Многоступенчатый центробежный компрессор | ПроНПЗ

Содержание

• 1 Назначение
• 2  Конструкция
• 3 Принцип работы
• 4 Видео работы

Назначение

Центробежные компрессоры относятся к динамическим компрессорам. В них давление повышается при непрерывном движении газа через проточную часть машины. Повышение происходит за счет энергии, которую сообщают газу лопатки вращающегося ротора.

Многоступенчатый центробежный компрессор. На установке производства водорода, используется многоступенчатый центробежный компрессор. Данный агрегат предназначен для непрерывной подачи природного газа в технологический процесс.

Рис.1 – Многоступенчатый центробежный компрессор

 Конструкция

Структура компрессора. Корпус компрессора состоит из двух частей с горизонтальной плоскостью разъема. Обе части корпуса имеют фланцы, которые стягиваются болтами для обеспечения герметизации. Подняв верхнюю часть корпуса, можно получить доступ ко всем внутренним элементам компрессора. В корпусе размещены также диффузоры и обратные направляющие аппарата.

Рис.2 – внутренние элементы компрессора

Ротор. Наиболее важной частью центробежного компрессора является ротор.  Он состоит из вала, на котором установлены рабочие колеса. Ротор вращается в подшипниках, установленных в корпусе.

Рис.3 – Ротор

Рабочее колесо состоит из заднего и переднего дисков. Между дисками установлены лопасти, отогнутые от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса.

Принцип работы

Принцип работы центробежного компрессора. При вращении колеса газ, находящийся между лопатками, получает вращательные движения. Под действием центробежной силы газ перемещается к периферийной зоне колеса. Затем газ попадает в диффузор, площадь которого возрастает с увеличением радиуса. Скорость газа снижается, а давление  увеличивается. Направляющие лопатки  предназначены для повышения эффективности работы диффузора по превращению кинетической энергии в потенциальную.

Рис.4 – перемещение газа к периферии при вращении рабочего колеса

 При вращении рабочего колеса давление газа в зонах, расположенных у оси вращения, уменьшается, по сравнению с давлением во всасывающем трубопроводе. За счет чего образуется непрерывный поток, перемещающийся через проточную часть колеса.

Рис.5 – перемещение газа внутри компрессора

Колесо вместе с диффузором образует одну ступень компрессора.

Увеличение степени сжатия компрессора. Чтобы увеличить степень сжатия используют несколько ступеней. Конструктивно это обеспечивается установкой на одном валу нескольких рабочих колес, располагаемых в одном корпусе. В этом случае газ поступает в следующую ступень по каналам, образованным лопатками направляющего аппарата. Степень сжатия центробежного компрессора равна произведению его отдельных ступеней.

Осевое давление. Давление газа на стороне нагнетания рабочего колеса всегда больше, чем на всасывающей стороне. Данная характеристика образует осевое давление в направлении всасывающего патрубка компрессора. Для уравновешивания осевого давления на валу устанавливают разгрузочный барабан, со стороны нагнетания рабочего колеса.

Рис.6 – разгрузочный барабан

Муфты. Для присоединения вала компрессора к приводу используют упругие муфты, такие муфты разгружают вал компрессора от возможных изгибающих моментов. Кроме того муфты препятствуют распространению вибраций.

Турбина. Приводом компрессора является турбина, работающая на паре высокого давления. В качестве носителя энергии используется пар, производимый в парогенераторе, непосредственно на самой установке производства водорода. Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на лопатки, закрепленные по окружности ротора. Воздействуя на них, пар приводит ротор во вращение.

Рис.7 – турбина

Применение парового турбопривода экономически обосновано, т.к. позволяет минимизировать затраты электроэнергии на установке в целом.

Видео работы

Центробежный компрессор: устройство и принцип работы

Центробежные компрессоры представляют собой оборудование, входящее в группу компрессоров динамического типа с радиальной конструкцией. Главным преимуществом установок данного типа является их высокая производительность, которая в разы превышает показатели компрессоров других видов. Благодаря этому, центробежные воздушные компрессоры, устройство которых позволяет использовать их при интенсивной эксплуатации, широко используются в промышленных масштабах – в нефтеперерабатывающей отрасли, металлообработке и других сферах деятельности.

Центробежные компрессоры – устройство и основные элементы

Компрессорные установки, состоящие в группе оборудования центробежного типа, представляют собой широкое разнообразие агрегатов, различных по своим характеристикам и техническому оснащению. Но при этом, центробежным компрессорам характерно общее стандартное оснащение. Так, оборудование данного типа включает в себя такие основные элементы, как:

• корпус оборудования;
• патрубки – входное и выходное устройства;
• рабочие колеса;
• диффузор;
• привод – может быть различных типов (дизельный, электрический и другие).

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом компрессоров, реализуемых ООО ГК «ТехМаш». 

Конструкция центробежных установок может быть различной в зависимости от количества в оборудовании следующих элементов:

• ступеней – одно- и многоступенчатые;
• роторов – однороторные и многороторные.

Кроме того, устройство центробежных компрессоров также имеет классификацию и по типу корпуса:

• Установки с разъемом корпуса горизонтального типа – в данном случае корпус имеет горизонтальное разделение на две части. Подобные особенности конструкции установки обеспечивают легкий доступ к ротору оборудования в случае необходимости. Используются агрегаты данного типа при необходимости получения давления с показателем ниже 60 атмосфер.

• Оборудование с разъемом корпуса вертикального типа – данное оборудование устанавливается в специальный цилиндр и применяется в технологических процессах, где уровень давления доходит до 700 атмосфер. При этом цилиндр содержит такие же диафрагмы и ротор, как и оборудование, корпус которого имеет горизонтальный разъем.

• Установки, оснащенные редуктором – данное оборудование, как правило, оснащено несколькими валами и редуктором, обеспечивающим передачу движения с мотора на вал. Применяются подобные компрессоры при необходимости получения давления с показателем ниже среднего.

Действие центробежных компрессоров

Устройство и принцип работы центробежных компрессоров основаны на динамическом сжатии газообразной среды. Основным элементом данного оборудования является ротор, оснащенный валом с рабочими колесами, расположение которых симметрично. В процессе работы оборудования, на частицы газа действует сила инерции, которая возникает благодаря наличию вращательного движения, совершаемого лопатками колеса. При этом происходит перемещение газа от центра компрессора к краю рабочего колеса и в результате газ сжимается и приобретает скорость. Далее скорость газа снижается и последующее сжатие происходит в круговом диффузоре – кинетическая энергия переходит в потенциальную. На следующем этапе газ поступает в обратный направляющий канал и переходит в следующую ступень установки.

Важным отличием центробежных установок от оборудования другого типа является отсутствие контакта между маслом и газом. В случае с агрегатами данного типа требования к смазке рабочих элементов оборудования значительно ниже, нежели в установках объемного действия. При этом смазка полностью защищает от ржавчины элементы оборудования, а масло, имеющее слабое окисление, смазывает зубчатые колеса, уплотнения и подшипники максимально эффективно.

Так, работа компрессора центробежного имеет достаточно простой принцип действия и основывается на вращательном движении лопастей рабочего колеса, который является одним из главных рабочих элементов установок центробежной группы. При этом, данному оборудованию характерно быстрое повышение уровня давления и достижение его максимальной величины за короткий период работы агрегата.

Одна из главных особенностей установок данного типа заключается в зависимости потребляемой оборудованием мощности, давления сжимаемого газа и его коэффициента полезного действия от уровня производительности компрессора. Характер и степень данной зависимости указывается в рабочих характеристиках установок, при этом индивидуально для каждой модели оборудования.

Конструкция, а также принцип работы центробежных компрессоров являются достаточно простыми в сравнении с установками других типов. Данная особенность позволяет получить сразу несколько преимуществ – возможность длительного срока использования оборудования при его интенсивной эксплуатации и высоком уровне эффективности работы. При этом, данное оборудование на протяжении всего периода использования требует минимального технического обслуживания, а в случае необходимости, легко поддается ремонту при поломках различных типов.

Центробежные компрессоры: основы и рабочий диапазон

29 июня 2018 г.

Сотрудники и участники TMI

Центробежные компрессоры относятся к динамическому типу, что означает, что сжатие осуществляется за счет преобразования кинетической энергии в статическую энергию. Определяющей характеристикой центробежных компрессоров является то, что напор определяется объемным расходом через агрегат.

В случае центробежного компрессора с осевым впуском (типично для агрегатов со встроенным редуктором) труба соответствующей длины служит для сглаживания потока газа в проушину первого рабочего колеса.

Эта статья содержит выдержки из документа «Ваше применение для сжатия газа — поршневое, центробежное или винтовое?» Грег Филлиппи из Ariel Corporation, Тим Манти, Aerzen USA, Джонатан Саттер из Elliott Group, Бен Уильямс из Ariel Corporation и Брюс Маккейн, технический консультант, на Симпозиуме по турбомашинам 2016 года.

Для компрессора с радиальным входом труба соответствующей длины и направляющие лопатки на входе направляют газ к центру агрегата перед 9Изгиб 0° перенаправляет поток (в осевом направлении) в проушину первого рабочего колеса. В многоступенчатом центробежном компрессоре лопаточный радиальный возвратный канал используется для выпрямления и сглаживания потока газа, предшествующего повороту на 90°, в проушину следующего рабочего колеса. Рабочее колесо вращается на валу и является средством передачи энергии (работы) газу. Газ входит в отверстие крыльчатки и снова совершает поворот на 90°, что приводит к радиальному потоку от центра крыльчатки к внешнему диаметру.

Кроме того, газ сталкивается с вращающимися лопастями рабочего колеса. Эти лопасти выталкивают газ круговыми движениями, что приводит к повышению статического давления (сжатию) за счет центробежной силы вращения. Для крыльчатки с типичной лопаткой, наклоненной назад, примерно две трети повышения общего статического давления ступени приходится на крыльчатку. На выходе из рабочего колеса поток имеет две составляющие скорости: первая составляющая в радиальном направлении, VR, и вторая составляющая в тангенциальном направлении, VT (компоненты скорости рабочего колеса). Затем высокоскоростной газ поступает в диффузор.

Диффузор представляет собой стационарный компонент, который главным образом преобразует скорость (кинетическую энергию) в давление (статическую энергию). Диффузор представляет собой радиальный канал, ширина которого примерно равна лопасти крыльчатки, но площадь радиального расширения расширяется и обеспечивает желаемый эффект рассеивания. Когда газ выходит из диффузора и входит в обратный патрубок, газ получает большую часть повышения статического давления для центробежной ступени (центробежная ступень представляет собой комбинацию рабочего колеса и диффузора). Обратный патрубок встречается в многоступенчатых центробежных компрессорах и представляет собой стационарный компонент, который перенаправляет газ из радиально направленного наружу потока в диффузоре на радиально направленный внутрь поток в обратный канал, который содержит направляющие лопатки следующей ступени (как упоминалось ранее, эти лопатки помогают для выпрямления и сглаживания потока газа, предшествующего рабочему колесу, расположенному ниже по потоку). Обратный патрубок представляет собой проход с углом поворота 180°, который часто частично интегрируется с диффузором верхней ступени и частично интегрируется с направляющими лопатками нижней ступени. Производительность центробежного компрессора часто оценивается по зависимости напора компрессора от кривой расхода и мощности от кривой расхода. Форма кривой зависимости напора от расхода во многом является характеристикой геометрии крыльчатки (напор от расхода).

Для типичной ступени компрессора уменьшение требуемого напора увеличивает объемный расход. Точно так же увеличение требуемого напора снижает объемный расход. Концы кривой определяются волной на конце с низким расходом и каменной стеной на конце с высоким расходом. Кривая зависимости мощности от расхода также зависит от стадии. Для данной ступени форма кривой мощности зависит от расхода, напора и эффективности (мощность в зависимости от расхода).

Что касается контроля рабочего диапазона, порядок эффективности обычно следующий:

• Рециркуляция части потока от нагнетания обратно на вход компрессора является эффективным методом управления, но снижает эффективность компрессора. Дополнительным недостатком является потенциальное увеличение размера доохладителя при большом рециркуляционном потоке.

• Изменение скорости приводит к большому рабочему диапазону. Рабочая карта компрессора обычно ограничена механическими ограничениями, такими как динамика ротора или нагрузка на рабочее колесо.

• Регулируемые входные направляющие лопатки добавляют компоненту предварительного завихрения к газу перед входом в рабочее колесо выше по потоку. Это очень эффективное средство управления компрессором, однако его эффективность может быть ограничена, когда имеется много ступеней сжатия

• Дросселирование с помощью регулирующего клапана перед компрессором также является эффективным средством управления объемным потоком на входе в центробежный компрессор, но снижает эффективность всего процесса. Дросселирование также может применяться на нагнетании компрессора.

Связанный контент:

Компрессоры

Выбор центробежного компрессора: описание технологии

Все, что вам нужно знать о центробежных компрессорах

На этой странице мы собрали все, что вам нужно знать о центробежных воздушных компрессорах, где мы рассмотрим следующие темы:

Для чего используются центробежные компрессоры?
Преимущества наших центробежных компрессоров
Как работает центробежный компрессор?
Эффективность центробежного компрессора
Какие типы центробежных компрессоров существуют?

Для чего используются центробежные компрессоры?

Компании, которым требуется большое количество сжатого воздуха, используют нашу испытанную центробежную технологию. В основе каждой машины лежит рабочее колесо индивидуальной конструкции.

Правильно: каждая машина оптимизирована для своего диапазона мощности. Каждый вариант давления имеет собственное оптимизированное рабочее колесо. Эти рабочие колеса рассчитаны на длительный срок службы, что делает центробежный компрессор очень надежным агрегатом.

Центробежные компрессоры используются в различных отраслях промышленности: автомобилестроении, пищевой, фармацевтической, текстильной, энергетической, возобновляемой энергии, очистке сточных вод, химической промышленности, нефтегазовой промышленности.

Как выбрать между безмасляной винтовой и центробежной технологией?

Очень популярным ответом на этот вопрос является выбор винтовой технологии для наилучшей энергоэффективности при более низких расходах и центробежной технологии для более высоких требований к расходу. Чтобы посоветовать клиенту наилучшую технологию, мы должны изучить заявку клиента.

Все начинается с потребностей наших клиентов. Безусловно, энергоэффективность будет играть роль при окончательном выборе, однако необходимо учитывать и другие параметры, такие как профиль потребности в сжатом воздухе. Применения, демонстрирующие изменчивую потребность в воздухе, больше выиграют от широких диапазонов регулирования безмасляного шнека с приводом от переменной скорости, в то время как центробежные агрегаты, как правило, лучше подходят для более устойчивых моделей потребности в потоке.

В большинстве случаев оптимальным выбором является комбинация 2: безмасляный центробежный блок, обеспечивающий базовую нагрузку, в сочетании с безмасляным винтовым блоком с приводом от переменной скорости для работы с колеблющейся верхней нагрузкой. Эта комбинация, вместе с нашими осушителями тепла сжатия, формирует команду-победителя, уникальную в индустрии сжатого воздуха, обеспечивая нас и наших клиентов гарантией успеха.

Преимущества наших многоступенчатых центробежных компрессоров

Какие типы центробежных компрессоров существуют?

Мы предлагаем стандартные или специально разработанные центробежные компрессоры.

1. центробежные нагнетатели с давлением до 1,5 бар.
2. Сердечники безмасляных воздушных центробежных компрессоров — до 13 бар
3.  многоступенчатые сердечники для технологического газа до 205 бар

В категории центробежных компрессоров доступны 3 основные конфигурации:

• Осевой многоступенчатый компрессор работает на относительно низкой скорости, в основном с прямым приводом от асинхронного двигателя. Несколько рабочих колес выстроены в осевом направлении друг за другом для постепенного наращивания давления.
• Турбокомпрессоры с редуктором приводятся в действие асинхронным двигателем, вращающимся с относительно низкой скоростью. Радиальное рабочее колесо (крыльчатки) вращается с высокой скоростью благодаря редукторной передаче. Для этих высоких скоростей требуются специальные подшипники, в основном используются гидродинамические подшипники. В зависимости от требуемого давления и/или расхода можно установить одно или несколько рабочих колес.
• Высокоскоростные турбокомпрессоры представляют собой радиальные турбокомпрессоры без каких-либо шестерен. Двигатель непосредственно приводит в движение крыльчатку. Это означает, что двигатель должен работать на высоких скоростях, что требует технологии двигателя с постоянными магнитами. Чтобы быть надежными на этих высоких скоростях, используются магнитные подшипники, чтобы избежать любого контакта или износа.

1. Безмасляные центробежные воздуходувки — до 1,5 бар.

В чувствительных промышленных условиях требуется надежная подача безмасляного воздуха при более низких давлениях от 300 мбар (изб.) до 1,5 бар (изб.).
Безмасляные центробежные воздуходувки должны соответствовать строгим стандартам, предъявляемым к:

• Очистка сточных вод
• Еда и напитки
• Химическая и нефтехимическая промышленность
• Текстиль
• Общая промышленность
• Электроэнергетика
• Горнодобывающая промышленность

Разнообразие центробежных вентиляторов

Мы можем предоставить несколько конфигураций для удовлетворения требований вашего приложения. Нет двух одинаковых проектов. Мы понимаем, что первоначальные инвестиционные затраты или общая стоимость владения также могут быть решающим фактором.
Наши многоступенчатые центробежные воздуходувки представляют собой простое и надежное решение, требующее меньших первоначальных инвестиций. Наши высокоэффективные высокоскоростные центробежные воздуходувки обеспечивают самую низкую совокупную стоимость владения.

2. Безмасляные воздушные центробежные компрессоры — от 2 до 13 бар.

Безмасляный воздушный центробежный компрессор ZH

Сердечники безмасляных воздушных центробежных компрессоров разработаны для обеспечения наиболее энергоэффективной мощности и расхода. Наши стандартизированные блоки являются самыми энергоэффективными на рынке, что подтверждается полевыми испытаниями и расчетами Pasel.

Безмасляный центробежный компрессор обычно используется в чувствительных отраслях промышленности:

• Продукты питания и напитки 
• Текстиль
• Химическая и нефтехимическая
• Целлюлозно-бумажная промышленность

Избегайте использования масла в производственном процессе 
Z-компрессоры Atlas Copco относятся к нулевому классу, что означает, что они подают воздух без содержания масла. Отсутствие масла делает процесс проще, безопаснее и долговечнее. Вам не нужна фильтрация влагопоглотителя, а интервалы обслуживания намного больше.

Спокойствие важнее всего
Качество нашей продукции является нашим абсолютным приоритетом. Это безмасляное решение является лучшим выбором, чтобы гарантировать это качество. Кроме того, это положительно влияет на окружающую среду. Этот компрессор оказывает благоприятное воздействие на окружающую среду и значительно снижает затраты на электроэнергию.
Мы постоянно ищем способы оптимизации наших процессов и предоставления преимуществ нашим клиентам. Компрессор ZH представляет собой впечатляющий комплект, интеллектуальные функции которого являются частью этого комплекта. Контроллер Elektronikon максимизирует производительность компрессоров и позволяет осуществлять детальный мониторинг.

Почему Air Liquide выбрала центробежную технологию?

Почему Air Liquide выбрала центробежную технологию?

Загрузка. ..

Крыльчатки

Крыльчатки

Загрузка…

3. Центробежные компрессоры высокого давления для технологического воздуха и газа – до 205 бар.

Для многоступенчатых сердечников с технологическим газом до 205 бар. Мы прислушиваемся к конкретным требованиям клиента и предоставляем ядро ​​на заказ, гарантирующее наиболее энергоэффективное решение.

Жесткие технологические требования СПГ, химической/нефтехимической и газоперерабатывающей промышленности требуют прочных и надежных центробежных компрессоров. Центробежные компрессоры, также известные как турбокомпрессоры, обеспечивают нашим клиентам надежную и эффективную работу.

Мы можем помочь вам справиться с давлением вашего углеводородного процесса. С одновальными и компрессорами со встроенным редуктором от одной до восьми ступеней. Наши компандеры GT, T, RT и Companders разрабатываются по индивидуальному заказу, чтобы идеально соответствовать потребностям вашего технологического процесса. В то время как наши AeroBlock, PolyBlock и TurboBlock – это стандартизированные компрессоры для более быстрой доставки.

Какова эффективность центробежного компрессора?

Как правило, чем больше машина, тем выше эффективность центробежного компрессора. Это часто называют «эффектом масштаба».
Причины заключаются в лучшем потоке в больших машинах, поскольку относительный коэффициент шероховатости меньше (меньший коэффициент трения) и
относительные размеры зазора меньше (объемный эффект).
 

Центробежный компрессор обычно имеет КПД около 70-85% , в зависимости от механических потерь и газового трения внутри компрессора, где значение будет варьироваться в зависимости от размера компрессора.

Как работает центробежный компрессор?

Принцип работы центробежного компрессора

Принцип работы центробежного компрессора
Добавляя кинетическую энергию частицам воздуха и резко замедляя их движение, вы создаете давление.