Компрессор центробежный принцип работы
Центробежный компрессор, его конструкция, принцип действия.
На рис. 2.3 показано устройство центробежного компрессора. Действует он аналогично центробежному насосу.
Вал центробежного компрессора соединяется с валом приводного двигателя (электродвигатель, паровая или газовая турбина) или непосредственно, или через механическую передачу, повыша ющую частоту вращения вала компрессора. Последним достигается уменьшение размеров компрессора, снижается его масса и стоимость.
Рис. 2.3. Одноступенчатый центробежный компрессор.
Центробежным компрессором называется лопаточная машина, в которой происходит преобразование подводимой механической работы в энергию давления, при этом сжатие осуществляется за счет действия центробежных сил инерции на массы рабочего тела, увлекаемые во вращательное движение совместно с рабочим колесом компрессора.
Центробежные компрессоры, применяемые для компримирования природного газа, называются центробежными нагнетателями.
Центробежный компрессор состоит из следующих элементов: подвода 1, рабочего колеса 2, отвода 3 и корпуса 4 (рисунок 1).
1-подвод (входное устройство); 2-рабочее колесо; 3-отвод (лопаточный диффузор); 4-корпус.
Рисунок 1. Схема устройства центробежного компрессора.
Подводом называется часть проточной полости центробежного компрессора, предназначенная для создания равномерного осесимметричного потока рабочего тела на входе в рабочее колесо. При осесимметричном входе вектор абсолютной скорости потока направлен по оси симметрии компрессора. Под абсолютной скоростью понимается скорость потока, измеренная в неподвижной относительно центробежного компрессора системе координат, одна из осей которой совпадает с осью симметрии машины.
Подвод в центробежных компрессорах изготавливают в форме сужающегося канала (конфузора). Конфузорный эффект позволяет увеличить скорость движения рабочего тела во входном устройстве(до 70…90 м/сек) за счет снижения давления, т.е. потенциальная энергия переходит в кинетическую. Вследствие наличия газодинамического трения потока о стенки канала в конфузоре возникают потери энергии, составляющие примерно 5 %.
В некоторых случаях вход газа в рабочее колесо может выполняться с предварительной закруткой потока.
Рабочее колесо представляет собой диск с торцевыми радиальными лопатками, образующими расширяющиеся межлопаточные каналы.
В центробежном колесе рабочее тело движется по линии наименьшего сопротивления. Гладкая вращающаяся поверхность входного участка рабочего колеса не оказывает воздействия на поток, поэтому на входе в рабочее колесо вектор абсолютной скорости потока остается направлен по оси симметрии машины. Перед входом в межлопаточные каналы поток разворачивается на 900 и направление течения потока изменяется из осевого в радиальное. Вход рабочего тела в межлопаточный канал также происходит по кратчайшему расстоянию. В межлопаточном канале колеса рабочее тело взаимодействует с вращающейся лопаткой и центробежные силы инерции совершают работу по перемещению рабочего тела по радиусу рабочего колеса (от центра к перифирии). При этом на входе в рабочее колесо образуется значительное разряжение, вызывающее поступление в центробежный компрессор новой порции рабочего тела. Работа центробежных сил на пути движения рабочего тела по межлопаточным каналам сопровождается увеличением абсолютной скорости и ростом кинетической энергии потока. Поскольку межлопаточный канал рабочего колеса представляет собой вращающийся диффузор в рабочем колесе также происходит повышение давления.
Рисунок 2. Схема течения рабочего тела в центробежном колесе.
Отводом (диффузором) называется часть проточной полости центробежного компрессора, в которой кинетическая энергия потока (динамическое давление) преобразуется в потенциальную энергию (статическое давление). Он устанавливается непосредственно за рабочим колесом. Наибольшее распространение в центробежных лопаточных машинах получил лопаточный отвод (лопаточный диффузор) с кольцевой полостью (рисунок 3).
I – рабочее колесо; 2 - лопаточный отвод (диффузор); 3 - кольцевая полость
Рисунок 3. Схема лопаточного отвода с кольцевой полостью.
Лопаточный диффузор 2 представляет собой диффузорный канал с профилированными лопатками. В лопаточном диффузоре происходит поворот потока рабочего тела, уменьшение скорости его движения и повышение давления. Кольцевая полость 3 представляет собой безлопаточный диффузор, в котором происходит дальнейшее снижение скорости потока вследствие увеличения проходной площади из-за роста радиуса. Кроме того, в безлопаточном диффузоре происходит выравнивание скоростей потока после рабочего колеса. Таким образом, в лопаточном диффузоре с кольцевой полостью происходит дополнительное повышение статического давления.
Вывод: в центробежном компрессоре статическое давление повышается как в рабочем колесе, так и в лопаточном отводе (лопаточном диффузоре). Кроме того, повышение давления происходит в нагнетательной улитке центробежного компрессора, но ее вклад по сравнению с рабочим колесом и диффузором не велик в силу низких скоростей движения рабочего тела в улитке (практически улитка является разновидностью безлопаточного диффузора).
Отношение работы по повышению давлению в рабочем колесе к общей работе по повышению давлению в ступени центробежного компрессора характеризует параметр - степень реактивности
θ =lр.к./lст
В современных конструкциях применяют центробежные компрессоры и нагнетатели со степенью реактивности θ =0,6…0,7, т.е. основное повышение давления происходит в рабочем колесе (реактивные центробежные машины).
Корпус. Ротор центробежного компрессора устанавливается в корпусе на двух опорах (консольно или двухопорно). Передняя опора ротора обычно представляет собой опорный подшипник скольжения, воспринимающий радиальные нагрузки. Задняя опора ротора, как правило, представляет собой опорно-упорный подшипник скольжения, который, кроме радиальных нагрузок воспринимает осевую нагрузку. Последняя возникает в результате разных по значению и направлению давлений, действующих на внешние поверхности рабочего колеса (составляющая от разности давлений) и в результате взаимодействия потока рабочего тела с рабочим колесом при повороте его на 90º (инерционная составляющая).
В одной ступени центробежного компрессора можно получить степень повышения давления *ст =1,21,35 (для природного газа) и *ст ≤ 1,6 (для воздуха). При необходимости получения больших значений степени повышения давления центробежные компрессоры выполняют многоступенчатыми (двух- и реже трех- и четырехступенчатыми). На магистральных газопроводах в составе газоперекачивающих агрегатов применяются двухступенчатые центробежные нагнетатели газа, обеспечивающие общую степень повышения давления к* =1,35...1,45.
В двухступенчатом центробежном компрессоре (см. рисунок 4) для подвода газа ко второй ступени служит обратный направляющий аппарат 4.
1-входное устройство (подвод); 2,5 – рабочие колеса 1-й и 2-й ступеней; 3,8 – диффузоры; 4 – обратный направляющий аппарат; 6 – улитка выходного устройства; 7 – разгрузочный диск.
Рисунок 4. Схема двухступенчатого центробежного компрессора.
После выхода газа из диффузора 3 первой ступени поток газа поворачивается к центру и по неподвижным криволинейным каналам обратного направляющего аппарата 4 при мало изменяющейся скорости поступает к рабочему колесу второй ступени. Лопатки обратного направляющего аппарата на выходе из него имеют радиальное или близкое к радиальному направление с тем, чтобы обеспечить осевой осесимметричный подвод газа к следующему рабочему колесу (без закручивания потока).
В рабочем колесе второй ступени сечение проточной части выполняется уже, чем у первой. Это необходимо из-за уменьшения объема газа вследствие его сжатия в первой ступени. Практически сужение проходного сечения достигается уменьшением ширины выходного канала рабочего колеса при сохранении его наружного и внутреннего диаметров постоянными.
За последней ступенью устанавливается улитка 6, служащая для направленного движения потока газа к нагнетающему трубопроводу. В улитке происходит выравнивание скоростей, замедление движения потока и увеличение давления.
Центробежные компрессоры. Виды, характеристики центробежных компрессоров.
По назначению компрессоры подразделяются на воздушные и газовые (кислородные).
Наибольшее распространение получили воздушные компрессоры, или компрессоры общего назначения. Они вырабатывают сжатый воздух давлением до 5 МПа, который широко применяется в промышленности. Например, в металлургии сжатый воздух используется для дутья в доменных и мартеновских печах, вагранках, нагревательных и термических печах и пр. Сжатый воздух как энергоноситель используется для привода различных пневмомеханизмов, молотов, трамбовок, вибраторов, обрубных молотов,
патронов для зажима деталей в станках, пневмоподъемников и т.д.
Воздух широко применяется для транспортирования и перемешивания сыпучих материалов, сепарации пыли и во многих других процессах.
Рост сети газопроводов и увеличение их протяженности способствовали развитию газовых компрессоров на высокие давления — до 40 МПа и выше. Для доставки природного газа в пункт потребления через каждые 100— 150 км газопроводов необходимо устанавливать компрессорные станции, перекачивающие до нескольких миллионов кубометров газа в сутки.
По принципу действия различают поршневые (объемные) компрессоры и турбокомпрессоры.
В поршневых повышение давления происходит из-за уменьшения объема замкнутого пространства, в котором находится газ, за счет перемещения стенки (например, поршня в цилиндре). При сжатии газ практически неподвижен, силы инерции в нем не проявляются (статическое сжатие). Характерной особенностью этих компрессоров является периодичность рабочего процесса.
В турбокомпрессорах сжатие происходит вследствие использования сил инерции потока газа. Преобразование энергии в турбокомпрессорах можно условно разделить на два этапа: на первом — газу сообщается кинетическая энергия (например, вращающимся лопаточным аппаратом), а на втором — поток газа тормозится и его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную (в диффузоре). Оба этапа могут совершаться одновременно. Характерной особенностью этих турбокомпрессоров является непрерывность рабочего процесса.
Следует заметить, что получение сжатых газов является весьма энергоемким производством. Например, на многих машиностроительных заводах для привода компрессоров расходуется около 30% общих затрат энергии, а на предприятиях горнорудной промышленности еще больше.
Конструктивная схема центробежного компрессора представлена на рис. 4.1. Можно сказать, что центробежный компрессор действует аналогично центробежному насосу.
Реальный компрессорный процесс сжатия считается политропным. Работу политропного сжатия идеального газа (без учета потерь на трение) можно определить по уравнениям термодинамики в специальной литературе (погрешность составляет 2—3 %).
Рис. 4.1. Трехступенчатый центробежный компрессор:
1 — вал; 2 — диффузор; 3 — неподвижные направляющие лопатки; 4 — лабиринтовые уплотнения; 5 — концевые уплотнения; 6 — рабочее колесо; 7 — рабочие лопатки; 8 — корпус компрессора
Удельная работа L, совершаемая над потоком в реальном компрессоре, расходуется на сжатие и перемещение газа, изменение его кинетической энергии и внутренние потери.
При наличии потерь в зависимости от интенсивности внешнего охлаждения процесс сжатия в компрессоре может протекать с показателем политропы п = 1,2÷1,7, меньшим или большим показателя адиабаты.
К основным параметрам компрессора относятся подача, конечное давление, мощность на валу и КПД (относительный), так как совершенство компрессорного процесса оценивают при помощи относительных термодинамических КПД — изотермического hиз и изоэнтропного hа.
Если действительный политропный процесс в компрессоре происходит с показателем n при удельной энергии L, то изотермический и изоэнтропный КПД определяют по формулам:
где Lиз и La — удельные энергии изотермического и изоэнтропного процессов.
Центробежные и осевые компрессоры (с неинтенсивным охлаждением) оцениваются при помощи изоэнтропного КПД hа. Это объясняется тем, что для компрессоров этого типа изоэнтропный процесс является эталонным и наиболее совершенным.
Подачей называется количество газа (воздуха), подаваемого компрессором в единицу времени. Различают массовую т, кг/с, и объемную Q, м3/с, подачи. В характеристиках машины обычно указывается объемная подача, отнесенная к условиям всасывания либо к нормальным условиям по ГОСТ 2939—63 (tн = 20 °С, рн = 101,325 кПа). Давление р, развиваемое компрессором, можно рассматривать как энергию, сообщаемую одному кубическому метру газа (1 Дж/м3= 1 Н. м/м3= 1 Па).
Мощность на валу центробежного компрессора для одной ступени, кВт,
где r — плотность газа (воздуха), кг/м3; Lа — удельная энергия изоэнтропного процесса сжатия, Дж/кг; hа= 0,8÷0,9; hмех= 0,96÷0,98 — механический КПД.
Мощность многоступенчатого компрессора представляет собой сумму мощностей отдельных ступеней.
Характеристиками центробежных компрессоров называются графически изображенные зависимости: р = f1(Q), Nв= f2(Q) и hк= f3(Q). Наиболее важной из них является зависимость между давлением (удельной работой) и подачей р = f1(Q).
Центробежные компрессоры выполняются с большим разнообразием схем и конструкций проточной части, отдельных узлов и деталей. Их изготовляют одноступенчатыми и многоступенчатыми. Повышение давления, создаваемого одной ступенью центробежного компрессора, ограничивается аэродинамической прочностью рабочего колеса. Поэтому для достижения требуемого конечного давления применяются многоступенчатые компрессоры. В современных центробежных компрессорах в зависимости от требуемого конечного давления в одном корпусе размещают шесть— восемь ступеней. Многоступенчатые центробежные компрессоры могут иметь промежуточные теплообменники (охладители). После сжатия в секции, состоящей из одной—трех неохлаждаемых ступеней, газ охлаждается в теплообменнике (рис. 4.2).
Центробежные компрессоры общего назначения выпускаются с подачей 1,66; 4,166 и 8,33 м3/с,
для кислородных блоков — 15 м3/с и выше, для доменных печей — от 50 до 200 м3/с. В отдельных случаях производят компрессоры с малой подачей 1,0—1,5 м3/с (для нефтехимии и др.). Компрессоры с подачей более 50 м3/с имеют в основном паротурбинный привод.
Рис. 4.2. Схема трехсекционного шестиступенчатого центробежного компрессора:
1 — компрессор; 2 — редуктор; 3 — привод; 4 — охладитель II секции; 5 — охладитель I секции
Компрессоры со средней и высокой подачей большей частью выпускаются с разъемом корпуса в горизонтальной плоскости по аналогии с современными паровыми турбинами. Диффузоры и обратные направляющие аппараты составляют одно целое с корпусом или же, что встречается чаще, они размещаются на диафрагмах, плотно вставленных в корпус. Диафрагмы также имеют разъем в горизонтальной плоскости.
Все центробежные компрессоры, как правило, многоступенчатые. Охлаждение корпуса компрессора улучшает его энергетические характеристики.
На рис. 4.3 представлено устройство широко распространенного в промышленности воздушного компрессора К-250-61-1. Компрессор шестиступенчатый, трехсекционный, имеет корпус с горизонтальным разъемом. Все подводящие и отводящие патрубки отлиты как одно целое с нижней половиной корпуса. Диффузоры компрессора канального типа имеют горизонтальный разъем и плотно вставлены в корпус. Привод компрессора электрический и соединен с компрессором через повышающий редуктор.
Регулирование подачи компрессора производят следующими способами: изменением частоты вращения вала, закруткой потока перед рабочим колесом и дросселированием потока на всасывании или нагнетании.
Характеристики турбокомпрессоров и воздуходувок отечественных и зарубежных производителей приведены в табл. 4.1—4.5.
Рис. 4.3. Воздушный компрессор К-250-61-1:
а — 1 — рабочее колесо I секции; 2 — диффузор канального типа первого колеса; 3 — рабочее колесо II секции; 4 — рабочее колесо III секции; 5 — думмис; б — характеристики компрессора при tн = 20 °С; п = 11230 мин–1
Таблица 4.1. Технические характеристики центробежных компрессоров ТКА
| Параметр | ТКА 80/9 | ТКА 130/9 | ТКА 250/9 |
| Номинальная объемная подача, м3/мин | 80 | 130 | 260 |
| Регулируемый диапазон подачи, м3/мин | 58—80—86 | 95—130—140 | 170—260—276 |
| Конечное абсолютное давление, МПа (кгс/см2) | 0,882 (9) | 0,882 (9) | 0,882 (9) |
| Потребляемая мощность в регулируемом диапазоне, кВт | 380—500—530 | 560—745—780 | 880—1430—1450 |
| Изотермический КПД в рабочем диапазоне, не менее | 0,66 | 0,67 | 0,68 |
| Частота вращения роторов компрессора, мин–1 | 16815/24409 | 16993/24581 | 17283/24844 |
| Габариты блока, м | 2,3x2,4x1,8 | 3,1x2,6x2 | 2,5x3,92x2,3 |
| Габариты агрегата, включая двигатель, м | 4,2x2,4x2 | 9,8x2,6x2,1 | 7x3x2,6 |
| Масса (без двигателя), т | 5,4 | 7,5 | 13 |
Примечание. Компрессоры ТКА 80/9 и ТКА 130/9 — четырехступенчатые (четыре колеса диагонального типа); ТКА 250/9 — трехступенчатые.
Таблица 4.2. Технические характеристики центробежных низконапорных нагнетателей (воздуходувок) ОАО «Дальэнергомаш»
| Марка | Q,м3/мин | pк, МПа | Nв, кВт | Габариты (ДxШxВ), м | Массаm, т | Nдв, кВт | n, мин–1 | U, В |
| ЦНВ60/1,2 | 60—70 | 0,121—0,12 | 24—30 | 1,9x1,6x1,8 | 4,73 | 30 | 2945 | 220/380 |
| ЦНВ100/1,2 | 90—100—130 | 0,1205—0,12—0,118 | 36—38—45 | 2,0x1,6x1,8 | 4,87 | 45 | 2945 | |
| ЦНВ60/1,4 | 45—60—100 | 0,145—0,14—0,132 | 42—50—72 | 2,1x2,1x1,8 | 7,20 | 75 | 4125 | |
| ЦНВ60/1,6 | 40—60—80 | 0,165—0,16—0,157 | 50—70—89 | 2,2x2,1x1,8 | 7,26 | 90 | 4898 | |
| ЦНВ100/1,4 | 75—100—150 | 0,145—0,14—0,135 | 65—85—110 | 2,4x2,3x1,8 | 7,60 | 110 | 4139 | |
| ЦНВ100/1,6 | 65—100—150 | 0,165—0,16—0,145 | 74—110—132 | 2,5x2,3x1,8 | 7,67 | 132 | 4914 | 380/660 |
| ЦНВ160/1,4 | 130—160—150 | 0,145—0,14—0,132 | 115—130—150 | 2,6x2,4x1,8 | 7,80 | 160 | 4139 | |
| ЦНВ160/1,6 | 120—160—210 | 0,165—0,16—0,146 | 133—170—194 | 2,6x2,3x1,8 | 8,01 | 200 | 4914 | |
| ЦНВ200/1,4 | 140—200—230 | 0,144—0,14—0,135 | 119—155—160 | 2,6x2,3x1,8 | 7,82 | 160 | 4139 | |
| ЦНВ200/1,6 | 140—200—260 | 0,165—0,16—0,147 | 165—215—245 | 2,6x2,4x1,8 | 8,35 | 250 | 4914 | |
| ЦНВ80/1,85 | 70—80—92 | 0,192—0,185—0,177 | 120—132—150 | 2,6x2,3x1,8 | 4,27 | 160 | 16764 | 380/660 |
| ЦНВ100/1,8 | 75—100—110 | 0,190—0,18—0,170 | 125—153—165 | 2,6x2,3x1,8 | 4,55 | 200 | ||
| ЦНВ130/1,85 | 115—130—140 | 0,192—0,185—0,180 | 187—207—222 | 2,6x2,3x1,8 | 4,32 | 250 | ||
| ЦНВ160/1,8 | 120—160—175 | 0,190—0,18—0,170 | 202—247—262 | 2,6x2,3x1,8 | 4,85 | 315 | ||
| ЦНВ80/3,2 | 75—80—105 | 0,32—0,34—0,32 | 230—255—325 | 3,3x2,2x1,8 | 5,70 | 315 | ||
| ЦНВ100/3,2 | 85—100—110 | 0,335—0,32—0,29 | 270—310—335 | 3,5x2,2x1,8 | 5,85 | 400 | ||
| ЦНВ130/3,2 | 120—135—140 | 0,34—0,33—0,32 | 375—405—430 | 3,7x2,4x2,0 | 5,90 | 500 | 6000 | |
| ЦНВ160/3,2 | 130—160—170 | 3,4—3,2—2,7 | 410—480—500 | 3,8x2,4x2,1 | 6,60 | 630 | 6000;10000 |
Таблица 4.3. Технические характеристики центробежных компрессоров ОАО «Казанькомпрессормаш»
| Марка компрессора (компрессорной установки) | Сжимаемый газ | Q,м3/мин | p, МПа | Привод | |
| начальное | конечное | ||||
| ЦК-135/8М1 | Воздух, азот | 135 | 0,1 | 0,78 | Электрический |
| ЦК-115/9 | Воздух, азот | 115 | 0,1 | 0,9 | |
| 543ЦК-450/35М1 | Воздух | 450 | 0,1 | 3,5 | |
| ВЦ1-75/10 | Воздух | 75 | 0,1 | 1 | Дизель |
| 32ВЦ-100/9 | Воздух, азот | 100 | 0,1 | 0,9 | Электрический |
| 43ВЦ-160/9 | Воздух, азот | 160 | 0,1 | 0,9 | |
| АЭРОКОМ 22-63/9 | Воздух | 62,6 | 0,099 | 0,9 | |
| АЭРОКОМ 2-60/3,5УХЛ 4 | Воздух | 60 | 0,102 | 0,35 | |
| АЭРОКОМ АА-250/9,4 | Воздух | 262 | 0,102 | 0,94 | |
| АЭРОКОМ АА-100/35 | |||||
| АЭРОКОМ АА-250/9Д | Воздух | 253 | 0,102 | — | Дизель |
| АЭРОКОМ 43-120/9 ОМ5 | Воздух | 113 | 0,0985 | 0,9 | Электрический |
| ЦНОН-160/1,8 | Воздух | 160 | 0,1 | 0,18 | |
| ЦКОН-43-160/9Р | 0,098 | 0,9 | |||
| ЦНОН-60/2,5 | Воздух | 60 | 0,1033 | 0,25 | |
| КТК-7/14 | Кислород | 117 | 0,1 | 1,4 |
Таблица 4.4. Технические характеристики центробежных компрессоров фирмы «Атлас Копко»
| Модель | p, МПа | Q, м3/ч | Nдв, кВт | Уровень шума, дБ | Масса, кг | Габариты (ДxШxВ), мм |
| Компрессоры среднего давленияДвухступенчатые | ||||||
| ZH7000 | 0,35; 0,39;0,42; 0,46 | 4332—7280 | 315—500 | 68 | 6 500 | 5000x2120x2400 |
| Zh20000 | 6720—10933 | 500—710 | 68 | 10 500 | 5250x2120x2400 | |
| Zh25000 | 10900—17032 | 710—1250 | 68 | 18 000 | 5800x2370x2630 | |
| Трехступенчатые | ||||||
| ZH7000 | 0,7; 0,8;0,9; 1,04 | 4360—7350 | 450—800 | 74 | 8 000 | 5000x2120x2400 |
| Zh20000 | 6700—11246 | 630—1120 | 74 | 12 000 | 5250x2120x2400 | |
| Zh25000 | 10870—16910 | 1120—1850 | 74 | 15 000 | 5800x2370x2630 | |
| Безмасляные центробежные компрессоры низкого давления | ||||||
| ZB80VSD | 0,03—0,1 | 25,4—59,3 | 80 | 67 | 1 130 | 1520x1446x2076 |
| ZB120VSD | 0,03—0,14 | 23,2—63,7 | 120 | 67 | 1 180 | |
| ZB160VSD | 0,03—0,17 | 23,2—70 | 160 | 67 | 1 230 |
Таблица 4.5. Технические характеристики компрессоров серии ТМ компании Samsung
| Параметр | ТМ400 | ТМ500 | ТМ600 | ТМ700 | ТМ800 | ТМ900 | ТМ1000 | ТМ1250 | ТМ1500 | ТМ1750 | ТМ2000 | ТМ2250 |
| Мощность двигателя, кВт | 221—2355 | |||||||||||
| Подача, м3/ч | 2200—22000 | |||||||||||
| Выходное давление (избыточное), МПа | 0,25—2 | |||||||||||
| Габариты (ДxШxВ), мм | 2900x160x1800 | 3210x1900x1930 | 3985x2070x1980 | 5800x2300x2550 | ||||||||
| Масса, т | 4,5—12 |
Центробежный компрессор: устройство и применение
Центробежный компрессор представляет собой динамический компрессор радиального типа. В отличие от компрессоров, работающих по принципу вытеснения, центробежные компрессоры работают при постоянном давлении. Прямое назначение таких установок — это сжатие газа в небольшом объеме, при этом одновременно увеличивается давление и температура сжимаемой среды.
Итак, как работает центробежный компрессор?
Воздух засасывается в центр вращающегося рабочего колеса с радиальными лопастями и прижимается к центру центробежной силой. Это радиальное движение воздуха приводит к повышению давления и генерированию кинетической энергии. Перед тем, как воздух направляется в центр рабочего колеса, кинетическая энергия также преобразуется в давление, проходя через диффузор и спираль.
Схема многоступенчатого однопоточного центробежного компрессора
а – продольный разрез; б – разрезы рабочего колеса и лопаточного диффузора; 1 – вал; 2 – диффузор; 3 – лопатки ОНА; 4,5 – уплотнения; 6 – рабочее колесо; 7 – рабочие лопатки; 8 – корпус компрессора
На каждой ступени компрессора давление воздуха повышается. В зависимости от требуемого давления число ступеней сжатия в центробежном компрессоре может варьироваться для достижения более высокого давления. Такое многоступенчатое сжатие часто используется в нефтегазовой и перерабатывающей промышленности. В установках очистки сточных вод, напротив, используются одноступенчатые установки низкого давления для достижения желаемого перепада давления.
В современных моделях центробежных воздушных компрессоров для привода рабочих колес используются сверхскоростные электродвигатели. Благодаря этому достигается компактность компрессора, так как отсутствует редуктор и соответствующая система смазки. Таким образом, такой компрессор подходит для применения там, где необходим стопроцентный безмасляный сжатый воздух.
Одним из наиболее важных факторов для центробежного компрессора является эффективность компрессора при полной нагрузке. Однако потребление воздуха на заводе всегда колеблется, поэтому система контроля мощности необходима для обеспечения стабильной работы компрессора. Это достигается с помощью направляющих лопаток, которые устанавливаются перед входом в первую ступень сжатия. Это необходимо для подачи воздуха с постоянным давлением нагнетания в соответствии с требованиями расхода воздуха.
Преимущества центробежных компрессоров
- Низкий вес, легкость проектирования и производства.
- Подходит для непрерывного подачи сжатого воздуха, например, в систему охлаждения.
- Безмасляный воздух н выходе из компрессора.
- Меньшее количество трущихся деталей.
- Высокая скорость потока.
- Относительно энергоэффективен.
- Широкий диапазон скоростей вращения рабочих колес.
- Центробежные компрессоры надежны и недороги в обслуживании.
- Для установки центробежного компрессора не требуется специальный фундамент.
Стоит отметить, что центробежные компрессоры не подходят там, где требуется сжатие до высоких давлений, а также, важно избежать вибраций установки из-за высокой скорости вращения рабочих колес, так как даже незначительный дисбаланс может привести к выходу компрессора из строя.
Применение центробежных компрессоров
- Пищевая промышленность — центробежный компрессор обеспечивает отсутствие масла.
- Центробежный компрессор удовлетворяет самым высоким требованиям к сжатому воздуху.
- Нефтеперерабатывающая отрасль, переработка природного газа.
- Охлаждение, кондиционирование воздуха, системы HVAC.
- Воздухоразделительные установки.
Последней тенденцией в производстве центробежных компрессоров стал их модульный принцип проектирования — компрессорные установки собирают из типовых модулей, дабы сократить затраты и эксплуатационные расходы. Использование таких модулей сокращает общее количество компонентов, затраты и ускоряет последующую сборку агрегата.
Наша компания предлагает приобрести современные центробежные компрессоры SAMSUNG TECHWIN, а также другое высокоэффективное компрессорное оборудование на выгодных условиях!
Центробежный компрессор, принцип его действия
Центробежные компрессоры по принципу действия относятся к классу машин лопаточного типа. Машина состоит из одного или нескольких рабочих колес, насаженных на вал ротора и вращающихся в замкнутом, определенной формы, корпусе. Сжатие и нагнетание газа происходит под действием центробежной силы, развиваемой при вращении ротора в каналах между лопатками рабочего колеса.
Принцип работы этих машин аналогичен работе центробежного насоса. Разница состоит в том, что при повышении давления газ сжимается, увеличивается его плотность, а плотность жидкости остается практически постоянной.
При вращении рабочего колеса на стороне входа образуется разряжение, вследствие чего газ непрерывно поступает из всасывающего трубопровода в каналы между лопатками рабочего колеса. В рабочем колесе газ под действием центробежной силы отбрасывается от центра к внешней окружности, происходит повышение плотности и увеличение скорости газа. Попав из рабочего колеса в корпус, имеющий форму диффузора, газ значительно снижает свою скорость, в результате чего возрастает его давление. В многоступенчатых компрессорах газ по выходе из рабочего колеса первой ступени попадает в диффузор, а затем по направляющим каналам – на рабочее колесо второй ступени. Пройдя аналогичным путем последовательно все ступени, сжатый газ попадает в спиральный корпус, а из него - в нагнетательный трубопровод.
На осуществление сжатия расходуется энергия приводного двигателя машины. Сжатие газа сопровождается повышением его температуры. Сжимаемый газ подвергается охлаждению путем введения воды в специальные камеры, окружающие рабочие колеса, или в отдельно расположенных промежуточных холодильниках.
Центробежный компрессор состоит из корпуса и ротор, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колесами. Центробежный 6 – ступенчатый компрессор (рис. ) разделен на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. С периферии рабочего газ направляется в диффузор, где его скорость уменьшается (за счет увеличения проходного сечения), кинетическая энергия газа преобразуется в потенциальную энергию и давление возрастает. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессора и т. д.
Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (у промышленных компрессоров – 8 – 12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колес, допускающих окружные скорости до 250 – 500 м/сек. Обычно окружная скорость вращения не превышает 150 – 250 м/с. Диаметр колес компрессора чаще всего колеблется в пределах 700 – 1400 мм. Для уменьшения перетечки газа внутри компрессора между вращающимися элементами ротора и неподвижными элементами статора предусматриваются лабиринтные уплотнения. Принцип действия их основан на потере напора газа при прохождении через группу последовательно расположенных щелей (сопротивлений).
Рис. Центробежный компрессор
1 – вал; 2,6, 8, 9,10 и 11 – рабочие колеса; 3 и 7 кольцевые диффузоры; 4 – обратный направляющий аппарат; 12 и 13 – каналы для подвода газа из промежуточного холодильника; 14 - канал для всасывания газа.
Важной особенностью центробежных компрессоров (а также осевых) является зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности и к.п.д. от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессора отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.
Регулирование производительности центробежных компрессоров осуществляется различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и др.
Центробежные компрессоры используют для сжатия и подачи воздуха и газов в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности. Например, центробежный компрессор 2ЦЦК – 10/300 предназначен для циркуляции азотоводородной смеси и компенсации потерь в агрегатах синтеза аммиака. Компрессор выпускается на базе типоразмерного ряда и обеспечивает производительность от 7 до 10 м3/мин по условиям всасывания и перепад давления от 1,0 до 3,0 МПа. эксплуатация компрессора возможна при температуре окружающего воздуха от минус 40 до + 50оС.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 257 | Нарушение авторских прав
Производительности | Дожимающие поршневые компрессоры | Поршневые компрессоры сверхвысокого давления | Компрессоры без смазки цилиндров | Мембранные компрессоры | Коммуникации поршневых компрессоров | Эксплуатация поршневых компрессоров. | Обслуживание компрессора. | Центробежные компрессоры | Техническая характеристика компрессора 43ГЦ2-100/5 – 100 || | следующая страница ==> | |
| Ротационный компрессор | | | Осевой компрессор |
mybiblioteka.su - 2015-2019 год. (0.005 сек.)
"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
Новости
-
Отзывы о Питер-АТ
Спасибо нашим клиентам за отзывы о нас:
-
Акция на ремонт вариаторных трансмиссий
-
Замена масла в двигателе в подарок
При замене масла в АКПП замена масла в двигателе бесплатно! -
Клиенту на заметку
-
Контрактные АКПП в СПб
