Установка компрессорная комбинированная

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно производства и разработки компрессорных установок с двумя и более компрессорами, предназначенная для получения сжатого воздуха и/или сжатой инертной газовой смеси на основе азота, и может быть использована в передвижных или стационарных установках газовой, нефтяной, горной и других отраслях промышленности, где используется сжатый воздух или азот.
Уровень техники
Известен многоступенчатый компрессор для сжатия газов, приводимый в действие через коленчатый вал поршневого компрессора, который соединен с вращающимся вытеснителем винтового компрессора (RU 2298692 C2, МПК F04B 41/06, опубл. 10.05.2007).
Недостатками данного многоступенчатого компрессора являются одинаковые скорости вращения коленчатого вала и вытеснителя винтового компрессора, а также ненадежность конструкции вследствие повышения нагрузки на коленчатый вал поршневого компрессора.
Известна передвижная компрессорная станция, в которой винтовой и поршневой компрессоры приводятся в действие одним приводом, в качестве которого представлен дизельный двигатель внутреннего сгорания, за счет использования редуктора с быстроходным валом (для соединения с винтовым компрессором) и тихоходным валом (для соединения с поршневым компрессором) (RU 147859 U1, МПК F04B 41/00, опубл. 20.11.2014 г.).
Недостатками данной схемы является приведение в действие за счет одного привода максимум двух компрессоров - винтового и поршневого, при этом винтовой компрессор в своем составе должен иметь мультипликатор, а в качестве привода представлен только дизельный двигатель внутреннего сгорания.
Известен компрессор, в котором один привод с двумя выходными валами одинаковой скорости вращения приводит в действие два компрессора (WO 2016042639 A1, F04B 41/06, опубл. 24.03.2016). При этом каждый вал соединяется с редуктором, который передает вращение на компрессор. Таким образом, в данной схеме предлагается ограниченное количество устанавливаемых компрессоров и два редуктора, что оказывает влияние на габаритные параметры компрессора.
Наиболее близкой по техническим признакам к заявляемой полезной модели является компрессор, включающий в себя редуктор с зубчатой передачей, с возможностью привода от любого известного приводного устройства, соединенный со ступенями сжатия, причем, как минимум одна ступень сжатия должна быть центробежной, и другая ступень - объемного сжатия (патент US 2017292525 А1, F04D 25/16, опубл. 12.10.2017 г.).
Данный компрессор обязательно имеет в своем составе центробежную ступень сжатия и предлагается в качестве использования для сжатия газа, в частности, природного газа.
Необходимо расширение арсенала компактных компрессорных установок, состоящих из множества компрессоров (ступеней сжатия) на одном приводе, сжимающих атмосферный воздух и/или газовые смеси на основе азота, с возможностью установки данных компрессорных установок в блок-контейнерах, а также их применения в составе передвижных компрессорных станций.
Раскрытие сущности полезной модели
В качестве полезной модели предлагается установка компрессорная комбинированная привод которой (любой известный) соединен с входным валом механического редуктора, множество выходных валов которого соединены с винтовыми и поршневыми компрессорными блоками.
Под редуктором понимается механизм для передачи вращения с помощью зубчатой передачи.
В данном описании под компрессорным блоком подразумевается устройство для сжатия воздуха или азота и подачи их под давлением потребителям, имеющее один приводной вал. По типу, компрессорный блок может быть винтовой, поршневой, центробежный, также может быть одноступенчатым и многоступенчатым.
Под компрессорной установкой подразумевается совокупность компрессорных блоков, приводов, редукторов и вспомогательного оборудования.
Под ступенью компрессорного блока понимается совокупность элементов компрессорного блока, совершающих однократное сжатие объема газа (с определенной степенью сжатия), определенного геометрическими параметрами этих элементов.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение арсенала воздушных и азотных станций.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание компактной, энергоэффективной установки компрессорной комбинированной с множеством блоков компрессорных винтовых и поршневых, приводимых в действие через зубчатый редуктор одним приводом.
Сущность полезной модели заключается в том, что установка компрессорная комбинированная состоит из приводного устройства (любого известного), соединенного с ведущим валом редуктора с зубчатой передачей, имеющим, как минимум, два выходных вала, соединенных с винтовыми и поршневыми компрессорными блоками, причем, установлены, по меньшей мере, один винтовой компрессорный блок, и, по меньшей мере, один поршневой компрессорный блок, при этом:
винтовые компрессорные блоки устанавливаются напрямую на выходной вал редуктора без мультипликатора;
редуктор выполнен с возможностью установки перед каждым компрессорным блоком управляемой муфты сцепления для отключения любого компрессорного блока. Таким образом, можно получать разные режимы работы по давлению и производительности;
установка компрессорная комбинированная выполнена с возможностью работы компрессорных блоков параллельно (увеличивая производительность установки компрессорной комбинированной);
установка компрессорная комбинированная выполнена с возможностью работы компрессорных блоков последовательно (увеличивая конечное давление установки компрессорной комбинированной);
редуктор выполняется с выходами валов для передачи вращения на вспомогательное оборудование (насос, вентилятор, генератор и др.) при необходимости;
установка компрессорная комбинированная выполнена с возможностью комбинации сжимаемых сред по компрессорным блокам (например, одни блоки сжимают атмосферный воздух, другие - инертную газовую смесь на основе азота).
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется структурными схемами, где на:
фиг. 1 - структурная схема установки компрессорной комбинированной (пример);
фиг. 2 - структурная схема применения установки компрессорной комбинированной (пример).
Осуществление полезной модели
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно производства и разработки компрессорных установок с двумя и более компрессорами, предназначенная для получения сжатого воздуха и/или сжатой инертной газовой смеси на основе азота, и может быть использована в передвижных или стационарных установках газовой, нефтяной, горной и других отраслях промышленности, где используется сжатый воздух или азот.
В качестве примера представлена структурная схема установки компрессорной комбинированной (фиг. 1), состоящей из привода, вращающего ведущий вал редуктора с зубчатой передачей, приводящей в действие четыре выходных вала, которые передают вращение с разной частотой на блок компрессорный винтовой 1, блок компрессорный винтовой 2, блок компрессорный поршневой дожимной с возможностью его отключения управляемой муфтой сцепления и насос масляный для обеспечения циркуляции смазочно-охлаждающей жидкости блоков компрессорных винтовых.
Скорость вращения винтовых блоков достигает 25 тыс. об/мин, в то время как скорость вращения вала двигателя около 3 тыс. об/мин. Для прямой связи привода с винтовым блоком в состав винтовых блоков обычно входит мультипликатор (повышающий редуктор), повышающий скорость вращения, передаваемую на винтовой блок. Система шестерней (зубчатых передач) разработанного редуктора позволяет устанавливать винтовые блоки напрямую на выходной вал редуктора, без использования мультипликатора, что уменьшает габаритные характеристики всей конструкции.
Повышение или понижение скоростей выходных валов редуктора происходит за счет диаметров шестерней, рассчитываемых индивидуально для каждого компрессорного блока.
При разработке редуктора учитываются выходы под насос смазочно-охлаждающей жидкости, вентилятор, генератор и другое необходимое вспомогательное оборудование.
Представлена структурная схема примера применения установки компрессорной комбинированной (фиг. 2).
Атмосферный воздух поступает в компрессорный блок винтовой 1, где сжимается до промежуточного давления и проходит в компрессорный блок винтовой 2, откуда воздух низкого давления можно подавать потребителям и/или направлять полученный сжатый воздух в блок компрессорный поршневой дожимной, где сжимать его до высокого давления. Если выход с компрессорного блока винтового 2 направить в мембранный газоразделительный модуль (далее - МГМ) для выделения из воздуха инертной газовой смеси на основе азота, а затем в компрессорный блок поршневой дожимной, то он будет сжимать азот до высокого давления. Помимо этого, можно подавать потребителю азот низкого давления сразу после МГМ. Таким образом, представленная схема позволяет комбинировать режимы работы установки компрессорной комбинированной.
Масляный насос в данной схеме обеспечивает циркуляцию смазочно-охлаждающей жидкости подшипников винтовых блоков 1 и 2.
Данный пример представляет собой последовательную работу винтовых блоков, что увеличивает конечное давление газа.
Для увеличения конечной производительности газа используется параллельная схема работы винтовых блоков.
Схема является экономически выгодной, энергоэффективной и компактной ввиду приведения в действие трех компрессорных блоков за счет одного привода и экономии на установке еще двух приводов, проведении технического обслуживания, отсутствия дополнительного мультипликатора на винтовых блоках.