Эксплуатация поршневых компрессоров

Во время работы компрессора должно быть обеспечено наблюде­ние за:

- подачей смазки лубрикатором и количеством масла в резервуаре;

- давлением масла в циркуляционной системе смазки;

- распределением давления по ступеням компрессора и за давле­нием за последней ступенью;

- температурой газа, воды и масла.

Холодильники и газосборник следует периодически продувать, а исправность предохранительных клапанов проверять ежедневно.

При эксплуатации компрессорных установок безусловно запре­щается:

- работать, если температура конца сжатия в какой-либо из ступе­ней возросла выше 200 °С при смазке цилиндров маслом компрес­сорное 12 и 210 °С при смазке маслом компрессорное 19;

- работать, если в каком-либо из узлов слышатся стуки;

- крепить на ходу фундаментные болты и подтягивать фланцевые соединения, находящиеся под давлением;

- подтягивать или заглушать предохранительные клапаны;

- допускать работу компрессора при неисправной системе охлаж­дения;

- смазывать компрессор загрязненным маслом или маслом непод­ходящего качества;       

- допускать загазованность помещения при сжатии газов;

- нарушать общие правила техники безопасности: работать без ог­раждений или заземления, с неисправной электропроводкой, при не­достаточной освещенности и т.д.

При необходимости остановить компрессор выполняются следу­ющие операции:

- компрессор переводят на холостой ход и открывают продувоч­ные вентили холодильников с тем, чтобы остановка компрессора про­изводилась без нагрузки;

- останавливается двигатель;

- выключается охлаждающая вода; выключение воды следует де­лать общим вентилем, так как при этом не нарушается регулировка подачи воды; если есть опасность замерзания воды, ее надо спустить из всех холодильников и рубашек цилиндра.

После остановки проверяют отсутствие нагрева подшипников и направляющих крейцкопфа.

При необходимости срочной остановки компрессора прежде все­го надо остановить привод и затем выполнять остальные операции,указанные выше.        

 

Турбокомпрессоры

Общие сведения о турбокомпрессорах.

Конструкция центробежного компрессора.

 

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.

Область применения турбокомпрессоров - это низкие и средние давления и большие производительности. Здесь также применяются центробежные и осевые типы лопастных машин.

Лопастные комп­рессоры бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

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 (1.18) справедливо и при расчете центробежных компрессорных машин.

Рабочее колесо центробежной машины сообщает протекающему газу тем больший напор, чем больше будет окружная скорость на выходе из колеса. На величину окружной скорости накладывает ог­раничение прочность колеса. В настоящее время при выполнении колес из легированной стали в одном колесе можно получить степень сжатия

ξ = 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 велика и достигает 160...170 м/с, т.е. газ обладает большой кинетической энергией.

Для преобразования кинетической энергии газа в давление в неподвижном корпусе турбомашины обычно предусматриваютнаправляющий аппарат, реже безлопаточный диффузор, в котором скорость газа уменьшается и увеличивается его напор.

Компрессор типа 43ГЦ2-100/5-100 предназначен для компримирования 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 кованный 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 - антифризом (смесь 60% триэтиленгликоля с водой) или в летнее время - водой с расходом 0,02 м³/спри давлении 0,294 МПа и температуре 30 °С.

Система смазки - циркуляционная принудительная со свободным сливом масла в бак. Во избежание износа подшипников вуплотне­ний во время пуска и остановки в маслосистеме и системе уплотне­ний предусмотрены рабочие и резервные маслонасосы с приводом от электродвигателей.

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

 

Рисунок 2.6 - Турбокомпрессор:

а - продольный разрез; б - установка на фундаменте; 1 - компрессор;

2 - мультипликатор; 3 - электродвигатель; 4 - фундамент; 5 - маслобак;

6 - внутренняя газовая коммуникация

 

Винтовые компрессоры

 

На рис. 2.7  представлен винтовой компрессор. Работа компрес­сора осуществляется следующим образом. В корпусе компрессора 3 вращаются два ротора: ведущий 1 и ведомый 2. Поверхности роторов выполнены в виде винтов и находятся в зацеплении таким образом, что выступы ведомого вала входят во впадины ведущего. При всасы­вании газа из зоны а газ попадает во впадины ведущего ротора, кото­рые выполняют роль цилиндров. Роль поршня выполняют выступы ведомого вала, которые, заполняя последовательно всю длину кана­ла, образованного впадинами, постепенно осуществляют сжатие газа. В момент, когда сечение впадин оказывается перед нагнетательным отверстием, газ, сжатый до конечного давления, поступает в систему нагнетания (зона б).

Процесс сжатия газа осуществляется и во впадинах ведущего ро­тора при заполнении их выступами ведомого ротора. Таким образом, винтовые компрессоры являются типичными представителями ком­прессоров объемного типа.

Винтовые компрессоры могут развивать производительность от 0,06 до 0,4 м³/спри конечном давлении 0,3 МПа (для одноступенча­того компрессора) и до 10 МПа (для двухступенчатого компрессо­ра). Частота вращения ротора 50...200 об/с. Винтовые компрессорымогут применятся для подачи газа с наличием в нем жидкости, на­
пример конденсата.

Рисунок 2.7 - Винтовой компрессор

Ротационные компрессоры

 

В ротационных машинах сжатие газа осуществляется в камерах с периодически уменьшающимся объемом, т.е. принцип действия та­кой же как у поршневых машин. Разница состоит в том, что в ротаци­онных машинах вместо поршня, имеющего возвратно-поступатель­ное движение, сжатие осуществляется в специальных камерах, обра­зованных пластинами ротора, двигающимися все время в одном на­правлении.

Устройство ротационной машины видно из рис. 2.8. Внутри чугунного корпуса 1, имеющего внутри цилиндрическую расточ­ку, помещен ротор 2 с пазами, в которых свободно ходят пластины 3. Ось ротора смещена относительно оси цилиндрического отверстия корпуса 1. Ротор вращается в направлении, указанном на рисунке стрелкой.

Газ, поступающий в компрессор через всасывающий патрубок, от­секается пластинами при вращении ротора в тот момент, когда происхо­дит соприкосновение ка­меры с краем цилиндри­ческой расточки корпуса (точка а). По мере пово­рота ротора расстояние между ним и корпусом, а следовательно, и объем камеры сжатия уменьшаются. Пластины при этом утапливаются в пазы ротора. Сжатие про­исходит до тех пор, пока пластина не дойдет до окна имеющегося в цилиндрической части корпуса со стороны камеры нагнетания (точ­ка б). Затем газ поступает в напорный патрубок (линия бс). От точки сдо точки d происходит расширение газа оставшегося в «мертвом» пространстве.

 

 

Рисунок 2.8 - Ротационный компрессор

Благодаря большой скорости вращения пластины под воздействи­ем центробежной силы всегда прижаты к цилиндрической расточке корпуса, а в момент прохождения над окнами удерживается специ­ально предусмотренными направлениями.

Ротационные компрессоры строят одно- и двухступенчатыми. Они имеют производительность от 0,083 до 1,1 м³/с и развивают давление одноступенчатые 0,4 МПа, двухступенчатые до 1 МПа.

При вращении вала в противоположную сторону ротационный компрессор может работать как вакуумная машина.

Особенность ротационного компрессора заключается в следую­щем. Степень сжатия ротационного компрессора не зависит от дав­ления в нагнетательном трубопроводе, а зависит от геометрических размеров компрессора. Если компрессор рассчитан на давление на­гнетания 0,4 МПа, то при давлении нагнетания, равном 0,2 МПа, он будет потреблять такую же мощность, как и в первом случае что и при 0,4 МПа. Происходит это из-за того, что изменение объема каме­ры сжатия в процессе перемещения ее от всасывающего окна к нагне­тательному в ротационном компрессоре зависит только от геометрии компрессора и, следовательно, в машине, рассчитанной на 0,4 МПа, газ будет сжиматься на ту же величину и при меньшем давлении на­гнетания. В тот момент, когда камера сжатия будет сообщена с нагне­тательными патрубками, газ расширится до давления в этом патруб­ке и работа, затраченная на излишнее сжатие, пропадет без пользы.

Для того чтобы избавится от этого недостатка, на цилиндричес­кой части корпуса предусматривают нагнетательные клапаны.

Регулирование производительности ротационных компрессоров достигается либо изменением числа оборотов ротора, либо дроссели­рованием на всасывании. Машины, имеющие нагнетательные клапа­ны переводят на холостой ход, соединяя нагнетательный патрубок со всасывающим.

По сравнению с поршневыми компрессорами ротационные име­ют ряд преимуществ:

- компактность и небольшой вес; ротационный компрессор зани­мает площадь меньше поршневого компрессора той же производи­тельности;

- спокойная уравновешенная работа, обусловленная отсутствием
кривошипно-шатунного механизма; благодаря этому под компрессор
требуется небольшой фундамент; 

- большое число оборотов компрессора, допускающее примене­ние многооборотных электродвигателей; большая равномерность по­дачи

- простота конструкции; меньше, чем у поршневой машины, чис­ло деталей

Наряду с этим ротационные компрессоры имеют следующие не­достатки:

- меньший КПД, чем у поршневых машин;     

- большая точность изготовления и более сложная технология;

- ограниченное конечное давление.