RU2698988C1

RU2698988C1 - Refrigerating unit turbo compressor

Info

Publication number: RU2698988C1
Application number: RU2019109963A
Authority: RU
Inventors: Владимир Борисович Дубинин; Игорь Васильевич Ферафонтов; Равиль Ильгизарович Мустафин
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2019-09-02

Abstract

FIELD: compressor building.

SUBSTANCE: invention relates to the field of compressor building, namely, to the multiplying centrifugal compressors operating in the cold process plants. Turbocharger of refrigerating plant includes housing 2 of working stage 1, connected to suction pipeline 3 of gas system of refrigerating plant, multiplier 5, frame-oil tank 8 interconnected with inner cavity 11 of multiplier 5 through drain branch pipe 7, and annular chamber 9 of oil separation arranged coaxially to working stage 1 and communicated with it and through siphon and breathing pipelines 13, 11 with oil tank frame 8. Multiplier 5 communicates with annular chamber 9 via equalizing line 15 with fittings 16.

EFFECT: invention allows improving operating reliability of turbo-compressor of refrigerating unit due to reduction of possibility of oil and its vapors penetration into working stage of turbo-compressor, and also reduction of possibility of thermal deformation of housing of turbo-compressor.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к мультипликаторным центробежным компрессорам, работающим в составе технологических установок получения холода.The invention relates to the field of compressor engineering, namely to multiplier centrifugal compressors operating as part of technological installations for producing cold.

Известен турбокомпрессор холодильной установки, содержащий корпус рабочей ступени, соединенный с всасывающим и нагнетательным трубопроводами газовой системы холодильной установки, размещенную в корпусе рабочую ступень, мультипликатор с ведущей шестерней, установленной на валу привода и находящейся в зацеплении с ведомой шестерней, установленной на валу ротора рабочей ступени, и раму-маслобак, сообщенный через сливной патрубок с внутренней полостью мультипликатора и с всасывающим трубопроводом. Внутренняя полость мультипликатора сообщена с всасывающим трубопроводом через уравнительную линию, снабженную запорной арматурой, которая находится в открытом положении при нерабочем состоянии турбокомпрессора и в закрытом положении при запуске турбокомпрессора и при его работе (патент RU №2505758, публ. 2014 г.).Known turbocharger of a refrigeration unit, comprising a working stage housing connected to the suction and discharge pipelines of a gas refrigeration system, a working stage located in the housing, a multiplier with a drive gear mounted on the drive shaft and meshed with a driven gear mounted on the rotor shaft of the working stage , and an oil tank communicated through a drain pipe with the internal cavity of the multiplier and with the suction pipe. The internal cavity of the multiplier is connected to the suction pipe through an equalization line equipped with shutoff valves, which is in the open position when the turbocharger is inoperative and in the closed position when the turbocharger starts and when it works (patent RU No. 2505758, publ. 2014).

Недостатками известного турбокомпрессора являются возможность попадания паров масла в рабочую ступень при работе турбокомпрессора, обусловленная избыточным давлением во внутренней полости мультипликатора и рамы-маслобака, а также возможность тепловой деформации корпуса компрессора. В корпусе мультипликатора температура повышается вследствие преобразования механической энергии в тепловую энергию, при жидкостном трении в подшипниках и в зубчатой передаче.The disadvantages of the known turbocharger are the possibility of oil vapor getting into the working stage when the turbocharger is operating, due to overpressure in the internal cavity of the multiplier and the oil tank frame, as well as the possibility of thermal deformation of the compressor housing. In the case of the multiplier, the temperature rises due to the conversion of mechanical energy into thermal energy, with liquid friction in the bearings and in the gear transmission.

установки за счет снижения возможности попадания масла и его паров в рабочую ступень турбокомпрессора, а также снижения возможности тепловой деформации корпуса турбокомпрессора.installation by reducing the possibility of oil and its vapors getting into the working stage of the turbocharger, as well as reducing the possibility of thermal deformation of the turbocharger body.

Технический результат достигается тем, что турбокомпрессор холодильной установки, содержащий корпус рабочей ступени, соединенный с всасывающим и нагнетательным трубопроводами газовой системы холодильной установки, размещенную в корпусе рабочую ступень, мультипликатор, сообщенный с всасывающим трубопроводом посредством уравнительной линии с арматурой, а также раму-маслобак, сообщенную с внутренней полостью мультипликатора через сливной патрубок, дополнительно снабжен кольцевой камерой, размещенной коаксиально относительно рабочей ступени и сообщенной с ней через сифонный и суфлирующий трубопроводы с рамой-маслобаком, при этом мультипликатор сообщен с всасывающим трубопроводом также через кольцевую камеру.The technical result is achieved in that the turbocharger of the refrigeration unit, comprising a working stage housing connected to the suction and discharge pipelines of the gas system of the refrigeration system, a working stage located in the housing, a multiplier connected to the suction pipe by means of an equalization line with valves, and also an oil tank, communicated with the internal cavity of the multiplier through the drain pipe, is additionally equipped with an annular chamber placed coaxially relative to the working the first stage and communicated with it through siphon and venting pipelines with an oil tank, the multiplier communicating with the suction piping also through the annular chamber.

Кроме того, кольцевая камера может быть выполнена с поперечной перегородкой, разделяющей ее на сообщающиеся полости, причем сообщение между полостями выполнено в нижней части кольцевой камеры.In addition, the annular chamber can be made with a transverse partition dividing it into communicating cavities, moreover, communication between the cavities is made in the lower part of the annular chamber.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлен турбокомпрессор холодильной установки.The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 shows a turbocharger of a refrigeration unit.

Турбокомпрессор холодильной установки содержит рабочую ступень 1, размещенную в корпусе 2 с всасывающим трубопроводом 3 и нагнетающим трубопроводом 4 газовой системы холодильной установки. Корпус 2 закреплен на мультипликаторе 5, ведущая шестерня которого установлена на валу привода и находится в зацеплении (кинематически связана) с ведомой шестерней, установленной на валу ротора рабочей ступени 1. Внутренняя полость 6 мультипликатора 5 через сливной патрубок 7 сообщен с рамой-маслобаком 8.The turbocharger of the refrigeration unit contains a working stage 1, located in the housing 2 with the suction pipe 3 and the discharge pipe 4 of the gas system of the refrigeration unit. The housing 2 is mounted on a multiplier 5, the drive gear of which is mounted on the drive shaft and is meshed (kinematically connected) with the driven gear mounted on the rotor shaft of the working stage 1. The inner cavity 6 of the multiplier 5 is in communication with the oil tank 8 through the drain pipe 7.

На входе в рабочую ступень 1, коаксиально ей, установлена кольцевая камера охлаждения 17, состоящая из внутреннего патрубка, наружной обечайки и торцовых стенок. Внутри камеры размещена поперечная перегородка 10, разделяющая полость 9 на две сообщающиеся полости. Кольцевая полость 9 сообщается с газовой полостью 11 рамы-маслобака 8 через суфлирующий трубопровод 12 с фильтром 13 и сифонный трубопровод 14, а также с внутренней полостью 6 мультипликатора 5 через трубопровод 15 с арматурой 16. При этом кольцевая полость 9 связана с газовой системой через отверстия 18 во внутреннем патрубке.At the entrance to the working stage 1, coaxially to it, an annular cooling chamber 17 is installed, consisting of an inner pipe, an outer shell and end walls. Inside the chamber there is a transverse partition 10 dividing the cavity 9 into two communicating cavities. The annular cavity 9 communicates with the gas cavity 11 of the oil tank 8 through a breather pipe 12 with a filter 13 and a siphon pipe 14, as well as with the internal cavity 6 of the multiplier 5 through a pipe 15 with valves 16. In this case, the annular cavity 9 is connected to the gas system through openings 18 in the inner pipe.

Турбокомпрессор холодильной установки работает следующим образом.The turbocharger of the refrigeration unit operates as follows.

Перед запуском турбокомпрессора, при откачивании хладагента до необходимого давления из газовой системы холодильной установки, на уравнительной линии 15 открывается запорная арматура 16, тем самым связывается внутренняя полость мультипликатора 5 с кольцевой полостью 9.Before starting the turbocharger, when pumping out the refrigerant to the required pressure from the gas system of the refrigeration unit, stop valves 16 open on equalizing line 15, thereby connecting the internal cavity of the multiplier 5 with the annular cavity 9.

Поскольку внутренняя полость 11 рамы-маслобака 8 связана с кольцевой полостью 9, а сама кольцевая полость 9, в свою очередь, через отверстие 18 с газовой системой, давление внутри кольцевой полости 9, внутренней полости 6 мультипликатора 5 и газовой полости 11 рамы-маслобака 8 уравновешивается с давлением во всасывающем трубопроводе 3 турбокомпрессора.Since the inner cavity 11 of the oil tank frame 8 is connected with the annular cavity 9, and the annular cavity 9 itself, in turn, through the hole 18 with the gas system, the pressure inside the annular cavity 9, the inner cavity 6 of the multiplier 5 and the gas cavity 11 of the oil tank 8 It is balanced with the pressure in the suction pipe 3 of the turbocharger.

Масляная пена, которая образуется за счет декомпрессии масла, при уравновешенном давлении во внутренней полости 6 мультипликатора 5, в газовой полости 11 рамы-маслобака 8 и в газовой системе холодильной установки, во всасывающий трубопровод 3 не вытесняется.The oil foam, which is formed due to oil decompression, at a balanced pressure in the inner cavity 6 of the multiplier 5, in the gas cavity 11 of the oil tank 8 and in the gas system of the refrigeration unit, is not forced out into the suction pipe 3.

После установления требуемого для запуска турбокомпрессора давления хладагента, запорная арматура 16 на уравнительной линии 15 закрывается и производится запуск турбокомпрессора. При этом байпасный клапан на пусковом контуре открыт и хладагент не попадает в технологическую систему.After establishing the refrigerant pressure required to start the turbocompressor, the shutoff valve 16 on the equalization line 15 is closed and the turbocompressor is started. In this case, the bypass valve on the start-up circuit is open and the refrigerant does not enter the process system.

Далее, после раскрутки привода, регулировки параметров системы смазки и стабилизации вибрации ротора, производится перевод турбокомпрессора в технологическую систему, оснащенную испарителем, конденсатором и другими аппаратами, путем закрытия байпасного клапана на пусковом контуре.Further, after driving the drive, adjusting the lubrication system parameters and stabilizing the rotor vibration, the turbocharger is transferred to the technological system equipped with an evaporator, condenser and other devices by closing the bypass valve on the starting circuit.

До выхода в технологическую систему запорную арматуру 16 открывать не рекомендуется, т.к. по всасывающему трубопроводу 3 и участок с кольцевой камерой 17 отсутствует проток хладагента с относительно низкой температурой. При этом отсутствует охлаждение газо-масляной смеси в кольцевой полости 9 и возможно попадание газо-масляной смеси в рабочую ступень 1.Before entering the technological system, stop valves 16 are not recommended to be opened, because through the suction pipe 3 and the section with the annular chamber 17 there is no refrigerant duct with a relatively low temperature. In this case, there is no cooling of the gas-oil mixture in the annular cavity 9 and it is possible for the gas-oil mixture to get into the working stage 1.

При работе турбокомпрессора в технологической системе, запорная арматура 16 открывается. При этом во внутренней полости 6 мультипликатора 5 устанавливается давление, равное давлению во всасывающем трубопроводе 3. В процессе выравнивания давления из полости 6 отводится теплота, образующаяся в результате работы зубчатого зацепления и подшипников мультипликатора 5, что способствует исключению тепловой деформации его корпуса и обеспечивает стабильность работы зубчатого зацепления и других подвижных элементов мультипликатора 5.When the turbocharger is in the technological system, the shut-off valve 16 opens. At the same time, a pressure equal to the pressure in the suction pipe 3 is set in the inner cavity 6 of the multiplier 5. In the process of equalizing the pressure, heat is removed from the cavity 6, resulting from the work of gearing and the bearings of the multiplier 5, which helps to eliminate thermal deformation of its housing and ensures stability gearing and other movable elements of the multiplier 5.

В кольцевой полости 9, вследствие теплообмена между газо-масляной смесью и наружной поверхностью внутреннего патрубка происходит охлаждение газовой смеси, конденсация паров масла, и отвод конденсата, который под действием гравитации сливается через сифонный трубопровод 14 в раму-маслобак 8. Также, за счет разности плотности газо-масляной смеси по высоте в кольцевой полости 9 более теплый объем смеси за счет конвекции будет удерживаться в верхней части кольцевой полости 9, что повышает эффективность маслоотделения.In the annular cavity 9, due to heat exchange between the gas-oil mixture and the outer surface of the inner pipe, the gas mixture is cooled, oil vapor is condensed, and condensate is drained, which is drained by gravity through the siphon pipe 14 into the oil tank 8. Also, due to the difference density of the gas-oil mixture in height in the annular cavity 9, a warmer volume of the mixture due to convection will be held in the upper part of the annular cavity 9, which increases the efficiency of oil separation.

Внутренний объем 6 мультипликатора 5 и объем 11 рамы-маслобака 8 разобщены сливным патрубком 7, что позволяет снизить дополнительный разогрев масла в раме-маслобаке 8, и, соответственно, уменьшение растворения хладагента в масле, повысить степень дегазации масла.The inner volume 6 of the multiplier 5 and the volume 11 of the oil tank 8 are separated by a drain pipe 7, which allows to reduce the additional heating of the oil in the oil tank 8, and, accordingly, to reduce the dissolution of the refrigerant in the oil, to increase the degree of degassing of the oil.

Наличие сифона на сифонном трубопроводе 14, являющемся линией отвода масла в раму-маслобак 8, препятствует движению паров газо-масляной смеси минуя фильтр 13.The presence of a siphon on the siphon pipe 14, which is the line for draining oil into the oil tank 8, prevents the movement of vapor of the gas-oil mixture bypassing the filter 13.

Для повышения эффективности отделения масла в кольцевой полости 9 установлена перегородка 10, образующая первичную камеру сбора и охлаждения газо-масляной смеси и выделения конденсата масла, и вторичную сборную камеру чистого хладагента, которые сообщаются между собой. В первичной камере выпадает масляный конденсат, а вторичная камера, кроме сбора чистого хладагента, препятствует перетоку газо-масляной смеси в проточную часть.To increase the efficiency of oil separation in the annular cavity 9, a baffle 10 is installed, which forms a primary collection chamber for cooling the gas-oil mixture and the release of oil condensate, and a secondary collection chamber of pure refrigerant that communicate with each other. Oil condensate forms in the primary chamber, and the secondary chamber, in addition to collecting pure refrigerant, prevents the gas-oil mixture from flowing into the flow part.

Применение предлагаемого изобретения позволяет предотвратить попадание масла в проточную часть турбокомпрессора холодильной установки при его работе, а также снизить возможность тепловой деформации его корпуса, тем самым повышая надежность работы турбокомпрессора.The application of the invention allows to prevent the ingress of oil into the flow part of the turbocompressor of the refrigeration unit during its operation, as well as to reduce the possibility of thermal deformation of its housing, thereby increasing the reliability of the turbocompressor.

Claims

1. The turbocharger of the refrigeration unit, comprising a working stage housing connected to the housing by the suction and discharge pipelines of the gas system of the refrigeration system, a working stage located in the housing, a multiplier connected to the suction pipe by means of an equalizing line with valves, and an oil tank connected to the internal the cavity of the multiplier through the drain pipe, characterized in that it is equipped with an annular chamber placed coaxially with the working stage and communicated with it through background and venting pipelines with an oil tank, the multiplier communicating with the suction pipe also through the annular chamber.

2. The turbocharger according to claim 1, characterized in that the annular chamber is made with a transverse partition dividing it into communicating cavities.

3. The turbocharger according to claim 2, characterized in that the cavities of the annular chamber are interconnected in the lower part of the annular chamber.