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.

Лопастные компрессоры бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

Рис. 3.11. Турбокомпрессор:

а - продольный разрез; б—установка на фундаменте; 1 — компрессор; 2 - мультипликатор; 3 — электродвигатель; 4 — фундамент; 5 - маслобак; 6-внутренняя газовая коммуникация

Турбокомпрессоры создают низкие и средние давления и обладают большой производительностью. В них также применяются центробежные и осевые типы лопастных машин.

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. Величина окружной скорости зависит от прочности колеса. При изготовлении колес из легированной стали можно достичь степени сжатия ζ в каждом из них в пределах 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 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 на-ггоавляюпгяй аппарат, реже безлопаточный диффузор, в котором скорость газа уменьшается и увеличивается его напор.

Компрессор типа 43ГЦ2-100/5-100 предназначен для сжатия 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 кованый 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.

Мультипликатор - одноступенчатый, горизонтального типа, с эвольвентным зацеплением. Охлаждение сжимаемого газа - воздушное. Охлаждение приводного электродвигателя осуществляется 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 во время пуска и остановки в маслосистеме и системе уплотнений предусмотрены рабочие и резервные маслонасосы с приводом от электродвигателей.

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

В комплект поставки компрессора 43ПД2-100/5-10О входят блоки промежуточного и концевого сепараторов, блоки промежуточного и концевого аппаратов воздушного охлаждения масла, арматура, системы автоматики и зашиты.

Рис. 3.12. 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

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