RU2584224C1 - Centrifugal compressor - Google Patents

Centrifugal compressor Download PDF

Info

Publication number
RU2584224C1
RU2584224C1 RU2015123576/06A RU2015123576A RU2584224C1 RU 2584224 C1 RU2584224 C1 RU 2584224C1 RU 2015123576/06 A RU2015123576/06 A RU 2015123576/06A RU 2015123576 A RU2015123576 A RU 2015123576A RU 2584224 C1 RU2584224 C1 RU 2584224C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axial
compressor
rotor
radial
zone
Prior art date
Application number
RU2015123576/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Архипов
Яхия Зиннатович Гузельбаев
Андрей Львович Хавкин
Александр Петрович Харитонов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа"
Priority to RU2015123576/06A priority Critical patent/RU2584224C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2584224C1 publication Critical patent/RU2584224C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps

Abstract

FIELD: compressor building.
SUBSTANCE: invention relates to compressor building industry. Centrifugal compressor comprises stator with vaneless diffusers, installed coaxially to it rotor on radial and axial bearings with controlled rigidity, made in form of electromagnetic bearings, radial and axial rotor position sensors, end seals. Axial support with controlled rigidity includes at least two axial electromagnets, one of which is intended for operation in zone of gas-dynamically stable operating conditions, and rest are intended for inclusion into action when compressor enters in zone of rotating failure preceding surging, and off at leaving from rotating failure zone preceding surging.
EFFECT: invention allows to enhance economic efficiency and safety of operation of centrifugal compressor.
4 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области компрессоростроения, преимущественно центробежного направления.The invention relates to the field of compressor engineering, mainly centrifugal direction.

Из уровня техники известен центробежный компрессор, содержащий, статор с безлопаточными диффузорами, установленный внутри него ротор на электромагнитных подшипниках, имеющих радиальные и осевую опоры, датчики радиального и осевого положения ротора, концевые уплотнения (см., например, А.З. Шайхутдинов и др. «Создание нагнетателя НЦ-16М "Урал" с электромагнитным подвесом и сухими уплотнениями». Сборник докладов Санкт-Петербургского государственного политехнического университета «Труды девятого международного симпозиума», 2003 г., с. 160-165).A centrifugal compressor is known from the prior art, comprising a stator with bladeless diffusers, a rotor mounted inside it on electromagnetic bearings having radial and axial bearings, radial and axial rotor position sensors, end seals (see, for example, A.Z. Shaikhutdinov, etc. “Creation of the NTs-16M Ural supercharger with an electromagnetic suspension and dry seals.” Collection of reports of the St. Petersburg State Polytechnic University “Proceedings of the Ninth International Symposium, 2003, pp. 160-165).

Сравнительные стендовые испытания на модельном газе (воздухе) компрессоров с одинаковой проточной частью, но разными опорами - электромагнитными и масляными, показали явные преимущества компрессора на электромагнитных опорах, в том числе по устойчивости работы при малых расходах (в предпомпажной зоне).Comparative bench tests on model gas (air) of compressors with the same flow part, but with different supports - electromagnetic and oil, showed the clear advantages of the compressor on electromagnetic supports, including the stability of operation at low flow rates (in the pre-surge zone).

Демпфирующие свойства электромагнитных подшипников даже с фиксированной жесткостью опор и аналоговой системой управления позволяют существенно (на 15-20%) увеличить зону устойчивой работы компрессоров в области малой производительности. То есть электромагнитный подвес ротора способен выполнять роль устройства для предотвращения опасного для компрессора автоколебательного процесса истечения газа в проточной части (помпажа).The damping properties of electromagnetic bearings, even with fixed stiffness of bearings and an analog control system, can significantly (by 15-20%) increase the area of stable operation of compressors in the field of low productivity. That is, the electromagnetic suspension of the rotor is capable of playing the role of a device to prevent the self-oscillating process of gas outflow in the flow part (surge), which is dangerous for the compressor.

Существенным признаком, достоверно характеризующим начало области газодинамической неустойчивости процесса компримирования (вращающегося срыва), является увеличение размаха колебаний осевого положения ротора (повышение значения осевого виброперемещения).An essential feature that reliably characterizes the beginning of the region of gas-dynamic instability of the compression process (rotating stall) is an increase in the amplitude of the oscillations of the axial position of the rotor (an increase in the value of axial vibration displacement).

Однако к недостаткам указанного устройства следует отнести:However, the disadvantages of this device include:

- слабая устойчивость работы в зоне малых расходов;- poor stability in the low-cost area;

- ограниченное демпфирование колебаний ротора при работе компрессора из-за фиксированного значения жесткости электромагнитов, контролируемых аналоговой системой управления;- limited damping of rotor vibrations during compressor operation due to a fixed value of the stiffness of the electromagnets controlled by an analog control system;

- осевое усилие, воспринимаемое упорным электромагнитом, ограничено расчетным (без учета помпажных явлений) значением осевых сил, действующих на ротор в зоне газодинамически безопасных режимов эксплуатации компрессора.- the axial force, perceived by the persistent electromagnet, is limited by the calculated (excluding surge phenomena) value of the axial forces acting on the rotor in the zone of gas-dynamic safe operating modes of the compressor.

В то же время для многих центробежных компрессоров (в частности, имеющих пологую кривую зависимости степени повышения давления от производительности в левой части характеристики и небольшие значения степени повышения давления π=1,15-1,6) положительный наклон характеристики не появляется до тех пор, пока существенно не изменится расход. Протяженность зоны, свободной от помпажа подобных компрессоров,может быть расширена.At the same time, for many centrifugal compressors (in particular, having a gentle curve of the degree of pressure increase on productivity in the left part of the characteristic and small values of the degree of pressure increase π = 1.15-1.6), a positive slope of the characteristic does not appear until until the flow rate changes significantly. The extent of the surge-free zone of such compressors can be extended.

Существуют пути увеличения области безопасной работы центробежного компрессора за счет применения электромагнитных подшипников со значением несущей способности, учитывающим как статические, так и динамические воздействия на ротор, возникающие в процессе компримирования, а также за счет оптимизации характеристик динамических корректирующих устройств в контурах обратной связи системы управления указанными подшипниками.There are ways to increase the safe operation area of a centrifugal compressor due to the use of electromagnetic bearings with a bearing value that takes into account both static and dynamic effects on the rotor that occur during compression, as well as through optimization of the characteristics of dynamic corrective devices in the feedback loops of the control system of these bearings.

Ближайшим аналогом по технической сущности является центробежный компрессор (НЦ-12/56-1,44) с приводом от газотурбинного двигателя и упругой муфты, содержащий статор с безлопаточными диффузорами, установленный внутри него ротор на электромагнитных подшипниках, имеющих радиальные и осевую опоры регулируемой жесткости и датчики радиального и осевого положения ротора, концевые уплотнения (см. Я.З. Гузельбаев, А.Л. Хавкин «Особенности проведения помпажных испытаний и настройки системы антипомпажной защиты центробежных компрессоров с электромагнитными подшипниками». В сборнике докладов «Труды XIV Международной научно-технической конференции по компрессорной технике». г. Казань, 2007 г., том 2, с. 179-192).The closest analogue in technical essence is a centrifugal compressor (NTs-12 / 56-1.44) driven by a gas turbine engine and an elastic coupling, containing a stator with bezlopatochnye diffusers, a rotor mounted on it with electromagnetic bearings having radial and axial bearings of adjustable stiffness and radial and axial position sensors of the rotor, end seals (see Y.Z. Guzelbaev, A.L. Khavkin “Features of carrying out surge tests and adjusting the anti-surge protection system of centrifugal compressors with electric bearings ". In the collection of reports" Proceedings of the XIV International Scientific and Technical Conference on Compressor Technology. Kazan, 2007, Volume 2, pp. 179-192).

Компрессор НЦ-12/56-1,44 имеет больший запас по несущей способности как в радиальных, так и в осевых опорах, что позволило расширить диапазон устойчивой работы компрессора в области малых расходов с 210 м3/мин до 170 м3/мин, т.е. на 20%. Данное обстоятельство отражено в таблице 1.The NTs-12 / 56-1.44 compressor has a greater margin of bearing capacity both in radial and axial bearings, which allowed expanding the range of stable operation of the compressor in the low-flow area from 210 m 3 / min to 170 m 3 / min, those. by 20%. This fact is reflected in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Необходимо отметить, что оба компрессора НЦ-12/56-1,44 и НЦ-16/76-1,44, испытанные в реальных условиях, содержали унифицированную конструкцию электромагнитных подшипников с одинаковой несущей способностью.It should be noted that both compressors NTs-12 / 56-1.44 and NTs-16 / 76-1.44, tested in real conditions, contained a unified design of electromagnetic bearings with the same bearing capacity.

Недостатками указанного устройства являются ограниченное демпфирование колебаний ротора при работе компрессора, низкий диапазон устойчивой работы компрессора при снижении расходов и наличие фиксированного (расчетного) значения возможной к восприятию осевой силы.The disadvantages of this device are the limited damping of rotor vibrations during compressor operation, the low range of compressor stable operation with reduced costs, and the presence of a fixed (calculated) value of the axial force that can be perceived.

Задачей изобретения является повышение экономической эффективности и безопасности эксплуатации центробежного компрессора путем расширения диапазона устойчивой работы и снижения энергетических затрат при работе в области малых расходов за счет использования демпфирующих свойств электромагнитных подшипников и исключения необходимости перепуска (байпасирования) газа.The objective of the invention is to increase the economic efficiency and operational safety of a centrifugal compressor by expanding the range of stable operation and reducing energy costs when working in the field of low costs by using the damping properties of electromagnetic bearings and eliminating the need for bypass (bypassing) gas.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении демпфирования колебания ротора в области малых расходов компримируемого газа, расширение диапазона устойчивой работы компрессора при снижении расхода.The technical result of the invention is to provide damping of the oscillation of the rotor in the field of low consumption of compressed gas, expanding the range of stable operation of the compressor while reducing consumption.

Технический результат достигается благодаря тому, что центробежный компрессор содержит статор с безлопаточными диффузорами, установленный коаксиально ему ротор на радиальных и осевой опорах регулируемой жесткости, выполненных в виде электромагнитных подшипников, датчики радиального и осевого положения ротора, концевые уплотнения, при этом осевая опора регулируемой жесткости включает по меньшей мере два осевых электромагнита, один из которых предназначен для работы компрессора в зоне газодинамически устойчивых режимах работы, а остальные предназначены для включения в действие при вхождении компрессора в зону вращающегося срыва, предшествующего помпажу, и выключения при выхождении из зоны вращающегося срыва, предшествующего помпажу.The technical result is achieved due to the fact that the centrifugal compressor contains a stator with bladeless diffusers, a rotor coaxially mounted to it on radial and axial bearings of adjustable stiffness, made in the form of electromagnetic bearings, radial and axial position sensors of the rotor, end seals, while the axial bearing of adjustable stiffness includes at least two axial electromagnets, one of which is designed for compressor operation in the zone of gas-dynamic stable operation modes, and the rest The others are designed to be activated when the compressor enters the zone of the rotating stall preceding the surge, and turned off when leaving the zone of the rotating stall preceding the surging.

Кроме того, осевая опора имеет корпус, соединенный со статором.In addition, the axial support has a housing connected to the stator.

Кроме того, осевая опора может быть выполнена в виде отдельного узла, установленного на части ротора, выступающего за пределы статора.In addition, the axial support can be made in the form of a separate unit mounted on the part of the rotor protruding beyond the stator.

Кроме того, электромагнитные подшипники имеют несущую способность, по крайней мере в два раза превышающую расчетные значения радиальных и осевых усилий, действующих на ротор при газодинамически устойчивых режимах работы.In addition, electromagnetic bearings have a bearing capacity that is at least two times higher than the calculated values of the radial and axial forces acting on the rotor under gasdynamically stable operating conditions.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид предложенного центробежного компрессора; на фиг. 2 приведена конструктивная схема центробежного компрессора с выносной осевой опорой.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the proposed centrifugal compressor; in FIG. 2 shows a structural diagram of a centrifugal compressor with an external axial support.

Центробежный компрессор содержит статор 1 с безлопаточными диффузорами, внутри которого коаксиально ему установлен ротор 2. Ротор 2 установлен на радиальных 3 и осевой 4 опорах с регулируемой жесткостью, выполненных в виде электромагнитных подшипников.The centrifugal compressor contains a stator 1 with bladeless diffusers, inside of which a rotor 2 is coaxially mounted to it. Rotor 2 is mounted on radial 3 and axial 4 bearings with adjustable stiffness, made in the form of electromagnetic bearings.

Компрессор также содержит установленные на роторе 2 концевые уплотнения 5, а также датчики 6 радиального и осевого положения ротора 2. Радиальные опоры 3 и осевая опора 4 имеют регулирование жесткости для изменения демпфирующих свойств. Опоры 3 и 4 рассчитаны и изготовлены на нагрузки, по крайней мере в два раза превышающие значения радиальных и осевых усилий, действующих на ротор 2 при номинальном режиме компримирования. Технико-экономическое обоснование преимуществ центробежного компрессора с электромагнитными подшипниками повышенной несущей способности проведены на примере компрессора НЦ-12/56-1,44, у которого зона устойчивой работы в области малой производительности расширилась с 210 м3/мин до 170 м3/мин.The compressor also contains end seals 5 mounted on the rotor 2, as well as sensors 6 of the radial and axial position of the rotor 2. The radial bearings 3 and the axial support 4 have a stiffness control to change the damping properties. Supports 3 and 4 are designed and manufactured for loads at least twice the values of the radial and axial forces acting on the rotor 2 in the nominal compression mode. The feasibility study of the advantages of a centrifugal compressor with electromagnetic bearings of increased bearing capacity was carried out on the example of the compressor NTs-12 / 56-1.44, in which the zone of stable operation in the field of low productivity expanded from 210 m 3 / min to 170 m 3 / min.

Радиальный электромагнитный подшипник (радиальная опора 3) имеет собственные роторную и статорную части (ротор и статор радиального электромагнитного подшипника, не показаны). Ротор радиального подшипника (роторная часть) установлен (насажена) на ротор 2 и оснащен ферромагнитными пластинами, которые удерживаются магнитными полями, создаваемыми электромагнитами, размещенными на статоре радиального подшипника (статорной части), который монтируется в крышке корпуса сжатия. Ротор левитирует в центре, не касаясь статора. Различные индуктивные датчики отслеживают положение ротора. Эти датчики обнаруживают любое отклонение от нормального положения и подают сигналы, регулирующие токи электромагнитов, которые приводят ротор в нормальное исходное положение.The radial electromagnetic bearing (radial bearing 3) has its own rotor and stator parts (the rotor and stator of the radial electromagnetic bearing, not shown). The rotor of the radial bearing (rotor part) is mounted (mounted) on the rotor 2 and is equipped with ferromagnetic plates that are held by magnetic fields created by electromagnets placed on the stator of the radial bearing (stator part), which is mounted in the cover of the compression housing. The rotor levitates in the center without touching the stator. Various inductive sensors monitor the position of the rotor. These sensors detect any deviation from the normal position and give signals that regulate the currents of the electromagnets, which bring the rotor to its normal initial position.

Осевой электромагнитный подшипник (осевая опора 4)Axial electromagnetic bearing (axial support 4)

Осевая опора 4 (см. фиг. 1) расположена на части ротора 2, выступающей за пределы статора 1, и имеет корпус 7, соединенный со статором 1 преимущественно резьбовыми соединениями (соединение может быть также осуществлено любым другим возможным способом).The axial support 4 (see Fig. 1) is located on the part of the rotor 2 that extends beyond the stator 1 and has a housing 7 connected to the stator 1 mainly by threaded connections (the connection can also be carried out in any other possible way).

Осевая опора 4 состоит из нескольких осевых электромагнитов повышенной грузоподъемности, один из которых предназначен для работы компрессора в зоне газодинамически устойчивых режимов (правая ветвь характеристики), остальные включаются в действие при вхождении компрессора в зону вращающегося срыва, предшествующего помпажу. Способы получения сигнала о зарождении вращающегося срыва известны (см., например, статью, указанную для ближайшего аналога). При возвращении компрессора в зону газодинамически устойчивых режимов в работе остается только один осевой электромагнит, остальные отключаются. Так как большую часть времени компрессор эксплуатируется в зоне устойчивых режимов, такое распределение нагрузки на осевые электромагниты позволяет снизить энергозатраты.Axial support 4 consists of several axial electromagnets of increased carrying capacity, one of which is designed to operate the compressor in the zone of gas-dynamic conditions (right branch of the characteristic), the rest are activated when the compressor enters the zone of rotating stall preceding the surge. Methods of obtaining a signal about the origin of a rotating stall are known (see, for example, the article cited for the closest analogue). When the compressor returns to the zone of gasdynamically stable modes, only one axial electromagnet remains in operation, the rest are switched off. Since most of the time the compressor is operated in a zone of stable conditions, such a load distribution on axial electromagnets allows reducing energy costs.

Центробежный компрессор (см. фиг. 2) может иметь выносную осевую опору 4, выполненную в виде отдельного узла, установленного на части ротора 2, выступающего за пределы статора 1, при этом корпус 7 опоры 4 не соединен со статором 1. В данном случае осевая опора 4 также имеет несколько осевых электромагнитов повышенной грузоподъемности (расположенных вне корпуса сжатия), работающих так же, как и указано выше. Вынос осевой опоры 4 в отдельный корпус 7, не связанный со статором 1, позволит упростить систему взрывозащиты осевого электромагнита, улучшить условия технического обслуживания и охлаждения опоры.The centrifugal compressor (see Fig. 2) may have an external axial support 4, made in the form of a separate unit mounted on the part of the rotor 2, protruding outside the stator 1, while the housing 7 of the support 4 is not connected to the stator 1. In this case, the axial The support 4 also has several axial electromagnets of increased carrying capacity (located outside the compression housing), operating in the same way as described above. Removing the axial support 4 into a separate housing 7, not connected with the stator 1, will simplify the explosion protection system of the axial electromagnet, improve the conditions of maintenance and cooling of the support.

Осевой подшипник работает по такому же принципу, как и радиальный подшипник. На роторе 2 установлен (насажен) дополнительный диск (диски, не показаны), который является роторной частью осевого электромагнитного подшипника (ротор 2 с упорными дисками) и который размещен перпендикулярно осям вращения и напротив электромагнитов, которые являются статорной частью осевого подшипника и которые обеспечивают двухстороннее притяжение.An axial bearing works in the same way as a radial bearing. An additional disk (disks, not shown) is installed (mounted) on the rotor 2, which is the rotor part of the axial electromagnetic bearing (rotor 2 with thrust disks) and which is placed perpendicular to the rotation axes and opposite the electromagnets, which are the stator part of the axial bearing and which provide two-way attraction.

Как правило, рабочий комплект магнитных опор компрессора состоит из двух радиальных опор, одной осевой (упорной) опоры, комплекта страховочных подшипников (как правило, качения) и блока управления системой магнитных опор ротора 2 компрессора.As a rule, the working set of compressor magnetic bearings consists of two radial bearings, one axial (thrust) bearing, a set of safety bearings (usually rolling) and a control unit for the compressor rotor 2 magnetic bearing system.

В конструкции предложенного компрессора может присутствовать до двух-трех узлов осевых опор, в том числе и в вынесенном узле (фиг. 2). Большее количество нежелательно, поскольку увеличение узлов более трех сильно усложнит конструкцию и за счет увеличения длины ротора 2 снизит динамическую устойчивость системы.In the design of the proposed compressor, up to two to three nodes of axial bearings can be present, including in a remote unit (Fig. 2). A larger number is undesirable, since an increase in nodes of more than three will greatly complicate the design and, by increasing the length of the rotor 2, will reduce the dynamic stability of the system.

При работе центробежного компрессора радиальные 3 и осевая 4 опоры, имеющие повышенную несущую способность, позволяют демпфировать колебания ротора 2 в области малых расходов компримируемого газа, вследствие чего вращающийся срыв не приводит к характерному для помпажа автоколебательному процессу. Чем выше запас по несущей способности электромагнитных опор, тем шире диапазон устойчивой работы компрессора при снижении расхода.When operating a centrifugal compressor, radial 3 and axial 4 bearings, which have an increased bearing capacity, allow damping of the rotor 2 in the region of low flow rates of compressed gas, as a result of which a rotating stall does not lead to a self-oscillating process characteristic of surging. The higher the margin in the bearing capacity of electromagnetic supports, the wider the range of stable operation of the compressor with reduced consumption.

При работе компрессора в зоне малых расходов и максимальной степени сжатия наблюдаются явления газодинамической неустойчивости (вращающегося срыва) и предпомпажных явлений, которые сопровождаются колебаниями ротора 2 в осевом направлении. Блок управления системой магнитных опор позволяет на ранних этапах определять приближение зоны неустойчивой работы и, выдавая команды на величину силы, удерживающей ротор 2 в уравновешенном состоянии левитации, перемещать ротор 2 в пределах допустимых зазоров, изменяя величину расчетных зазоров и схему возникновения осевых усилий при наличии одной осевой опоры, и в последующем при более глубоких нестационарных режимах подключать дополнительные осевые опоры для увеличения величины усилия осевого магнита.When the compressor is operating in the zone of low flow rates and maximum compression, phenomena of gas-dynamic instability (rotating stall) and pre-surge phenomena are observed, which are accompanied by oscillations of the rotor 2 in the axial direction. The control unit of the magnetic support system allows the early stages to determine the approximation of the zone of unstable operation and, issuing commands for the amount of force holding the rotor 2 in a balanced state of levitation, move the rotor 2 within the allowable clearances, changing the design clearances and the axial forces pattern in the presence of one axial bearings, and subsequently, with deeper non-stationary modes, connect additional axial bearings to increase the magnitude of the axial magnet force.

Возможность достижения положительного эффекта при использовании предлагаемого изобретения доказана в литературе, указанной в прототипе.The ability to achieve a positive effect when using the invention is proved in the literature specified in the prototype.

При использовании традиционных масляных опор или электромагнитных подшипников с недостаточной несущей способностью для обеспечения устойчивой работы компрессора НЦ-12/56-1,44 при значениях расхода в нагнетательный коллектор менее помпажного значения необходимо перепускать (байпасировать) часть газа с линии нагнетания в линию всасывания. То есть при расходе в сеть 170 м3/мин компрессору необходимы дополнительные затраты мощности ΔN на компримирование 40 м3/мин газа. Эти затраты можно вычислить по формуле:When using traditional oil bearings or electromagnetic bearings with insufficient bearing capacity to ensure stable operation of the NTs-12 / 56-1.44 compressor, at a flow rate to the discharge manifold of less than surge value, it is necessary to bypass (bypass) a part of the gas from the discharge line to the suction line. That is, at a flow rate of 170 m 3 / min to the network, the compressor needs additional power ΔN for compressing 40 m 3 / min of gas. These costs can be calculated by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

Плотность газа ρн на входе в компрессор равна:The gas density ρ n at the inlet to the compressor is:

Figure 00000003
Figure 00000003

Удельная работа сжатия lк в компрессоре вычисляется:The specific work of compression l to in the compressor is calculated:

Figure 00000004
Figure 00000004

где степень повышения давления равнаwhere the degree of pressure increase is

Figure 00000005
Figure 00000005

Для компрессора НЦ-12/56-1,44:For compressor NTs-12 / 56-1,44:

Figure 00000006
Figure 00000006

С учетом формул (2), (3), (4) и (1) вычисленное значение дополнительных затрат мощности равно ΔN=1270 кВт. При этом электромагнитные подшипники, обеспечивающие устойчивую работу компрессора при расходе 170 м3/мин без применения байпасирования газа, потребляют менее 10 кВт.Taking into account formulas (2), (3), (4) and (1), the calculated value of the additional power consumption is ΔN = 1270 kW. At the same time, electromagnetic bearings, which ensure stable operation of the compressor at a flow rate of 170 m 3 / min without the use of gas bypass, consume less than 10 kW.

Сравнение полученных значений мощностей, затрачиваемых на компримирование дополнительных объемов газа и обеспечение работоспособности электромагнитных подшипников, явно говорит в пользу последних как средства обеспечения устойчивой и безопасной эксплуатации компрессора в зоне малых расходов.Comparison of the obtained values of the power spent on compression of additional volumes of gas and ensuring the operability of electromagnetic bearings clearly speaks in favor of the latter as a means of ensuring stable and safe operation of the compressor in the low-flow zone.

Claims (4)

1. Центробежный компрессор, содержащий статор с безлопаточными диффузорами, установленный коаксиально ему ротор на радиальных и осевой опорах регулируемой жесткости, выполненных в виде электромагнитных подшипников, датчики радиального и осевого положения ротора, концевые уплотнения, отличающийся тем, что осевая опора регулируемой жесткости включает по меньшей мере два осевых электромагнита, один из которых предназначен для работы компрессора в зоне газодинамически устойчивых режимах работы, а остальные предназначены для включения в действие при вхождении компрессора в зону вращающегося срыва, предшествующего помпажу, и выключения при выхождении из зоны вращающегося срыва, предшествующего помпажу.1. A centrifugal compressor comprising a stator with a bladeless diffuser, a rotor coaxially mounted to it on radial and axial bearings of adjustable stiffness, made in the form of electromagnetic bearings, radial and axial position sensors of the rotor, end seals, characterized in that the axial bearing of adjustable stiffness includes at least at least two axial electromagnets, one of which is designed for compressor operation in the zone of gas-dynamic stable operation modes, and the rest are intended for inclusion in the action when the compressor enters the zone of the rotating stall preceding the surge, and off when leaving the zone of the rotating stall preceding the surging. 2. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что осевая опора имеет корпус, соединенный со статором.2. The compressor according to claim 1, characterized in that the axial support has a housing connected to the stator. 3. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что осевая опора выполнена в виде отдельного узла, установленного на части ротора, выступающего за пределы статора.3. The compressor according to claim 1, characterized in that the axial support is made in the form of a separate unit mounted on a part of the rotor protruding beyond the stator. 4. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что электромагнитные подшипники имеют несущую способность, по крайней мере в два раза превышающую расчетные значения радиальных и осевых усилий, действующих на ротор при газодинамически устойчивых режимах работы. 4. The compressor according to claim 1, characterized in that the electromagnetic bearings have a bearing capacity of at least two times the calculated values of the radial and axial forces acting on the rotor under gasdynamically stable operating conditions.
RU2015123576/06A 2015-06-18 2015-06-18 Centrifugal compressor RU2584224C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123576/06A RU2584224C1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Centrifugal compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123576/06A RU2584224C1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Centrifugal compressor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2584224C1 true RU2584224C1 (en) 2016-05-20

Family

ID=56012022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015123576/06A RU2584224C1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Centrifugal compressor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2584224C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108488391A (en) * 2018-03-12 2018-09-04 北京航空航天大学 A kind of dynamic seal structure suitable under high pressure differential environment
RU2730780C1 (en) * 2017-07-10 2020-08-25 Праксайр Текнолоджи, Инк. Anti-surge control of rotors rotation speed for two or more compressors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2290543C2 (en) * 2003-11-27 2006-12-27 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро турбонагнетателей" (ОАО "СКБТ") Turbocompressor
US20090317248A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-24 Hitachi Plant Technologies, Ltd. Centrifugal compressor having vaneless diffuser and vaneless diffuser thereof
RU2511907C1 (en) * 2012-12-27 2014-04-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" Adjustable diffuser of centrifugal compressor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2290543C2 (en) * 2003-11-27 2006-12-27 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро турбонагнетателей" (ОАО "СКБТ") Turbocompressor
US20090317248A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-24 Hitachi Plant Technologies, Ltd. Centrifugal compressor having vaneless diffuser and vaneless diffuser thereof
RU2511907C1 (en) * 2012-12-27 2014-04-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" Adjustable diffuser of centrifugal compressor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2730780C1 (en) * 2017-07-10 2020-08-25 Праксайр Текнолоджи, Инк. Anti-surge control of rotors rotation speed for two or more compressors
CN108488391A (en) * 2018-03-12 2018-09-04 北京航空航天大学 A kind of dynamic seal structure suitable under high pressure differential environment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5605435A (en) Method and apparatus to achieve passive damping of flow disturbances in a centrifugal compressor to control compressor surge
RU2584224C1 (en) Centrifugal compressor
JPH1162894A (en) Free rotor
CN105443857A (en) Variable-damping vibration attenuation and noise reduction device for valve
US20150010383A1 (en) Centrifugal compressor diffuser control
CN201902347U (en) Axial flow ventilator for automotive test
WO2024051099A1 (en) Suspension centrifugal compressor and air conditioner system
CN1594890A (en) High speed power driven magnetic suspension centrifugal blower
CN203770160U (en) Centrifugal high voltage fluidization fan of 135 MW circulating fluidized bed
RU2352826C2 (en) Centrifugal hydraulic and air pump-compressor
CN214221609U (en) Radial channel expands steady structure
CN205260375U (en) Two shafting structures of driving of large -scale axial -flow fan vapour of power plant boiler electricity
CN209586789U (en) A kind of volute structure of new-type centrifuge
Wen et al. Research on system modeling and control of turbine-driven centrifugal compressor
Larralde et al. Selection of gas compressors: part 6
CN103307014A (en) Single suction self-balancing multistage water pump
JP2006063961A (en) Turbo pump
CN205605421U (en) Oil circuit pressure control device
Yoon et al. Model validation for an AMB-based compressor surge control test rig
CN104358691A (en) Multi-stage axial flow pump
CN204532994U (en) A kind of high-pressure air ejector vacuum pump system
Shervani-Tabar et al. Movement of location of tip vortex cavitation along blade edge due to reduction of flow rate in an axial pump
CN204610291U (en) A kind of one step single sucking formula centrifugal water pump device of new type auto control
CN206017221U (en) A kind of frequency control multistage centrifugal blower
CN207420969U (en) A kind of centrifugal fan casing