Главная \ Информация \ Конструкции и узлы винтовых компрессоров

Конструкции и узлы винтовых компрессоров

  Основную часть выпускаемых винтовых компрессоров составляют маслозаполненные машины. На до-лю воздушных маслозаполненных компрессоров из всего мирового объема производства винтовых ма-шин в 1985г. приходилось 90 %. Остальные 10 % составляли холодильные компрессоры и компрессо-ры сухого сжатия, которые применяются в основном для сжатия загрязненных и легких газов.  В Советском Союзе и за рубежом изготовляются винтовые компрессоры для различных производствна базе разработанных унифицированных типоразмерных рядов. Отечественные винтовые компрессоры (воздушные и газовые) выпускаются на базе двух унифицированных рядов: компрессоров сухого сжатия и маслозаполненных.
  Производство специальных компрессоров, не вошедших в ряды, допускаются только как исключение в технически обоснованных случаях.
  Унифицированный ряд винтовых компрессоров сухого сжатия, разработанный в СССР, состоит избазовых компрессоров, позволяющих получить винтовые компрессорные установки, охватывающиеобласть производительности от 6 до 400 м3/мин (при работе на воздухе). Типоразмерный ряд включаетв себя одно- и двухступенчатые машины, параметры которых приведены в каталогах.
  Предусмотрено, что
при помощи этих же базовых компрессоров можно получить промежуточные производительности измене-нием частоты вращения роторов. Конструктивные выполнения узлов уплотнений позволяют использовать базовые компрессоры для сжатия не только воздуха, но и любых других газов, кроме хладагентов. Но, так как в зависимости от физических констант газа оптимальная окружная скорость роторов меняется, производительность базовых компрессоров при работе на различных газах будет отличаться от той, которая указана в каталогах базовых винтовых компрессоров. Унифицированный ряд винтовых маслозаполненных компрессоров охватывает производительности от 4 до 40 м3/мин, абсолютное номинальное и максимальное давление нагнетания соответственно 0,8—0,9 МПа и включает в себя шесть одноступенчатых компрессоров, вы-полненных на четырех базах.   Изменением частоты вращения роторов при помощи тех же базовых компрессоров можно получитьдругую производительность в пределах 4—50 м3/мин. Компрессоры ряда предназначены для работы на воздухе и в других газах. В модификации базовых компрессоров, используемых для сжатия газа, предусмотрены торце-вые уплотнения, препятствующие попаданию газа в атмосферу. На базах этих унифицированных рядовотечественными компрессоростроительными заводами для различных отраслей народного хозяйства вы-пускаются станции, агрегаты и установки с винтовыми компрессорами.  Отечественные заводы освоили выпуск винтовых компрессорных установок для сжатия попутногонефтяного газа, предназначенных для сбора и внутрипромыслового транспортирования нефтяного газапоследних ступеней горячей и вакуумной сепарации с начальным давлением, близким к атмосферно-му. Установки можно эксплуатировать на открытых площадках, под навесом или в вентилируемых по-мещениях при температуре окружающей среды до 40 °С. Установки комплектуются винтовыми компрессорами унифицированного ряда винтовых маслозаполненных компрессоров. В рабочую полость компрессоров подается для охлаждения масло или подготовленная нефть.Режим работы компрессорных установок непрерывный, круглосуточный. Время безостановочной работы 5000 ч. Установки полностью автоматизированы. При подключении проверенной и отлаженной аварийной и предварительной сигнализации на диспетчерский пунктпостоянное присутствие обслуживающего персонала у компрессорной установки не обязательно.  Каждая компрессорная установка состоит из нескольких блоков полностью смонтированных на за-воде-изготовителе. Каждый блок представляет собой законченный, испытанный, готовый к эксплуатации агрегат. Завод-изготовитель выпускает установки с опломбированными клапанами, органами регулирования, разъемами корпусов компрессора, упругой муфтой, компрессорным электродвигателем и шкафами автоматики.
 
В процессе монтажа и запуска установки на объекте у заказчика распломбируется только упругая муфта. Остальные пломбы разрешается снимать лишь в случае разрегулирования клапанов или выявления неполадок в работе компрессора или элементов системы автоматики. Следует отметить, что в конструкции компрессоров наряду с использованием обычных радиальных графитовых уплотнений с запирающим газом или жидкостью применяются герметичные торцевые уплотнения. Конструкция компрессоров обеспечивает возможность получения различных производительностей на одном базовом размере компрессора за счет изменения передаточного отношения встроенного зубчатого мультипликатора (рис. 7.15,а).
1   Диапазон изменения окружной скорости на наружном диаметре ведущего ротора составляет 30—50 м/с.Зависимость удельной мощности от окружной скорости приводится на (рис. 7.15,6) для компрессора придавлении нагнетания 0,8 МПа., Из этой зависимости видно, что оптимальная окружная скорость состав-ляет 35—40 м/с. Однако отклонение от оптимума в диапазоне 40—50 м/с незначительно увеличивает удельную мощность.
 При повышении давления нагнетания более 0,9 МПа одноступенчатый компрессор становится неэффективным в связи со значительным
уменьшением КПД. Переход в этом случае на двухступенчатое сжатие повышает КПД компрессора и снижает потребляемую мощность.Компрессоры приводятся во вращение от электродвигателя в стационарных установках или от карданного вала двигателя внутреннего сгорания при помощи клиноременной передачи в транспортных установках.  Для увеличения частоты вращения ведущего ротора служит вариатор скорости. Особенность конструкции компрессоров — применение высокооборотных подшипников качения, работающих при частоте вращенияведущего ротора 10000—14 000 об/мин, что позволило получить достаточно высокий КПД для такого типа машин. Применение глушителя на всасывании, единого звукоизолирующего 2
кожуха для компрессора и двигателя позволило достигнуть уровня шума ниже 80 дБ на расстоянии 1м от установки.
  На
(рис. 7.16) приведены типичные зависимости температуры нагнетания, производительности и по-требляемой мощности от частоты вращения роторов компрессора при сжатии воздуха (/) и газа (2) мо-лекулярной массой 17 и показателем адиабаты k — 1,3. Так как газ легче воздуха, то компрессор, егосжимающий, имеет более низкую производительность, чем при сжатии воздуха.В Советском Союзе выпускалась компрессорная установка, предназначенная для сжатия хлора напредприятиях химической промышленности. Режим работы установки — непрерывный, круглосуточный.В состав компрессорной установки входят следующие блоки: компрессорный агрегат, газоохладители,глушители шума, система автоматики. Компрессорный агрегат — единый блок, смонтирован на общейраме — маслобаке. На раме агрегата смонтирован электродвигатель с двухсторонним выводом вала для привода двух степеней компрессора и все основные элементы системы.
  Компрессорная установка на давление нагнетания 0,5 МПа выполнена двухступенчатой в связи с тем, что температура сжимаемого хлора
не должна превышать 110°С. При более высокой температуре значительно возрастает химическая ак-тивность хлора.   Для охлаждения хлора первой и второй ступеней сжатия предусмотрены промежуточный и концевойводяные газоохладители. На входе и выходе каждой ступени сжатия установлены глушители шума ак-тивного типа, позволившие снизить общий уровень звукового давления до 85 дБ на расстоянии 1 м
. В уста-новках для сжатия хлора температура в процессе сжатия не должна превышать 110°С, поэтому в слу-чае увеличения степени повышения давления в ступени применяется впрыск жидкого хлора.Представляют интерес данные о моноблочных воздушных компрессорах водозаполненного типа. В этихкомпрессорах в полость сжатия впрыскивается в больших количествах вода, что обеспечивает низкуютемпературу нагнетания. Вода так же уплотняет зазоры, хотя в значительно меньшей степени, чем масло.   Компрессор оснащен влагоотделителем, благодаря чему вода может повторно использоваться, охлажда-ясь в теплообменнике. К преимуществам этого компрессора относится очистка газа водой от загрязняю-щих примесей, возможность использования для сжатия водорода и гелия. В отличие от маслозаполненногов этом компрессоре имеются шестерни связи. Для предотвращения коррозии роторы и корпус изготов-ляются из коррозионно-стойких сплавов. При снижении производительности до 40 % от номинальной потреб-ляемая мощность снижается пропорционально уменьшению производительности. Поэтому в тех случаях, когда компрессор в течение значительного времени должен работать при неполной загрузке, применение золотникового регулирования производительности нецелесообразно, несмотря на некоторое усложнение конструкций компрессора.
  За рубежом разработан и выпускается однороторный винтовой компрессор (рис. 7.17). Собственнокомпрессор состоит из чугунного литого корпуса с горизонтальным разъемом, бронзового винта-ротора,двух отсечных колес-шестерен и подшипников. Стальные шестерни покрыты с торцевой рабочей сторо-ны тонкой пластиковой шестерней, выдерживающей рабочую температуру до 300 °С, с гарантийным сро-ком службы 18 ООО ч. Воздух в винтовые полости поступает через торцевые прорези в роторе. По сравнению с двухроторной конструкцией сопротивление на всасывании значительно меньше, так как нет ограниченных по размерам окон всасывания. Зубья отсечной шестерни при вращении ротора поочередно отсекают винтовыеполости от полостей всасывания, и с этого момента начинается процесс сжатия. К моменту окончания сжа-тия данная винтовая полость подходит к отверстию в верхней части корпуса, через которое сжатый воз-дух поступает в нагнетательную полость. Сжатие происходит параллельно в двух противоположных винтовыхполостях, что позволяет уравновесить радиальные силы. Полость между корпусом и торцом вцнта состороны нагнетания сообщается с полостью всасывания, чем достигается разгрузка от осевых сил (рис. 7.17, в).  Незначительные радиальная и осевая нагрузки позволяют эксплуатировать коренные подшипники беззамены в течение 20 000 ч. Опоры валов отсечных шестерен имеют двойной упорно-опорный ша-риковый подшипник и опорный роликовый. В компрессоре имеется один узел уплотнения, устанавли-ваемый со стороны приводного вала (сторона нагнетания).
3
Сообщается о следующих преимуществах однороторного винтового компрессора по сравнению с двухроторной конструкцией:
1. Уравновешенность радиальных и осевых сил, что обеспечивает увеличение срока службы коренных под-шипников приблизительно в 6 раз;
2. Высокий КПД (выше на 10—15%);

3. Низкая металлоемкость (20 кг/м3/мин);
4. Низкая температура сжатого воздуха (ниже примерно на 15°С), что позволяет увеличить срок службы минерального масла до 2000 ч и синтетического — до 8000 ч;
5. Низкий уровень звукового давления— на 10—15дБ(А);
6. Простота конструкции и технологии изготовления;
7. Возможность сжатия газа в одной ступени до отношения давлений 25 и более без существенного снижения КПД.