Вопрос 3.16. Винтовые компрессоры

На рис. 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 6).

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 мЗ/с при конечном давлении 0,3 МПа (для одноступснча­того компрессора) и до 10 МПа (для двухступенчатого компрессо­ра). Частота вращения ротора 50 ... 200 об/с. Винтовыс компрессоры могут применятся для подачи газа с наличием в нем жидкости, на­пример конденсата.

Технологическая схема компрессорных установок типов 7ВКГ-30/7 и 7ВКГ-50Л показана на рис.

Нефтяной газ с сепарационных установок поступает на компрес­сор 5 через приемную задвижку 1 и впускной клапан 2. Процесс сжа­тия происходит аналогично сжатию в компрессоре 5ВКГ.

Маслогазовая смесь из компрессора поступает в сепаратор (в ком­плект поставки не входит), где газ отделяется от масла и направляет­ся в газопровод по назначению, а масло или нефть под давлением на­гнетания, пройдя через холодильник 11, фильтры 9 и 6, поступает вновь на компрессор. При неработающем компрессоре для случая, когда масляная система находится под давлением, на компрессорной установке предусмотрен отсечной клапан 7, перекрывающий вход масла в компрессор.

Рис. Технологическая схема компрессорных установок типов 7БКГ-50/7 (о, б) и 7БКГ-30/7 (в):

1 – эадвижка; 2 – выпускной клапан; 3 .- электродвигатель; 4 - муфта сцепления;

5- компрессор; 6 -масляный фильтр; 7 -отсечной клапан; 8 -вентиль угловой; 9 -масляный фильтр грубой очистки; 10,13.17,19 - вентили;

11 .- блок маслоохладителя 7ВГК-50/7; 12, 18 – перепускные клапаны; 14- предохранительный клапан; 15- компенсатор; 16 - обратный клапан;

20-блок маслоохладителя; I - газ на прием компрессора; II- газомасляная смесь в приемный сепаратор; IП - гаэомасляная смесь к потребителю; lV -слив масла в емкость;V –масло на охладитель; А-газ; Б – газомасляная смесь; В - масло

Отсечной клапан необходим для предотвращения подачи масла в компрессор при его остановке. В противном случае масло заполнит рабочие полости компрессора, что затруднит последующий запуск установки и может привести к гидравлическому удару.

Клапан закрывается с понижением давления на выходе из комп­рессора после его остановки. Снижение давления происходит в резуль­тате утечки газа из компрессора, по зазорам в винтах на всасывание.

Смазка подшипников, создание затвора в запорных втулках, раз­грузочном устройстве и концевом уплотнении осуществляется тем же маслом, которое дополнительно пропускается через сетчатый фильтр тонкой очистки 6. При запуске компрессорной установки в холодное время года, когда в холодильнике имеется загустевшее мас­ло, подвод масла осуществляется через перепускные клапаны 12 и 18, минуя холодильник

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. 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 с до точки d происходит расширение газа оставшегося в «мертвом» пространстве.

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 много оборотных электродвигателей; большая равномерность по­дачи

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

Рис. Ротационный компрессор

Наряду с этим ротационные компрессоры имеют следующие недостатки:

- меньший КПД, чем у поршневых

машин;

- большая точность изготовления и более сложная технология;

- ограниченное конечное давление.

Вопросы для самоконтроля

1. Область применения компрессорного оборудования в нефтя­ной промышленности.

2. Принцип действия поршневого компрессора.

3. Условия сжатия газа в поршневых компрессорах. Политропный процесс.

4. Идеальная индикаторная диаграмма цикла поршневого комп­рессора.

5. Работа на сжатие единицы массы газа в компрессоре.

6. От чего зависит температура в конце процесса сжатия в одной

7. ступени?

8. Производительность поршневых компрессоров.

9. Объемный коэффициент подачи поршневого компрессора.

10. Что такое степень сжатия?

11. Принцип получения высоких давлений в поршневых компрессорах.

12. Многоступенчатые поршневые компрессоры.

13. Индикаторная диаграмма поршневого компрессора.

14. Охлаждение сжимаемого газа между ступенями.

15. Принцип расчета системы охлаждения.

16. Конструкция межступенчатых теплообменников.

17. Определение полезной мощности компрессора.

18. Определение эффективной мощности компрессора, КПД ком­прессора.

19. Принцип действия винтового компрессора.

20. Чем отличаются винтовые компрессоры «мокрого» и «cyxoгo» сжатия?

21. Классификация поршневых компрессоров.

22. Конструкция клапанов поршневых компрессоров.

23. Что такое дифференциальный поршень?

24. Конструкция уплотнения штоков.

25. Циркуляционная система смазки поршневых компрессоров.

26. Лубрикаторная система смазки компрессора.

27. Принцип действия турбокомпрессора.

28. Что такое помпажная зона центробежного компрессора?

29. Конструкция центробежного компрессорного агрегата.

30. Уплотнения в центробежных компрессорах.

31. Чем образована рабочая камера ротационного компрессора?

32. Регулирование работы поршневого компрессора.

33. Влияние «мертвого» пространства на работу компрессора.

34. Эксплуатация поршневых компрессоров.

35. Эксплуатация винтовых компрессоров.

36. Эксплуатация центробежных компрессоров.

37. Неисправности поршневых компрессоров.