Відцентровий нагнітач

Корисна модель розповсюджується на галузь компресоробудування для газової промисловості, призначена для транспортування природного газу по магістральному газопроводу. Корисна модель відноситься до елементів проточної частини відцентрових нагнітачів компресорних станцій (КС) для транспортування природного газу по магістральним газопроводам (МГ), а також інших газоподібних середовищ по трубопроводам і дозволяє зменшити енергоспоживання шляхом конструктивної зміни. Відомий відцентровий нагнітач типу 280-11-2, де передбачена можливість регулювання продуктивності двома змінними робочими колесами з зовнішнім діаметром (D1) 564мм і 590мм при сталій їх ширині (В) [3-5]. Недоліком відомій конструкції є обмеженість ступені стиснення 1,2 [6] та невеликий діапазон регулювання продуктивності. Найбільш близький до заявляемого є відцентровий нагнітач типу 280-12-7 в складі газоперекачувального агрегату з приводом від синхронного електродвигуна СТД-4000 з постійною не регулюємою частотою обертів. Підвод газу до робочого колеса ротору є осьовий, здійснюється по циліндричному патрубку, який шляхом зварювання закріплений до всмоктуючого фланця нагнітача. Ущільнення по торцю ротору забезпечується обоймою, виготовленою за одне ціле із алюмінієвого сплаву. Ущільнюючим органом служать гребні, які виконані як на внутрішній поверхні обойми так і відповідно на покривному диску колеса [1, 2]. Даний тип нагнітача з електроприводом прийнято за прототип. Цей нагнітач має недоліки: - неможливість регулювання продуктивності нагнітача при нерозрахункових відборах газ у за нагнітачем по мережі газопроводів із-за відсутності змінних робочих колес, з'ємних частин елементів проточної частини, а також неможливості регулювання частоти обертів; - робота агрегату з вимушеною рециркуляцією газу, що призводить до неоптимального режиму роботи газотранспортної системи (ГТС) в цілому; - неефективні витрати електроенергії в зв'язку з вимушеною рециркуляцією. В основу корисної моделі поставлена задача розробки відцентрового нагнітача шляхом удосконалення його конструктивних елементів, яке дозволить регулювати продуктивність нагнітача, знизити енергозатрати. Розв'язання цієї задачі полягає в тому, що у запропонованому відцентровому нагнітачі, який включає робоче колесо, направляючий патрубок та торцеве ущільнення, ці елементи виконані з можливістю їх заміни в залежності від потрібної продуктивності нагнітача, торцеве ущільнення збірної конструкції з можливістю заміни алюмінієвої обойми, а направляючий патрубок виконаний у вигляді зрізаного конусу. Конструкція нагнітача поясняється кресленням. На Фіг.1. показаний розріз проточної частини нагнітача, на Фіг.2 вузол І Фіг.1. На фігурах показані наступні позиції креслення розрізу проточної частини відцентрового нагнітача: 1 - робоче колесо відцентрового нагнітача з діаметром колеса D1 та шириною лопатки В, 2 - покривний диск робочого колеса, 3 - корпус торцевого ущільнення, 4 - обойма торцевого ущільнення, 5 - патрубок направляючий з вихідним діаметром D0 та вхідним діаметром D2, 6 - болт для зняття торцевого ущільнення, 7 - болт для зняття направляючого патрубка, 8 - шайба, 9 - шайба, 10 - болт, 11 - кільце розрізне, 12 - кільце закладне. У нагнітачі змінена конструкція патрубку підводу газу до робочого колеса з необхідною величиною відношення діаметру отвору у покривному диску, або вихідного діаметру патрубка до вхідного діаметру патрубку (D0/D2), що залежить від продуктивності, тобто патрубок виконаний у вигляді зрізаного конусу. Констр укція патрубка у відмінність з прототипом закріплена болтами, що дає можливість заміни на інші в залежності від продуктивності. Торцеве ущільнення замінено на знімне стальне (замість цільного алюмінієвого) з запресованим у ньому алюмінієвою обоймою з лабіринтовим ущільненням (гребнями). Торцеве ущільнення виконано також з можливістю зніми обойми з гребнями в залежності від діаметрів гребешків на робочому колесі та діаметру отвору у покривному диску. У нагнітача використовуються змінні робочі колеса з різною продуктивністю, у яких Д1=600мм (постійна), а інші геометричні розміри: ширина лопатки на вході і виході, діаметр отвору у покривному диску та їх співвідношення є функцією від продуктивності нагнітача. Для наочності приведений приклад зміни продуктивності відцентрового нагнітача. На двох послідовно встановлених КС знаходяться два різних типа ГПА: СТД з продуктивністю 13 млн.м 3 газу на добу і ГПА-Ц-6,3/125 - 4 млн.м 3 на добу. По режиму роботи газотранспортної системи на КС з агрегатами ГПА-Ц-6,3/125 залишається в роботі тільки один агрегат і відбирається лише 4 млн. м 3 газу на добу. Ре шта газу, що компримується на КС з агрегатом СТД-4000, тобто 9 млн. м 3 із 13 млн. м 3, рециркулюється на "кільце". Враховуючи обставини, що регулювання продуктивності на ГПА СТД-4000 не передбачено, з метою зменшення на КС неефективних витрат електроенергії на компримування надлишкових обсягів газу зменшуємо продуктивність агрегату СТД-4000 шляхом зміни геометричних параметрів проточної частини нагнітача. Для цього виконаємо розрахунок проточної частини нагнітача з продуктивністю 6 млн. м 3 на добу. Потужність при цьому складає 2140 КВт. Для забезпечення даної умови потрібно у нагнітачі встановити: - направляючий патрубок підводу газу до робочого колеса, який виконаний у вигляді зрізаного конусу з відношенням D0/D2=0,64 та з'єднати його з всмоктуючим фланцем нагнітача за допомогою болтів; - робоче колесо, яке має такі відношення: ширина лопатки до діаметру колеса (B/D1)- 0,027, діаметр отвору у покривному диску до діаметру колеса (D0/D1)-0,32 з числом лопаток 15 шт (замість 20 шт), - торцеве ущільнення: стальний корпус з запресованою в неї алюмінієвою обоймою. Для установки цих елементів до відцентрового нагнітача потрібно: 1. Від'єднати від нагнітача всмоктуючий фланець (Фіг.2). 2. Відрізати від всмоктуючого фланця циліндричний патрубок підводу газу до колеса ротору і на це місце за допомогою болтів 7 закріпити конічний патрубок 5, попередньо виконавши у фланці свердлення отворів та нарізку різьби. 3. Відгвинтити болти 6, демонтува ти ущільнення 3. 4. Відгвинтити болти 10, демонтувати розрізне кільце 11 та кільце закладне 12. 5. Вивести з корпусу нагнітача робоче колесо 1 з валом (ротор). 6. Завести в корпус нагнітача ротор з модернізованим, колесом 1, виконати укладку в підшипники, відцентрувати та з'єднати з валом редуктора. 7. Завести в корпус нагнітача кільце закладне 12 та розрізне кільце 11, закріпити їх болтами 10. 8. Установити нове торцеве ущільнення колеса 3. 9. Приєднати до корпусу нагнітача всмоктуючий фланець. Така конструкція нагнітача спрямована на зменшення споживання електроенергії при роботі, наприклад, відцентрового нагнітача типу 280 з приводом від синхронного електродвигуна типу СТД-4000 з постійним числом обертів на режимах, при яких продуктивність серійного нагнітача значно більше від обсягу відбору газ у за ним. Джерела інформації: 1. Паспорт "Нагнетатель типа 280-12-7", заводской номер №478, год выпуска 1983, Хабаровский завод энергетического машиностроения, стр.3. 2. "Нагнетатель 280-12-7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 400Н-ТО, Хабаровский завод энергетического машиностроения, 1973, стр. 4-16, рис. 1. 3. Могильницкий И.П. "Машинист газотурбинного агрегата", М. "Недра", 1973, стр.97. 4. Лебедев-Цветков Ю.Д. "Оборудование и рабочие процессы газотурбинных компрессорных станций", М. "Недра", 1966, стр.16. 5. Альбом приведенных характеристик нагнетателей типа 280 Невского завода им. В.И.Ленина, М., 1964, ВНИИГаз. 6. Деточенко А.В. "Сп утник газовика", М., "Недра", 1978, стр. 208.