Тема 6 Центробежные нагнетатели

Нагнетателями природных газов принято называть лопаточные компрессорные машины с соотношением давления сжатия свыше 1,1 и не имеющие специальных устройств для охлаждения газа в процессе его сжатия.

Нагнетатель каждого агрегата является машиной центробежного типа. Движение газа и повышение давления в проточной части нагнетателя происходит за счет создания поля центробежных сил в рабочем колесе, обеспечивающего движение газа от центра колеса к его периферии и за счет преобразования кинетической энергии газа в потенциальную (энергию давления). Ротор приводится во вращение двигателем.

Все нагнетатели условно можно разделить на два класса: неполнонапорные и полнонапорные. Первые, имеющие степень повышения давления в одном нагнетателе 1,25–1,27, используются при последовательной схеме компримирования газа на КС, вторые – полнонапорные, имеющие степень повышения давления 1,35–1,51, используются при коллекторной схеме обвязки компрессорной станции.

Важной характеристикой нагнетателя является его производительность. Применительно к газопроводу различают объемную , м /мин, массовую , кг/ч и коммерческую подачу газа , млн·нм /сут. – объемная подача газа, – массовая подача, характеризующая количество газа, протекающее в единицу времени через сечение всасывающего патрубка. Коммерческая подача  определяется по параметрам состояния во всасывающем патрубке, приведенным к нормальным физическим условиям ( = 20 °С; = 0,101 МПа).

Используемые на КС, ДКС, ПХГ, СОГ нагнетатели по конструктивному исполнению являются одно- и многоступенчатыми. В общем случае проточная часть ступени нагнетателя состоит из четырех элементов: входное устройство, рабочее колесо, диффузор и выходное устройство.

На рисунке 18 представлена конструкция одноколесного неполнонапорного нагнетателя Н-370-18-1.

Рисунок 18 – Конструкция нагнетателя Н-370-18-1

На рисунке обозначены: 1 – корпус, 2 – крышка, 3 – лопаточный диффузор, 4 – ротор, 5 – стакан, 6 – торцевое уплотнение, 7 – опорный подшипник, 8 – корпус подшипника, 9 – опорно-упорный подшипник, 10 – кожух, 11 – муфта, 12 – резиновое кольцо.

На рисунке 19 представлена конструкция двухколесного полнонапорного нагнетателя 325ГЦ2.

 

Рисунок 19 – Конструкция нагнетателя 325ГЦ2

На рисунке обозначены: 1 – корпус, 2 – крышка, 3 – крышка, 4 – корпус внутренний, 5 – ротор, 6 – улитка, 7 – диафрагма, 8 – шпонка, 9 – уплотнение торцевое, 10 – подшипник опорно-упорный магнитный, 11 – подшипник опорный магнитный, 12, 13 – кольцо разрезное, 14, 15, 17, кольцо уплотнительное, 16 – думмис, 18 – кронштейн, 19 – гайка, 20 – шпилька, 21 – винт, 22 – трубопровод уравнительной линии, 23 – трубопровод задуммисной линии.

В центробежных компрессорах применяют динамический способ сжатия. Сначала газ разгоняют до больших скоростей в лопаточных аппаратах рабочих колес, а затем движение искусственно затормаживают в расширяющихся (диффузорных) каналах, в результате чего силы инерции потока газа сближают молекулы газа, повышая тем самым давление. Поэтому иногда этот способ называется инерционным.

При использовании двух и более колес в нагнетателе увеличивается нагрузка на упорный подшипник. Для уравновешивания осевой силы иснижения этих нагрузок применяется разгрузочный поршень – думмис, который жестко крепиться на валу за вторым рабочим колесом.

При соединении полости всасывания нагнетателя и задуммисной полости наружным трубопроводом, то в результате разницы давлений, действующих на думмис, появляется уравновешивающая сила, направленная противоположно осевому усилию и действующая на думмис.

Подшипники ЦБН

Опорой ротора нагнетателя являются подшипники. На сегодняшний день существуют два типа подшипников, применяемых в ЦБН: подшипники скольжения и магнитные подшипники (магнитный подвес).

При применении подшипников скольжения нагнетатель имеет собственную маслосистему, или объединенную маслосистему с ГТУ. В подшипниках скольжения создается масляный клин, обеспечивающий вращение ротора ЦБН на больших оборотах.

В магнитных подшипниках ЦБН применен принцип подвешивания ротора в магнитном поле, создаваемом электромагнитами, как показано на рисунке 20. Применение активного магнитного подвеса позволило отказаться от использования маслосистемы нагнетателя и избавиться от ряда проблем, связанных с этим (расход масла, утечки масла, попадание масла в транспортируемый газ). На сегодняшний день использование магнитного подвеса является более перспективным.

Рисунок 20 – Принципиальная схема магнитного подвеса

Подшипник опорный магнитный воспринимает радиальные нагрузки ротора компрессора. Подшипник установлен на крышке компрессора со стороны привода.

Подшипник опорно-упорный магнитный, двухсторонний (по осевым нагрузкам) воспринимает радиальные и осевые нагрузки ротора компрессора. Подшипник опорно-упорный магнитный установлен на крышке компрессора со стороны свободного конца вала. Подшипник включает в себя опорный и упорный подшипники. Расположение магнитных подшипников показано на рисунке 21.

Рисунок 21 – Схема расположения магнитных подшипников на роторе ЦБН

В состав магнитных подшипников входят:

– магнитопровод роторный, который напрессован на вал ротора;

– статорные узлы и детали, которые образуют подшипниковую камеру;

– система управления магнитным подвесом.

Подшипник соединен с СУМП информационными и силовыми кабелями.

Продувка и охлаждение деталей подшипниковой камеры производится воздухом, который поступает через специальный канал в крышке компрессора.