Многоступенчатый центробежный компрессор
Владельцы патента RU 2275533:
ОАО Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова (RU)
Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к компрессорам с промежуточным охлаждением газа между ступенями, и обеспечивает получение технического результата, заключающегося в повышении надежности в работе. В компрессоре, содержащем рабочие ступени, привод с мультипликатором, газоохладители, каркас, вентилятор с приводом, жалюзийную решетку, указанный результат достигается тем, что газоохладители размещают между каркасом и жалюзийной решеткой с возможностью перемещений в любых направлениях. Боковые стенки газоохладителей закрыты с боковым зазором съемными крышками, опирающимися на каркас и поддерживающими жалюзийную решетку с зазором относительно газоохладителей. Каждый из газоохладителей соединен трубопроводом подачи сжатого горячего газа из ступени компрессора и трубопроводом отвода охлажденного газа с входом в последующую ступень повышения давления компрессора. 4 ил.
Изобретение относится и компрессоростроению и может найти применение в многоступенчатом центробежном компрессоре с промежуточным охлаждением сжимаемого газа в охладителях.
Известен многоступенчатый центробежный компрессор, содержащий установленные в корпусах рабочие ступени, привод с мультипликатором, газоохладители (ом. патент РФ №2062362, F 04 D 17/12, 20.06.96).
Недостатком известного компрессора является низкая надежность в работе, низкий КПД работы. В нем охладители, размещенные в корпусах ступеней компрессора, будут деформировать корпуса из-за наличия разницы в температурах корпусов, окружающих ступень компрессора и охладитель. Горячий газ, поступающий из ступени, охлаждается в охладителе и существует разница между температурой нагрева элементов корпуса на выходе из ступени и температурой на выходе из охладителя. При этом разница усугубляется по мере степени сжатия газа (и, следовательно, его температуры) по ступеням компрессора. Значительная разница температур приводит к различным перемещениям элементов конструкции, к их короблениям и возможным растрескиваниям и разрушениям, что снижает надежность устройства в работе. Расположенные в корпусах охладители недоступны для осмотра и очистки, что снижает эффективность их работы по ресурсу и, следовательно, снижает КПД процесса.
Известен охладитель, содержащий каркас с вентилятором и приводом под блоком охладителя (см. а.св. СССР №378698, F 28 В 1/06, 1973 г.).
Недостатком известного охладителя является низкая надежность работы из-за отсутствия возможности перемещений охладителя при воздействии на него разницы температур.
Поставленная задача - повышение надежности в работе и повышение КПД.
Поставленная задача решается за счет того, что ступени газоохладителей размещены между каркасом и жалюзийной решеткой с возможностью перемещений в любом направлении, а боковые стороны газоохладителей закрыты с боковым зазором съемными крышками, опирающимися на каркас и поддерживающими жалюзийную решетку с зазором относительно газоохладителей, при этом каждый из газоохладителей соединен трубопроводом подачи сжатого горячего газа из ступени компрессора и трубопроводом отвода охлажденного газа на вход в следующую ступень повышения давления компрессора.
На чертежах представлен многоступенчатый центробежный компрессор, где:
на фиг.1 - показан общий вид устройства;
на фиг.2 - вид А, вид на торцы пакета газоохладителей;
на фиг.3 - вид А, вид на торцы пакета газоохладителей во время работы (вариант);
на фиг.4 - Разрез Б-Б, продольный разрез по одному из газоохладителей.
Многоступенчатый центробежный компрессор 1 содержит установленные в корпусах рабочие центробежные ступени 2, 3, 4, 5, привод с мультипликатором 6, газоохладители 7, каркас 8, вентилятор 9, привод 10 и жалюзийную решетку 11. Ступени 12, 13, 14, 15 газоохладителей размещены между каркасом 8 и жалюзийной решеткой с возможностью перемещений в направлениях 16, 17, 18 (т.е. в любом направлении). Боковые стороны пакета охладителей закрыты с боковым зазором 19 съемными крышками 20, опирающимися на каркас 8 и поддерживающими жалюзийную решетку 11 с зазором 21 относительно газоохладителей 12, 13, 14, 15. Каждый из газоохладителей соединен трубопроводом 22 подачи сжатого горючего газа из одной из ступеней компрессора и трубопроводом 23 отвода охлажденного газа с входом в следующую ступень повышения давления в компрессоре 1. Вторая ступень повышения давления соединена на выходе со второй ступенью газоохладителя трубопроводом, а выход из этого охладителя соединен со входом в третью ступень повышения давления и т.д. Выход же из четвертой ступени газоохладителя соединен с потребителем газа или с емкостью хранения сжатого газа.
Каждый из охладителей (см. фиг.4) 12, 13, 14, 15 состоит из коллектора 24, разделенного перегородкой 25 на два коллектора 26 и 27. Коллекторы 26 и 27 соединены с компрессором 1 трубопроводами 22 и 23. Полости коллекторов 26 и 27 соединены трубками 28 и 29 с полостью коллектора 30.
Жалюзийная решетка состоит из поворотных пластин, перекрывающих (открывающих) проходное сечение для регулирования степени обдува охладителей.
Многоступенчатый центробежный компрессор работает следующим образом. Некоторые газы, в частности природный газ, используемый в качестве топлива, например, в газотурбинных установках невозможно сжать до необходимых высоких давлений без промежуточного охлаждения между ступенями компрессора. Поэтому такой газ в многоступенчатом компрессоре после одной или нескольких ступеней сжимается до промежуточного давления, а затем направляется в охладитель, после которого газ направляется в последующую ступень для повышения давления. И так до достижения заданного (необходимого) давления.
В рассматриваемом устройстве газ из магистрали подается на вход в первую ступень компрессора 1, где сжимается до промежуточного давления, и частично сжатый и нагретый по трубопроводу 22 подается в коллектор 26 первого охладителя 12 и далее по трубкам 28 через коллектор 30 и трубкам 29 поступает в коллектор 27, а из него по трубопроводу 23 охлажденный газ поступает во вторую ступень компрессора и т.д. В охладителях 12, 13, 14, 15 газ охлаждается при прохождении по трубкам 28 и 29, омываемым холодным воздухом, который подается вентилятором 9, вращаемым приводом 10.
Во время работы трубки 28 и 29 нагреваются газами до различных температур, при этом нагрев в разных ступенях компрессора различен. Трубопроводы подвода 22 (газ горячий) и трубопроводы отвода 23 (газ охлажденный) нагреты до различных температур. Различный нагрев приводит к различным удлинениям элементов конструкции. В устройствах с жестко закрепленными элементами конструкции это приведет к появлению нежелательных нагрузок, деформациям и трещинам. В предлагаемом устройстве элементы конструкции не нагружают корпусные детали компрессора, т.к. они расположены не на корпусе. Кроме того, все ступени охладителя разделены на секции, а все секции имеют свободу перемещения во всех направлениях и освобождают как корпус компрессора, так и все системы трубопроводов от нагрузок под действием температурных перемещений, эти факторы и обеспечивают достижение поставленной задачи.
Экспериментальный образец устройства изготовлен и испытан. Подтверждены достижение поставленной задачи и промышленная применимость.
Многоступенчатый центробежный компрессор, содержащий установленные в корпусах рабочие ступени, привод с мультипликатором, газоохладители, каркас с вентилятором и приводом, жалюзийную решетку, отличающийся тем, что ступени газоохладителя размещены между каркасом и жалюзийной решеткой с возможностью перемещений во всех направлениях, а боковые стороны газоохладителей закрыты с боковым зазором съемными крышками, опирающимися на каркас и поддерживающими жалюзийную решетку с зазором относительно газоохладителей, при этом каждый из газоохладителей соединен трубопроводом подачи сжатого горячего газа из ступени компрессора и трубопроводом отвода охлажденного газа со входом в последующую ступень повышения давления компрессора.
