Центробежный компрессор как работает

Центробежные компрессоры по принципу действия относятся к классу машин лопаточного типа. Машина состоит из одного или нескольких рабочих колес, насаженных на вал ротора и вращающихся в замкнутом, определенной формы, корпусе. Сжатие и нагнетание газа происходит под действием центробежной силы, развиваемой при вращении ротора в каналах между лопатками рабочего колеса.

Принцип работы этих машин аналогичен работе центробежного насоса. Разница состоит в том, что при повышении давления газ сжимается, увеличивается его плотность, а плотность жидкости остается практически постоянной.

При вращении рабочего колеса на стороне входа образуется разряжение, вследствие чего газ непрерывно поступает из всасывающего трубопровода в каналы между лопатками рабочего колеса. В рабочем колесе газ под действием центробежной силы отбрасывается от центра к внешней окружности, происходит повышение плотности и увеличение скорости газа. Попав из рабочего колеса в корпус, имеющий форму диффузора, газ значительно снижает свою скорость, в результате чего возрастает его давление. В многоступенчатых компрессорах газ по выходе из рабочего колеса первой ступени попадает в диффузор, а затем по направляющим каналам – на рабочее колесо второй ступени. Пройдя аналогичным путем последовательно все ступени, сжатый газ попадает в спиральный корпус, а из него — в нагнетательный трубопровод.

На осуществление сжатия расходуется энергия приводного двигателя машины. Сжатие газа сопровождается повышением его температуры. Сжимаемый газ подвергается охлаждению путем введения воды в специальные камеры, окружающие рабочие колеса, или в отдельно расположенных промежуточных холодильниках.

Центробежный компрессор состоит из корпуса и ротор, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колесами. Центробежный 6 – ступенчатый компрессор (рис. ) разделен на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. С периферии рабочего газ направляется в диффузор, где его скорость уменьшается (за счет увеличения проходного сечения), кинетическая энергия газа преобразуется в потенциальную энергию и давление возрастает. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессора и т. д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (у промышленных компрессоров – 8 – 12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колес, допускающих окружные скорости до 250 – 500 м/сек. Обычно окружная скорость вращения не превышает 150 – 250 м/с. Диаметр колес компрессора чаще всего колеблется в пределах 700 – 1400 мм. Для уменьшения перетечки газа внутри компрессора между вращающимися элементами ротора и неподвижными элементами статора предусматриваются лабиринтные уплотнения. Принцип действия их основан на потере напора газа при прохождении через группу последовательно расположенных щелей (сопротивлений).

Читайте также: Техническое обслуживание компрессора это

Рис. Центробежный компрессор

1 – вал; 2,6, 8, 9,10 и 11 – рабочие колеса; 3 и 7 кольцевые диффузоры; 4 – обратный направляющий аппарат; 12 и 13 – каналы для подвода газа из промежуточного холодильника; 14 — канал для всасывания газа.

Важной особенностью центробежных компрессоров (а также осевых) является зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности и к.п.д. от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессора отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование производительности центробежных компрессоров осуществляется различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и др.

Центробежные компрессоры используют для сжатия и подачи воздуха и газов в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности. Например, центробежный компрессор 2ЦЦК – 10/300 предназначен для циркуляции азотоводородной смеси и компенсации потерь в агрегатах синтеза аммиака. Компрессор выпускается на базе типоразмерного ряда и обеспечивает производительность от 7 до 10 м 3 /мин по условиям всасывания и перепад давления от 1,0 до 3,0 МПа. эксплуатация компрессора возможна при температуре окружающего воздуха от минус 40 до + 50 о С.

Видео:Как работает центробежный газовый компрессорСкачать

Центробежные компрессоры

Центробежным называют радиальный компрессор, в котором поток газа во вращающихся решетках лопаток направлен от центра к периферии.

Центробежный компрессор относится к классу динамических лопастных машин, которые называют турбокомпрессорами.

Видео:Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать

Типы центробежных компрессоров

В зависимости от особенностей конструкции можно выделить несколько разновидностей центробежных компрессоров.

• с полуоткрытым рабочим колесом
• с закрытым рабочим колесом

По типу отводящего аппарата:

• с лопаточным диффузором
• с безлопаточным диффузором

Одноступенчатый центробежный компрессор

Схема одноступенчатого центробежного компрессора авиационного типа показана на рисунке.

Рабочее колесо с двухсторонним отводом установлено в корпусе насоса, воздух из атмосферы через входной направляющий аппарат подводится к центральной части рабочего колеса. При вращении колеса лопатки воздействуют на частицы воздуха, передавая им энергию. В результате взаимодействия с лопатками разогнанные частицы воздуха под действием центробежной силы переносятся к периферии рабочего колеса, попадая в выходной направляющий аппарат (или спиральный отвод), где часть кинетической энергии газа переводится в потенциальную.

Одноступенчатые компрессоры можно применять не только для получения сжатого воздуха, но и для нагнетания других газов.

Многоступенчатый центробежный турбокомпрессор

На рисунке показана схема многоступенчатого центробежного компрессора.

При вращении рабочего колеса центробежного компрессора за счет воздействия центробежных сил частицы газа отбрасываются от центра к периферии, затем поток через охладитель, диффузор или направляющий аппарат на вход последующей ступени. Степень повышения давления на каждой ступени зависит от возрастания скорости движения газа. На выходе последней ступени установлен отвод, который позволяет часть кинетической энергии преобразовать в потенциальную, а значит повысить давление газа.

Читайте также: Замена подшипника компрессора кондиционера 2az fe

Многоступенчатые турбокомпрессоры способны обеспечить значительно большую степень сжатия воздуха, они получили более широкое распространение, чем одноступенчатые.

Рабочие колеса центробежных компрессоров

Лопатки рабочего колеса воздействуют на частицы газа в компрессоре, профилирование лопаток, правильный выбор геометрии колеса позволяет повысить КПД компрессора и получить нужные характеристики.

Закрытое рабочее колесо

Закрытое рабочее колесо центробежного компрессора состоит из базового диска, лопаток, и переднего покрывающего диска.

С целью увеличения КПД насоса лопатки выполняют загнутыми назад. Колеса закрытого типа применяются в том случае, если окружная скорость не превышает 300 м/с. Как правило закрытые колеса используют в многоступенчатых компрессорах.

Полуоткрытое рабочее колесо

В полуоткрытых колесах отсутствует передний покрывающий диск, внешний вид колеса полуоткрытого типа показан на рисунке.

Полуоткрытые рабочие колеса применяют при окружных скоростях на выходе колеса превышающих 300 м/с, в том числе и в одноступенчатых центробежных компрессорах авиационного типа.

Входной направляющий аппарат

Направляющие лопатки, установленные на входе компрессора предварительно закручивают поток газа в сторону вращения рабочего колеса. Это позволяет снизить относительную скорость, таким образом, чтобы число Маха не превышало 0,9. Кроме того, направляющие лопатки на входе центробежных компрессоров позволяет снизить потери во входном устройстве.

Применение направляющих лопаток позволяет увеличить КПД центробежного компрессора.

Отводящее устройство

Отводящее устройство или направляющий аппарат в центробежном компрессоре предназначено для направления потока газа в нагнетательный трубопровод или на вход последующей ступени сжатия. В отводящем устройстве кинетическая энергия потока газа преобразовывается в потенциальную, в результате чего скорость движения частиц падает, а давление возрастает.

Безлопаточный отвод

Безлопаточным отводом считают кольцевой канал в корпусе компрессора, в которой поступает газ от рабочего колеса.

Безлопаточный отвод может быть кольцевым или спиральным. Диаметр проходного сечения в кольцевом отводе по ходу движения потока газа не изменяется.

Спиральный отвод

В спиральном отводе или безлопаточном диффузоре диаметр проходного сечения по ходу движения газа увеличивается. Отвод представляет собой расширяющийся патрубок с переменным, относительно оси вращения колеса, диаметром. Для снижения скорости газа в отводе в 2 раза, его диаметр также должен быть увеличен в 2 раза.

Лопаточный отвод

Если в отводе имеются лопатки, то его называют лопаточным диффузором. Использование лопаток, направляющих поток, позволяет снизить скорость движения потока сжатого газа, и уменьшить габаритные размеры отвода.

Форма и расположение лопаток зависят от особенностей компрессора. Например в многоступенчатых центробежных компрессорах часто используют лопатки одинаковой формы, образующих радиальную решетку.

Видео:Центробежный компрессорСкачать

Применение центробежных турбокомпрессоров

Центробежные машины используют на компрессорных станциях металлургических заводов, машиностроительных предприятий, в горнодобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, для транспортировки больших объемов газа.

Видео:Суперчарджер. Приводной компрессор | Science Garage На РусскомСкачать

Многоступенчатый центробежный компрессор

Видео:Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать

Назначение

Центробежные компрессоры относятся к динамическим компрессорам. В них давление повышается при непрерывном движении газа через проточную часть машины. Повышение происходит за счет энергии, которую сообщают газу лопатки вращающегося ротора.

Читайте также: Как заменить компрессор в холодильнике индезит своими

Многоступенчатый центробежный компрессор. На установке производства водорода, используется многоступенчатый центробежный компрессор. Данный агрегат предназначен для непрерывной подачи природного газа в технологический процесс.

Рис.1 – Многоступенчатый центробежный компрессор

Видео:Как работает центробежный насос? Основные типы конструкций центробежных насосовСкачать

Конструкция

Структура компрессора. Корпус компрессора состоит из двух частей с горизонтальной плоскостью разъема. Обе части корпуса имеют фланцы, которые стягиваются болтами для обеспечения герметизации. Подняв верхнюю часть корпуса, можно получить доступ ко всем внутренним элементам компрессора. В корпусе размещены также диффузоры и обратные направляющие аппарата.

Ротор. Наиболее важной частью центробежного компрессора является ротор. Он состоит из вала, на котором установлены рабочие колеса. Ротор вращается в подшипниках, установленных в корпусе.

Рабочее колесо состоит из заднего и переднего дисков. Между дисками установлены лопасти, отогнутые от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса.

Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

Принцип работы

Принцип работы центробежного компрессора. При вращении колеса газ, находящийся между лопатками, получает вращательные движения. Под действием центробежной силы газ перемещается к периферийной зоне колеса. Затем газ попадает в диффузор, площадь которого возрастает с увеличением радиуса. Скорость газа снижается, а давление увеличивается. Направляющие лопатки предназначены для повышения эффективности работы диффузора по превращению кинетической энергии в потенциальную.

При вращении рабочего колеса давление газа в зонах, расположенных у оси вращения, уменьшается, по сравнению с давлением во всасывающем трубопроводе. За счет чего образуется непрерывный поток, перемещающийся через проточную часть колеса.

Рис.5 – перемещение газа внутри компрессора

Колесо вместе с диффузором образует одну ступень компрессора.

Увеличение степени сжатия компрессора. Чтобы увеличить степень сжатия используют несколько ступеней. Конструктивно это обеспечивается установкой на одном валу нескольких рабочих колес, располагаемых в одном корпусе. В этом случае газ поступает в следующую ступень по каналам, образованным лопатками направляющего аппарата. Степень сжатия центробежного компрессора равна произведению его отдельных ступеней.

Осевое давление. Давление газа на стороне нагнетания рабочего колеса всегда больше, чем на всасывающей стороне. Данная характеристика образует осевое давление в направлении всасывающего патрубка компрессора. Для уравновешивания осевого давления на валу устанавливают разгрузочный барабан, со стороны нагнетания рабочего колеса.

Рис.6 – разгрузочный барабан

Муфты. Для присоединения вала компрессора к приводу используют упругие муфты, такие муфты разгружают вал компрессора от возможных изгибающих моментов. Кроме того муфты препятствуют распространению вибраций.

Турбина. Приводом компрессора является турбина, работающая на паре высокого давления. В качестве носителя энергии используется пар, производимый в парогенераторе, непосредственно на самой установке производства водорода. Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на лопатки, закрепленные по окружности ротора. Воздействуя на них, пар приводит ротор во вращение.

Применение парового турбопривода экономически обосновано, т.к. позволяет минимизировать затраты электроэнергии на установке в целом.

• 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/tsentrobezhnyy-kompressor-kak-rabotaet

  🔥 Видео

  Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать

  

  Производство центробежных компрессоров DENAIRСкачать

  

  Вращение лопастного ротора центробежного компрессораСкачать

  

  Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать

  

  Все о компрессорахСкачать

  

  Поршневой компрессорСкачать

  

  Центробежные компрессоры SeAH в РоссииСкачать

  

  Центробежный воздушный компрессор DENAIR Видео 2018Скачать

  

  Как работаетй осевой компрессор или вентиляторСкачать

  

  Центробежный компрессорСкачать

  

  Центробежный насос многоступенчатыйСкачать

  

  Центробежный насос - устройство и принцип работыСкачать

  

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