RU2133879C1

RU2133879C1 - Turbocompressor sealing system

Info

Publication number: RU2133879C1
Application number: RU96107588A
Authority: RU
Inventors: Владимир Леонидович Балаценко; Евгений Иванович Емельяненко; Василий Романович Пшик
Original assignee: Акционерное общество "Сумское машиностроительное научно-производственное объединение им.М.В.Фрунзе"
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1999-07-27

Abstract

FIELD: sealing systems of various turbocompressors; sealing systems of gas-transfer units. SUBSTANCE: flow limiter of sealing system is made in form of pressure drop regulator whose pressure setter is connected with suction branch pipe of turbocompressor by means of additional pipe line, thus making it possible to maintain nominal excess of pressure of cleaned gas before sealing units above suction pressure of compressor and minimum rate of flow through labyrinth and end seals under different operating conditions. EFFECT: enhanced operational reliability and efficiency. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в системах уплотнений турбокомпрессоров различного назначения, в частности в системах уплотнений газоперекачивающих агрегатов. The present invention relates to a sealing technique and can be used in sealing systems of turbochargers for various purposes, in particular in sealing systems of gas pumping units.

Известна система уплотнений центробежного компрессора фирмы "John Crane" [1] , состоящая из торцовых уплотнений, системы очистки и подачи газа к уплотнениям и системы отвода утечек. A known sealing system of a centrifugal compressor company "John Crane" [1], consisting of mechanical seals, a system for cleaning and supplying gas to the seals and a leakage removal system.

Недостатком указанной системы уплотнений является наличие дросселя на линии подачи газа из нагнетательного патрубка компрессора в уплотнения. Наличие дросселя приводит к нестабильному перепаду давления между давлением газа перед торцовыми уплотнениями и давлением всасывания компрессора при различных режимах его работы. Этот перепад определяет расход газа через внутренние лабиринтные уплотнения в рабочие полости компрессора. Причем с ростом рабочего давления этот перепад увеличивается, что приводит к увеличению перетока газа во всасывающую полость компрессора, а следовательно, к уменьшению его КПД. The disadvantage of this sealing system is the presence of a throttle on the gas supply line from the discharge pipe of the compressor to the seal. The presence of a throttle leads to an unstable pressure drop between the gas pressure in front of the mechanical seals and the compressor suction pressure under various operating conditions. This difference determines the gas flow through the internal labyrinth seals in the working cavity of the compressor. Moreover, with an increase in operating pressure, this differential increases, which leads to an increase in gas flow into the compressor suction cavity, and, consequently, to a decrease in its efficiency.

В основу изобретения система уплотнений турбокомпрессора поставлена задача повышения надежности и экономичности работы системы уплотнений путем установки регулятора перепада давлении на линии подвода газа, что позволит обеспечить необходимый стабильный перепад давлений между давлением газа перед торцовыми уплотнениями и давлением всасывания турбокомпрессора на различных режимах работы. The basis of the invention, the turbocharger sealing system is tasked with increasing the reliability and efficiency of the sealing system by installing a differential pressure regulator on the gas supply line, which will provide the necessary stable differential pressure between the gas pressure in front of the mechanical seals and the suction pressure of the turbocharger in various operating modes.

Поставленная задача достигается тем, что в системе уплотнений турбокомпрессора, содержащей соответственно узлы торцовых газодинамических и лабиринтных уплотнений, установленных на валу туброкомпрессора, линию подачи газа, которая соединяет нагнетательный патрубок компрессора с камерой между торцовыми и лабиринтными уплотнениями и на которой установлены фильтры и ограничитель расхода, а также линию отвода утечек после первой и второй ступеней торцового уплотнения, на которой установлены расходомеры и эжектор, согласно изобретению ограничитель расхода выполнен в виде регулятора перепада давлений, задатчик давления которого соединен дополнительным трубопроводом со всасывающим патрубком турбокомпрессора. The task is achieved by the fact that in the turbocompressor sealing system, which contains respectively the mechanical gas dynamic and labyrinth seal assemblies installed on the tubing shaft, a gas supply line that connects the compressor discharge pipe to the chamber between the mechanical and labyrinth seals and on which filters and a flow restrictor are installed, as well as a leakage line after the first and second stages of the mechanical seal, on which flowmeters and an ejector are installed, according to the invention, the flow limiter is made in the form of a differential pressure controller, the pressure regulator of which is connected by an additional pipe to the suction pipe of the turbocompressor.

Таким образом, система уплотнений турбокомпрессора обладает следующим существенным отличительным признаком:
выполнение ограничителя расхода в виде регулятора перепада давлений, установленного в системе уплотнений на линии подачи газа в уплотнение, при этом задатчик давления регулятора соединен дополнительным трубопроводом со всасывающим патрубком, позволяет поддерживать требуемый стабильный перепад давлений между давлением газа на входе в торцевое уплотнение и давлением всасывания независимо от режима работы турбокомпрессора и представляет существенное отличие от прототипа.Thus, the turbocharger seal system has the following significant distinguishing feature:
the implementation of the flow limiter in the form of a differential pressure regulator installed in the seal system on the gas supply line to the seal, while the pressure regulator of the regulator is connected by an additional pipe to the suction pipe, allows you to maintain the required stable differential pressure between the gas pressure at the inlet to the mechanical seal and the suction pressure independently from the mode of operation of the turbocharger and represents a significant difference from the prototype.

Заявляемая конструкция системы уплотнений турбокомпрессора позволяет повысить надежность и экономичность турбокомпрессора и может быть применена в качестве системы уплотнений на трубокомпрессорах, перекачивающих различные газовые среды, в химической, газовой и других областях промышленности. The inventive design of the sealing system of the turbocompressor can improve the reliability and efficiency of the turbocompressor and can be used as a sealing system on pipe compressors pumping various gas environments in the chemical, gas and other industries.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена предлагаемая система уплотнений турбокомпрессора газоперекачивающего агрегата. Система уплотнений содержит собственно узлы торцовых газодинамических 1 и лабиринтных 2 уплотнений, установленные на валу 3 компрессора 4 линии подвода 5 газа, соединяющего нагнетательный патрубок 6 компрессора с камерой 7 между торцевыми и лабиринтными уплотнениями, на которых установлены фильтры 8 и регулятор перепада давлений "газ-газ" 9, к которому подводится задающее давление газа линией 10 от всасывающего патрубка 11 компрессора, а также линии отвода утечек 12 и 13 после первой и второй ступеней торцовых уплотнений, и на которых установлены расходомеры 14 и эжектор 15. The invention is illustrated by the drawing, which shows the proposed sealing system of a turbocompressor of a gas pumping unit. The sealing system contains the actual gas-dynamic face 1 and labyrinth 2 seal assemblies installed on the compressor shaft 3 of the gas supply line 5 connecting the compressor discharge pipe 6 to the chamber 7 between the mechanical and labyrinth seals, on which filters 8 and a gas-pressure differential pressure regulator are installed gas "9, to which the gas pressure setpoint is supplied by line 10 from the compressor suction pipe 11, as well as leakage lines 12 and 13 after the first and second stages of mechanical seals, and on which flow ejector 14 and 15.

Система работает следующим образом. Газ из нагнетательного патрубка 6 компрессора 4 по линии подвода 5 поступает в фильтр 8, а затем в регулятор перепада давлений 9, причем задающее давление газа к регулятору 9 подводится от всасывающего патрубка 11 компрессора 4 линией 10. После регулятора перепада давлений газ с давлением несколько выше, чем давление всасывания поступает в камеру 7 между торцовыми 1 лабиринтными 2 уплотнениями. При этом его давление выше, чем давление всасывания компрессора на определенную величину. Отсюда основной поток газа под действием перепада, устанавливаемого регулятором 9, проходит через лабиринтные уплотнения 2 во внутренние полости компрессора 4. Одновременно часть газа проходит через первые ступени торцевых уплотнений 1 в линию отвода 12 и далее через расходомер 14 и эжектор 15 в атмосферу. При этом эжектором создается разряжение в линии отвода 13, т.е. утечка после второй ступени торцового газодинамического уплотнения отводится с помощью эжектора в атмосферу и не попадает в подшипниковые камеры турбокомпрессора. По величине расхода Q₁ и Q₂, фиксируемых расходомерами 14, косвенно определяют техническое состояние торцевых уплотнений.The system operates as follows. Gas from the discharge pipe 6 of the compressor 4 through the supply line 5 enters the filter 8, and then to the differential pressure controller 9, and the gas pressure regulator 9 is supplied from the suction pipe 11 of the compressor 4 by line 10. After the differential pressure controller, the gas with pressure is slightly higher than the suction pressure enters the chamber 7 between the end 1 labyrinth 2 seals. At the same time, its pressure is higher than the compressor suction pressure by a certain amount. Hence, the main gas flow under the influence of the differential set by the regulator 9 passes through the labyrinth seals 2 into the internal cavities of the compressor 4. At the same time, part of the gas passes through the first stages of the mechanical seals 1 to the exhaust line 12 and then through the flow meter 14 and the ejector 15 to the atmosphere. In this case, an ejector creates a vacuum in the discharge line 13, i.e. leakage after the second stage of the mechanical seal is diverted to the atmosphere by an ejector and does not enter the bearing chambers of the turbocharger. The flow rate Q ₁ and Q ₂ , fixed by the flow meters 14, indirectly determine the technical condition of the mechanical seal.

Очищенный газ, идущий через лабиринтные уплотнения во внутреннюю полость компрессора, не допускает попадания неочищенного газа к торцовому уплотнению и обеспечивает охлаждение его первых ступеней. Причем перепад, устанавливаемый регулятором, обеспечивает минимальный требуемый расход газа через лабиринтное уплотнение. The purified gas flowing through the labyrinth seals into the internal cavity of the compressor prevents the raw gas from entering the mechanical seal and provides cooling of its first stages. Moreover, the differential set by the regulator provides the minimum required gas flow through the labyrinth seal.

Заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями обладает значительными технико-экономическими преимуществами, заключающимися в повышении надежности и экономичности путем поддержания номинального превышения давления очищенного газа перед узлами уплотнений над давлением всасывания компрессора и минимального расхода через лабиринтные и торцовые уплотнения при различных режимах работы компрессора. The claimed technical solution in comparison with the prototype and other known technical solutions has significant technical and economic advantages, which include increasing the reliability and efficiency by maintaining the nominal excess pressure of the purified gas in front of the seal assemblies over the compressor suction pressure and the minimum flow rate through labyrinth and mechanical seals under various conditions compressor operation.

Таким образом, предлагаемая система уплотнений дает возможность их широкого промышленного применения в турбокомпрессорах, перекачивающих различные газовые среды в химической, газовой и других областях промышленности. Thus, the proposed sealing system makes it possible for their wide industrial application in turbochargers pumping various gas media in chemical, gas and other industries.

Claims

The turbocompressor sealing system, which contains the actual gas-dynamic and labyrinth seal assemblies mounted on the turbocompressor shaft, a gas supply line connecting the turbocharger discharge pipe to the chamber between the mechanical and labyrinth seals and the filters and flow limiter installed on it, as well as a leakage line after the first and the second stage of the mechanical seal, on which flowmeters and an ejector are installed, characterized in that the flow limiter on the gas supply line Full a differential pressure regulator, the pressure vessel which is connected to an additional conduit to the suction pipe of the turbocharger.