RU2384745C1

RU2384745C1 - Two-section centrifugal compressor

Info

Publication number: RU2384745C1
Application number: RU2009105723/06A
Authority: RU
Inventors: Валентин Васильевич Варин (RU); Валентин Васильевич Варин; Сергей Владимирович Женихов (RU); Сергей Владимирович Женихов; Сергей Владимирович Касьянов (RU); Сергей Владимирович Касьянов
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-03-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in compressors. Proposed two-section centrifugal compressor comprises housing accommodating stator of the first and second sections, intersection baffle with labyrinth seal, rotor with impellers and dummy piston and front and rear covers. Note here that stepped dumpy piston intersection chamber communicates with diffuser or pressure chamber of second section via channel made in aforesaid intersection baffle and orifice in stepped labyrinth seal.

EFFECT: better compensation of axial loads on rotor and expanded operating performances.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в компрессорной технике.The invention relates to mechanical engineering and can be used in compressor technology.

В процессе работы двухсекционного центробежного компрессора за счет разности давления на входе и выходе рабочих колес возникает осевое усилие на ротор. В двухсекционном центробежном компрессоре при расположении секций «спина к спине» за счет противоположного направления осевой силы в секциях компенсируется основная нагрузка на ротор. Дополнительная разгрузка осуществляется при помощи разгрузочного поршня (думмиса), выполненного в виде втулки, установленной на валу ротора между секциями, и лабиринтного уплотнения, установленного в межсекционную перегородку.In the process of operation of a two-section centrifugal compressor, due to the pressure difference at the inlet and outlet of the impellers, an axial force arises on the rotor. In a two-section centrifugal compressor, when the sections are “back to back” due to the opposite direction of the axial force in the sections, the main load on the rotor is compensated. Additional unloading is carried out using the unloading piston (dummies), made in the form of a sleeve mounted on the rotor shaft between the sections, and a labyrinth seal installed in the intersection partition.

Известна конструкция двухсекционного компрессора, содержащая корпус, размещенные в нем статор первой и второй секции, межсекционную перегородку с лабиринтным уплотнением, ротор с рабочими колесами и думмисом, переднюю и заднюю крышки. Осевое усилие ротора компенсируется за счет подбора диаметра думмиса под лабиринтным уплотнением в межсекционной перегородке (Центробежные и осевые компрессорные машины: Отраслевой каталог. - М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ. - 1992 г. - стр.64, рис.52, стр.82, рис.65).A known design of a two-section compressor, comprising a housing, a stator of the first and second sections placed therein, an intersection partition with a labyrinth seal, a rotor with impellers and a dummy, front and rear covers. The axial force of the rotor is compensated by selecting the diameter of the dummies under the labyrinth seal in the intersection partition (Centrifugal and axial compressor machines: Industry catalog. - M .: TSNIITEITYAZHMASH. - 1992 - p. 64, fig. 52, p. 82, fig. 65).

Недостатком такой конструкции двухсекционного центробежного компрессора является то, что при изменении режима работы компрессора величина осевых усилий возрастает и для компенсации необходимо увеличивать диаметр думмиса и, как следствие, его массу, что неблагоприятно сказывается на динамических характеристиках ротора и увеличивает протечки рабочего тела (газа) из второй секции компрессора в первую секцию.The disadvantage of this design of a two-section centrifugal compressor is that when the compressor operating mode changes, the magnitude of the axial forces increases and to compensate it is necessary to increase the diameter of the dumis and, as a consequence, its mass, which adversely affects the dynamic characteristics of the rotor and increases the leakage of the working fluid (gas) from the second section of the compressor into the first section.

При этом в малорасходных ступенях сжатия двухсекционных центробежных компрессоров протечки газа через зазор в лабиринтных уплотнениях значительно снижают эффективность работы ступени сжатия компрессора по степени повышения давления и по коэффициенту полезного действия.At the same time, in low-speed compression stages of two-section centrifugal compressors, gas leakage through the gap in the labyrinth seals significantly reduces the efficiency of the compressor compression stage in terms of pressure increase and efficiency.

Технической задачей заявляемого технического решения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение эффективности компенсации осевых усилий на ротор, и, как следствие, расширение диапазона работы двухсекционного центробежного компрессора, а также уменьшение протечек рабочего тела (газа) из второй секции компрессора в первую секцию в процессе работы и улучшение динамических характеристик ротора.The technical task of the proposed technical solution is to eliminate these drawbacks, namely, increasing the efficiency of compensation of axial forces on the rotor, and, as a result, expanding the range of operation of a two-section centrifugal compressor, as well as reducing leakage of the working fluid (gas) from the second section of the compressor to the first section in the process of working and improving the dynamic characteristics of the rotor.

Технический результат достигается тем, что в известном двухсекционном центробежном компрессоре, содержащем корпус, размещенные в нем статор первой и второй секции, межсекционную перегородку с лабиринтным уплотнением, ротор с рабочими колесами и думмисом, переднюю и заднюю крышки, думмис выполнен ступенчатым, при этом межступенчатая полость думмиса связана с диффузором (или нагнетательной камерой) второй секции центробежного компрессора через канал в межсекционной перегородке и отверстие в ступенчатом лабиринтном уплотнении.The technical result is achieved by the fact that in the known two-section centrifugal compressor, comprising a housing, a stator of the first and second section, an intersection partition with a labyrinth seal, a rotor with impellers and a dummy, a front and a back cover, a dummys are made stepwise, with an interstage cavity dummis is connected to the diffuser (or discharge chamber) of the second section of the centrifugal compressor through a channel in the intersectional partition and an opening in a stepped labyrinth seal.

На фиг.1 изображен центробежный компрессор (продольный разрез); на фиг.2 - эскиз проточной части.Figure 1 shows a centrifugal compressor (longitudinal section); figure 2 is a sketch of the flow part.

Двухсекционный центробежный компрессор содержит корпус 1, размещенные в нем статор первой и второй секции 2, межсекционную перегородку 3 со ступенчатым лабиринтным уплотнением 4, ротор 5 с рабочими колесами 6, 7 и думмисом 8, переднюю 9 и заднюю 10 крышки. Думмис 8 выполнен в виде ступенчатой втулки с подводом газа через канал 11 в межсекционной перегородке 3 и отверстие в лабиринтном уплотнении 4, из диффузора 12 (или нагнетательной камеры 13) первой секции в межступенчатую полость 14 между ступенями думмиса 8.A two-section centrifugal compressor comprises a housing 1, a stator of the first and second section 2 located therein, an intersection partition 3 with a stepped labyrinth seal 4, a rotor 5 with impellers 6, 7 and dummis 8, a front 9 and a back cover 10. Dummis 8 is made in the form of a stepped sleeve with a gas supply through the channel 11 in the intersectional partition 3 and an opening in the labyrinth seal 4, from the diffuser 12 (or the injection chamber 13) of the first section into the interstage cavity 14 between the steps of the dummis 8.

При работе двухсекционного центробежного компрессора основной поток газа всасывается через входной патрубок 15, выполненный в корпусе 1, попадает во всасывающую камеру 16 первой секции, сжимается рабочими колесами 6, установленными на ротор 5, и через диффузор 12 направляется в нагнетательную камеру 13 первой секции и далее через выходной патрубок 17, выполненный в корпусе 1, из первой секции компрессора направляется на технологические операции, проходящие вне компрессора, а затем через входной патрубок 18, выполненный в корпусе 1, попадает во всасывающую камеру 19 второй секции, сжимается рабочими колесами 7, установленными на ротор 5, и через диффузор 20 направляется в нагнетательную камеру 21 и через выходной патрубок 22, выполненный в корпусе 1, выходит из компрессора и поступает потребителю.During the operation of the two-section centrifugal compressor, the main gas flow is sucked through the inlet pipe 15, made in the housing 1, enters the suction chamber 16 of the first section, is compressed by the impellers 6 mounted on the rotor 5, and through the diffuser 12 is directed into the discharge chamber 13 of the first section and then through the outlet pipe 17, made in the housing 1, from the first section of the compressor is directed to technological operations passing outside the compressor, and then through the inlet pipe 18, made in the housing 1, enters the whole the suction chamber 19 of the second section is compressed by the impellers 7 mounted on the rotor 5, and through the diffuser 20 is directed to the discharge chamber 21 and through the outlet pipe 22 made in the housing 1, leaves the compressor and enters the consumer.

При работе двухсекционного центробежного компрессора на каждую секцию действует осевое усилие, направленное в сторону всасывающего патрубка 16, 18 первой либо второй секции соответственно. Расположением рабочих колес первой и второй секций «спина к спине» обеспечивается основная разгрузка ротора от осевой силы.During operation of a two-section centrifugal compressor, an axial force acts on each section directed towards the suction pipe 16, 18 of the first or second section, respectively. The location of the impellers of the first and second sections "back to back" provides the main unloading of the rotor from axial force.

Часть сжатого газа из полости диффузора 20 и нагнетательной камеры 21 второй секции через канал 11 в межсекционной перегородке 3 поступает в межступенчатую полость 14 между ступенями думмиса 8 и лабиринтного уплотнения 4. Поскольку давление в диффузоре последней ступени (или нагнетательной камере) второй секции больше давления в межступенчатой полости думмиса, в результате действия этого давления на площадь ступени думмиса создается осевое усилие, снижающее неуравновешенное осевое усилие на ротор двухсекционного центробежного компрессора.Part of the compressed gas from the cavity of the diffuser 20 and the injection chamber 21 of the second section through the channel 11 in the intersectional partition 3 enters the interstage cavity 14 between the steps of the dumis 8 and the labyrinth seal 4. Since the pressure in the diffuser of the last stage (or injection chamber) of the second section is greater than the pressure in of the dummys interstage cavity, as a result of the action of this pressure on the dumis stage, an axial force is created, which reduces the unbalanced axial force on the rotor of the two-section centrifugal compressor .

Предлагаемая конструкция ступенчатого думмиса со ступенчатым лабиринтом с промежуточным подводом газа позволяет повысить эффективность компенсации осевых усилий на ротор и, как следствие, расширить диапазон работы центробежного компрессора путем увеличения или уменьшения давления в полости между ступенями думмиса за счет подвода в полость большего или меньшего давления, что позволяет изменять разгружающую осевую силу на ротор центробежного компрессора, а также уменьшить протечки рабочего тела (газа) из второй секции центробежного компрессора в первую секцию в процессе работы центробежного компрессора и улучшить динамические характеристики ротора.The proposed design of a stepped dummy with a stepped labyrinth with an intermediate gas supply makes it possible to increase the compensation of axial forces on the rotor and, as a result, expand the range of operation of the centrifugal compressor by increasing or decreasing the pressure in the cavity between the steps of the dummy by introducing more or less pressure into the cavity, which allows you to change the unloading axial force on the rotor of the centrifugal compressor, as well as reduce leakage of the working fluid (gas) from the second section of the centrifugal ompressora the first section during operation of the centrifugal compressor and to improve the dynamic characteristics of the rotor.

Claims

A two-section centrifugal compressor comprising a housing, a stator of the first and second sections placed therein, an intersection partition with a labyrinth seal, a rotor with impellers and a dummy, a front and a back cover, characterized in that the dumis is made stepwise, while the interstage cavity of the dumis is connected to the diffuser or the injection chamber of the second section through a channel made in the intersectional partition, and an opening in a stepped labyrinth seal.