RU2343313C1

RU2343313C1 - Compressor plant

Info

Publication number: RU2343313C1
Application number: RU2007111091/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Константинович Погодин (RU); Валерий Константинович Погодин; Владимир Викторович Безделев (RU); Владимир Викторович Безделев; Станислав Юрьевич Трутаев (RU); Станислав Юрьевич Трутаев; Валентина Владимировна Трутаева (RU); Валентина Владимировна Трутаева; Сергей Васильевич Мухин (RU); Сергей Васильевич Мухин
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2009-01-10

Abstract

FIELD: engineering industry.

SUBSTANCE: invention refers to engineering industry. Compressor plant consists of at least one multi-stage piston-type compressor, suction and discharge pipelines, and vertically located intercoolers and aftercoolers. Plant is equipped with at least one damping device which connects two coolers to each other by means of connecting elements. One end of connecting element is attached to the part of damping device, and the other end - to upper part of cooler's casing, which includes the area of connection of discharge pipeline inlet end to the cooler. All coolers of the plant are connected to each other with damping devices and connecting elements and combined in a unique damping system. Connecting elements are made in the form of brackets located horizontally. Connecting elements are attached to coolers' casings by means of clamps equipped with threaded rods. Damping device can be made in the form of viscous-elastic damper. Damping device can be made in the form of dry-friction damper.

EFFECT: reducing the probability of occurrence of acoustic and mechanical resonances.

6 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при эксплуатации промышленных компрессорных станций и установок, оснащенных поршневыми компрессорами.The present invention relates to mechanical engineering and can be used in the operation of industrial compressor stations and plants equipped with reciprocating compressors.

Известна компрессорная станция (см. книгу «Компрессорные станции», авторы Блейхер И.Г., Лисеев В.П.; Москва-Киев, МАШГИЗ, 1959, стр.97-98, фиг.46; стр.101, фиг.49; стр.186; стр.192, фиг.84), содержащая несколько компрессорных установок и имеющая в своем составе поршневые воздушные двух- или трехступенчатые компрессоры, всасывающие и нагнетающие трубопроводы, расположенные горизонтально и вертикально промежуточные и концевые холодильники, ресиверы. В нагнетающих и всасывающих линиях известной компрессорной станции имеют место пульсации давления большой амплитуды на частотах, кратных оборотной частоте вращения валов приводов компрессоров. В известной компрессорной станции сближение собственных частот колебаний трубопроводов и технологических аппаратов с частотами динамического возбуждения может приводить к акустическим и механическим резонансам, что в свою очередь является причиной значительных вибраций компрессорного оборудования и может в свою очередь стать причиной усталостного разрушения отдельных его элементов. Несмотря на то что посредством ресиверов вибрация трубопроводов и аппаратов частично снижается, ее уровень остается по-прежнему значительным, и это является основным недостатком известной компрессорной станции. Высокий уровень вибрации может привести к разгерметизации трубопроводов и технологических аппаратов ввиду образования усталостных трещин, например, в обечайках промежуточных и концевых холодильников.A well-known compressor station (see the book "Compressor stations", authors Bleicher I.G., Liseev V.P .; Moscow-Kiev, MASHGIZ, 1959, pp. 97-98, Fig. 46; str. 101, Fig. 49 ; p.186; p.192, Fig. 84), containing several compressor units and incorporating reciprocating air two- or three-stage compressors, suction and discharge pipelines, horizontal and vertical intermediate and end refrigerators, receivers. In the discharge and suction lines of a known compressor station, pressure pulsations of large amplitude occur at frequencies that are multiples of the rotational speed of the shafts of the compressor drives. In a known compressor station, the convergence of the natural vibration frequencies of pipelines and technological apparatuses with the frequencies of dynamic excitation can lead to acoustic and mechanical resonances, which in turn causes significant vibration of the compressor equipment and can in turn cause fatigue failure of its individual elements. Despite the fact that through receivers the vibration of pipelines and devices is partially reduced, its level remains significant, and this is the main disadvantage of the known compressor station. A high level of vibration can lead to depressurization of pipelines and process equipment due to the formation of fatigue cracks, for example, in the shells of intermediate and end refrigerators.

Известна компрессорная станция (Компрессор ВП3-20/9 (ВП-20/9). Интернет-сайт: www.compressor-snab.ru. 2006 г.), содержащая одну или несколько компрессорных установок и имеющая в своем составе поршневые воздушные двух- или трехступенчатые компрессоры, всасывающие и нагнетающие трубопроводы, вертикально расположенные промежуточный и концевой холодильники. Известная компрессорная станция может иметь стационарное или модульное исполнение. Исходя из условия компактности, концевые холодильники установлены на фундаменте или на общей раме вблизи компрессора и промежуточного холодильника. Известная станция имеет недостатки. Входные концы нагнетающих трубопроводов подведены к верхним частям корпусов холодильников, поэтому при работе компрессорной станции на верхние части холодильников со стороны транспортируемой среды действуют динамические нагрузки максимальной интенсивности. При возникновении акустических и механических резонансов в известной компрессорной установке верхние части холодильников, имеющих высоту более 1,5 м, могут совершать вынужденные колебания с недопустимыми амплитудами, достигающими 1,0 мм, что может привести к разгерметизации оборудования станции и к возникновению аварийной ситуации. В известной компрессорной установке задача устранения причин высокого уровня вибраций не решается.A known compressor station (Compressor VP3-20 / 9 (VP-20/9). Internet site: www.compressor-snab.ru. 2006), containing one or more compressor units and incorporating piston air two- or three-stage compressors, suction and discharge pipelines, vertically located intermediate and end refrigerators. The known compressor station may be stationary or modular. Based on the compactness condition, end coolers are installed on the foundation or on a common frame near the compressor and the intermediate refrigerator. Known station has disadvantages. The inlet ends of the discharge pipelines are connected to the upper parts of the refrigerator cases, therefore, when the compressor station is operating, dynamic loads of maximum intensity act on the upper parts of the refrigerator from the side of the transported medium. When acoustic and mechanical resonances occur in a known compressor installation, the upper parts of refrigerators with a height of more than 1.5 m can make forced oscillations with unacceptable amplitudes reaching 1.0 mm, which can lead to depressurization of the plant equipment and an emergency situation. In a known compressor installation, the task of eliminating the causes of a high level of vibration is not solved.

Задачей изобретения является уменьшение амплитуд вибрационных колебаний холодильников и технологических трубопроводов до безопасного уровня.The objective of the invention is to reduce the amplitudes of vibrational vibrations of refrigerators and process pipelines to a safe level.

Поставленная задача решается тем, что компрессорная станция, содержащая по меньшей мере один поршневой многоступенчатый компрессор, всасывающие и нагнетающие трубопроводы, вертикально расположенные промежуточные и концевые холодильники, согласно изобретению снабжена по меньшей мере одним демпфирующим устройством, связывающим между собой корпуса двух холодильников посредством соединительных элементов, при этом один конец соединительного элемента прикреплен к соответствующей части демпфирующего устройства, а другой его конец - к верхней части корпуса соответствующего холодильника, включающей зону примыкания к холодильнику входного конца нагнетающего трубопровода.The problem is solved in that the compressor station containing at least one reciprocating multistage compressor, suction and discharge pipelines, vertically located intermediate and end refrigerators, according to the invention is equipped with at least one damping device that connects the casings of two refrigerators through connecting elements, while one end of the connecting element is attached to the corresponding part of the damping device, and the other end to the The upper part of the housing of the corresponding refrigerator, including the zone adjacent to the refrigerator of the inlet end of the discharge pipe.

Демпфирующими устройствами и соединительными элементами все холодильники станции могут быть связаны между собой в единую демпфирующую систему.By damping devices and connecting elements, all the refrigerators of the station can be interconnected into a single damping system.

Соединительные элементы могут быть выполнены в виде кронштейнов, расположенных горизонтально.The connecting elements can be made in the form of brackets located horizontally.

Соединительные элементы могут быть прикреплены к корпусам холодильников посредством специальных хомутов, снабженных резьбовыми тягами.The connecting elements can be attached to the cases of refrigerators by means of special clamps equipped with threaded rods.

Демпфирующее устройство может быть выполнено в виде вязкоупругого демпфера.The damping device can be made in the form of a viscoelastic damper.

Демпфирующее устройство может быть выполнено в виде демпфера сухого трения.The damping device can be made in the form of a dry friction damper.

Технический результат изобретения выражается в уменьшении вероятности возникновения акустических и механических резонансов за счет отстройки собственных частот колебаний связанных между собой холодильников от частот динамического возбуждения, вследствие действия на холодильники сил гидродинамического сопротивления, а также значительного поглощения колебательной энергии холодильников при их взаимном динамическом смещении.The technical result of the invention is expressed in reducing the likelihood of acoustic and mechanical resonances due to the detuning of the natural vibration frequencies of interconnected refrigerators from the frequencies of dynamic excitation, due to the action of hydrodynamic resistance forces on the refrigerators, as well as the significant absorption of the vibrational energy of the refrigerators during their mutual dynamic displacement.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически показан общий вид в аксонометрии на компрессорную станцию, содержащую две компрессорных установки; на фиг.2 - вид сбоку на концевые холодильники, связанные между собой вязкоупругими демпферами.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows a General view in perspective of a compressor station containing two compressor units; figure 2 is a side view of the terminal coolers connected by viscoelastic dampers.

Предложенная компрессорная станция состоит из двух компрессорных установок, которые содержат поршневые двухступенчатые компрессоры 1 и 2 с электродвигателями 3 и 4, всасывающие трубопроводы 5, нагнетающие трубопроводы 6, 7, 8 и 9, вертикально расположенные промежуточные холодильники 10 и 11 и концевые холодильники 12 и 13, установленные на фундаменте (на чертежах не обозначен). Входные концы нагнетающих трубопроводов 6 и 8 присоединены к верхней части корпусов холодильников 10, 11, 12 и 13, а выходные концы трубопроводов 7 и 9 присоединены к нижней части корпусов холодильников 10, 11, 12 и 13. Станция снабжена демпфирующими устройствами, выполненными в виде вязкоупругих демпферов 14, корпуса которых расположены вертикально и содержат вязкую жидкость. В корпусе каждого демпфера 14 размещен рабочий орган (на чертежах не показан и не обозначен), погруженный в эту вязкую жидкость. Демпферы 14 связывают между собой по два холодильника - 10 с 12, 12 с 13 и 13 с 11 - посредством соединительных элементов в единую демпфирующую систему. При этом соединительные элементы выполнены в виде кронштейнов 15 и 16, имеющих коробчатое сечение и приваренных к плоским основаниям 17. Основания 17 в свою очередь жестко прикреплены к верхним частям корпусов холодильников 10, 11, 12 и 13 с помощью хомутов 18 и 19, снабженных резьбовыми тягами, которые пропущены в отверстия, выполненные в плоских основаниях 17, и закреплены гайками (на чертежах не обозначены). Верхние части корпусов холодильников 10, 11, 12 и 13 включают в себя зону примыкания к ним входных концов нагнетающих трубопроводов 6 и 8. Свободный конец каждого кронштейна 15 жестко прикреплен к верхней части демпфера 14, связанной с его рабочим органом, а свободный конец каждого кронштейна 16 жестко прикреплен к нижней части корпуса демпфера 14. Для обеспечения нормальной работы демпферов 14 рабочие органы которых имеют возможность перемещения в горизонтальной плоскости, кронштейны 15 и 16 расположены горизонтально. Конструктивно демпфер 14 может быть выполнен в виде демпфера сухого трения (на чертежах не показан).The proposed compressor station consists of two compressor units that contain reciprocating two-stage compressors 1 and 2 with electric motors 3 and 4, suction pipes 5, discharge pipes 6, 7, 8 and 9, vertically located intermediate refrigerators 10 and 11 and end coolers 12 and 13 installed on the foundation (not indicated in the drawings). The input ends of the discharge pipelines 6 and 8 are connected to the upper part of the cases of refrigerators 10, 11, 12 and 13, and the output ends of the pipelines 7 and 9 are attached to the lower part of the cases of refrigerators 10, 11, 12 and 13. The station is equipped with damping devices made in the form viscoelastic dampers 14, the shells of which are arranged vertically and contain a viscous fluid. In the body of each damper 14 is a working body (not shown and not indicated in the drawings) immersed in this viscous liquid. The dampers 14 connect two refrigerators with each other - 10 s 12, 12 s 13 and 13 s 11 - through connecting elements into a single damping system. In this case, the connecting elements are made in the form of brackets 15 and 16 having a box-shaped section and welded to flat bases 17. The bases 17, in turn, are rigidly attached to the upper parts of the cases of the refrigerators 10, 11, 12 and 13 with the help of clamps 18 and 19 provided with threaded rods that are passed into the holes made in the flat bases 17, and secured with nuts (not shown in the drawings). The upper parts of the cases of refrigerators 10, 11, 12 and 13 include a contact area for the input ends of the discharge pipes 6 and 8. The free end of each bracket 15 is rigidly attached to the upper part of the damper 14 connected to its working body, and the free end of each bracket 16 is rigidly attached to the lower part of the damper body 14. To ensure the normal operation of the dampers 14, the working bodies of which can move in a horizontal plane, the brackets 15 and 16 are located horizontally. Structurally, the damper 14 can be made in the form of a dry friction damper (not shown in the drawings).

Предложенная компрессорная станция работает следующим образом. При запуске поршневых компрессоров 1 и 2 электродвигателями 3 и 4 воздух поступает по всасывающим трубопроводам 5 в первые ступени компрессоров 1 и 2, из которых по трубопроводам 6 подается через верхнюю часть промежуточных холодильников 10 и 11 в их межтрубное пространство. Далее компримированный воздух через трубопроводы 7 всасывается вторыми ступенями (на чертежах не обозначены) компрессоров 1 и 2, из которых по трубопроводам 8 нагнетается через верхнюю часть концевых холодильников 12 и 13 в их межтрубное пространство, где охлаждается и подается в коллектор (на чертежах не показан) по трубопроводам 9. В процессе работы компрессоров 1 и 2 во всасывающих трубопроводах 5 и в нагнетающих трубопроводах 6, 7, 8 и 9 имеют место пульсации давления на частотах, кратных частоте вращения валов электродвигателей 3 и 4. Эти частоты могут сближаться с собственными частотами механических колебаний трубопроводов 6, 7, 8 и 9, а также холодильников 10, 11, 12 и 13. В результате этого сближения частот могут возникнуть акустические и механические резонансы, вызывающие значительную вибрацию компрессорного оборудования. В случае возникновения такого резонанса вынужденные колебания холодильников 10, 11, 12 и 13, траектории движения которых находятся в горизонтальной плоскости, передаются через кронштейны 15 и 16 на демпферы 14. Рабочие органы и корпуса демпферов 14, связанные с кронштейнами 15 и 16, перемещаются относительно друг друга в горизонтальной плоскости на некоторую величину. Эти динамические перемещения вызывают деформацию жидкости, заключенной в пространстве между корпусом демпфера 14 и его рабочим органом. Вследствие этого значительно возрастают силы гидродинамического сопротивления горизонтальному перемещению рабочих органов демпферов 14, что приводит к существенному увеличению степени поглощения колебательной энергии и отстройке собственных частот колебаний холодильников 10, 11, 12 и 13 от частот динамического возбуждения. В результате сокращаются амплитуды вынужденных колебаний верхних частей холодильников 10, 11, 12 и 13 и соответственно трубопроводов 6 и 8, присоединенных к их верхним частям. Объединение холодильников 10, 11, 12 и 13 в единую демпфирующую систему усиливает эффект взаимного гашения колебаний в отношении всего оборудования компрессорной станции.The proposed compressor station operates as follows. When piston compressors 1 and 2 are started by electric motors 3 and 4, air enters through the suction pipelines 5 to the first stages of compressors 1 and 2, of which 6 is fed through the top of the intercoolers 10 and 11 into their annular space. Further, compressed air through the pipelines 7 is sucked in by the second stages (not indicated in the drawings) of compressors 1 and 2, of which it is pumped through the pipelines 8 through the upper part of the terminal coolers 12 and 13 into their annular space, where it is cooled and supplied to the collector (not shown in the drawings ) through pipelines 9. During the operation of compressors 1 and 2 in the suction pipelines 5 and in the discharge pipelines 6, 7, 8 and 9, pressure pulsations occur at frequencies that are multiples of the rotational speed of the shafts of the motors 3 and 4. These frequencies You can approach the natural frequencies of mechanical vibrations of pipelines 6, 7, 8 and 9, as well as refrigerators 10, 11, 12 and 13. As a result of this convergence of frequencies, acoustic and mechanical resonances can occur, causing significant vibration of the compressor equipment. In the event of such a resonance, the forced vibrations of the refrigerators 10, 11, 12 and 13, the trajectories of which are in the horizontal plane, are transmitted through the brackets 15 and 16 to the dampers 14. The working bodies and cases of the dampers 14 connected to the brackets 15 and 16 are moved relative to each other in the horizontal plane by a certain amount. These dynamic movements cause deformation of the liquid enclosed in the space between the damper body 14 and its working body. As a result of this, the forces of hydrodynamic resistance to the horizontal movement of the working bodies of the dampers 14 increase significantly, which leads to a significant increase in the degree of absorption of vibrational energy and the detuning of the natural vibration frequencies of the refrigerators 10, 11, 12, and 13 from the frequencies of dynamic excitation. As a result, the amplitudes of the forced vibrations of the upper parts of the refrigerators 10, 11, 12 and 13 and, respectively, of the pipelines 6 and 8 connected to their upper parts are reduced. The combination of refrigerators 10, 11, 12 and 13 into a single damping system enhances the effect of mutual damping of vibrations in relation to all equipment of the compressor station.

Снижение амплитуд вынужденных колебаний оборудования способствует увеличению срока безаварийной эксплуатации компрессорной станции за счет снижения вероятности образования усталостных изменений в материале корпусов холодильников, а также примыкающих к ним трубопроводов.A decrease in the amplitudes of the forced oscillations of the equipment increases the period of trouble-free operation of the compressor station by reducing the likelihood of fatigue changes in the material of the refrigerator housings, as well as the pipelines adjacent to them.

Claims

1. Compressor station containing at least one reciprocating multistage compressor, suction and discharge pipelines, vertically located intermediate and end refrigerators, characterized in that it is equipped with at least one damping device connecting the two refrigerators through connecting elements, while one end of the connecting element is attached to part of the damping device, and the other end to the upper part of the refrigerator body, including the adjacent zone Nia to the refrigerator inlet end of the pumping pipeline.

2. The compressor station according to claim 1, characterized in that the damping devices and connecting elements all the refrigerators of the station are interconnected into a single damping system.

3. The compressor station according to claim 1, characterized in that the connecting elements are made in the form of brackets located horizontally.

4. The compressor station according to claim 1, characterized in that the connecting elements are attached to the refrigerator housings by means of clamps equipped with threaded rods.

5. The compressor station according to claim 1, characterized in that the damping device is made in the form of a viscoelastic damper.

6. The compressor station according to claim 1, characterized in that the damping device is made in the form of a dry friction damper.