Система разгрузки и защиты упорного подшипника двухсекционного центробежного компрессора

 

Полезная модель относится к области компрессоростроения и может быть использована в центробежных компрессорах с электромагнитными подшипниками, преимущественно двухсекционных с расположением колес «спина к спине». Система разгрузки и защиты упорного подшипника двухсекционного центробежного компрессора, с расположением рабочих колес «спина к спине» содержит разгрузочное устройство, полость низкого давления и полость высокого давления между секциями, индивидуальный контур байпасирования каждой секции, при этом упорный подшипник представляет собой электромагнитный подшипник, катушки которого снабжены датчиками тока и соединены с системой управления магнитного подвеса (СУМП), которая соединена с байпасными клапанами контуров байпасирования каждой секции с возможностью управления их закрытием и открытием в зависимости от разности токов катушек, преобразованного в СУМП в значение осевой силы, действующей на ротор. Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и быстродействия регулирования осевой силы и снижения нагрузки на упорный подшипник и защиты его в многорежимных двухсекционных центробежных компрессорах с электромагнитными подшипниками и с расположением колес «спина к спине».

Полезная модель относится к области компрессоростроения и может быть использована в центробежных компрессорах с электромагнитными подшипниками, преимущественно двухсекционных с расположением колес «спина к спине».

Известна система разгрузки и защиты упорного подшипника турбомашины, используемая при реализации способа разгрузки упорного подшипника, содержащая разгрузочное устройство, включающее разгрузочный поршень и полость, сообщенную с полостью всасывания компрессора посредством линии с регулирующим клапаном, к которому подключен индуктивный датчик (см., например, описание к авторскому свидетельству 903570 от 07.02.1982 г.)

Недостаток этой системы заключается в низкой надежности, а также инерционности системы обратной связи «датчик - исполнительный орган».

Известна также система разгрузки упорного подшипника, содержащая разгрузочное устройство, лабиринты, образующие разгрузочную камеру, в которой устанавливается давление, достаточное для восстановления равновесия ротора (см., например, Шнепп В.Б. «Осевая устойчивость циркуляционного центробежного компрессора при наличии разгрузочного устройства» в сборнике докладов ЛЕННИИХИММАШа «Центробежные компрессорные машины» изд. Машиностроение, 1966 г., с.175-185).

В многорежимных центробежных компрессорах диаметр межсекционного разгрузочного устройства (думмиса) выбирают в диапазоне вблизи расчетной точки, исходя из допустимых нагрузок упорного подшипника с учетом возможного износа лабиринтного уплотнения думмиса. При работе компрессора на повышенных расходах или при аварийных остановах, когда происходит резкое снижение давлений за каждой из секций, результатирующая осевая сила, действующая на ротор, может поменять, как направление, так и величину и превысить допустимые усилия на упорный подшипник.

Применение вышеупомянутой системы разгрузки упорного подшипника с расположением разгрузочного устройства (думмиса) между секциями в ряде случаев приводит к отрицательной реакции поведения ротора, т.е. любое перемещение ротора приводит к увеличению осевой силы, действующей на ротор в направлении перемещения.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и быстродействия регулирования осевой силы и снижения нагрузки на упорный подшипник и защиты его в многорежимных двухсекционных центробежных компрессорах с электромагнитными подшипниками и с расположением колес «спина к спине».

Технический результат полезной модели достигается благодаря тому, что система разгрузки и защиты упорного подшипника двухсекционного центробежного компрессора, с расположением рабочих колес «спина к спине» содержит разгрузочное устройство, полость низкого давления и полость высокого давления между секциями, индивидуальный контур байпасирования каждой секции, при этом упорный подшипник представляет собой электромагнитный подшипник, катушки которого снабжены датчиками тока и соединены с системой управления магнитного подвеса (СУМП), которая соединена с байпасными клапанами контуров байпасирования каждой секции с возможностью управления их закрытием и открытием в зависимости от разности токов катушек, преобразованного в СУМП в значение осевой силы, действующей на ротор.

Полезная модель поясняется чертежом, на фиг.1 которого изображен продольный разрез компрессора.

Компрессор содержит корпус 1, в котором установлен двухсекционный ротор 2 с расположенными на нем «спина к спине» рабочими колесами 3 и 4, между которыми расположена межсекционная разделительная стенка 6. Ротор 2 установлен в корпусе 1 на электромагнитном упорном подшипнике 5. Компрессор имеет систему разгрузки и защиты упорного подшипника 5, содержащую разгрузочное устройство, включающее думмис 7, полости 8, 9 соответственно низкого и высокого давления, образованные между торцовыми поверхностями думмиса 7 и рабочими колесами 3, 4 первой и второй секции соответственно. Полость 8 низкого давления сообщается посредством линии 10 с байпасным (регулирующим) клапаном 11 со всасыванием в первую секцию компрессора, а полость 9 высокого давления сообщается посредством линии 12 с байпасным (регулирующим) клапаном 13 со всасыванием во вторую секцию компрессора. Электромагнитный упорный подшипник 5 содержит правый и левый электромагниты, установленные на статоре, и упорный гребень (не показаны), установленный на роторе 2 компрессора. Катушки правого и левого электромагнитов снабжены датчиками 14, 15 тока электромагнитов, разность аналоговых сигналов которых определяет величину и направление действия результирующего осевого усилия. Токи в электромагнитах формирует связанная с их катушками система 16 управления магнитного подвеса (СУМП), которая соединена с байпасными клапанами 11, 13 контуров байпасирования каждой секции с возможностью управления их закрытием и открытием в зависимости от разности токов катушек, преобразованного в СУМП в значение осевой силы, действующей на ротор 2. СУМП формирует токи таким образом, чтобы компенсировать результирующее осевое усилие, действующее на ротор 2 компрессора.

Система разгрузки и защиты упорного подшипника двухсекционного центробежного компрессора работает следующим образом.

При изменении осевого усилия, действующего на упорный электромагнитный подшипник 5, изменяется разность токов в правой и левой катушках электромагнитов. Сигнал разности токов во время работы компрессора постоянно отслеживается датчиками 14, 15 и подается в преобразователь сигналов СУМП 16, где аналоговый сигнал преобразуется непосредственно в значение осевой силы, действующей на ротор 2 в текущий момент времени (по запросу оператора может быть выведен на пульт управления компрессором). В СУМП 16 заложены два граничных значения осевой силы: сигнал «пред авария» и сигнал «авария». СУМП 16 формирует сигналы управления последовательности закрытия или открытия байпасных клапанов 11, 13 для поддержания осевой силы в допустимом диапазоне за счет изменения перепада давления по секциям (соответственно в полостях 8 и 9 разгрузочного устройства) и обеспечения взаимной компенсации осевых сил в каждой секции. При достижении предельного значения несущей способности упорного подшипника 5 (режим «авария») СУМП 16 формирует сигнал на полное открытие байпасных клапанов 11, 13 и на останов компрессора, тем самым защищает компрессор от поломок и разрушения.

Повышение надежности разгрузки и защиты упорного подшипника 5 достигается за счет того, что только в электромагнитных подшипниках существует возможность выдачи в аналоговой форме текущих значений величины осевой силы, действующей на ротор 2, тем самым подробно рассмотреть влияние переходных процессов и своевременно предпринять меры по изменению алгоритмов управления.

Система разгрузки и защиты упорного подшипника двухсекционного центробежного компрессора с расположением рабочих колес «спина к спине», содержащая разгрузочное устройство, полость низкого давления и полость высокого давления между секциями, индивидуальный контур байпасирования каждой секции, отличающаяся тем, что упорный подшипник представляет собой электромагнитный подшипник, катушки которого снабжены датчиками тока и соединены с системой управления магнитного подвеса (СУМП), которая соединена с байпасными клапанами контуров байпасирования каждой секции с возможностью управления их закрытием и открытием.



 

Похожие патенты:
Наверх