RU214793U1

RU214793U1 - TWO-SECTION CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Info

Publication number: RU214793U1
Application number: RU2022124690U
Authority: RU
Inventors: Рашит Рустемович Байбеков; Евгений Владимирович Гнеденков; Ильшат Ришатович Шайхутдинов; Дмитрий Евгеньевич Якимов
Original assignee: Акционерное общество "Казанский завод компрессорного машиностроения" (АО "Казанькомпрессормаш")
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2022-11-14

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в конструкциях центробежных компрессоров отпарного газа.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in the design of centrifugal boil-off gas compressors.

Двухсекционный центробежный компрессор, содержащий корпус, размещенные в нем первую и вторую статорные секции, установленную между ними межсекционную перегородку с лабиринтным уплотнением, ротор с рабочими колесами и думмисом и выполненный в межсекционной перегородке канал подвода газа высокого давления, связанный с камерой нагнетания второй статорной секции и лабиринтным уплотнением, отличающийся тем, что канал подвода газа высокого давления выполнен радиальным и связан с камерой нагнетания второй статорной секции внешним трубопроводом с запорно-регулирующей аппаратурой, позволяющей регулировать значение расхода газа в данном канале.A two-section centrifugal compressor, comprising a housing, the first and second stator sections placed in it, an intersection partition with a labyrinth seal installed between them, a rotor with impellers and a dummis and a high-pressure gas supply channel made in the intersection partition connected to the injection chamber of the second stator section and labyrinth seal, characterized in that the high-pressure gas supply channel is made radial and connected to the discharge chamber of the second stator section by an external pipeline with shut-off and control equipment that allows you to adjust the gas flow rate in this channel.

Полезная модель позволяет обеспечить подачу в лабиринтное уплотнение межсекционной перегородки потока газа высокого давления, выравнивающего основной поток, с регулируемым расходом. 2ил.

The utility model makes it possible to supply the labyrinth seal of the intersectional partition wall with a high-pressure gas flow, which equalizes the main flow, at an adjustable flow rate. 2ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в центробежных компрессорных установках отпарного газа.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in centrifugal compressor plants for boil-off gas.

Известен центробежный компрессор, содержащий две секции, разделенные между собой с помощью разделительной стенки, лабиринтной втулки и разгрузочного устройства. (Патент РФ 2442027, F04D 29/05, F04D 29/051, F04D 17/08, публ. 10.02.2012).Known centrifugal compressor containing two sections separated by a dividing wall, a labyrinth sleeve and an unloading device. (Patent RF 2442027, F04D 29/05, F04D 29/051, F04D 17/08, published on February 10, 2012).

В данном устройстве канал, находящийся в разделительной стенке, соединяет полость нагнетания первой секции с полостью всасывания этой же секции, что позволяет минимизировать работу упорного диска опорно-упорного подшипника компрессора за счет разности давлений между полостями разгрузочного устройства.In this device, the channel located in the dividing wall connects the discharge cavity of the first section with the suction cavity of the same section, which allows minimizing the operation of the thrust disk of the compressor thrust bearing due to the pressure difference between the cavities of the unloading device.

Недостатком данного устройства канала является отсутствие мероприятий по выравниванию в полости разгрузочного устройства первой секции закрученного потока газа, который при определенных параметрах может вызвать автоколебания ротора.The disadvantage of this channel device is the absence of measures to equalize the swirling gas flow in the cavity of the unloading device of the first section, which, under certain parameters, can cause self-oscillations of the rotor.

Известен двухсекционный центробежный компрессор, содержащий корпус со статором первой и второй секции, переднюю и заднюю крышки, межсекционную перегородку с каналом, соединяющим полость нагнетания второй секции с лабиринтным уплотнением многоступенчатого разгрузочного устройства. Через данный канал газ проходит во входные отверстия ступенчатого лабиринтного уплотнения для создания осевого усилия за счет размещения частей лабиринтного уплотнения на разных диаметрах думмиса, снижающего в итоге осевое усилие на ротор компрессора. (Патент 2384745, F04D 29/08, F04D 17/08, 20.03.2010).Known two-section centrifugal compressor containing a housing with a stator of the first and second sections, front and rear covers, partition walls with a channel connecting the discharge cavity of the second section with the labyrinth seal of the multi-stage unloading device. Through this channel, the gas passes into the inlets of the stepped labyrinth seal to create an axial force by placing parts of the labyrinth seal at different diameters of the dummis, which ultimately reduces the axial force on the compressor rotor. (Patent 2384745, F04D 29/08, F04D 17/08, 03/20/2010).

В данном устройстве применена сложная конструкция многоступенчатого думмиса и ступенчатого лабиринтного уплотнения. Поток газа из полости нагнетания подается на лабиринтное уплотнение через каналы, выполненные в межсекционной перегородке и в самом лабиринтном уплотнении. Для исключения возникновения автоколебаний ротора необходимо, чтобы окружная скорость вращающего потока газа в лабиринтном уплотнении стала меньше окружной скорости думмиса. Вместе с тем, в известном устройстве подведенный к лабиринтному уплотнению газовый поток теряет при прохождении через межступенчатую полость думмиса свою напорную эффективность, необходимую для снижения закрутки основного потока и, как следствие, снижения возможности образования автоколебаний.This device uses a complex design of a multi-stage dummis and a stepped labyrinth seal. The gas flow from the injection cavity is fed to the labyrinth seal through the channels made in the intersection partition and in the labyrinth seal itself. To exclude the occurrence of self-oscillations of the rotor, it is necessary that the circumferential velocity of the rotating gas flow in the labyrinth seal becomes less than the circumferential velocity of the dummis. At the same time, in the known device, the gas flow supplied to the labyrinth seal loses its pressure efficiency when passing through the interstage cavity of the dummis, which is necessary to reduce the swirling of the main flow and, as a result, reduce the possibility of self-oscillations.

При этом подвод дополнительного потока газа из полости нагнетания увеличивает в целом объем газа, протекающего через лабиринтное уплотнение, что изменяет перепад давления на думмисе и, соответственно, изменяет усилие на упорный подшипник, которое может превысить допустимое значение. Также это может привести к повышению температуры упорных элементов упорного подшипника до предельных значений. Газодинамические расчеты суммарного объема не всегда дают точные результаты осевой силы, поэтому существует необходимость в регулировке протекающего объема газа.At the same time, the supply of an additional gas flow from the injection cavity increases the total volume of gas flowing through the labyrinth seal, which changes the pressure drop across the dummy and, accordingly, changes the force on the thrust bearing, which may exceed the allowable value. It can also lead to an increase in the temperature of the thrust bearing thrust elements to extreme values. Gas dynamic calculations of the total volume do not always give accurate results of the axial force, so there is a need to adjust the flowing volume of gas.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является исключение автоколебаний ротора центробежного компрессора, возникающих в процессе компримирования газа в полости между лабиринтным уплотнением межсекционной перегородки и ротором при одновременном обеспечении необходимого усилия на упорный подшипник ротора или необходимой температуры его упорных элементов.The problem to be solved by the utility model is to exclude self-oscillations of the centrifugal compressor rotor that occur during gas compression in the cavity between the labyrinth seal of the intersectional partition and the rotor while providing the necessary force on the rotor thrust bearing or the required temperature of its thrust elements.

Технический результат заключается в обеспечении подачи в лабиринтное уплотнение межсекционной перегородки потока газа высокого давления, выравнивающего основной поток, с регулируемым расходом.EFFECT: technical result consists in supplying a high-pressure gas flow to the labyrinth seal of the intersectional partition wall, equalizing the main flow, with an adjustable flow rate.

Технический результат достигается тем, что в двухсекционном центробежном компрессоре, содержащем корпус, размещенные в нем первую и вторую статорные секции, установленную между ними межсекционную перегородку с лабиринтным уплотнением, ротор с рабочими колесами и думмисом и выполненный в межсекционной перегородке канал подвода газа высокого давления, связанный с камерой нагнетания второй статорной секции и входом в лабиринтное уплотнение, канал подвода газа высокого давления выполнен радиальным и связан с камерой нагнетания второй статорной секции внешним трубопроводом с запорно-регулирующей аппаратурой, позволяющей регулировать значение расхода газа в данном канале.The technical result is achieved by the fact that in a two-section centrifugal compressor containing a housing, the first and second stator sections are placed in it, an intersection partition with a labyrinth seal installed between them, a rotor with impellers and a dummis, and a high-pressure gas supply channel made in the intersection partition, connected with an injection chamber of the second stator section and an inlet to the labyrinth seal, the high-pressure gas supply channel is made radial and connected to the injection chamber of the second stator section by an external pipeline with shut-off and control equipment that allows you to adjust the gas flow rate in this channel.

Выполнение канала радиальным обеспечивает подачу в лабиринтное уплотнение прямого (незакрученного) потока, встречного основному потоку и поступающего по отношению к нему под углом 90°, выравнивающего (разбивающего) закрученный основной поток.The execution of the channel as a radial one ensures the supply of a direct (non-swirling) flow into the labyrinth seal, which is counter to the main flow and flows in relation to it at an angle of 90°, leveling (breaking) the swirling main flow.

Связь канала подвода газа высокого давления с нагнетательной камерой второй секции через внешний трубопровод с регулирующей запорной арматурой обеспечивает регулировку подачи встречного прямого потока газа непосредственно в закрученный основной поток, что позволяет обеспечить подачу газа с расходом, требуемым для выравнивания основного потока, тем самым исключая возникновение автоколебаний ротора, при условии обеспечения необходимого осевого усилия на упорный подшипник или необходимой температуры его упорного элемента.The connection of the high-pressure gas supply channel with the injection chamber of the second section through an external pipeline with control valves provides control of the supply of the oncoming direct gas flow directly into the swirling main flow, which allows gas to be supplied at the flow rate required to equalize the main flow, thereby eliminating the occurrence of self-oscillations rotor, provided that the necessary axial force on the thrust bearing or the required temperature of its thrust element is provided.

Полезная модель поясняется графически, где на фиг. 1 представлен предлагаемый двухсекционный центробежный компрессор; на фиг. 2 укрупненно представлено место установки межсекционной перегородки компрессора.The utility model is illustrated graphically, where in FIG. 1 shows the proposed two-section centrifugal compressor; in fig. 2 is an enlarged view of the installation site of the partition wall of the compressor.

Двухсекционный центробежный компрессор содержит корпус 1, первую статорную секцию 2 с камерой всасывания 3 и камерой нагнетания 4, вторую статорную секцию 5 с камерой всасывания 6 и камерой нагнетания 7, две торцевые крышки 8 и 9, межсекционную перегородку 10 с лабиринтной втулкой 11, установленной на внутреннем диаметре перегородки 10, ротор 12 с рабочими колесами 13, 14 и думмисом 15, внешний трубопровод 16 с запорно-регулирующей арматурой 17. Трубопровод 16 соединяет камеру нагнетания 7 через отверстия 18 и 19 в корпусе 1 и канал 20 в межсекционной перегородке 10 с лабиринтным уплотнением, образованным лабиринтной втулкой 11 и думмисом 15. При этом важно, что газ проходит непосредственно в уплотнение через радиальные или тангенцальные отверстия 21 в лабиринтной втулке 11.A two-section centrifugal compressor comprises a casing 1, a first stator section 2 with a suction chamber 3 and a discharge chamber 4, a second stator section 5 with a suction chamber 6 and a discharge chamber 7, two end caps 8 and 9, an intersection partition 10 with a labyrinth sleeve 11 mounted on internal diameter of the partition 10, rotor 12 with impellers 13, 14 and dummy 15, external pipeline 16 with shut-off and control valves 17. The pipeline 16 connects the injection chamber 7 through the holes 18 and 19 in the housing 1 and the channel 20 in the intersection partition 10 with the labyrinth the seal formed by the labyrinth sleeve 11 and the dummis 15. It is important that the gas passes directly into the seal through the radial or tangential holes 21 in the labyrinth sleeve 11.

Работа компрессора осуществляется следующим образом.The operation of the compressor is carried out as follows.

Газ попадает в компрессор через камеру всасывания 3 первой секции 2, проходит через рабочие колеса 13 ротора 12 и статор первой секции 2 и через камеру нагнетания 4 первой секции 2 направляется в межсекционный холодильник (на фиг. не показан), где происходит охлаждение газа. После холодильника газ заходит через камеру всасывания 6 второй секции 5, проходит через рабочие колеса 14 и статор второй секции 5. В секции 5 газ сжимается до конечного давления, с которым далее газ выходит из компрессора через камеру нагнетания 7 второй секции 5.The gas enters the compressor through the suction chamber 3 of the first section 2, passes through the impellers 13 of the rotor 12 and the stator of the first section 2, and through the discharge chamber 4 of the first section 2 is sent to the intersection cooler (not shown in the figure), where the gas is cooled. After the cooler, the gas enters through the suction chamber 6 of the second section 5, passes through the impellers 14 and the stator of the second section 5. In section 5, the gas is compressed to the final pressure, with which the gas then leaves the compressor through the discharge chamber 7 of the second section 5.

Газ высокого давления из камеры нагнетания 7 второй секции 5 по отверстию в корпусе 1 компрессора попадает через запорно-регулирующую арматуру 17 во внешний трубопровод 16, после которого через другое отверстие в корпусе 1 компрессора газ попадает в канал 20 межсекционной перегородки. Далее через отверстия в лабиринтной втулке 11, поток газа попадает в полость между лабиринтной втулкой 11 и думмисом 15, смешивается с основным закрученным потоком, после чего последний уменьшает свою окружную скорость.High-pressure gas from the injection chamber 7 of the second section 5 through the hole in the housing 1 of the compressor enters through the shut-off and control valves 17 into the external pipeline 16, after which, through another hole in the compressor housing 1, the gas enters the channel 20 of the intersectional partition. Further, through the holes in the labyrinth sleeve 11, the gas flow enters the cavity between the labyrinth sleeve 11 and the dummy 15, mixes with the main swirling flow, after which the latter reduces its circumferential speed.

Запорно-регулирующая арматура 17, установленная на внешнем трубопроводе 16, обеспечивает как полное перекрытие потока газа, так и регулирование параметров проходящего через запорно-регулирующую арматуру 17 газа посредством изменения своего проходного сечения. Диапазон регулирования, диапазон настройки регулятора и зона регулирования установленной запорно-измерительной аппаратуры 17 обеспечивают пропускную способность, необходимую для создания значений расхода потока газа, направляемого в лабиринтную втулку 11 межсекционной перегородки 10, которые при режимах работы компрессора в совокупности с другими газодинамическими показателями компрессора способствуют изменению «лабиринтной» циркуляционной силы. Данное изменение в свою очередь является одним из способов снижения автоколебаний ротора и, следовательно, снижения возникающей под их действием вибрации ротора.Shut-off and control valves 17, installed on the external pipeline 16, provides both complete blocking of the gas flow and regulation of the parameters of the gas passing through the shut-off and control valves 17 by changing its flow area. The control range, the adjustment range of the regulator and the control zone of the installed shut-off and measuring equipment 17 provide the throughput necessary to create the values of the flow rate of the gas flow directed to the labyrinth sleeve 11 of the intersection partition 10, which, under the operating modes of the compressor, in combination with other gas-dynamic parameters of the compressor, contribute to a change "labyrinthine" circulation force. This change, in turn, is one of the ways to reduce the self-oscillations of the rotor and, consequently, reduce the vibration of the rotor that occurs under their action.

Регулировка запорно-регулирующей аппаратуры производится на рабочем газе в период пуско-наладочных работ, или при изменении газодинамических параметров компрессора. Например, в процессе регулировки выясняется, что при полностью открытой запорно-регулирующей аппаратуре 17 автоколебаний не возникает, но усилие на упорный подшипник (или температура его упорных элементов) превышает допустимое значение. Постепенно прикрывая запорно-регулирующую аппаратуру 17, и, тем самым, уменьшая расход газа в канале 20 и перепад давления на думмисе 15, можно получить необходимое усилие на упорный подшипник или необходимую температуру упорного элемента, при отсутствии автоколебаний.Adjustment of the shut-off and control equipment is carried out on the working gas during commissioning, or when the gas-dynamic parameters of the compressor change. For example, during the adjustment process, it turns out that when the shut-off and control equipment 17 is fully open, no self-oscillations occur, but the force on the thrust bearing (or the temperature of its thrust elements) exceeds the permissible value. Gradually closing the shut-off and control equipment 17, and thereby reducing the gas flow in the channel 20 and the pressure drop on the dummy 15, it is possible to obtain the necessary force on the thrust bearing or the required temperature of the thrust element, in the absence of self-oscillations.

Пример реализации полезной модели. При отладке двухсекционного компрессора 34ГЦ2-138/7-117, имеющего следующие газодинамические характеристики: производительность 1,648 млн.ст.м³/сут, давление всасывания 0,744 Мпа, давление нагнетания 10,1 МПа установили максимальный расход выравнивающего потока газа в канале 20, составивший 2,02 кг/с. При данном расходе запорно-регулирующая арматура 17 полностью открыта. Произвели измерение усилия на упорный подшипник, которое составило 2350 кгс, что соответствует допустимому значению, и температуру упорных элементов - колодок, составившую 83°С, что соответствует требованиям по пределу допустимых значений. Автоколебания ротора отсутствовали.An example of the implementation of the utility model. When debugging a two-section compressor 34GTs2-138/7-117, which has the following gas-dynamic characteristics: productivity 1.648 mln.st.m ³ /day, suction pressure 0.744 MPa, discharge pressure 10.1 MPa, the maximum flow rate of the leveling gas flow in channel 20 was set to 2.02 kg/s. At this flow rate, shut-off and control valves 17 are fully open. They measured the force on the thrust bearing, which amounted to 2350 kgf, which corresponds to the permissible value, and the temperature of the thrust elements - pads, amounted to 83°C, which meets the requirements for the limit of permissible values. There were no self-oscillations of the rotor.

В процессе работы компрессора потребовалось изменить газодинамические параметры компрессора на следующие параметры: производительность 1,55 млн.ст.м³/сут, давление всасывания 0,75 МПа, давление нагнетания 11,7 МПа. При полностью открытой запорно-регулирующей аппаратуре автоколебания ротора не были зафиксированы. Усилие на упорный подшипник составило 1960 кгс, что соответствует допустимому значению, а температура упорный элементов превысила свои допустимые значения и составила 90°С. Для отладки параметров уменьшали расход в канале 20, постепенным закрытием запорно-регулирующей арматуры 17, при этом каждый раз делали необходимые замеры параметров. При расходе газа в канале 20, составившим 1,4 кг/с, автоколебания ротора отсутствовали, усилие на упорный подшипник составило 1690 кгс, что соответствует допустимому значению, температура упорных элементов составила 85°С, что также соответствует требованиям по пределу допустимых значений.During the operation of the compressor, it was necessary to change the gas-dynamic parameters of the compressor to the following parameters: productivity 1.55 million st.m ³ /day, suction pressure 0.75 MPa, discharge pressure 11.7 MPa. With a fully open shut-off and control equipment, the self-oscillations of the rotor were not recorded. The force on the thrust bearing was 1960 kgf, which corresponds to the allowable value, and the temperature of the thrust elements exceeded its allowable values and amounted to 90°C. To adjust the parameters, the flow rate in the channel 20 was reduced by gradually closing the shut-off and control valves 17, while each time the necessary measurements of the parameters were made. At a gas flow rate in channel 20 of 1.4 kg/s, there were no self-oscillations of the rotor, the force on the thrust bearing was 1690 kgf, which corresponds to the permissible value, the temperature of the thrust elements was 85°C, which also meets the requirements for the limit of permissible values.

Claims

A two-section centrifugal compressor, comprising a housing, the first and second stator sections placed in it, an intersection partition with a labyrinth seal installed between them, a rotor with impellers and a dummis and a high-pressure gas supply channel made in the intersection partition connected to the injection chamber of the second stator section and labyrinth seal, characterized in that the high-pressure gas supply channel is made radial and connected to the discharge chamber of the second stator section by an external pipeline with shut-off and control equipment that allows you to adjust the gas flow rate in this channel.