КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ УГЛОВОЙ ДОЖИМАЮЩИЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ

Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой угловой дожимающий двухступенчатый предназначен для увеличения давления сжатых газов, в частности природного газа, используемого в качестве энергоносителя в различных отраслях промышленности.
Предшествующий уровень техники.
Известен компрессор поршневой двухступенчатый двухрядный с прямоугольным расположением цилиндров, содержащий силовой привод, базу, цилиндровую группу, поршневую группу, рабочие клапаны, межступенчатый и концевой теплообменники, систему газопровода, систему водопровода и систему автоматики. При этом каждый из теплообменников содержит по крайней мере три параллельно соединенных вертикальных холодильника. Кроме того холодильники выполнены кожухотрубчатыми, причем каждый холодильник разделен перегородкой на полость горячего воздуха и полость холодного воздуха. При этом масса компрессора без силового привода и теплообменников равна 7900 кг (патент РФ на полезную модель №121013, МПК F04B 25/00, опубл. 2012 г., [1]).
Недостатком аналога [1] является его большая масса. Этот недостаток обусловлен тем, что каждый теплообменник содержит по крайней мере три параллельно соединенных вертикальных кожухотрубчатых холодильника, обладающих относительно большой массой и габаритами. При размещении такого компрессора на отдельной раме, возникают трудности с компоновкой компрессора и его вспомогательного оборудования, а нагрузка на раму возрастает. При этом повышаются трудозатраты на сборку и монтаж компрессора.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является обеспечение компактности и сниженной массы компрессора, при одновременном обеспечении возможности его размещения на раме.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой угловой дожимающий двухступенчатый содержит силовой привод, цилиндры первой и второй ступеней, межступенчатый и концевой газоохладители. При этом цилиндр первой ступени расположен в вертикальном ряду, а цилиндр второй ступени расположен в горизонтальном ряду. Кроме того:
- силовой привод выполнен в виде продуваемого электродвигателя, ротор которого посажен на коленчатый вал компрессора;
- газоохладители выполнены в виде теплообменников «труба в трубе» и расположены горизонтально за горизонтальным рядом компрессора торцами вблизи силового привода;
- компрессор содержит вентилятор, расположенный за газоохладителями вблизи силового привода, и соединенный со входом воздуха привода воздуховодом.
Компрессор предпочтительно содержит раму, на которой закреплены силовой привод, станина, газоохладители и вентилятор.
На раме предпочтительно закреплены размещенные за газоохладителями в одном ряду с вентилятором шкаф управления и силовой шкаф. При этом силовой шкаф электрически соединен с силовым приводом.
Рама преимущественно состоит из сваренных между собой продольных и поперечных металлических балок.
Ось вентилятора может быть параллельна оси цилиндра второй ступени.
Воздуховод желательно выполнен полужестким.
Компрессор содержит станину с вертикальным и горизонтальным фонарями, при этом на вертикальном фонаре станины предпочтительно закреплен первый дистанционный фонарь, а на горизонтальном фонаре станины закреплен второй дистанционный фонарь. При этом цилиндр первой ступени закреплен на первом дистанционном фонаре, а цилиндр второй ступени закреплен на втором дистанционном фонаре.
В каждом дистанционном фонаре желательно размещена трубка, вход которой соединен с сальником штока, а выход закреплен в газовом отверстии на боковой поверхности дистанционного фонаря.
Компрессор содержит поршни и штоки, которые предпочтительно выполнены из антикоррозионного материала. При этом в корпусах цилиндров установлены гильзы, выполненные из антикоррозионного материала.
Компрессор преимущественно содержит систему смазки механизма движения.
Компрессор преимущественно содержит жидкостную систему охлаждения.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема компрессора поршневого углового дожимающего двухступенчатого (вид сбоку), на фиг.2 - вид А фиг.1.
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой угловой дожимающий двухступенчатый (фиг.1) предпочтительно выполнен без смазки цилиндров и сальников для подачи потребителю сжатого газа без включений масла. Компрессор содержит раму (1), силовой привод (2), базу, цилиндры первой и второй ступеней (12, 13), гильзы, первый и второй дистанционные фонари (10, 11), поршень первой ступени (14) со штоком (16), поршень второй ступени (15) со штоком (17), сальники (18), всасывающие и нагнетательные клапаны, межступенчатый газоохладитель (19), концевой газоохладитель, вентилятор (21), систему охлаждения компрессора, систему смазки механизма движения, шкаф управления (22) и силовой шкаф (23).
Рама (1) состоит из сваренных между собой продольных и поперечных металлических балок.
Силовой привод (2) закреплен на раме (1) и выполнен в виде продуваемого асинхронного электродвигателя, ротор которого посажен на коленчатый вал (7) компрессора. Продуваемое исполнение электродвигателя позволяет использовать компрессор в помещениях, где возможно оседание пыли и других нарушающих естественное охлаждение веществ на обмотках электродвигателя. Силовой привод (2) содержит вход воздуха (3) (фиг.2) и выход воздуха (не показано).
База компрессора содержит закрепленную на раме (1) станину (4) с вертикальным (5) и горизонтальным (6) фонарями, коленчатый вал (7), шатуны (8) и крейцкопфы (9). Вертикальный и горизонтальный фонари (5, 6) предпочтительно выполнены заодно со станиной (4) и предназначены для соединения станины (4) с дистанционными фонарями (10, 11).
Первый и второй дистанционные фонари (10, 11) выполнены в виде отдельных деталей и предназначены для предотвращения попадания масла из рамы в рабочие полости цилиндров первой и второй ступеней (12, 13). Для этой цели в каждом из дистанционных фонарей (10, 11) размещены маслослизывающий сальник и маслоотбойник (не показано). Первый дистанционный фонарь (10) закреплен на вертикальном фонаре (5), а второй дистанционный фонарь (11) закреплен на горизонтальном фонаре (6).
Цилиндры первой и второй ступеней (12, 13) предпочтительно выполнены двойного действия. Цилиндр первой ступени (12) закреплен на первом дистанционном фонаре (10), а цилиндр второй ступени (13) закреплен на втором дистанционном фонаре (11). Каждый из вышеуказанных цилиндров (12, 13) содержит две рабочие полости, окна для рабочих клапанов, водяную полость, вход и выход газа, полость всасывания и полость нагнетания. В корпусах цилиндров (12, 13) установлены гильзы (не показано), выполненные из антикоррозионного материала.
Поршни первой и второй ступеней компрессора (14, 15) и штоки (16, 17) выполнены из антикоррозионного материала. Такой выбор материала гильз, поршней (14, 15) и штоков (16, 17) обусловлен тем, что в сжимаемом газе может присутствовать влага, часть которой оседает на вышеуказанных деталях и при отсутствии смазки вызывает их коррозию.
Сальники (18) препятствуют утечке сжимаемого газа в месте выхода штоков (16, 17) из цилиндров (12, 13). Сальники (18) плотно прилегают к рабочим поверхностям возвратно-поступательно движущихся штоков (16, 17) и неподвижным стенкам цилиндров (12, 13).
Всасывающие клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочие полости цилиндров первой и второй ступеней (12, 13) в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального рабочего цикла. Нагнетательные клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ из рабочих полостей цилиндров (12, 13) в полости нагнетания и не пропускать его из полостей нагнетания в рабочие полости.
Межступенчатый газоохладитель (19) предназначен для охлаждения газа между первой и второй ступенями сжатия. Вход межступенчатого газоохладителя (19) соединен с выходом газа цилиндра первой ступени (12), а выход соединен со входом газа цилиндра второй ступени (13).
Концевой газоохладитель (20) предназначен для охлаждения газа после второй ступени сжатия. Вход концевого газоохладителя (20) соединен с выходом газа цилиндра второй ступени (15).
Межступенчатый и концевой газоохладители (19, 20) выполнены в виде теплообменников «труба в трубе», закреплены на раме (1) и расположены горизонтально за горизонтальным рядом компрессора, торцами вблизи силового привода (2).
Вентилятор (21) предназначен для обдува статора и ротора силового привода (2). Вышеупомянутый вентилятор (21) расположен за газоохладителями (19, 20) вблизи силового привода (2) и закреплен на раме (1). Ось вентилятора (21) может быть параллельна оси цилиндра второй ступени (13). Вентилятор (21) соединен со входом воздуха (3) силового привода (2) воздуховодом (24).
Система охлаждения компрессора выполнена жидкостной и предназначена для отвода выделяющейся при сжатии газа теплоты от цилиндров (12, 13), межступенчатого (19) и концевого (20) газоохладителей.
Система смазки механизма движения предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (7), шатунов (8) и крейцкопфов (9). Вышеупомянутая система смазки выполнена циркуляционной, от шестеренного насоса (не показано). Резервуаром для масла системы смазки механизма движения служит нижняя часть станины (4).
Шкаф управления (22) предназначен для управления работой компрессора. Вышеупомянутый шкаф (22) содержит блок управления и контрольно-измерительные приборы.
Силовой шкаф (23) предназначен для управления работой силового привода (2) и электрически с ним соединен.
Шкаф управления (22) и силовой шкаф (23) закреплены на раме (1) и размещены за газоохладителями (19, 20) в одном ряду с вентилятором (21).
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Воздуховод (22) выполнен полужестким.
Пример 2. Для предотвращения утечек газа в окружающую среду в каждом дистанционном фонаре (10, 11) размещена трубка (не показано), вход которой соединен с сальником (18), а выход закреплен в газовом отверстии на боковой поверхности дистанционного фонаря. Для отвода газовых утечек в сальнике (18) выполняют специальные отводы (не показано). Отвод может быть выполнен в виде камеры с каналами во фланце сальника (18).
Пример 3. Основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл.1)
Таблица 1 - Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Давление газа начальное, кгс/см<sup>2</sup>, в пределах
2-2,5
Температура газа начальная, °С, в пределах номинальная
-40-+40+20
Объемная производительность, м<sup>3</sup>/мин, при условиях всасывания
2,5-3,0
Объемная производительность, м<sup>3</sup>/мин, приведенная к нормальным условиям
6,0-7,5
Давление газа конечное, изб, кгс/см<sup>2</sup>, не более
25
Диаметр цилиндра первой ступени (12), мм
175
Диаметр цилиндра второй ступени (13), мм
110
Ход поршня, мм
125
Частота вращения вала, об/мин, номинальная
740
Мощность, потребляемая компрессором, кВт, не более
60
Масса, кг, не более
3300-3400
Габариты (длина <img file="00000002.tif" he="6" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />× ширина × высота) компрессора на раме (1), м, не более
3,2×1,8×2,11
Реализация конструктивных элементов заявляемого компрессора поршневого углового дожимающего двухступенчатого не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Компрессор приводится в действие силовым приводом (2). Предварительно сжатый природный газ всасывается компрессором в цилиндр первой ступени (12). Сжатый в цилиндре первой ступени (12) газ подается в межступенчатый газоохладитель (19), охлаждается в нем и поступает в цилиндр второй ступени (13). В цилиндре второй ступени (13) газ сжимается до конечного давления и затем поступает в концевой газоохладитель (20). В концевом газзохладителе (20) сжатый газ охлаждается и затем поступает к потребителю.
При работе силового привода (2) охлаждающий воздух направляется на его вход воздуха (3) и затем внутрь корпуса по воздуховоду (22) с помощью вентилятора (21). Проходя внутри корпуса воздух охлаждает статор и ротор, а затем отводится в окружающую среду через выход воздуха.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом угловом дожимающем двухступенчатом заявляемый технический результат: «обеспечение компактности и сниженной массы компрессора, при одновременном обеспечении возможности его размещения на раме» достигается за счет того, что компрессор поршневой угловой дожимающий двухступенчатый содержит силовой привод, цилиндры первой и второй ступеней, межступенчатый и концевой газоохладители. При этом цилиндр первой ступени расположен в вертикальном ряду, а цилиндр второй ступени расположен в горизонтальном ряду. Кроме того:
- силовой привод выполнен в виде продуваемого электродвигателя, ротор которого посажен на коленчатый вал компрессора;
- газоохладители выполнены в виде теплообменников «труба в трубе» и расположены горизонтально за горизонтальным рядом компрессора торцами вблизи силового привода;
- компрессор содержит вентилятор, расположенный за газоохладителями вблизи силового привода, и соединенный со входом воздуха привода воздуховодом.
Масса заявляемого компрессора поршневого углового дожимающего двухступенчатого меньше массы аналога [1] за счет сокращения числа газоохладителей и их выполнении в виде теплообменников «труба в трубе». При размещении такого компрессора на раме (1) нагрузка на нее снижена. Кроме того нагрузка на раму (1) распределена равномерно, так как газоохладители (19, 20) размещены горизонтально за горизонтальным рядом компрессора торцами вблизи силового привода (2). За счет такого компактного размещения газоохладителей (19, 20) обеспечивается возможность размещения на раме вспомогательного и электрического оборудования: вентилятора (21), шкафа управления (22) и силового шкафа (23). При этом вентилятор (21), необходимый по условиям эксплуатации, размещен за газоохладителями (19, 20) вблизи силового привода (2). Такое расположение вентилятора (21) является оптимальным для его обслуживания и ремонта, а также не увеличивает габариты компрессора на раме.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого углового дожимающего двухступенчатого, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемая полезная модель реализована с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлена на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в химической, угольной и горнодобывающей промышленности, областях добычи, переработки, транспортировки и сбыта нефтяных и газовых продуктов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1, Патент РФ на полезную модель №121013, МПК F04B 25/00, опубл. 2012 г.