Цель: Изучить конструкцию центробежных нагнетателей

Центробежные нагнетатели (газовые компрессоры) являются основной рабочей машиной компрессорных станций газопроводов. В большинстве случаев они выполняются одно- или двухступенчатыми и представляют собой стационарные турбомашины сравнительно большой массы. Главными составными частями ступени центробежного нагнетателя (ЦН) являются рабочее колесо и диффузор. Схема лопаточной решетки рабочего колеса с треугольниками скоростей на входе и выходе. При вращении рабочего колеса на входе его создается разрежение. Поступающий в межлопаточное пространство газ под действием центробежных сил движется в плавно изогнутых каналах рабочего колеса. Поток в ступени ЦН пространственный. Абсолютную скорость движения газа с рассматривают относительно статора компрессора. Ее можно представить как геометрическую сумму трех составляющих: осевой с_а, радиальной с_r и окружной с_u. Скорость движения частиц газа относительно элементов рабочего колеса нагнетателя называют относительной и обозначают (w). Ее также можно разложить на составляющие. Скорость движения элементов рабочего колеса (u) является переносной.

Для ЦН, как и для других турбомашин, справедливо уравнение неразрывности в виде G = ρсF, а для радиальной части в виде V=πDвτc_r, где V - объемный расход, D и в - соответственно диаметр и ширина канала, τ - коэффициент стеснения сечения лопатками. Отношение расходной составляющей скорости к окружной скорости называют коэффициентом расхода φ. Для радиальной части рабочего колеса φ=c_r/u, для выхода φ_2r=c_2r/u₂. Вторым уравнением, характерным для турбомашин, является уравнение движения (уравнение Эйлера). Применительно к единице массы рабочего тела, прошедшей через рабочее колесо ЦН, его используют в виде H_ад= u₂c_2u - u₁c_1u, где c_2u, c_1u - проекции абсолютной скорости на окружное направление. Это уравнение не учитывает трения и сжимаемости газа и получено при бесконечно большом числе лопаток. Отношение доли энергии в ступени, превращенной в потенциальную энергию давления, ко всей энергии, сообщенной потоку в рабочем колесе, называют степенью реактивности. В ЦНПГ применяют ступени только со значительной реактивностью, т.е. такие, в которых энергия давления превышает энергию скорости.

Пользуются также понятием коэффициента теоретического напора Ψ= H_ад /u²₂. При c_1u=0 Ψ_т= c_2u /u₂. На практике иногда используют ψ_т=2c_2u /u₂. Под степенью сжатия нагнетателя pн* по полным параметрам понимается отношение давлений, т.е. π_н^*=p_2н^* /p_1н^*.

По развиваемому отношению давлений центробежные компрессорные машины (ЦКМ) разделяют на вентиляторы, нагнетатели и компрессоры. Вентиляторы имеют π≤1,15, нагнетатели большей частью π_н=1,1...2,7. Центробежные компрессоры - компримирующие машины на более высокую степень сжатия, в промышленных установках они снабжены обычно промежуточными охладителями рабочего тела для снижения потребляемой мощности. В англоязычной технической литературе нагнетатели природного газа называются газовыми компрессорами, иногда бустерами. При заданном напоре все ЦКМ с использованием центробежных сил требуют меньшей окружной скорости и меньшей частоты вращения, чем осевые лопаточные машины. Кроме того, нагнетатели центробежного типа менее чувствительны к наличию капель влаги и частиц пыли в транспортируемом газе, чем осевые компрессоры.

 

Нагнетатель природного газа

 

Нагнетатели природного газа предназначены для его перекачки (транспортировки) от месторождений к местам потребления.

 

Рис.5. Нагнетатель природного газа:
1,12 - уплотнения, 2,11 - опорные подшипники, 3 - торсионный вал,
4 - корпус, 5,8 - крышки, 6 - элементы статора, 7 - ротор,
9 - рабочие колеса первой и второй ступеней, 10 - упорный подшипник,
13,15 - камеры для выхода и входа газа, 14 - межступенная диафрагма

 

Нагнетатель породного газа представляет собой компрессор центробежного типа (рис.5). Массивный корпус нагнетателя с торцов закрыт крышками 5 и 8. Внутри корпуса слагаются детали статора 6, образующие проточную часть, ротор 7 с двумя рабочими колесами 9 центробежного типа. Ротор опирается на опорные подшипники 2 и 11. В осевом направлении фиксируется упорным подшипником 10. Ротор нагнетателя жесткий. В местах прохода ротора через крышки 5 и 8 корпуса нагнетателя расположены концевые уплотнения 1 и 12, предотвращающее утечки из него газа. Ротор нагнетателя соединен с ротором газовой турбины торсионным валом 3.

Газ из магистрали попадает в камеру 15, расположенную перед первой ступенью нагнетателя, через приваренный сбоку на цилиндрической поверхности его корпуса патрубок. Пройдя рабочее колесо 9, газ направляется в межступенную диафрагму 14, а затем в рабочее колесо второй ступени. За второй ступенью из камеры 13 через второй патрубок, также приваренный к цилиндрической поверхности корпуса нагнетателя, газ уходит в напорный участок газопровода.

Нагнетатель обеспечивает перекачку природного газа по магистральным газопроводам, рассчитанным на давление 7,6—10 МПа, Степень повышения давления газа в двух ступенях нагнетателя составляет 1,44.

Для привода таких нагнетателей используют ГТУ, выполненные на основе авиационного двигателя, который является генератором рабочего тела для силовой турбины, приводящей во вращение ротор нагнетателя.

Масло к подшипникам ГТУ и нагнетателя подается двумя насосами, один из которых приводится в действие ротором нагнетателя, а второй ротором ГТУ.

Для охлаждения масла служат воздушные теплообменники.

Пуск установки, выход на рабочий режим и его поддержание осуществляются автоматически.

 

 

 

Задание

1. Разобрать турбину.

2. Описать сборочные узлы и детали турбины.

3. Назначение сборочных узлов.
Практическая работа № 17