Чтобы узнавать последние новости, подпишись на нашу группу в VK

Оборудование технологических установок эксплуатируется обычно более 20-30 лет (при нормативном сроке службы оборудования часто, но не всегда 10-12 лет). Количество разных установок на одном заводе иногда превышает 20-40, при этом одни установки пущены давно, другие реконструированы или построены позже, поэтому число разных видов и типов эксплуатируемых компрессоров часто превышает несколько десятков. Это касается обычно и другого технологического оборудования (насосы, колонны, теплообменники, трубчатые печи и др.). Поэтому парк действующего оборудования на химических заводах чрезвычайно велик по номенклатуре, эксплуатационным особенностям, межремонтным срокам работы, по требованиям к техническому обслуживанию и ремонту.

Компрессорная установка включает в себя компрессор, привод и вспомогательное оборудование (системы смазки, охлаждения, пуска-остановки, диагностики и защиты и др.). Компрессоры, различные по давлению, производительности и сжимаемому газу, имеют большое разнообразие типов и конструкций. Объемные и лопастные компрессоры различаются принципом действия, т. е. основной особенностью повышения давления. В объемных компрессорах процесс сжатия происходит в рабочих камерах, изменяющих свой объем периодически, попеременно сообщающихся с входом и выходом компрессора. Объемные компрессоры делятся на поршневые и роторные (ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые, винтовые и др.). Поршневые компрессоры могут быть одностороннего и двухстороннего действия, вертикальные и горизонтальные, многоступенчатые, многорядные, оппозитные и др. В поршневом компрессоре сжатие газа осуществляется перемещением поршня в цилиндре, поршень совершает возвратно-поступательное движение посредством кривошипно-шатунного механизма, состоящего обычно из вала внешнего привода с кривошипом (коленом), шатуна и крейцкопфа (ползуна). Каждый цилиндр имеет всасывающие и нагнетательные самодействующие пластинчатые клапаны. Поршневые компрессоры «Hercules» для полиэтиленовых производств фирмы «Ingersoll-Rand» (ППА) для сверхвысоких давлений до 350 МПа имеют мощность до 18 МВт, в них используются компоненты цилиндров фирмы «McCartney» (США), занимающей ведущее место в мире в области конструирования и изготовления оборудования (в том числе дозирующие насосы, запорная арматура, соединительные детали, трубопроводы и др.) на сверхвысокие давления (от 35 до 530 и даже до 14 000 МПа).

Лопастной (динамический) компрессор сжимает газ в результате взаимодействия газового потока с вращающейся и неподвижной решетками лопастей. Лопастные машины нагнетают сжатый газ без пульсаций, характерных для поршневых компрессоров. Лопастные компрессоры чаще всего бывают радиальные (центробежные) и осевые. В центробежном компрессоре газовый поток движется в основном от центра к периферии, а в осевом компрессоре -вдоль оси ротора.

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства (химические, энергетические, общего назначения и т. д.), по сжимаемому газу (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, водородный, гелиевый и т. д.). По конечному давлению различают вакуум-компрессоры, компрессоры низкого давления (0,2-1,2 МПа), среднего (1,2-10 МПа), высокого (10-100 МПа) и сверхвысокого давления (выше 100 МПа). Производительность компрессора обычно выражается в объемных единицах, приведенных к нормальным условиям газа (м3/мин, м3/с). Поршневые компрессоры могут иметь производительность, например, до 10 м3/с при максимальном давлении до 250 МПа (и до 15 м3/с при 10 МПа), а центробежные при 10 МПа могут иметь производительность до 30 м3/с и при 100 МПа - до 3,3 м3/с. При синтезе аммиака поршневыми компрессорами азотно-водородная смесь сжимается до 25-50 МПа, а при производстве полиэтилена этилен иногда компримируется до 200-250 МПа и более.

Компрессор производительностью свыше 1 м3/с считается машиной большой производительности. Наиболее экономичны в области больших производительностей центробежные компрессоры производительностью до 165 м3/с и более (вертикальный разъем). Поэтому их развитие направлено на увеличение единичной мощности, при этом успешно эксплуатируются центробежные компрессоры с давлением нагнетания более 100 МПа. Центробежные компрессоры с турбоприводом имеют степень повышения давлений до 25-35 и выше (иногда до 1000). В зависимости от скорости газового потока в рабочих органах различают дозвуковые и сверхзвуковые компрессоры с турбо-или электроприводом со скоростью вращения вала компресссора до 30 тыс. об/мин и более. Например, компактные воздушные компрессионные центробежные холодильные машины могут иметь скорость вращения вала компрессора до 100 тыс. об/мин.

Многоступенчатые компрессоры в зависимости от природы газа и давления нагнетания имеют разное количество ступеней сжатия (5-10 и более), диаметр рабочих колес может достигать 0,8-1,0 м и более. Водородные и гелиевые компрессоры могут иметь около 25 ступеней сжатия. В области средних и больших производительностей, низких и средних давлений значительное развитие получили винтовые компрессоры однороторные и двухроторные до давлений 4 МПа и производительностью до 10 м3/с, со скоростью вращения ведущего ротора до 10-14 тыс. об/мин. Технология изготовления винтовых компрессоров чрезвычайно сложна и требует специального машиностроительного оборудования с программным управлением на ЭВМ. В криогенной технике используются кислородные, водородные и гелиевые компрессоры. Горизонтальные оппозитные поршневые компрессоры примерно вдвое легче, и занимаемая ими площадь на 40 % меньше, чем у компрессоров с цилиндрами по одну сторону приводного вала.

Многоступенчатые центробежные компрессоры (рис. 3.1) имеют два типа корпусов: с горизонтальным разъемом и с вертикальными разъемами в плоскостях, перпендикулярных оси вращения ротора. Первый тип корпусов обычно применяют для конечных давлений до 7 МПа при сжатии газов с молекулярной массой больше 10. Корпус с вертикальными разъемами состоит из двух сборочных единиц - наружного и внутреннего корпусов. Наружный цилиндрический корпус высокого давления изготавливается из кованой поковки или вальцуется и сваривается. Корпус закрывается крышками на шпильках, внутри наружного корпуса устанавливаются детали внутреннего корпуса (с горизонтальным разъемом), образующие проточную часть компрессора. Извлечение деталей внутреннего корпуса из наружного производится без отсоединения трубопроводов. Ротор компрессора представляет собой отдельный сборочный узел, состоящий из вала, рабочих колес, полу муфты и др. Для изготовления рабочих колес используются высоколегированные хромом, никелем, молибденом стали, титановые сплавы; для изготовления других деталей и узлов компрессоров также применяются высокопрочные стали.

В компрессорах получили распространение подшипники скольжения с принудительной смазкой. Внутренние межступенчатые и внешние концевые уплотнения являются важнейшими элементами и узлами компрессоров, определяющими их работоспособность и герметичность особенно при высоких давлениях и большой производительности компрессора. Внутренние уплотнения выполняются в виде безконтактных лабиринтов (многоступенчатые гребешки-пазы определенного гидравлического сопротивления с дросселированием газа в них). Внешние (концевые) уплотнения при высоких давлениях выполняются как торцевые уплотнения, могут применяться как концевые и лабиринтные уплотнения, уплотнения с плавающими кольцами, а также гидравлические уплотнения с запирающим газом и жидкостью. Торцевое уплотнение - контактное механическое уплотнение, основные его элементы - невращающееся подвижное вдоль оси вала графитовое кольцо, уплотняющая поверхность которого находится в контакте с вращающимся кольцом вала. Контакт колец обеспечивается комплектом пружин, в камеры корпуса торцового уплотнения подается запирающий газ и жидкость под давлением большим, чем давление в корпусе компрессора.

Крупные компрессоры большой единичной мощности, стояшие в «голове» технологического процесса, используются обычно без резерва, поэтому такие динамические машины должны иметь высокую надежность работы. Компрессоры изготавливаются и собираются на машиностроительных заводах, там же они пускаются и опробываются на специальных полигонах (установках) на реальных средах. Лучшие зарубежные фирмы, рекламируя свои компрессоры, указывают коэффициент их использования до 0,98 (отношение часов фактической работы в течение года к календарному количеству часов в году), хотя этот коэффициент зависит не только от качества изготовления машины, но и от организации и качества ее технического обслуживания и ремонта, поэтому коэффициент использования крупных компрессоров составляет обычно 0,93-0,94.

Компрессорная установка включает в себя систему межступенчатого охлаждения сжимаемого газа с помощью выносных холодильников (водяных или воздушных); температура сжатого газа после компрессора должна быть обычно в пределах 90-130 °С. Большие скорости вращения рабочих колес компрессоров и высокие давления требуют применения высокопрочных сталей как для деталей ротора, так и для корпуса. Скорость вращения вала компрессоров достигает 10-30 тыс. об/мин. и более, мощность крупных холодильных компрессоров бывает до 20-30 МВт при производительности до 80 м3/с. Мощность осевых компрессоров для нефтегазопереработки обычно до 20 МВт при производительности до 240 м3/с и более, для заводов сжижения природного газа созданы уникальные осевые компрессоры с приводом от паровой турбины мощностью до 80-100 МВт и более. В качестве приводов компрессоров используются синхронный или асинхронный электродвига

тель; газовая или паровая турбина; турбодетандер (мощностью до 7,4 МВт). Отечественной промышленностью выпускаются электродвигатели с регулируемой скоростью вращения вала мощностью до 12 МВт.

Для сжатия углеводородных газов на газовых месторождениях и ГПЗ получили широкое распространение поршневые газомотокомпрессоры (рис. 3.2), в которых газовый ДВС (газодизель) с числом цилиндров двигателя 8-20 приводит в действие поршневой компрессор с числом цилиндров до 10. Мощность компрессора может быть 4-10 МВт. Число оборотов коленчатого вала оппозитного компрессора обычно до 330 об/мин, масса агрегата до 230 т. Центробежные компрессоры имеют существенно меньшие габариты и массу. Повышение скорости вращения вала и окружной скорости рабочих колес (270-300 м/с) сдерживается прочностной характеристикой материала рабочих колес, поэтому для их изготовления применяют также титан и легкие высокопрочные сплавы для окружных скоростей порядка 300-350 м/с. Окружная скорость при компримировании гелия может достигать 700-800 м/с.

Созданы уникальные центробежные компрессоры герметичного типа. Общий корпус компрессора и электродвигателя представляет собой один высокопрочный корпус, закрываемый с торцов крышками с помощью шпилек. Например, в компрессоре фирмы «Ingersoll-Rand» газ давлением 2,4 МПа поступает в агрегат со стороны электродвигателя для его охлаждения, проходит 13 ступеней сжатия и при давлении нагнетания около 35 МПа покидает агрегат. Длина корпуса 4,6 м, диаметр 0,53 м, мощность электродвигателя 0,5 МВт, масса агрегата 11т. Агрегат монтируется с помощью фланцев входного и выходного патрубков непосредственно на трубопроводе. Агрегатирование таких компрессоров может обеспечить мощность до 3,7 МВт, их совершенствование является одним из самых перспективных направлений в ком-прессоростроении для газопереработки. За рубежом для привода центробежных компрессоров получили большое распространение авиационные газовые турбины, имеющие небольшие габариты и массу, низкую стоимость монтажа, высокую надежность и небольшие эксплутационные расходы. Мощность таких турбин может быть в пределах 1-14 МВт.

Ведущие американские фирмы компрессоростроения: «Elliott», «Dresser Clark», «Atlas», «Ingersoll-Rand», «Norwalk», «Worthington», «Joy», «Allis-Chalmers» и др. Крупнейшие в мире центробежные комрессоры с турбинным приводом к ним, например, фирмы «Elliott» и некоторых других фирм для современных заводов сжижения природного газа являются бесспорным достижением машиностроения.

Вентиляторы увеличивают плотность воздуха менее чем на 7 %. Они применяются в системах промышленной вентиляции, кондиционерах, тягодутьевых установках, градирнях и т. д. для подачи больших объемов воздуха. В эту же группу входят вентиляторы дутьевые для котельных, трубчатых печей, дымососы, газодувки (нагнетатели) и др. Давление нагнетания вентиляторов обычно - до 0,15 МПа, а газодувок - до 0,25 МПа.



Следующее: Насосы Предыдущее: Технологическое оборудование

Похожее: КОМПРЕССОРЫ



Материал для реферата "Компрессоры" или курсовой. Обсуждение ниже.

Чтобы получить полную информацию, подпишись на нас Vk.com/enciklopediyatehniki