Центробежный многоступенчатый компрессорный агрегат
CENTRIFUGAL MULTI-STAGE COMPRESSOR UNIT

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в установке дожимного компрессора, повышающего давление, например, от низкого давления городской газовой сети до давления, необходимого для работы газотурбинного двигателя, а также компрессора смешанного хладагента для нужд завода по сжижению природного газа.
Известен многоступенчатый компрессорный агрегат, содержащий многоступенчатые компрессоры с рабочими колесами, подключенными последовательно в направлении потока с параллельными осями компрессоров, охладители газа между ступенями агрегата, мультипликатор с ведущей шестерней, установленной на валу привода, и ведомыми шестернями, соединенными с валами компрессоров, установленных на подшипниках, размещенных в корпусах, лабиринтные и торцевые уплотнения, масляную систему (патент РФ №2303713, опубл. 2005 г.).
Недостатком известного агрегата является недостаточные газодинамические характеристики агрегата при его эксплуатации, ввиду того, что секции каждого компрессора имеют одинаковую частоту вращения роторов. Это не дает возможности эксплуатировать отдельно каждый компрессор в оптимальном режиме. Такая конструкция также не позволяет проводить ревизию и ремонт компрессоров в случае использования в качестве секций компрессоров, корпусов сжатия с вертикальным разъемом типа «баррель».
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является улучшение газодинамических характеристик агрегата, содержащего многоступенчатые компрессоры с корпусами сжатия его секций с вертикальным разъемом типа «баррель», путем обеспечения возможности использования в составе каждого из компрессоров ступеней с различными номинальными оборотами, при одновременном улучшении эксплуатационных характеристик агрегата, за счет упрощения проведения ревизии, монтажа и демонтажа компрессоров агрегата.
Технический результат достигается тем, что в центробежном многоступенчатом компрессорном агрегате, содержащем параллельно установленные многоступенчатые компрессоры, каждый из которых состоит из двух соединенных между собой выходными улитками секций с несколькими рабочими колесами, мультипликатор с ведущей шестерней, установленной на валу привода, и ведомыми шестернями, установленными на ведомых валах мультипликатора, соединенных с валами секций компрессоров, секции каждого компрессора установлены на ведомых валах мультипликатора с противоположных сторон от корпуса мультипликатора, причем валы обеих секций смещены относительно друг друга и связаны установленными на них ведомыми шестернями, при этом одна из этих ведомых шестерен связана с ведущей шестерней.
Установка секций каждого компрессора на ведомых валах мультипликатора с противоположных сторон от корпуса мультипликатора со смещением валов обеих секций относительно друг друга, связанных между собой через установленные на них ведомые шестерни, одна из которых связана с ведущей шестерней, обеспечивает возможность использования секций компрессоров с различной частотой вращения ротора, добиваясь этим работы компрессорного агрегата в оптимальном режиме по производительности, степени сжатия и коэффициенте полезного действия. Кроме того, в предлагаемом агрегате при использовании в компрессорах корпусов сжатия его секций с вертикальным разъемом типа «баррель» существенно сокращается объем работ при проводимых ремонтных работах и ревизиях, поскольку монтаж/демонтаж секций компрессоров производится без проведения каких-либо дополнительных работ, что повышает эксплуатационные возможности компрессорного агрегата.
Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлена общая схема центробежного многоступенчатого компрессорного агрегата, на фиг 2 - представлена схема демонтажа роторов из всех секций компрессоров агрегата.
Предлагаемый центробежный многоступенчатый компрессорный агрегат содержит многоступенчатые компрессоры с секциями 1, 2, 3, 4, мультипликатор 5 с ведущей шестерней 6, установленной на валу привода 7, и ведомыми валами с установленными на них шестернями 8, 9, 10, 11. Концы каждого ведомого вала выставлены наружу с противоположных сторон от корпуса мультипликатора 5, а присоединение секций 1, 2, 3, 4 компрессоров к мультипликатору 5 осуществляется присоединением концов валов 12, 13, 14, 15 к концам каждого ведомого вала шестерни 8, 9, 10, 11. Шестерни 8 и 10 и шестерни 9 и 11 находятся в зацеплении между собой так, что оси валов секций каждого компрессора, на которых размещены эти шестерни, смещены относительно друг друга. В свою очередь, шестерни 10 и 11 находятся в зацеплении с ведущей шестерней 6.
Все секции 1, 2, 3, 4, компрессоров соединены системой газовой коммуникации, включающей в себя охладители газа 16, 17, 18, 19, вентилятор 20, магистраль 21 подачи сжимаемого газа в агрегат, расходомерный участок 22, фильтр-сепаратор 23, магистраль 24 подачи сжатого газа потребителю от последней секции 4 компрессора и магистраль 25 перепуска газа через охладитель 19 по магистрали 26 во входную магистраль 21, то есть на вход в агрегат.
Секции 1, 2, 3, 4 компрессоров содержат корпуса сжатия с вертикальным разъемом типа баррель с размещенным в них роторами 27, 28, 29, 30 (фиг. 2) в виде установленных на валу рабочих колес.
Работа предлагаемого центробежного многоступенчатого компрессорного агрегата осуществляется следующим образом.
Газ по магистрали 21 поступает в расходомерный участок 22, затем в фильтр-сепаратор 23 и на вход улитки секции 1 компрессора. Привод 7 вращает ведущую шестерню 6 и ведомые вал шестерни 8, 9, 10, 11 мультипликатора и соединенные с ними валы 12, 13, 14, 15 роторов 27, 28, 29, 30. Сжатый газ из секции 1 по магистрали поступает для охлаждения в охладитель 16. После охлаждения газ направляют в секцию 2, где газ сжимают до более высокого давления и нагретый газ подают в охладитель 17, откуда его направляют в секцию 3, где, после сжатия, направляют в охладитель 18 и далее в секцию 4. В секции 4 газ сжимается до заданного давления и по магистрали 24 направляется к потребителю. Вследствие необходимости регулирования режимов в магистралях потребителя, в магистраль 24 может поступить избыточный расход газа. В этом случае часть газа по магистрали 26 сбрасывают в магистраль 21 на вход в агрегат.
Таким образом, в предлагаемом компрессорном агрегате крутящий момент от валов шестерен 8, 9, 10, 11 мультипликатора 5 передается непосредственно на валы 12, 13, 14, 15 роторов в отличие от известных схем агрегатов с последовательной установкой секций, где крутящий момент от валов ведомых шестерен передается на валы роторов секций компрессоров, соединенных с мультипликатором, и уже далее через эти валы на валы последующих секций. Вместе с тем, основное преимущество заявляемого агрегата заключается в том, что при размещении секций компрессоров с обеих сторон от корпуса мультипликатора появляется возможность использовать компрессоры с различной частотой вращения ротора, добиваясь этим работы компрессорного агрегата в оптимальном режиме по производительности, степени сжатия и коэффициенте полезного действия.
Кроме того, одним из преимуществ данной предлагаемой схемы является то, что присоединение компрессоров к мультипликатору осуществляется присоединением концов валов секций каждого компрессора с вертикальным разъемом типа «баррель», что существенно сокращает объем работ при проводимых ремонтных работах и ревизиях. Из фиг. 2 наглядно видно, что в предлагаемом компрессорном агрегате проведение ревизии, монтаж и демонтаж не требует дополнительных работ, и извлечение роторов производится беспрепятственно по направлениям стрелок.