивается охлаждаю­щаяся вода. Обычно корпус холодильника представля­ет собой органически связанную с кожухом турбокомп­рессора часть конструкции.

Видео:Центробежный компрессорСкачать

Большинство современных машин имеет внешнее охлаждение. Промежуточные холодильники присоединя­ются либо к нижней части корпуса компрессора (рис. 160), либо к обеим частям корпуса (рис. 161). Охлаждаемый газ протекает в межтрубном простран­стве холодильника, а в трубах протекает охлаждаю­щая вода.

При присоединении холодильника к нижней части корпуса газ из компрессора по улитке / попадает в хо­лодильник 2. Пройдя трубный пучок 3, газ направляет­ся в следующую ступень. Охлаждающая вода подво­дится в трубный пучок через патрубок 4 и отводится через патрубок 5. К достоинствам такой компоновки относится удобство монтажа и обслуживания холодиль­ника, к недостаткам — низкий КПД холодильника.

При присоединении холодильника к обеим частям корпуса (см. рис. 161) газ из улитки / поступает в верхнюю часть трубного пучка 3, меняет направление и через нижнюю часть пучка попадает во всасываю­щую камеру 2 следующей ступени. Недостаток этой компоновки холодильника состоит в сложности монта­жа, преимущество — в более высоком КПД.

По сравнению с внутренним охлаждением компрессо­ров основным преимуществом внешнего охлаждения яв­ляется более интенсивное охлаждение газа, так как площадь поверхности охлаждения промежуточного хо­лодильника значительно больше, чем у водяной ру­башки.

Наиболее простыми по конструкции являются одно­ступенчатые центробежные компрессоры, на которых хо­лодильники не монтируются. На рис. 162 показан одноступенчатый компрессор, предназначенный для сжа­тия горячих дымоходных газов с температурой 800°С. Подача компрессора 0,55 м 3 /с, степень сжатия газа у него очень мала е=1,0025. Все детали, соприкасающиеся с горячим газом, изготовлены из жаропрочных сталей. Чтобы теплота от рабочего колеса не переда­валась на вал, между колесами и фланцем вала уста­новлена изолирующая вставка. На валу размещено вентиляторное колесо, которое засасывает воздух по радиальным сверлениям пологого вала; этим воздухом вал охлаждается.

Читайте также: Бензиновый компрессор abac enginair 100 8119067

Видео:101. Центробежный воздушный компрессор повышение давления за счет последовательно соединение колесСкачать

Одной из основных частей центробежных компрес­соров с внешним охлаждением являются компрессоры, сжимающие воздух для пневматического оборудования и инструментов. Давление нагнетания в этих машинах составляет 0,6—0,9 МПа. В воздушном центробежном компрессоре (рис. 163) подачей 5,5 м 3 /ч и давлением нагнетания 0,8 МПа воздух отводится в промежуточные холодильники, установленные после второй и четвертой ступеней через асимметричные спиральные отводы. Промежуточные холодильники расположены с одной стороны компрессора.

При эксплуатации центробежных компрессоров час­то возникает необходимость изменения их подачи в весьма широких пределах. Помимо этих требований необходимо обеспечивать также определенную зависи­мость между давлением и подачей. Так, например, для работы пневматических инструментов необходимо под­держивать в сети определенное давление независимо от изменения подачи. Для компрессоров, нагнетающих воздух в доменные печи, требуется поддержание задан­ной подачи при изменении давления, которое зависит от сопротивления слоя шихты в печи, толщина которо­го изменяется в зависимости от хода технологического процесса.

Регулирование центробежного компрессора по суще­ству является изменением положения рабочей точки. Это изменение можно осуществлять изменением либо характеристики компрессора, либо характеристики сети.

Наиболее распространенными способами регулирова­ния работы компрессоров являются: изменение часто­ты вращения ротора, изменение проточной части и дросселирование.

Если посмотреть на напорную характеристику 4 центробежного компрессора (рис. 164), то можно уви­деть, что с уменьшением подач происходит постепен­ное сжатие газа до давления р_кр. Дальнейшее умень­шение подачи приводит к уменьшению давления. Теоретически оно должно падать вдоль пунктирной линии. На практике этого не происходит. Как только давле­ние достигает значения р_кр, периодически происходит возврат газа из области нагнетания в область всасыва­ния, сопровождающийся интенсивными ударами, часто­та которых зависит от давления сжатия, плотности га­зов, емкости сети и т. д. Это явление называется помпажем в компрессоре. Точка на характеристике, в ко­торой начинается помпаж, называется границей помпажа. При большом сжатии газа при помпаже возни­кают такие удары, что эксплуатация турбокомпрессора становится невозможной.

При отборе потребителем небольших количеств га­за, когда подача компрессора меньше критической и лежит в помпажной зоне, необходимо применять антипомпажное регулирование, сущность которого состоит в следующем. Если требуемая подача компрессора Q₁ меньше Q_кр, то компрессор настраивают на подачу Q₂, которая больше Q_кр и лежит в устойчивой зоне. Раз­ность расхода, равная Q₂-Q₁, перепускается из линии нагнетания в линию всасывания или выбрасывается в атмосферу. Антипомпажное регулирование осуществля­ется только в автоматическом режиме специальными антипомпажными регуляторами. Основное отличие ре­гулирования турбокомпрессоров от регулирования поршневых компрессоров заключается в том, что изме­нение давления, под влиянием которого должен пере­ставляться регулятор, сравнительно невелико.

Поэтому в большинстве случаев приходится прибегать к вспомо­гательным устройствам. Обычно такими вспомогатель­ными устройствами являются либо масляные сервомоторы, либо мультипликаторы, когда регулирование свя­зано с изменением подачи.

Видео:Как работает центробежный газовый компрессорСкачать

Случаю, когда компрессор должен обеспечивать по­стоянное давление независимо от расхода, будет отве­чать характеристика, соответствующая на рис. 164 пря­мой 1; а случаю, когда расход при изменяющемся дав­лении постоянен, — прямая 3.

Помимо отмеченных основных случаев возможен и третий, когда требуется регулирование давления нагне­тания в зависимости от подачи. В этом случае для под­держания определенного давления у потребителя не­обходимо регулировать давление газа за компрессором. Требуемая характеристика компрессора соответствует кривой 2.

На практике выбор способа регулирования зависит от конструкции компрессора и типа привода. Если комп­рессор имеет привод с регулируемой частотой враще­ния, то это позволяет регулировать частоту вращения ротора компрессора. При повышении частоты враще­ния ротора конечное давление и мощность увеличива­ются, при ее уменьшении давление и мощность снижа­ются. Регулирование изменением частоты вращения ро­тора является наиболее точным и экономичным.

Для центробежных компрессоров, имеющих в каче­стве привода асинхронный двигатель, чаще всего при­меняют регулирование дросселированием газа на вса­сывании. При этом способе регулирования с помощью дроссельной заслонки снижается давление всасывания в компрессор, в результате чего достигается снижение давления нагнетания до требуемого значения. Давление во всасывающем трубопроводе перед дроссельной за­слонкой остается постоянным.

Регулирование изменениями в проточной части цент­робежного компрессора заключается в установке перед входом газа в рабочее колесо лопаток, снабженных ме­ханизмом поворота, и повороте лопаток диффузора. Этот способ регулирования основан на том, что если поток газа направляющими лопатками перед входом в рабочее колесо предварительно поворачивается в на­правлении вращения колеса, то степень сжатия будет ниже, чем при радиальном входе, и наоборот. Этот спо­соб не получил до настоящего времени широкого рас­пространения из-за значительного усложнения конст­рукции компрессора.

Читайте также: Компрессор fest км 750 9

Центробежные компрессоры аналогичны центробежным насо­сам, однако отличаются большим разнообразием схем, особен­но это относится к одноступенчатым машинам.

Некоторые схемы одноступенчатых компрессоров представле­ны на рис. 165. Компрессор с закрытым рабочим колесом и спи­ральной камерой (рис. 165, а) применяется при малых и умерен­ных окружных скоростях (примерно до 300 м/сек). По этой схе­ме выполняются центробежные насосы. Отсутствие зазора между рабочими лопастями и корпусом и хорошее уплотнение зазора между кольцом и корпусом обеспечивают к. п. д. таких компрес­соров на 2—3% больший, чем к. п. д. компрессоров с полуоткры­тыми колесами (рис. 165, в, г). Отсутствие лопастных или безлопастных диффузоров допустимо только при малых углах , обеспечивающих большую степень реактивности и, как след­ствие, снижение доли потерь в улитке.

Видео:Как настроить КОМПРЕССОР правильноСкачать

Если угол достаточно .велик (порядка 40÷50°), то компрессоры выполняют с диффузорами (см. рис. 165, б, в, г). Ра­бочие лопасти компрессоров с полуоткрытыми рабочими колеса­ми— без кольца («покрывающего диска») —отлиты или выфрезерованы за одно целое с диском и ступицей и обычно выполняются из алюминиевых сплавов (например, АК-4, АК-6). Кроме того, обычно лопасти изготовляют так, чтобы в них от­сутствовали изгибные напряжения; для осерадиальных рабочих колес (рис. 165, в) это означает, что выходной угол =90°. Основное преимущество таких рабочих колес — возможность достичь больших окружных скоростей (порядка 500 м/сек). По­луоткрытые рабочие колеса нашли широкое применение в над­дувных агрегатах двигателей внутреннего сгорания и газотур­бинных установках малой мощности. В последнее время начина­ют применяться полуоткрытые рабочие колеса диагонального типа (см. рис. 165, г). В таких колесах поток поворачивается на меньший угол (в меридиональном сечении), что обусловливает меньший перекос скоростей и поэтому — более высокий к. п. д. Согласно некоторым опытам, переход от осерадиальных к диа­гональным рабочим колесам позволяет увеличить к. и. д. компрессора примерно на 2%. Рабочие колеса осерадиального и диа­гонального типов характеризуются малой степенью реактивности и поэтому требуют установки диффузора за рабочим колесом.

Многоступенчатые компрессоры аналогичны многоступенча­тым насосам. Обычные схемы многоступенчатых компрессоров — машины с безлопастными, лопастными и канальными диффузо­рами.

Рабочие колеса центробежных компрессоров во многом схо­жи с колесами вентиляторов (рис. 166). Некоторые конструктив­ные отличия связаны с требованиями прочности. Диск выполня­ется заодно со ступицей, толщина диска уменьшается к перифе­рии. Кольцо также переменной толщины с утолщением на внутреннем диаметре для организации лабиринтовых уплотне­ний. И кольцо, и диск изготовляются из поковок токарной обра­боткой. От формы меридионального сечения рабочего колеса, об­разованного обводами кольца и диска со ступицей, зависит поле меридиональных проекций скоростей, а следовательно, и к. п. д. рабочего колеса, особенно во входном участке, организующем по­ворот потока почти на 90°. Для уменьшения резкого перекоса скоростей необходимо по возможности уменьшать кривизну об­водов в поворотном участке, особенно обвода кольца. Увеличе­ние радиуса скругления наружного обвода вдвое, по опытам НЗЛ, позволяет увеличить к. п. д. ступени компрессора пример­но на 1%. Сами обводы целесообразно выполнять в виде плав­ных кривых, без скачкообразного изменения кривизны, а в основ­ной части канала, где расположены рабочие лопасти, — в виде прямых линий, что облегчает изготовление и крепление рабочих лопастей. Обычно стремятся делать такой обвод рабочего колеса, при котором и , хотя в узких колесах последнее условие нарушается и взамен него принимают как и в насосах с узкими колесами.

Рабочие лопасти изготовляются загнутыми назад, обычно с углом 3 /сутки природного газа, повышая его давление с 32 до 56 ат. Мощность, потребляемая одним компрессором, составляет 4000 кВт при п = 7900 об/мин; к. п. д. компрессора равен примерно 84%. Высокое давление обусловило необходимость примене­ния массивного корпуса. Поскольку нет горизонтального разъе­ма корпуса, рабочее колесо вынимается после отсоединения пе­редней крышки фланца (вместе со всасывающим патрубком). Компрессор выполнен по типу обычного одноступенчатого насо­са со спиральной камерой. Такая конструкция компрессора очень компактна, однако, как показали опытные исследования, вызывает существенные радиальные усилия (результирующая сил давления) в роторе при отклонении режима работы от рас­четного, так как при нерасчетных условиях работы давления в спиральной камере по окружности распределяются весьма не­равномерно. Условия работы подшипников были бы весьма об­легчены, если бы компрессор был с безлопаточным диффузором и заваленной набок улиткой (как на рис. 165, в). Как показали исследования М. Т. Столярского, в последнем случае нерав­номерность распределения давления незначительна, особенно если вместо улитки применить торовый газосборник постоянного сечения. Задача уплотнения вала из условий безопасности рабо­ты установки решена следующим образом. За рабочим колесом расположено обычное лабиринтовое уплотнение, а полость меж­ду уплотнением и подшипником соединена перепускной трубой небольшого диаметра со всасывающей линией компрессора. Сле­довательно, давление газа перед подшипником почти не отлича­ется от давления во всасывающей линии (однако составляет все же значительную величину). Роль герметичного уплотнения вы­полняет передний подшипник, масло к которому подается под большим давлением. Масло, стекающее в сторону рабочего колеса, попадает в специальную поплавковую камеру с регуля­тором уровня, а оттуда в отстойник и затем — в масляный бак.

Читайте также: Компрессор для аквариума комплектация

Видео:Курс ""Турбомашины" Глава 3.2 Рабочий процесс центробежного компрессора. ч. 1 (лектор Батурин О.В.)Скачать

На рис. 170 представлен компрессор (доменная воздуходув­ка) НЗЛ К-3250-41-1. Расчетные параметры его следующие подача 54,2 м 3 /сек при 3250 м 3 /мин; давление 3,8 ат. Приводом компрессора служит паровая турбина мощностью 12 МВт, рас­считанная для работы в диапазоне п= (2500—3500) об/мин. В отличие от ранее выпускавшихся доменных воздуходувок, компрессор К-3250-41 выполнен с промежуточным охлаждением вое уха, введение которого, а также тщательная обработка про­точной части компрессора обеспечили высокую его экономич­ность (на расчетном режиме работы изоэнтропический к. п. д. компрессора 86%).

Корпус компрессора литой, чугунный, с горизонтальным и вертикальным разъемами. Вертикальный разъем выполнен для облегчения отливки корпуса и разборке не подлежит. Корпус левого подшипника отлит заодно с корпусом компрессора; кор­пус правого подшипника выполнен отдельно. Ротор компрессора гибкий (п=1600 об/мин)_у состоит из вала с четырьмя рабочими колесами.

Воздух сжимается в первых двух ступенях, рабочие колеса которых одинакового диаметра (d₂=1650 мм), но с раз­ной высотой лопастей, и далее поступает в холодильник. После охлаждения в трубчатом холодильнике воздух сжимается в сле­дующих двух ступенях с диаметром рабочих колес d₁= 1360 мм. Диаметр уменьшен, чтобы сохранить приемлемое отношение . Все ступени с лопастными диффузорами. Частичная раз­грузка осевых усилий осуществляется посредством разгрузочно­го поршня, расположенного за последним рабочим колесом.

Интересна конструкция компрессора фирмы «Броун-Бовери» типа «Изотерм», показанная на рис. 171. Основные данные ком­прессора следующие: подача 8,3 м 3 /сек, отношение давлений 9; п= 5500 об/мин, расход охлаждающей воды 0,08 м 3 /сек при тем­пературе 295° К. Отличительной особенностью этого компрессо­ра является охлаждение воздуха после всех ступеней, исключая первую н последнюю. Воздухоохладитель выполнен в виде двух коробок прямоугольной формы, одна из которых расположена над компрессором, а вторая — под ним. В коробках в специаль­ных трубных дисках закреплены трубки, по которым движется охлаждающая вода; воздух проходит между трубками. Хорошее охлаждение обеспечило высокий изотермический к. п. д., несмот­ря на большое отношение давления. Пройдя первые две ступени, воздух охлаждается в первой секции холодильника и поступает к третьей ступени. Далее воздух охла­ждается после каждой ступени (кроме последней). Последние четыре ступени расположены симметрично по отношению к пер­вым пяти с целью разгрузки осевых усилий. Компрессор регули­руется дросселем, установленным на всасывающей линии. Анти-помпажный клапан расположен на входном патрубке компрессо­ра (сверху) и сбрасывает воздух не на выхлоп, как это делают обычно, а в специальную турбину осевого типа, рабочее колесо которой крепится на валу компрессора (на рис. 171 справа, вблизи подшипника). Дроссель и клапан антипомпажного уст­ройства с ручным и автоматическим управлением. Ротор ввиду большой его длины опирается на три подшипника. Повышен­ное давление воздуха в области среднего подшипника вынужда­ет подавать к нему масло от специального насоса.

На рис. 172 показана конструкция трехступенчатого ком­прессора фирмы «Эрликон». После первого рабочего колеса воздух поступает сперва в четыре прямолинейных диффузора, а затем в четыре холодильника (сечение III — III), каждый из которых разделен на две секции. Из холодильника воздух по­ступает во вторую ступень (сечение II—II), затем снова в холо­дильники и, наконец, в третью ступень. Диффузоры третьей ступени соединяются в общий патрубок (сечение I—I). При по­даче 3,3 м 3 /сек отношение давлений в компрессоре е = 3,8. Высо­кий к. п. д. компрессора достигнут ценою существенного услож­нения конструкции.

Видео:Видеоурок "Классификация компрессоров"Скачать

Из охлаждаемых компрессоров особый интерес представляет компрессор НЗЛ К-100-61-2 (рис. 173). Параметры его работы: подача 1,5 м /сек, отношение давлений е = 8. Диффузоры ком­прессора восьмиканальные, что, в отличие от компрессора «Эрликон», позволило холодильники встроить в корпус. Рациональная конструкция обусловила очень малые размеры и вес компрес­сора.

Дата добавления: 2014-12-03 ; просмотров: 383 ; Нарушение авторских прав

• 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/stepen-povysheniya-davleniya-v-tsentrobezhnom-kompressore

  📸 Видео

  Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать

  

  Как настроить регулятор давления воздуха на гаражном компрессоре QUATTRO ELEMENTI KM 50-380Скачать

  

  Центробежные компрессоры SeAH в РоссииСкачать

  

  Учебный фильм "Трубопроводный транспорт газа" - Часть 2Скачать

  

  Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать

  

  Как работает центробежный насос? Основные типы конструкций центробежных насосовСкачать

  

  Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать

  

  Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

  

  Как ПРАВИЛЬНО подкачать воздух в насосную станцию с гидроаккумуляторомСкачать

  

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

  

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

  

  Регулировка давления компрессора. Настройка автоматики компрессора. Регулировка прессостатаСкачать

  

  Ремонт насосной станции. Замена торцевого уплотнения (сальника)Скачать

  

  КОМПРЕССОРНЫЙЕ МАШИНЫСкачать