Лекция насосы и компрессоры
Рассматривается роль гидравлических и компрессорных машин в нефтяной промышленности. Дается общая классификация насосов и компрессоров, применяемых в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Гидравлическими машинами называются машины, которые сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию (насос), либо получают от жидкости часть энергии и передают ее рабочему органу для полезного использования (гидравлический двигатель). Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей машин. Их применяют для различных целей, начиная от водоснабжения населения и предприятий и кончая подачей топлива в ракетные двигатели. Гидродвигатели имеют большое значение в энергетике. В настоящее время около 20 % всей электроэнергии в России вырабатывается на гидроэлектростанциях. Для использования гидравлической энергии рек и преобразования ее в механическую энергию вращающегося вала генератора на гидроэлектростанциях применяются гидротурбины, являющиеся одной из разновидностей гидродвигателей. Мощность современных гидротурбин доходит до 650 тыс. кВт. Турбины используются и при бурении скважин.
Насосы и гидродвигатели применяют также в гидропередачах.
Представим общую классификацию насосов. Насосы бывают:
1. Динамические;
1.1 Лопастные;
1.1.1 Центробежные насосы;
1.1.2 Диагональные насосы;
1.1.3 Осевые насосы;
1.1.4 Водокольцевой насос;
1.2 Трения;
1.2.1 Вихревой насос;
1.2.2 Свободно-вихревой насос;
1.2.3 Вибрационный насос;
1.2.4 Дисковый насос;
1.2.5 Струйный насос;
2. Объемные
2.1 Возвратно-поступвтельные насосы;
2.1.1 Плунжерные насосы;
2.1.2 Поршневые насосы;
2.1.3 Диафрагменные насосы;
2.2 Роторные насосы
2.2.1 Шестеренный насос;
2.2.2 Винтовой насос;
2.2.3 Пластинчатый насос;
2.3 Поворотные;
2.3.1 Аксиально-поршневой насос;
2.3.2 Радиально-поршневой насос.
Рабочим органом лопастной машины является вращающееся рабочее колесо, снабженное лопастями. Энергия от рабочего колеса жидкости передается путем динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей жидкостью.
Объемные гидромашины работают за счет изменения объема рабочих камер, периодически соединяющихся с входным и выходными патрубками.
Все технологические процессы бурения, добычи и переработки нефти невозможны без применения разнообразных гидравлических машин и гидропривода.
Объемные насосы относятся к числу основных агрегатов современных буровых и нефтепромысловых установок. В одних случаях они закачивают промывочную жидкость – глинистый раствор или воду в скважину с целью формирования стенок ее ствола, очистки забоя и выноса на земную поверхность разбуренной породы; в других – подают в скважину цементный раствор для закрепления обсадной колонны, абразивосодержащую жидкость для гидроперфорации пластов, а также кислоту при обработке пласта.
На нефтеперерабатывающих заводах насосы служат для перекачки нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, щелочей, кислот и работают в широком диапазоне подач, напора и температур.
Хотя на современных типовых установках нефтеперерабатывающих заводов применяют в основном центробежные насосы, но и приводные поршневые и плунжерные насосы имеют немаловажное значение как дозировочные насосы, способные работать в условиях постоянной подачи при переменных давлениях.
Шестеренные, винтовые и некоторые другие типы роторных насосов применяют главным образом в качестве вспомогательных, так как они имеют сравнительно низкую эффективность работы.
Компрессор –оборудование, предназначенное для сжатия и перемещения газа.
Компрессоры, различные по давлению, производительности, сжимаемой среде, условиям окружающей среды, имеют большое разнообразие конструкций и типов.
Компрессоры классифицируются по ряду характерных признаков (по назначению, по принципу действия, конечному давлению, объемной производительности, способу отвода теплоты, типу приводного двигателя, условиям эксплуатации).
1) По назначению компрессоры подразделяются: по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, энергетические, общего назначения и т.д.); по роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый и т.д.); по непосредственному назначению (пускового воздуха, тормозные и т.д.).
2) По принципу действия (т.е. по особенности процесса повышения давления) компрессоры классифицируются на объемные, лопастные и струйные.
Объемный компрессор – это машина, в которой процесс сжатия происходит в рабочих камерах, изменяющих свой объем периодически, попеременно сообщающихся с входом и выходом компрессора.
Объемные компрессоры по геометрической форме рабочих органов и способу изменения объема рабочих камер делятся на поршневые и роторные.
Поршневые компрессоры могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейкцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения), лабиринтные, мембранные и т.д.
В поршневом компрессоре сжатие газа осуществляется перемещением поршня, совершающего возвратно-поступательное движение.
К роторным компрессорам относятся: винтовые, ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые, типа Рутс (машина с вращающимися профилированными роторами) и другие конструкции компрессорных машин.
Сжатие газа в роторных машинах обусловлено уменьшением объема, в котором заключен газ, при вращении эксцентрично расположенного ротора.
Лопастной компрессор – машина динамического действия, в которой сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решетками лопастей. Характерной особенностью лопастных машин является отсутствие пульсации развиваемого ими давления. К лопастным компрессорам относятся радиальные (центробежные), радиально-осевые (диагональные) и осевые.
В центробежном компрессоре поток движется в основном от центра к периферии. В осевом компрессоре поток газа движется вдоль оси ротора.
Струйный компрессор (эжектор) – отсасывание и сжатие газов или парогазовой смеси осуществляется за счет кинетической энергии струи вспомогательной жидкости или пара.
3) По конечному давлению различают:
- вакуум-насосы – компрессорные машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного и, сжимая его, перемещают в пространство с атмосферным давлением (обычно) и выше;
- вентиляторы перемещают газ при постоянном давлении (0,1-0,115 МПа). Их принципиальная особенность – практически несжимаемость рабочего агента;
- газодувки служат для сжатия газов до 0,2 – 0,3 МПа;
- компрессоры низкого давления предназначены для нагнетания газа при давлении от 0,3 до 1,2 МПа;
- компрессоры среднего давления - от 1,2 до 10,0 МПа;
- компрессоры высокого давления – от 10,0 до 100,0 МПа;
- компрессоры сверхвысокого давления – свыше 100,0 МПа.
Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа существенно превышает атмосферное. Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объема газа, приведенного к нормальным условиям.
4) По объемной производительности при условиях всасывания компрессоры можно классифицировать следующим образом:
- микрокомпрессоры производительностью до 0,6 м3/мин;
- малой производительности – от 0,6 до 10,0 м3/мин;
- средней производительности – от 10,0 до 100,0 м3/мин;
- большой производительности – свыше 100,0 м3/мин.
5) По способу отвода теплоты – без искусственного охлаждения, с воздушным или водяным охлаждением.
6) По типу приводного двигателя – с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины.
7) По условиям эксплуатации компрессорные машины бывают стационарные (установленные на массивном фундаментном основании и с постоянным обслуживанием), передвижные (перемещаемые при эксплуатации, иногда без постоянного обслуживания), автономные (с собственными вспомогательными системами, включенными в состав агрегата).
Области применения компрессоров не являются постоянными и изменяются по мере совершенствования машин различных типов и конструкций.
Поршневые компрессоры широко применяются в установках для получения удобрений и пластических масс, в холодильной промышленности и криогенной технике, в машиностроении и текстильном производстве. В нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности применяются в газлифтах, в процессах очистки нефтяных продуктов от сернистых соединений и каталитического реформинга легких нефтепродуктов, для получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов.
В области средних и больших производительностей нашли применение винтовые компрессоры.
Ротационно-пластинчатые компрессоры общего назначения выпускаются производительностью от 0,1 до 100 м3/мин, с абсолютным давлением всасывания от 0,01 до 0,1 МПа и давлением нагнетания до 1,2 МПа в одноступенчатом исполнении, до 1,6 МПа в двухступенчатом исполнении, до 2,5 МПа в трехступенчатом исполнении.
При откачке и сжатии различных газов и жидкостно-газовых смесей, загрязненных механическими примесями применяются жидкостно-кольцевые машины и машины типа Рутс.
Для сжатия и перемещения газов с производительностью выше 20 м3/мин применяются центробежные компрессоры.
Для перемещения газов с производительностью выше 1000 м3/мин применяются осевые компрессоры. В большинстве случаев - это многоступенчатые машины, применяемые в авиационной, криогенной технике, в машиностроительной, газовой, химической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности.
При магистральном транспорте природного газа с давлением 5,5, 7,5 и 10,0 МПа в системе ОАО «Газпром» для сжатия и перемещения газа применяются поршневые (производительность менее 10 млн м3/сут) и центробежные (производительность более 10 млн м3/сут) компрессоры.
Заключение
Рассмотрена роль гидравлических и компрессорных машин в нефтяной и газовой промышленности. Дана общая классификация насосов и компрессоров, применяемых в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Лекция 2
Введение
Рассматривается общая классификация проточных машин. Даются основные параметры машин.
Общая классификация проточных машин представлена на рисунке 1.
В данной классификации гидромуфты – передают мощность, не изменяя момента, гидротрансформаторы – способны изменять передаваемый момент.
Дата добавления: 2015-11-28; просмотров: 10370;