Привод турбокомпрессоров

Для привода ТК можно применять электродвигатели, паровые и газовые турбины.

Турбокомпрессоры небольшой производительности (1000 м³/мин и ниже) обычно проектируют на повышенную частоту вращения (4000 – 8000 об/мин и более). Это улучшает габаритно-массовые показатели и повышает КПД компрессора. При турбинном приводе увеличение числа оборотов не вызывает затруднений, но при электроприводе (при n > 3000 об/мин) необходим редуктор. Такие редукторы с мощностью до 12 МВт и с КПД, равном 0,98 – 0,99, серийно выпускаются отечественной промышленностью и, как правило, поставляются в составе компрессорной установки.

Неоспоримое преимущество в настоящее время электропривод имеет при мощности ТК до 6000 кВт благодаря дешевому обслуживанию. Но такой привод из-за невозможности экономичного регулирования частоты вращения вызывает перерасход электроэнергии на 10 – 20 % и более, по сравнению с приводом n=var.

Поэтому при выборе привода ТК с мощностью от 6000 до 12000 кВт необходимо проводить технико-экономическое сравнение вариантов с учетом всех местных факторов и конкретных условий.

Для ТК с мощностью больше 12000 кВт, как правило, устанавливают паро- или газотурбинный привод.

Желательно, чтобы турбинный привод позволял менять частоту вращения на 15 % выше и на 30 % ниже номинального значения без существенного снижения КПД и потери устойчивости.

Поэтому для привода ТК нельзя применять обычные генераторные паротурбинные установки (ПТУ), так как они рассчитаны на работу при постоянных числах оборотов (1500, 3000 об/мин). Применяют специальные приводные ПТУ, рассчитанные на переменный режим работы и обладающие пологой зависимостью КПД от частоты вращения.

Мощность электродвигателя N_дв, кВт, для привода оценивается следующим образом:

, (2.21)

где или – внутренняя удельная работа компрессора, Дж/кг.

Можно принимать ориентировочно:

=0,75 - 0,85 – изотермический КПД поршневого компрессора;

=0,5 - 0,7 – изотермический КПД турбокомпрессора;

= =0,79 - 0,88 – общий КПД поршневой компрессорной машины;

=0,7 - 0,75 – общий КПД, учитывает гидравлические и механические потери в турбокомпрессоре;

k=1,15 - 1,2 – коэффициент запаса, учитывающий случайные перегрузки.

В настоящее время все шире внедряется частотное регулирование синхронных и асинхронных электродвигателей. Именно этот вид регулирования является самым перспективным.