RU157057U1 - Устройство уплотнений вала компрессора - Google Patents

Abstract

Устройство уплотнения вала компрессора, включающее вал компрессора с установленными на его концах подшипниками и концевыми уплотнениями, в каждое из которых входят последовательно расположенные от рабочего колеса компрессора к подшипникам лабиринтное уплотнение, узел торцевых газодинамических уплотнений и узел барьерных уплотнений, в промежутках между уплотнениями расположены камеры, к каждому из концевых уплотнений присоединены линия подачи газа в камеру, расположенную между лабиринтным уплотнением и узлом торцевых газодинамических уплотнений, линия подачи газа в узел барьерного уплотнения, линия отвода утечек из узла торцевых газодинамических уплотнений и линия отвода утечек из камеры, расположенной между узлом торцевых газодинамических уплотнений и узлом барьерных уплотнений, линия подачи газа в узлы барьерных уплотнений соединена с источником газа, не образующего взрывоопасной смеси с процессным газом, линии отвода утечек из камер, расположенных между узлами торцевых газодинамических уплотнений и узлами барьерных уплотнений, имеют выход в атмосферу, а линии отвода утечек из узлов торцевых газодинамических уплотнений также имеют выход в атмосферу и снабжены узлами контроля утечек, а в качестве источника газа, не образующего взрывоопасной смеси с процессным газом, использована установка для получения азота, отличающееся тем, что линия подачи газа в узлы барьерных уплотнений соединена с источником газа через ресивер и снабжена клапаном подачи газа, а через клапан подачи воздуха соединена с линией подачи барьерного воздуха от компрессора двигателя.

Description

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для подачи барьерного газа при герметизации вращающихся валов в конструкциях центробежных компрессоров, в частности, в системах уплотнений газоперекачивающих агрегатов.

Известна система газодинамических уплотнений (СГУ) ГПА ДКС предназначенная для предотвращения попадания транспортируемого (технологического) газа со стороны нагнетателя газоперекачивающих агрегатов (ГПА) дожимных компрессорных станций (ДКС) в окружающее пространство, система содержит узлы газодинамических уплотнений (ГДУ) с II ступенями защиты, трубопроводную обвязку СГУ для подвода буферного газа от станционной сети к контрольно-измерительной панели (КИП ГДУ), включающей манометры, датчики температуры, счетчик газа с контролем показаний по месту установки приборов, дроссельную шайбу для демпфирования давления газа, и линией электрической обвязки КИП ГДУ, предназначенной для питания электрических преобразователей, далее от КИП ГДУ к узлам ГДУ, установленных на ГПА, и отвода протечек буферного газа после первой ступени ГДУ к КИП ГДУ и далее через шаровой кран на свечу (Руководство по эксплуатации газоперекачивающего агрегата ГПА-16ДКС-09 «УРАЛ» часть 1 техническое описание ГПА-16ДКС-09.0000-000РЭ).

Недостатком известной системы является то, что при эксплуатации газоперекачивающих агрегатов происходит постоянная подача воздуха в качестве буферного газа, что увеличивает риск образования взрывоопасной смеси, а также в режимах «останов, аварийный останов, запуск» используется компрессор барьерного воздуха, что усложняет данную конструкцию и несет дополнительные материальные затраты на обслуживание ГПА.

Известна система уплотнений вала компрессора (Патент на ПМ 96194) включающая вал компрессора с установленными на его концах подшипниками и концевыми уплотнениями, в каждое из которых входят последовательно расположенные от рабочего колеса компрессора к подшипникам лабиринтное уплотнение, узел торцевых газодинамических уплотнений и узел барьерных уплотнений, в промежутках между уплотнениями расположены камеры, к каждому из концевых уплотнений присоединены линия подачи газа в камеру, расположенную между лабиринтным уплотнением и узлом торцевых газодинамических уплотнений, линия подачи газа в узел барьерного уплотнения, линия отвода утечек из узла торцевых газодинамических уплотнений и линия отвода утечек из камеры, расположенной между узлом торцевых газодинамических уплотнений и узлом барьерных уплотнений, при этом линии подачи газа в камеры, расположенные между лабиринтными уплотнениями и узлами торцевых газодинамических уплотнений каждого из концевых уплотнений, соединены между собой и с нагнетательным патрубком компрессора и в них установлен, по меньшей мере, один газовый фильтр, линии подачи газа в узлы барьерных уплотнений соединены с источником газа, не образующего взрывоопасной смеси с процессным газом, линии отвода утечек из камер, расположенных между узлами торцевых газодинамических уплотнений и узлами барьерных уплотнений, имеют выход в атмосферу, а линии отвода утечек из узлов торцевых газодинамических уплотнений также имеют выход в атмосферу и снабжены узлами контроля утечек. Кроме того, в системе уплотнений вала компрессора в качестве источника газа, не образующего взрывоопасной смеси с процессным газом, используют установку для получения азота.

Недостатком известной системы является то, что при эксплуатации газоперекачивающих агрегатов происходит постоянная подача азота в качестве буферного газа от источника азота, что влечет за собой существенные эксплуатационные затраты при постоянной работе источника азота и необходимость иметь резерв на случай выхода из строя, а так же значительные материально-технические ресурсы при технологическом обслуживании и текущем ремонте.

В процессе эксплуатации компрессоров, перекачивающих взрывоопасные газы, основную опасность представляет попадание атмосферного воздуха в закрытые объемы, так как при определенной (критической) концентрации кислород воздуха образует с возможными утечками транспортируемого газа взрывоопасную смесь, которая может привести к взрыву от контакта с источником открытого огня или искрой. Поэтому задачей данной полезной модели является исключение образования критической взрывоопасной смеси процессного газа с воздухом в камерах компрессора, камерах концевых уплотнений, в присоединенных к ним трубам и в помещениях компрессорной станции, а так же повышение надежности работы оборудования.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение безопасности работы уплотнений вала компрессора при повышенных нагрузках работы оборудования на следующих режимах: запуск компрессора, вывод на режим, останов и аварийный останов, а также снижение стоимости обслуживания ГПА за счет упрощения уже существующих конструкций и использования комбинированной схемы подачи барьерного газа.

Указанный технический результат достигается в устройстве уплотнения вала компрессора, включающем вал компрессора с установленными на его концах подшипниками и концевыми уплотнениями, в каждое из которых входят последовательно расположенные от рабочего колеса компрессора к подшипникам лабиринтное уплотнение, узел торцевых газодинамических уплотнений и узел барьерных уплотнений, в промежутках между уплотнениями расположены камеры, к каждому из концевых уплотнений присоединены линия подачи газа в камеру, расположенную между лабиринтным уплотнением и узлом торцевых газодинамических уплотнений, линия подачи газа в узел барьерного уплотнения, линия отвода утечек из узла торцевых газодинамических уплотнений и линия отвода утечек из камеры, расположенной между узлом торцевых газодинамических уплотнений и узлом барьерных уплотнений, линия подачи газа в узлы барьерных уплотнений соединена с источником газа, не образующего взрывоопасной смеси с процессным газом, линии отвода утечек из камер, расположенных между узлами торцевых газодинамических уплотнений и узлами барьерных уплотнений, имеют выход в атмосферу, а линии отвода утечек из узлов торцевых газодинамических уплотнений также имеют выход в атмосферу и снабжены узлами контроля утечек, а в качестве источника газа, не образующего взрывоопасной смеси с процессным газом, использована установка для получения азота, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, линия подачи газа в узлы барьерных уплотнений соединена с источником газа через ресивер и снабжена клапаном подачи газа, а через клапан подачи воздуха соединена с линией подачи барьерного воздуха от компрессора двигателя.

Полезная модель поясняется чертежом.

Компрессор содержит вал 1, на концах которого установлены подшипники 2 и концевые уплотнения 3. В состав каждого из концевых уплотнений 3 входит последовательно расположенные от рабочего колеса компрессора к подшипникам 2 лабиринтное уплотнение 4, узел торцовых газодинамических уплотнений 5 и узел барьерных уплотнений 6. В промежутках между перечисленными уплотнениями расположены камеры. К концевым уплотнениям 3 присоединены линии подачи процессного газа 7 в камеру, расположенную между лабиринтным уплотнением 4 и узлом торцовых газодинамических уплотнений 5, линии отвода утечек 8 из узла торцовых газодинамических уплотнений 5 и линия отвода утечек 9 из камеры, расположенной между узлом торцовых газодинамических уплотнений 5 и узлом барьерных уплотнений 6. К концевым уплотнениям 3 присоединена линия подачи барьерного газа 10 в узел барьерных уплотнений 6, на которой установлены узлы регулирования подачи барьерного газа 11. На линиях отвода утечек 8 из узлов торцовых газодинамических уплотнений 5 установлены узлы контроля утечек 12. Устройство имеет автоматизированный блок управления (на схеме не показан), связанный с узлом регулирования подачи барьерного газа 11 и узлом регулирования подачи процессного газа 13 и узлами контроля утечек 12, который интегрирован с общей системой управления работой компрессора. Линия подачи барьерного газа 10 в узел барьерных уплотнений 6 соединена с ресивером азота 14 через клапан подачи азота 15 и линией подачи барьерного воздуха 16 от компрессора двигателя 19 через клапан подачи барьерного воздуха 17. Ресивер азота 14 соединен с источником азота 18 для поддержания необходимого объема азота и рабочего давления. В качестве источника азота может использоваться установка получения азота или установка заправки баллонов азота.

Предлагаемое устройство уплотнений вала компрессора работает следующим образом.

При получении сигнала на пуск, вывод на режим, плановый останов, аварийный останов компрессора происходит переключение режима работы устройства уплотнений вала компрессора на «БЕЗОПАСНЫЙ» путем открытия клапана подачи азота 15 от ресивера азота 14 и закрытия клапана подачи барьерного воздуха 17 по линии 16 от компрессора двигателя 19.

На режимах «пуск, вывод на режим, плановый останов, аварийный останов» барьерный газ по линии 10 от ресивера азота 14 через клапан подачи азота 15 поступает между узлами торцовых газодинамических уплотнений 5 и узлами барьерных уплотнений 6, при этом клапан подачи барьерного воздуха 17 находится в закрытом состоянии, и в узлах барьерных уплотнений 6 благодаря подаче по линиям 10 азота поддерживается давление, исключающее попадание воздуха в линии 8 и 9 отвода утечек. Необходимые соотношения газовых параметров обеспечиваются наличием в системе узлов 11 и 13 регулирования подачи газов, а также наличием узлов 12 контроля утечек, каждый из которых связан с автоматизированным блоком управления. В результате при реализации данного технического решения исключается проникание кислорода воздуха в линии 8 и 9 отвода утечек, тем самым обеспечивая экологическую и промышленную безопасность уплотнений вала компрессора.

При выводе на эксплуатационный режим работы компрессора происходит переключение режима работы устройства уплотнений вала компрессора на «ПОСТОЯННЫЙ» путем открытия клапана подачи барьерного воздуха 17 от компрессора двигателя 19 и закрытия клапана подачи азота 15 от ресивера азота 14.

При стабильной работе уплотнений компрессора на режимах в магистраль или на кольцо барьерный воздух по линии подачи газа 10 в узлы барьерных уплотнений 6 через клапан подачи барьерного воздуха 17 по линии подачи барьерного воздуха 16 от компрессора двигателя 19 поступает между узлами торцовых газодинамических уплотнений 5 и узлами барьерных уплотнений 6. В узлах барьерных уплотнений 6 благодаря подаче по линиям подачи газа 10 воздуха поддерживается необходимый расход воздуха, позволяющий достигать не взрывоопасных концентраций утечек. Необходимые соотношения газовых параметров обеспечивают наличием в системе узлов 11 и 13 регулирования подачи газов, каждый из которых связан с автоматизированным блоком управления. Ресивер азота 14 в данном режиме работы пополняется до рабочего состояния через линию, связанную с источником азота 18. Ресивер азота 14 должен иметь двукратный объем азота, позволяющий обеспечить барьерным газом пуск компрессора и возможный аварийный останов, для безупречной работы предлагаемого устройства обеспечения безопасности при эксплуатации уплотнений вала компрессора.

Предлагаемое техническое решение:

1. Повышает промышленную и экологическую безопасность работы компрессора на режимах пуск, вывод на режим, плановый останов, аварийный останов за счет временного и периодического использования ресивера азота и подачи азота в качестве барьерного газа при эксплуатационной потребности.

2. Позволяет исключить из схемы обеспечения барьерным газом компрессор барьерного воздуха, который используется на режимах пуск, вывод на режим, плановый останов, аварийный останов, или заменить установку подачи азота на менее производительную или использовать уже имеющиеся мощности на производстве для поддержания рабочего давления в ресивере азота, что в данном случае оптимизирует конструкцию и обеспечивает повышение экологической и промышленной безопасности при эксплуатации опасных производственных объектов.

3. При стабильном режиме работы компрессора позволяет использовать более дешевый и безопасный газ (воздух) компрессора двигателя в качестве барьерного газа, что снижает производственные и материально-технические затраты, обеспечивая более высокую рентабельность технологического процесса при компримировании газа.

Claims (1)

1. Устройство уплотнения вала компрессора, включающее вал компрессора с установленными на его концах подшипниками и концевыми уплотнениями, в каждое из которых входят последовательно расположенные от рабочего колеса компрессора к подшипникам лабиринтное уплотнение, узел торцевых газодинамических уплотнений и узел барьерных уплотнений, в промежутках между уплотнениями расположены камеры, к каждому из концевых уплотнений присоединены линия подачи газа в камеру, расположенную между лабиринтным уплотнением и узлом торцевых газодинамических уплотнений, линия подачи газа в узел барьерного уплотнения, линия отвода утечек из узла торцевых газодинамических уплотнений и линия отвода утечек из камеры, расположенной между узлом торцевых газодинамических уплотнений и узлом барьерных уплотнений, линия подачи газа в узлы барьерных уплотнений соединена с источником газа, не образующего взрывоопасной смеси с процессным газом, линии отвода утечек из камер, расположенных между узлами торцевых газодинамических уплотнений и узлами барьерных уплотнений, имеют выход в атмосферу, а линии отвода утечек из узлов торцевых газодинамических уплотнений также имеют выход в атмосферу и снабжены узлами контроля утечек, а в качестве источника газа, не образующего взрывоопасной смеси с процессным газом, использована установка для получения азота, отличающееся тем, что линия подачи газа в узлы барьерных уплотнений соединена с источником газа через ресивер и снабжена клапаном подачи газа, а через клапан подачи воздуха соединена с линией подачи барьерного воздуха от компрессора двигателя.

   

Images