Система маслообеспечения подшипников компрессора

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к газоперекачивающим агрегатам, и может быть использована на компрессорных станциях газопровода в качестве устройства, обеспечивающего подачу масла к подшипникам компрессора.
Известна система маслообеспечения подшипников, взятая за прототип и содержащая маслобак, насос, маслоохладитель, демпферный бак (см., например, Вишнивецкий М.Г. Совершенствование систем аварийного маслоснабжения турбин: Обзор. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1989. - 40 с., ил. (Энергетическое машиностроение. Сер. 3. Вып. 3, с. 1-5). Демпферный бак служит для компенсации временного падения давления в случае выхода из строя насоса для подачи масла до момента подключения резервного насоса, а также для обеспечения смазки подшипников при полном обесточивании сети электропитания. Характерной особенностью такой масляной системы является то, что демпферный бак устанавливается выше уровня подшипниковых опор, а масло из демпферного бака поступает самотеком к подшипникам на выбеге ротора.
Недостатком данной системы является сложность монтажа и эксплуатации при необходимости установки демпферного бака на большой высоте для поддержания требуемых характеристик расхода и давления масла во время аварийного выбега ротора, что снижает надежность работы системы.
Известен аккумулятор масла центробежного компрессора (патент РФ №2217625), содержащий корпус, крышку и установленные параллельно клапаны для выпуска газа. Аккумулятор предназначен для хранения масла систем уплотнения и маслоснабжения центробежных компрессоров.
Работает аккумулятор масла следующим образом. Перед пуском компрессора включаются насосы, и заполняется маслосистема компрессора. При заполнении аккумулятора маслом из него вытесняется воздух (газ) в линию сброса загазованного масла из уплотнений компрессора через расположенные в верхних точках аккумулятора шариковый и поплавковый клапаны, которые при прохождении через них воздуха (газа) открыты. Когда масло заполнит всю полость аккумулятора, оно прижимает шарик и поплавок клапанов к седлу, запирая тем самым проход через них масла.
В случае аварийной остановки насосов происходит падение уровня масла и давления в аккумуляторе, вследствие чего шариковый и поплавковый клапаны открываются, а масло вытесняется под давлением поступающего газа.
Недостаток данного аккумулятора заключается в контакте масла с газом, а также в возможном расходовании поступающего в него газа через магистраль маслообеспечения компрессора.
Известна система уплотнения и смазки нагнетателя газоперекачивающего агрегата (патент РФ №2285825). Система содержит масляный бак, насос уплотнения, фильтры тонкой очистки, аккумулятор масла, регулятор перепада давления. Характерной особенностью такой масляной системы является то, что клапаны аккумулятора масла связаны с линией высокого давления сброса загазованного масла из полостей уплотнений компрессора, а требуемое давление уплотнений устанавливается за счет дросселирования части поступающего с аккумулятора масла через регулятор перепада давления в маслобак. При этом назначением регулятора перепада давления в такой масляной системе является поддержание постоянного перепада давления «масло-газ» таким образом, чтобы давление масла во время нормальной работы компрессора превышало давление газа в полостях уплотнений на заданную величину.
В случае аварийной остановки насосов происходит падение уровня масла и давления в аккумуляторе, вследствие чего шариковый и поплавковый клапаны открываются, а масло вытесняется под давлением газа, поступающего из полостей уплотнений компрессора. Перепад давления «масло-газ» в таком случае обеспечивается только за счет высоты установки аккумулятора относительно полостей уплотнений компрессора.
Однако данную масляную систему, в которой используется газ высокого давления из полостей уплотнений компрессора для вытеснения масла из аккумулятора во время аварийного выбега, невозможно использовать в системах смазки подшипников, рассчитанных на низкое давление, поскольку в случае прорыва высокого давления из-за выхода из строя какого-либо элемента произойдет авария. Еще одним недостатком является то, что работа данной масляной системы, рассчитанной на поддержание требуемого перепада давления «масло-газ» в уплотнительных полостях компрессора посредством регулятора перепада давления, что не допускает ее использования в системах смазки подшипников, рассчитанных на определенное номинальное значение давления и расхода масла.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы системы маслообеспечения подшипников компрессора, в частности, во время аварийного выбега ротора.
Технический результат заключается в том, что повышается надежность работы системы маслообеспечения подшипников компрессора во время аварийного выбега ротора за счет того, что масло из аккумулятора вытесняется под давлением газа, подаваемого из ресивера в газовую полость аккумулятора и поддерживаемого на требуемом номинальном уровне с помощью регулятора давления (с нормально открытым клапаном).
Технический результат достигается тем, что в системе маслообеспечения подшипников компрессора, содержащей маслобак, насос, маслоохладитель, аккумулятор масла, установлен ресивер, газосвязанный с аккумулятором масла через регулятор давления (с нормально открытым клапаном). При этом в аккумуляторе масла может быть установлена подвижная перегородка, разделяющая его на газовую и масляную полости. Параллельно регулятору давления (с нормально открытым клапаном) установлен обратный клапан, соединенный с ресивером и газовой полостью аккумулятора масла.
Установка ресивера, газосвязанного с аккумулятором масла через регулятор давления (с нормально открытым клапаном), позволяет поддерживать требуемый уровень давления в газовой и масляной полостях аккумулятора масла в момент, когда падает или отсутствует давление, создаваемое насосом, что обеспечивает подачу масла на подшипники компрессора с номинальными параметрами, защищая их от перегрева. Кроме того, избыточное давление, создаваемое в аккумуляторе масла с помощью подаваемого из ресивера газа, значительно превышает давление высоты гидростатического столба, обеспечиваемого высотой установки аккумулятора относительно подшипниковых опор компрессора, что позволяет размещать его ниже, упрощая тем самым монтаж и эксплуатацию системы.
Установка подвижной перегородки в аккумуляторе масла позволяет исключить контакт масла с газом, а также расходование газа в магистраль смазки подшипников компрессора.
Установка обратного клапана, соединенного с ресивером и газовой полостью аккумулятора масла параллельно регулятору давления (с нормально открытым клапаном), позволяет осуществить через него обратную закачку газа в ресивер из газовой полости аккумулятора во время его заполнения маслом, чтобы привести систему в состояние исходной готовности, необходимой для дальнейшей работы.
Все выше перечисленное позволяет создать более надежную и более простую с точки зрения монтажа и эксплуатации систему маслообеспечения подшипников компрессора, способную поддерживать требуемый уровень давления в масляной полости аккумулятора масла при нормальной работе и во время аварийного выбега ротора, когда падает или отсутствует давление, создаваемое насосом, что гарантированно обеспечивает подачу масла на подшипники компрессора с номинальными параметрами, защищая их от перегрева.
На чертеже изображена схема системы маслообеспечения подшипников компрессора.
Система маслообеспечения подшипников компрессора 1 содержит маслобак 2, насос 3, регулятор давления с нормально закрытым клапаном 4, маслоохладитель 5, масляные фильтры 6, обратный клапан 7, аккумулятор масла 8 с установленной в нем подвижной перегородкой 9, ресивер 10, регулятор давления с нормально открытым клапаном 11, обратный клапан 12, дросселирующее устройство 13, запорное устройство 14, датчики давления 15.
Работа данной системы маслообеспечения подшипников компрессора заключается в следующем:
1. Заполнение аккумулятора масла
При закрытом запорном устройстве 14 масло из маслобака 2 с помощью насоса 3 подается через маслоохладитель 5, масляные фильтры 6 и обратный клапан 7 под давлением в масляную полость аккумулятора масла 8, вытесняя при этом через подвижную перегородку 9 и обратный клапан 12 газ из газовой полости аккумулятора масла в ресивер 10. Заполнение аккумулятора масла происходит с повышением давления до значения настройки дросселирующего устройства 13, через которое при превышении данного давления в аккумуляторе масло сливается в маслобак. Контроль заполнения аккумулятора масла может осуществляться с помощью датчиков давления 15.
2. Режим нормальной работы компрессора
После заполнения аккумулятора масла и перед запуском компрессора 1 открывается запорное устройство 14, через которое включается в работу регулятор давления с нормально закрытым клапаном 4, снижающий давление в системе до номинального значения. При этом дросселирующее устройство 13, настроенное на более высокое давление, закрывается и перестает сливать масло в маслобак, а масло поступает к опорам подшипников компрессора, через которые потом сливается в маслобак.
3. Режим аварийного останова компрессора
В момент, когда давление в системе падает ниже номинального значения, в работу включается регулятор давления с нормально открытым клапаном 11, который стравливает газ из ресивера в газовую полость аккумулятора масла, создавая и поддерживая в нем необходимое давление. При этом поступающий газ через подвижную перегородку вытесняет масло из масляной полости аккумулятора к подшипниковым опорам компрессора и обеспечивает выбег ротора с номинальными параметрами.
Применение данной полезной модели обеспечивает стабильность работы системы маслообеспечения подшипников компрессора и позволяет повысить надежность ее работы во время аварийного выбега ротора.