Дожимная блочная компрессорная установка
Полезная модель относится к области компрессоростроения. Выполненная задача - повышение ресурса и надежности работы. Установка состоит из блока компрессорного агрегата и блока газоохладителя. Блок компрессора состоит из двух компрессоров с двумя секциями каждый. Система смазки подшипников в них находится внутри полостей валов. Система смазки опор компрессоров объединена с системой смазки мультипликатора и снабжена тройной системой защиты: подпорным и предохранительным клапанами и прорывной мембраной. Все элементы масляной системы размещены ниже нижней точки уплотнений компрессоров. Блок газоохладителя состоит из четырех раздельных газоохладителей, со своими трубами подвода и отвода газа от секции компрессоров, закрытых двумя жалюзийными решетками каждая со своим приводом поворота лопастей.
Полезная модель относится к компрессоростроению и может найти применение в установке дожимного компрессора, повышающего давление, например, от низкого давления городской газовой сети до давления необходимого для работы газотурбинного двигателя в составе газотурбинной электростанции.
Известен многоступенчатый компрессорный агрегат, содержащий рабочие колеса, мультипликатор, масляную систему, подшипниковые опоры (Патент РФ №211384, F04Д 17/02, 1993 г.).
Однако, масляная система в нем не обеспечивает надежной смазки подшипниковых узлов. Нет предохранительных систем в ней, что снижает надежность работы.
Известен многоступенчатый центробежный компрессор с системой газоохладителей сжимаемого газа после отдельных ступеней (Патент РФ №2062362, F04Д 17/12, 1996 г.).
Недостатком известного компрессора является низкая надежность в работе из-за значительной разницы температур по участкам корпусов, где циркулирует и горячий и охлажденный сжиженный газ.
Известен газоохладитель в виде отдельного агрегата, содержащего трубы, вентилятор с приводом для обдува труб (Авт. св. СССР №378698, F28В 1/06, 1971 г.).
Недостатком известного газоохладителя является узкий диапазон применения, отсутствие системы компенсации тепловых перемещений, что снижает надежность в работе.
Поставленная задача - повышение ресурса и надежности работы.
Поставленная задача достигается за счет того, что дожимная блочная компрессорная установка содержит многоступенчатый компрессорный агрегат с приводом и газоохладители, мультипликатор, газовую систему и масляную системы, многоступенчатый компрессорный агрегат выполнен в виде отдельного блока, соединенного трубопроводами с газоохладителями, объединенными в отдельный блок газоохладителя.
При этом компрессорный агрегат состоит из двух компрессоров с параллельными осями, а каждый компрессор состоит из двух секций с тремя рабочими колесами в корпусах секций, состоящих из входной и выходной улиток и обратных направляющих аппаратов между ними и рабочими колесами, секции корпусов соединены между собой выходными улитками.
Концы валов секций снабжены профильными, замкнутыми полостями, выполняющими роль масляных полостей, соединенных с одной стороны с масляной системой установки с помощью штуцеров-форсунок, а радиальными каналами в теле валов с кольцевыми канавками на наружных поверхностях валов, под внутренними обоймами подшипников качения, при этом канавки соединены каналами во внутренних, разъемных обоймах подшипников с беговыми дорожками подшипников и их телами качения. Одновременно масляные полости валов снабжены шлицами, с помощью которых и шлицевых рессор соединены между собой валы секций и с валами мультипликатора. На торцах корпусов последних секций установлены заглушки с закрепленными на них штуцерами-форсунками, один конец которых размещен в масляной полости вала, а второй конец соединен с масляной системой установки.
Внутренняя полость мультипликатора через суфлер, установленный внутри его, соединена через маслоуловитель с атмосферой, а на трубопроводе, соединяющем мультипликатор с атмосферой, установлен подпорный клапан. Дополнительно полость мультипликатора соединена с атмосферой магистралями, в которых установлен предохранительный клапан и прорывная мембрана, настроенные на срабатывание при более высоком давлении, чем подпорный клапан.
Масляная система содержит горизонтально расположенный масляный коллектор, вход в который через фильтр и напорный насос соединен с масляным баком, а выходы из коллектора соединены с магистралями подачи масла к зубчатым колесам, подшипникам мультипликатора и подшипникам компрессоров, при этом масляный бак и коллектор расположены ниже нижней точки уплотнений компрессоров.
Блок газоохладителя содержит четыре раздельных газоохладителя, каждый из которых соединен трубопроводом подвода газа на охлаждения от секции компрессора и трубопроводом отвода охлажденного газа. Вентилятор подачи воздуха на обдув газоохладителей снабжен электромотором с ременным приводом. Выход из газоохладителей закрыт двумя жалюзийными решетками с раздельным приводом поворота их лопастей.
Дожимная блочная компрессорная установка представлена на чертежах, где:
На фиг.1 - общий вид установки;
На фиг.2 - разрез «А-А», разрез по блоку компрессорного агрегата;
На фиг.3 - схема газовая установки;
На фиг.4 - разрез по компрессору первых двух секций;
На фиг.5 - разрез по компрессору двух последних секций;
На фиг.6 - опоры валов компрессоров с устройством смазки и шлицевым их соединением;
На фиг.7 - концевая опора вала;
На фиг.8 - первая секция компрессора;
На фиг.9 - вторая секция компрессора;
На фиг.10 - третья секция компрессора;
На фиг.11 - четвертая секция компрессора;
На фиг.12 - схема масляная установки;
На фиг.13 - разрез по газоохладителю.
Дожимная блочная компрессорная установка содержит многоступенчатый компрессорный агрегат 1 с приводом 2, мультипликатор 3, охладитель
газа 4, масляную 5 и газовую 6 системы, размещенные внутри помещения 7, снабженного системой его вентиляции8, дверями 9, крышей 10. Газовая система соединена с охладителем газа трубопроводами 11. Масляная система 5 снабжена масляным радиатором 12.
Компрессорный агрегат 1 (фиг.3, 4, 5) состоит из двух компрессоров 13, 14, а каждый компрессор состоит из двух секций 15, 16 и 17, 18 с тремя рабочими колесами в корпусах секций, состоящих их входной 19 и выходной 20 улиток и обратных направляющих аппаратов 21, 22 между ними и рабочими колесами 23, 24, 25. Секции корпусов соединены между собой выходными улитками 20.
Концы валов 26, 27, 28, 29 снабжены профильными замкнутыми полостями 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, выполняющими роль масляных полостей, соединенных с масляной системой установки с помощью штуцеров-форсунок 38, 39, 40, 41, а радиальными каналами 42 в теле валов с кольцевыми канавками 43 на наружных поверхностях валов, под внутренними обоймами подшипников качения 44. Канавки 43 соединены каналами 45 во внутренних, разъемных обоймах подшипников с беговыми дорожками подшипников и их телами качения. Масляные полости валов снабжены шлицами 46, с помощью которых и шлицевых рессор 47, 48, 49, 50 соединены между собой валы секций и с валами мультипликатора 3. Масляные полости всех опор соединены трубопроводами с масляной полостью мультипликатора 3. На торцах корпусов последних секций 16, 18 установлены заглушки 51 с закрепленными на них штуцерами-форсунками 39, 41.
Внутренняя полость 52 мультипликатора 3 (см. фиг.12) через суфлер 53, установленный внутри мультипликатора, соединена через маслоуловитель 54 с атмосферой, а на трубопроводе, соединяющем маслоуловитель с атмосферой, установлен подпорный клапан 55, поддерживающий заданное давление в мультипликаторе. Полость 52 дополнительно соединена с атмосферой трубой, на которой установлен предохранительный клапан 56 и
трубой с прорывной мембраной 57, настроенные на более высокий перепад давлений, чем подпорный клапан 55.
Масляная схема установки дополнительно содержит горизонтально расположенный коллектор 58, вход в который через фильтр 59 и напорный насос 60 соединен с масляным баком 62, а выход из коллектора соединен магистралями 63 подачи масла к зубчатым колесам, подшипникам мультипликатора 3 и подшипникам компрессоров. Масляный бак 62, фильтр 59, коллектор 58 расположены ниже нижней точки уплотнений компрессоров. Мультипликатор 3 соединен с баком 62 сливной трубой и магистралью с откачивающим насосом. Бак 62 снабжен заливным устройством 64, магистралью 65 подвода свежего масла, магистралью 66 подвода газа для замещения воздуха в полости бака, устройством 67 для замера уровня масла в баке.
Схема газовая установки (фиг.3) включает также магистраль 68 подачи сжимаемого газа в компрессорный агрегат с расходомерным участком 69 и фильтросепаратор 70 в ней. Установка содержит магистраль 71 подачи сжатого газа потребителю от последней ступени компрессора 18 и магистраль 72 переброса газа через охладитель 4 по магистрали 73 во входную магистраль 68, т.е. на вход в магистраль. Трубопроводы 11 (фиг.1) обеспечивают подвода газа на охлаждение в четыре раздельных газоохладителя 74, 75, 76, 77 и возврат из трех из них (74, 75, 76) на вход в секции компрессоров в охлажденном состоянии. Охлаждение обеспечивается за счет обдува охладителей вентилятором 78.
Блок газоохладителя имеет (фиг.13) четыре раздельных газоохладителя 74, 75, 76, 77 установленных на каркас 79 и соединенных трубопроводом 80 подвода газа на охлаждение и трубопроводом 81 отвода охлажденного газа у каждого из четырех газоохладителей, соединенных с компрессорным агрегатом трубопроводами 11. Для вращения лопастей имеется электродвигатель 82 и ременная передача 83. Выход из газоохладителей закрыт, например, двумя жалюзийными решетками 84 и 85, каждая из них имеет свой привод поворота лопастей.
Во время работы дожимной блочной компрессорной установки в качестве, например, дожимного компрессора в составе городской газотурбинной электростанции, где необходимо природный топливный газ из городской сети с давлением 4...12 кгс/см2 сжать до давления 40...50 кгс/см 2 для подачи его в качестве топлива в газотурбинный двигатель, используемый в качестве привода электрогенератора, природный газ подается на вход в установку. Газ по магистрали 68 (фиг.3) поступает в расходомерный участок 69, затем в фильтр-сепаратор 7 и на вход в улитки 19 секции 15 компрессора. Вращаемые с помощью электропривода 2 через мультипликатор 3 рабочие колеса 23, 24, 25 секции 15 сжимают газ, нагревают его (в процессе сжатия) и подают в выходную улитку 20 откуда он по трубопроводу 11 подается в газоохладитель 74 по трубопроводу 80. Охлажденный газ по трубопроводу 81 и далее по трубопроводу 11 подается на вход в секцию 16. Сжатый в секции 16 газ подается в газоохладитель 75, а затем в секцию 17. Из секции 17 газ поступает в газоохладитель 76, а из него в секцию 18. В секции 18 газ сжимается до заданного давления и по магистрали 71 направляется к потребителю, например, в газотурбинный двигатель. Из-за наличия значительного заброса давлений газа в городских магистралях в магистраль 71 может поступить избыточный расход газа. В этом случае автоматически часть газа по магистрали 72 направляют в охладитель 77, а затем по магистрали 73 сбрасывают в магистраль 68, на вход в установку.
Во время работы установки ее масляная система (фиг.12) работает следующим образом. До допуска установки через заливное устройство 64 бак 62 заполняют маслом до заданного уровня с контролем по устройству 67. Во время работы уровень пополняют по магистрали 65. В противопожарных целях воздух в баке замещают газом с избыточным давлением через магистраль 66. Напорным насосом 60 через фильтр 59 масло подается в коллектор 58, из которого по магистралям 63 масло раздается во все смазываемые места установки. При этом в компрессорах масло подается через штуцера-форсунки 38...41 в масляные полости 30...37, из которых по каналам 42, канавкам 43,
каналам 45 масло поступает на беговые дорожки и к телам качения подшипников 44. В мультипликатор 3 масло подается отдельными магистралями 63. Из компрессоров масло трубопроводами сливается в мультипликатор. Из мультипликатора по сливной трубе и откачивающим насосам масло возвращается в бак 62. Давление в мультипликаторе 3 поддерживается на заданном уровне с помощью клапана предельного давления 55.
В случае отказа в работе клапана 55 или выхода из строя уплотнений компрессора (и прорыв в систему газа высокого давления) должен открыться предохранительный клапан 56 и подается команда на останов установки. В случае отказа в работе и клапана 56 должна быть порвана прорывная мембрана 57.
Тройная система контроля за давлением в маслосистеме повышает надежность ее работы, предупреждает запрещенный заброс газа в масляную систему и заброс масла в газовую систему.
Размещение масляной системы (бак, коллектор, откачка, подача) ниже нижнего уровня уплотнений предохраняет газовый тракт (компрессора, газоохладитель, потребитель) от попадания в него масла, что повышает ресурс работы установки и надежность.
Промышленная применимость подтверждена изготовлением опытного образца и его испытаниями. Запланирована серийное изготовление установок.
1. Дожимная блочная компрессорная установка, содержащая многоступенчатый компрессорный агрегат с приводом и газоохладители, мультипликатор, газовую систему и масляную систему, отличающаяся тем, что многоступенчатый компрессорный агрегат выполнен в виде отдельного блока, который соединен трубопроводами с газоохладителями, объединенными в отдельный блок газоохладителя.
2. Дожимная блочная компрессорная установка по п.1, отличающаяся тем, что компрессорный агрегат состоит из двух компрессоров с параллельными осями, а каждый компрессор состоит из двух секций с тремя рабочими колесами в корпусах секций, состоящих из входной и выходной улиток и обратных направляющих аппаратов между ними и рабочими колесами, секции корпусов соединены между собой выходными улитками.
3. Дожимная блочная компрессорная установка по п.1, отличающаяся тем, что концы валов секций снабжены профильными замкнутыми полостями, выполняющими роль масляных полостей, соединенных с одной стороны с масляной системой установки с помощью штуцеров-форсунок, а радиальными каналами в теле валов с кольцевыми канавками на наружных поверхностях валов, под внутренними обоймами подшипников качения, при этом канавки соединены каналами во внутренних, разъемных обоймах подшипников с беговыми дорожками подшипников и их телами качения, одновременно масляные полости валов снабжены шлицами, с помощью которых и шлицевых рессор соединены между собой валы секций и с валами мультипликатора, а на торцах последних секций установлены заглушки с закрепленными на них штуцерами-форсунками, один конец которых размещен в масляной полости вала, а второй конец соединен с масляной системой установки.
4. Дожимная блочная компрессорная установка по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя полость мультипликатора через суфлер, установленный внутри него, соединена с атмосферой через маслоуловитель, а на трубопроводе соединяющем маслоуловитель с атмосферой, установлен подпорный клапан, дополнительно полость мультипликатора соединена с атмосферой магистралями, в которых установлен предохранительный клапан и прорывная мембрана, настроенные на срабатывание при более высоком давлении, чем подпорный клапан.
5. Дожимная блочная компрессорная установка по п.1, отличающаяся тем, что масляная система содержит горизонтально расположенный масляный коллектор, вход в который через фильтр и напорный насос соединен с масляным баком, а выходы из коллектора - соединены магистралями подачи масла к зубчатым колесам, и подшипникам мультипликатора и подшипникам компрессоров, при этом масляный бак и коллектор расположены ниже нижней точки уплотнений компрессоров.
6. Дожимная блочная компрессорная установка по п.1, отличающаяся тем, что блок газоохладителя содержит четыре раздельных газоохладителя, каждый из которых соединен трубопроводом подвода газа на охлаждение от секции компрессора и трубопроводом отвода охлажденного газа, а выход из газоохладителя закрыт жалюзийными решетками с раздельными приводами поворота их лопастей.
