КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ОППОЗИТНЫЙ ДОЖИМАЮЩИЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой оппозитный дожимающий двухступенчатый предназначен для сжатия природного газа, находящегося под избыточным давлением.
Предшествующий уровень техники.
Известен оппозитный двухрядный крейцкопфный двухступенчатый компрессор, содержащий станину с фонарями, цилиндр первой ступени, цилиндр второй ступени, межступенчатый охладитель, влагомаслоотделитель и систему смазки механизма движения. При этом цилиндр первой ступени размещен в первом ряду, а цилиндр второй ступени размещен во втором ряду. Кроме того выход газа цилиндра первой ступени соединен со входом газа межступенчатого охладителя, выход газа которого соединен со входом газа цилиндра второй ступени (Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции. М.: КолосС, 2006 г. С.515, 586, лист А.2.18, [1]).
Недостатком аналога [1] является его относительно большая металлоемкость. Причиной этого является неравенство возвратно-поступательных масс и большие динамические нагрузки на коленчатый вал. Повышенные динамические нагрузки на коленчатый вал приводят к увеличению размеров и массы всех деталей, а неуравновешенные силы инерции передаются на фундамент, что повышает к нему требования.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является снижение металлоемкости компрессора. Также достигается полное уравновешивание возвратно-поступательных масс и динамических нагрузок в оппозитных рядах.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой оппозитный дожимающий двухступенчатый содержит первый цилиндр первой ступени, первый цилиндр второй ступени и первый межступенчатый газоохладитель. При этом первый цилиндр первой ступени размещен в первом ряду, а первый цилиндр второй ступени размещен во втором ряду. При этом выход газа первого цилиндра первой ступени соединен со входом газа первого межступенчатого газоохладителя, выход газа которого соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени. При этом:
- в первом ряду размещен второй цилиндр второй ступени, образующий с первым цилиндром первой ступени дифференциальный блок цилиндров, при этом первый цилиндр первой ступени размещен со стороны станины;
- во втором ряду со стороны станины размещен второй цилиндр первой ступени, образующий с первым цилиндром второй ступени дифференциальный блок цилиндров;
- выход газа второго цилиндра первой ступени соединен со входом второго межступенчатого газоохладителя, выход газа которого соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени;
- компрессор содержит коллектор, первый вход которого соединен с выходом газа первого цилиндра второй ступени, а второй вход соединен с выходом газа второго цилиндра второй ступени, при этом выход коллектора соединен со входом концевого газоохладителя.
Цилиндры преимущественно выполнены одностороннего действия.
Компрессор содержит станину с фонарями, при этом между первым фонарем станины и первым цилиндром первой ступени предпочтительно установлен первый дистанционный фонарь, а между вторым фонарем станины и вторым цилиндром первой ступени установлен второй дистанционный фонарь.
Компрессор содержит поршни и штоки, которые предпочтительно выполнены из антикоррозионного материала, при этом в полостях цилиндров установлены гильзы, выполненные из антикоррозионного материала.
Компрессор содержит поршни, на которых установлены опорные и уплотнительные поршневые кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта.
Межступенчатые и концевой газоохладители предпочтительно размещены на раме, расположенной вблизи компрессора.
Компрессор желательно содержит разветвленный входной трубопровод, вход которого соединен с ресивером. При этом первый выход трубопровода соединен со входом газа первого цилиндра первой ступени, а второй выход трубопровода соединен со входом газа второго цилиндра первой ступени.
Вход разветвленного входного трубопровода может быть соединен с ресивером через фильтр.
Компрессор преимущественно содержит силовой привод выполненный в виде электродвигателя, ротор которого посажен на коленчатый вал компрессора.
Компрессор преимущественно содержит систему смазки механизма движения, жидкостную систему охлаждения и шкаф управления.
Краткое описание чертежей.
На фигуре показана схема компрессора поршневого оппозитного дожимающего двухступенчатого.
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой оппозитный дожимающий двухступенчатый предпочтительно выполнен без смазки цилиндров и сальников, с целью подачи потребителю сжатого газа без включений масла. Заявляемый компрессор содержит силовой привод (1), базу, первую и вторую цилиндро-поршневые группы, первый и второй дистанционные фонари (15, 16), всасывающие и нагнетательные клапаны, разветвленный трубопровод (17), ресивер (18), фильтр (19), первый межступенчатый газоохладитель (24), второй межступенчатый газоохладитель (25), коллектор (26), концевой газоохладитель (31), систему смазки механизма движения, систему охлаждения и шкаф управления.
Силовой привод (1) предназначен для привода компрессора и выполнен в виде электродвигателя, ротор которого посажен на коленчатый вал (4) компрессора.
База компрессора содержит станину (2) с первым и вторым фонарями (не показано), коленчатый вал (4), шатуны (5) и крейцкопфы (6). Коленчатый вал (4) установлен в подшипниках (3). Первый и второй фонари расположены с двух боковых сторон станины (2) и предпочтительно выполнены с ней заодно.
Первая цилиндро-поршневая группа содержит первый цилиндр первой ступени (7), второй цилиндр второй ступени (12), первый дифференциальный поршень первой и второй ступеней (9) и шток поршня (10). Вторая цилиндро-поршневая группа содержит второй цилиндр первой ступени (11), первый цилиндр второй ступени (8), второй дифференциальный поршень первой и второй ступеней (13) и шток поршня (14).
Цилиндры (7, 8, 11, 12) выполнены одностороннего действия и в их корпусах установлены гильзы (не показано), выполненные из антикоррозионного материала. Первый цилиндр первой ступени (7) размещен в первом ряду со стороны станины (2), а второй цилиндр первой ступени (11) размещен во втором ряду со стороны станины (2). Первый цилиндр второй ступени (8) размещен во втором ряду и образует со вторым цилиндром первой ступени (11) дифференциальный блок цилиндров. Второй цилиндр второй ступени (12) размещен в первом ряду и образует с первым цилиндром первой ступени (7) дифференциальный блок цилиндров.
Поршни (9, 13) и штоки (10, 14) выполнены из антикоррозионного материала. Такой выбор материала гильз, поршней (9, 13) и штоков (10, 14) обусловлен тем, что в сжимаемом газе может присутствовать влага, часть которой оседает на вышеуказанных деталях и при отсутствии смазки вызывает их коррозию. На поршнях (9, 13) установлены опорные и уплотнительные поршневые кольца (не показано), выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта. Поршневые кольца предназначены для уплотнения зазоров между поршнями (9, 13) и цилиндрами (7, 8, 11, 12).
Между первым цилиндром первой ступени (7) и первым фонарем станины (2) установлен первый дистанционный фонарь (15), а между вторым цилиндром первой ступени (11) и вторым фонарем станины (2) установлен второй дистанционный фонарь (16). Первый и второй дистанционные фонари (15, 16) предназначены для предотвращения попадания масла из рамы в рабочие полости цилиндров первой и второй ступеней (7, 8, 11, 12). Для этой цели в каждом из дистанционных фонарей (15, 16) размещены маслослизывающий сальник и маслоотбойник (не показано).
Всасывающие клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочие полости цилиндров первой и второй ступеней (7, 8, 11, 12) 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 (7, 8, 11, 12) в полости нагнетания и не пропускать его из полостей нагнетания в рабочие полости.
Разветвленный входной трубопровод (17) предназначен для подачи газа в первый и второй цилиндры первой ступени (7, 11) и является общим для этих цилиндров. Вход разветвленного входного трубопровода (17) соединен с ресивером (18), предназначенным для скапливания газа и сглаживания колебаний давления. Первый выход (20) разветвленного трубопровода (17) соединен со входом газа (21) первого цилиндра первой ступени (7), а второй выход (22) трубопровода (17) соединен со входом газа (23) второго цилиндра первой ступени (11).
Первый и второй межступенчатые газоохладители (24, 25) предназначены для охлаждения газа между первой и второй ступенями сжатия. Вход газа первого межступенчатого газоохладителя (24) соединен с выходом газа первого цилиндра первой ступени (7), а выход газа первого межступенчатого газоохладителя (24) соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени (8). Вход газа второго межступенчатого газоохладителя (25) соединен с выходом газа второго цилиндра первой ступени (11), а выход газа второго межступенчатого газоохладителя (25) соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени (12).
Коллектор (26) выполнен разветвленным и предназначен для сбора сжатого газа из первого и второго цилиндров второй ступени (8, 12). Первый вход (27) коллектора (26) соединен с выходом газа (28) первого цилиндра второй ступени (8), а второй вход (29) соединен с выходом газа (30) второго цилиндра второй ступени (12). Выход коллектора (26) соединен со входом концевого газоохладителя (31).
Концевой газоохладитель (31) предназначен для охлаждения газа после второй ступени сжатия.
Система смазки механизма движения (не показано) предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (4), шатунов (5) и крейцкопфов (6). Вышеупомянутая система смазки выполнена циркуляционной, от шестеренного насоса (не показано).
Система охлаждения (не показано) предназначена для отвода выделяющейся при сжатии газа теплоты от первого и второго цилиндров первой ступени (7, 11), первого и второго цилиндров второй ступени (8, 12), первого и второго межступенчатых газоохладителей (24, 25), и концевого газоохладителя (31).
Шкаф управления (не показано) предназначен для управления работой компрессора.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Межступенчатые газоохладители (24, 25) и концевой газоохладитель (31) размещены на раме, расположенной вблизи компрессора.
Пример 2. С целью предварительной очистки газа от механических примесей вход разветвленного входного трубопровода (17) соединен с ресивером (18) через фильтр (19).
3
2
Пример 3. С целью обеспечения производительности компрессора равной 4,5-5,5 м/мин при условиях всасывания и конечного давления равного 2,1 МПа (21 кгс/см), основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл.1).
Таблица 1
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Давление всасывания, кгс/см<sup>2</sup>
0,8-1,8
Температура всасывания, °С
-25-+35
Объемная производительность, м<sup>3</sup>/мин, приведенная к нормальным условиям
6,5
Температура после концевого газоохладителя (31), не более, °С
60
Потребляемая мощность на коленчатом валу (4) компрессора, кВт, не более
60
Частота вращения коленчатого вала (4) компрессора, об/мин, номин.
740
Тип электродвигателя
Асинхронный взрывозащищенный
Реализация конструктивных элементов заявленной полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Природный газ под избыточным давлением поступает по разветвленному входному трубопроводу (17) в первый цилиндр первой ступени (7) и второй цилиндр первой ступени (11). В первом и втором цилиндрах первой ступени (7, 11) газ сжимается. Затем сжатый газ из первого цилиндра первой ступени (7) поступает в первый межступенчатый газоохладитель (24), а сжатый газ из второго цилиндра первой ступени (11) поступает во второй межступенчатый газоохладитель (25). В первом и втором межступенчатых газоохладителях (24, 25) происходит охлаждение газа. Затем охлажденный газ из первого межступенчатого газоохладителя (24) поступает в первый цилиндр второй ступени (8), а охлажденный газ из второго межступенчатого газоохладителя (25) поступает во второй цилиндр второй ступени (12). В первом и втором цилиндрах второй ступени (8, 12) газ сжимается до конечного давления. Затем поток сжатого газа из первого цилиндра второй ступени (8) и поток сжатого газа из второго цилиндра второй ступени (12) объединяются в коллекторе (26) в единый поток, который затем поступает в концевой газоохладитель (31). В концевом газоохладителе (31) сжатый газ охлаждается и затем поступает к потребителю.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом оппозитном дожимающем двухступенчатом заявляемый технические результаты: «снижение металлоемкости компрессора» и «полное уравновешивание возвратно-поступательных масс и динамических нагрузок в оппозитных рядах» достигаются за счет того, что компрессор поршневой оппозитный дожимающий двухступенчатый, содержащий первый цилиндр первой ступени, первый цилиндр второй ступени и первый межступенчатый газоохладитель. При этом первый цилиндр первой ступени размещен в первом ряду, а первый цилиндр второй ступени размещен во втором ряду. При этом выход газа первого цилиндра первой ступени соединен со входом газа первого межступенчатого газоохладителя, выход газа которого соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени. При этом:
- в первом ряду размещен второй цилиндр второй ступени, образующий с первым цилиндром первой ступени дифференциальный блок цилиндров, при этом первый цилиндр первой ступени размещен со стороны станины;
- во, втором ряду со стороны станины размещен второй цилиндр первой ступени, образующий с первым цилиндром второй ступени дифференциальный блок цилиндров;
- выход газа второго цилиндра первой ступени соединен со входом второго межступенчатого газоохладителя, выход газа которого соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени;
- компрессор содержит коллектор, первый вход которого соединен с выходом газа первого цилиндра второй ступени, а второй вход соединен с выходом газа второго цилиндра второй ступени, при этом выход коллектора соединен со входом концевого газоохладителя.
Заявляемый компрессор имеет меньшую массу по сравнению с аналогом [1], так как вышеуказанное размещение цилиндров (7, 8, 11, 12) и поршней (9, 13) в оппозитных рядах компрессора позволяет уравновесить возвратно-поступательно движущиеся массы и динамические нагрузки на коленчатый вал (4). Это в свою очередь позволяет сократить размеры штоков (10, 14), шатунов (5), коленчатого вала С4) и снижает требования к фундаменту под компрессор. При этом межступенчатые и концевой газоохладители (24, 25, 31) необходимы для безопасной эксплуатации компрессора и обеспечивают теплоотвод от сжимаемого газа.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого оппозитного дожимающего двухступенчатого.
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. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции. М.: КолосС, 2006 г.