КОМПРЕССОРНЫЙ АГРЕГАТ
COMPRESSOR UNIT

Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к компрессорным агрегатам.
Известен герметичный вертикальный винтовой маслозаполненный компрессорный агрегат (а.с. SU №1483093, МПК Е04С 18/16, опубл. 30.05.89), включающий корпус с окнами всасывания и нагнетания, встроенный на стороне нагнетания электродвигатель с кожухом, установленным с зазором относительно герметичного корпуса, маслонасос и закрепленный в герметичном корпусе винтовой компрессор, содержащий разъемный корпус с фланцами и роторами, установленными в опорах, причем нижний фланец компрессора выполнен в виде разделяющей перегородки, установленной в герметичном корпусе с образованием полостей всасывания и нагнетания, опоры роторов выполнены в виде опорных и упорных подшипников, размещены в нижнем фланце, полость нагнетания снабжена проставкой с нагнетательным каналом и каналами подвода и отвода масла, закрепленной в герметичном корпусе, вал электродвигателя установлен в опорах, выполненных в виде радиальных подшипников, при этом маслонасос и опоры вала электродвигателя размещены в проставке.
Однако в известном компрессорном агрегате электродвигатель расположен внутри герметичного корпуса в среде сжимаемого газа, что ограничивает использование данной конструкции и исключает ее применение для сжатия горючих и взрывоопасных газов. Кроме того, необходимо применение специальных нестандартных электродвигателей.
Известен маслозаполненный винтовой компрессор (заявка US 2008310986 (А1), МПК F04C 29/02; F04C 29/04, опубл. 18.12.2008), содержащий ведущий и ведомый роторы, двигатель, содержащий статор и ротор, соединенный с одним из роторов компрессора, корпус маслоотделителя, в котором происходит отделение и осаждение масла от газа из сжатой маслогазовой смеси, выходящей из рабочих полостей компрессора, при этом оси вращения роторов двигателя и компрессора соосны (коаксиальны) относительно друг друга.
Известен маслозаполненный винтовой компрессор, двигатель и система контроля за работой двигателя (заявка № US 2010028165 (А1), МПК F04B 35/04; F04B 49/00; F04C 29/04; Н02Р 1/04; F04B 35/00; опубл. 04.02.2010), содержащий маслозаполненный винтовой компрессор, состоящий из парных полостей, включающий нагнетательный патрубок, соединенный соосно с электродвигателем, которые установлены сверху на корпусе маслоотделителя.
Известен компрессорный агрегат (А.с. SU №1737155, МПК F04C 18/16, опубл. 30.05.1992), ближайший по технической сущности к заявляемому устройству и принятый за прототип, содержащий винтовой компрессор с патрубком нагнетания, соединенный с двигателем, вертикально установленный маслоотделитель с внутренней полостью, включающий маслосборник с маслом, переходник, соединенный с винтовым компрессором с образованием дополнительной полости, герметичной по отношению к внутренней полости маслоотделителя, при этом двигатель и винтовой компрессор закреплены на цилиндрической поверхности корпуса маслоотделителя с помощью фланцев.
Однако в известных устройствах компрессор и двигатель размещены сверху на вертикальном маслоотделителе, а учитывая, что маслоотделитель должен иметь определенные объемы газового пространства, в котором проходят процессы маслоотделения, а также необходимый объем для размещения масла, высота вертикального маслоотделителя, как показывает практика конструирования, в 2,5…2,7 раза больше его диаметра. В связи с этим винтовой компрессор и двигатель размещаются на значительной высоте, которая в некоторых случаях может быть выше человеческого роста.
Такое расположение агрегатов приводит к повышению уровня вибрации и затрудняет обслуживание.
Предлагаемое изобретение позволяет снизить высоту расположения винтового компрессора и двигателя за счет закрепления их в нижней части на цилиндрической поверхности корпуса маслоотделителя.
Задачей изобретения является создание малогабаритной компрессорной установки с улучшенными вибрационно-шумовыми характеристиками.
Техническим результатом изобретения является повышение КПД, снижение уровня шума и вибрации, улучшение степени очистки нагнетаемого газа от масла, повышение эргономических показателей при одновременном уменьшении массогабаритных параметров компрессорного агрегата.
Технический результат достигается тем, что в компрессорном агрегате, содержащем винтовой компрессор с патрубком нагнетания, соединенным с двигателем, вертикально установленный маслоотделитель с внутренней полостью, включающий маслосборник с маслом, переходник, соединенный с винтовым компрессором с образованием дополнительной полости, герметичной по отношению к внутренней полости маслоотделителя, новым является то, что нагнетательная часть винтового компрессора и патрубок нагнетания расположены во внутренней полости маслоотделителя, причем патрубок нагнетания расположен непосредственно над уровнем масла, дополнительная полость соединена с атмосферой, а с переходником соединена нагнетательная часть винтового компрессора.
Двигатель и винтовой компрессор закреплены на цилиндрической поверхности корпуса маслоотделителя с помощью фланцев.
В дополнительной полости корпуса маслоотделителя расположена муфта.
Винтовой компрессор соединен с двигателем посредством муфты.
Винтовой компрессор соединен с переходником с помощью фланцевого соединения с прокладкой.
На консольной части переходника имеются уплотнительные кольца. В верхней части маслоотделителя установлена крышка, на внутренней поверхности которой закреплен сепаратор тонкого отделения масла от газа.
Сепаратор тонкого отделения масла от газа содержит патрубок слива и трубу слива, на выходном конце которой установлен обратный клапан.
Двигатель соединен с корпусом маслоотделителя с помощью горизонтальной опоры, закрепленной на цилиндрической поверхности маслоотделителя или с помощью горизонтальной опоры и фланца.
В качестве двигателя применяют электрический или газопоршневой, или газотурбинный двигатели.
Компрессорный агрегат установлен на амортизирующие опоры. Сущность изобретения поясняется фиг.1, фиг.2 и фиг.3. На фиг.1 представлен общий вид компрессорного агрегата (в разрезе). На фиг.2 показано место соединения переходника с винтовым компрессором и с фланцем, расположенным со стороны двигателя (I).
На фиг.3 показано место крепления двигателя на корпусе маслоотделителя с помощью опоры.
Компрессорный агрегат содержит маслоотделитель 1 (фиг.1), на цилиндрической поверхности корпуса которого с помощью фланцев 2 и 3 закреплены соответственно двигатель 4 и винтовой компрессор 5 с патрубком всасывания 6 и патрубком нагнетания 7. Патрубок нагнетания 7 совместно с нагнетательной частью 8 винтового компрессора 5 расположены во внутренней полости маслоотделителя 1 (газовая полость «б»), непосредственно над уровнем масла в маслосборнике 9. Таким образом, патрубок нагнетания 7 находится в газовой среде.
Выходные валы двигателя 4 и винтового компрессора 5 соединены друг с другом муфтой 10, расположенной во внутренней полости переходника 11 (фиг.1, 2). Переходник 11 соединен с помощью фланца через уплотнительную прокладку 12 (фиг.2) с нагнетательной частью 8 винтового компрессора 5. При этом консольная часть переходника 11 установлена во фланце 2 и имеет уплотнительные кольца 13. Образованная таким образом дополнительная полость «а» является герметичной относительно газовой полости «б» и соединена отверстием 14 с атмосферой.
Дополнительная полость «а», образованная переходником 11, соединенным с нагнетательной частью винтового компрессора 8 и установленным консольной частью во фланце 2 маслоотделителя 1, герметична по отношению к внутренней полости маслоотделителя «б» благодаря наличию уплотнительной прокладки 12 и уплотнительных колец 13 (см. фиг.2) и при этом соединена с атмосферой с помощью отверстия 14.
Основной целью образования дополнительной полости «а» является необходимость размещения муфты 10, соединяющей выходные валы двигателя 4 и винтового компрессора 5.
В верхней части маслоотделителя 1 установлена крышка 15 (фиг.1), на внутренней поверхности которой закреплен сепаратор 16 тонкого отделения масла от газа с входным патрубком 17 и выходным патрубком 18.
В нижней части сепаратора 16 имеется патрубок слива 19, труба слива 20, на выходном конце которой установлен обратный клапан 21.
Двигатель возможно закрепить на корпусе маслоотделителя 1 с помощью горизонтальной опоры 22 (фиг.3), или одновременно с помощью горизонтальной опоры 22 и фланца 2.
В качестве двигателя применяют электрический, газопоршневой или газотурбинный двигатели.
Компрессорный агрегат работает следующим образом.
Компрессорный агрегат может быть установлен на амортизирующие опоры (не показаны), позволяющие снизить шум и вибрацию.
Вращение вала двигателя 4 передается посредством муфты 10 валу одного из роторов винтового компрессора 5. При вращении винтовой пары винтового компрессора 5 происходит всасывание газа в рабочие полости винтового компрессора 5 через патрубок всасывания 6. В ходе вращения винтов в рабочих полостях винтового компрессора 5 происходит сжатие газа за счет изменения объема парных полостей ведущего и ведомого винтов. В процессе сжатия газа в парные полости винтов подается охлажденное масло с целью снижения роста температуры газа, которое возникает при сжатии, в целях уплотнения зазоров между винтами и корпусом смазки контактирующих поверхностей винтов. После окончания процесса сжатия газомасляная смесь нагнетается через патрубок нагнетания 7 в маслоотделитель 1 в газовую полость «б», где происходит отделение масла от газа за счет инерционных и гравитационных сил, возникающих при поворотах и снижении скорости потока газомасляной смеси. Отделенное масло оседает и стекает по стенкам маслоотделителя 1 в маслосборник 9. Далее газовый поток с малыми вертикальными скоростями поступает через входной патрубок 17 в сепаратор 16, где происходит улавливание мелких частиц масла из потока. Очищенный газ поступает потребителю через выходной патрубок 18. Масло из маслоотделителя 1 возвращается в винтовой компрессор 4, охлаждаясь во внешнем теплообменнике (на чертежах не показан). Масло, отделенное в сепараторе 16, стекает вниз в маслосборник 9 через патрубок слива 19, по трубе слива 20 и через обратный клапан 21, который предназначен для предотвращения выброса масла через выходной патрубок 18 в момент пуска винтового компрессора 5. При повышении уровня масла в трубе слива 20, при котором компенсируется разница давлений газа между полостью «б» и внутренней полостью сепаратора 16, масло из трубы слива 20 через обратный клапан 21 вытекает в маслосборник 9.
Основное преимущество заявляемого компрессорного агрегата заключается в том, что винтовой компрессор 5 и двигатель 4 закреплены жестко на маслоотделителе 1, представляющем собой вертикально расположенный цилиндрический сосуд, выполняющий функцию опоры колонного типа с вертикально приложенной нагрузкой в направлении к «фундаменту».
Как известно, опоры колонного типа, работающие на сжатие, обладают достаточно высокими показателями жесткости и демпфирующими свойствами.
Кроме того, в заявляемой конструкции отсутствуют внешний трубопровод нагнетания с компенсатором, которые являются интенсивными источниками шума и потерь давления маслогазовой смеси.
Соединение основных элементов компрессорного агрегата: винтового компрессора 5, двигателя 4 и маслоотделителя 1 в единый узел позволяет снизить массу и габариты компрессорного агрегата, тем самым улучшить его транспортные качества, снизить занимаемую полезную площадь в помещении.
Снижение уровня шума, производимого газомасляным потоком, вытекающим из винтового компрессора 5, а также повышение КПД винтового компрессора 5, достигается благодаря тому, что нагнетательная часть винтового компрессора 5, вместе с патрубком нагнетания 7, находится во внутренней полости маслоотделителя 1, и газомасляный поток подается из парных полостей винтового компрессора 5 непосредственно в емкость маслоотделителя 1, проходя короткий путь, что снижает потери давления и скорость вытекающего из винтового компрессора 5 потока.
Снижение уровня вибрации, улучшение степени очистки нагнетаемого газа от масла достигается благодаря тому, что винтовой компрессор 5 и двигатель 4 закреплены на цилиндрической поверхности корпуса вертикально установленного маслоотделителя 1 на высоте, при которой патрубок нагнетания 7, совместно с нагнетательной частью 8 винтового компрессора 5 находится непосредственно над уровнем масла. При этом известно, что чем ниже расположены винтовой компрессор 5 и двигатель 4 при жестком их закреплении на маслоотделителе 1, выполняющем роль рамы колонного типа, тем ниже уровень вибрации. Кроме того, нижнее расположение винтового компрессора 5 и двигателя 4 в маслоотделителе 1 дает возможность увеличить объем газовой полости «б» для более качественного отделения масла от газа.
Заявляемый компрессорный агрегат применяется на нефтедобывающих объектах для сбора выделяемого из нефти попутного нефтяного газа, который до его монтажа сбрасывается в атмосферу и сгорает на факелах.
Компрессорный агрегат может быть применен также в различных областях промышленности, компримируя атмосферный воздух, различные хладагенты и другие газы.
Изготовлен опытный образец и проведены заводские испытания на производственной базе ОАО «Пензкомпрессормаш».