RU2771912C1 - Two-shaft gas compressor unit for booster compressor stations - Google Patents

Two-shaft gas compressor unit for booster compressor stations Download PDF

Info

Publication number
RU2771912C1
RU2771912C1 RU2021124107A RU2021124107A RU2771912C1 RU 2771912 C1 RU2771912 C1 RU 2771912C1 RU 2021124107 A RU2021124107 A RU 2021124107A RU 2021124107 A RU2021124107 A RU 2021124107A RU 2771912 C1 RU2771912 C1 RU 2771912C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
intermediate gear
power take
compressor
bearing
Prior art date
Application number
RU2021124107A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Анатолиевич Белков
Сергей Алексеевич Мовчан
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа"
Application granted granted Critical
Publication of RU2771912C1 publication Critical patent/RU2771912C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to gas compressor units used at booster compressor stations for compressing hydrocarbon gases. The gas compressor unit contains a gas turbine engine 1, a multiplier 2 connected to it, having two power take-off shafts, and two compression stages in the form of a high-pressure compressor 3 and a low-pressure compressor 4 connected by a technological circuit, each of which is connected to the corresponding power take-off shaft. The gears are replaceable, while the power take-off shaft for one of the compressors is connected to the motor shaft 1 through an intermediate gear 8 that changes the rotation frequency of this shaft, and the bearing support of the intermediate gear 8 is designed to provide the required axial distances between the intermediate gear 8 and the associated gears 6, 7, which it is achieved either by providing a bearing with a sliding working surface offset relative to its outer diameter, or by performing an intermediate gear bearing housing with an offset boring axis.
EFFECT: providing the possibility of changing the rotation speed of the rotors of the compression stages of the two-shaft gas compressor unit regardless of each other.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к отрасли нефтяного и газового машиностроения, в частности к газокомпрессорным агрегатам, применяемым на дожимных компрессорных станциях для компримирования углеводородных газов для дальнейшей транспортировки по магистральным трубопроводам или использования в технологических процессах подготовки и переработки газа.The invention relates to the field of oil and gas engineering, in particular to gas compressor units used at booster compressor stations for compressing hydrocarbon gases for further transportation through trunk pipelines or use in technological processes for preparing and processing gas.

Наиболее близким решением к предложенному изобретению является компрессорный агрегат, содержащий газотурбинный двигатель (ГТД), связанный с ним мультипликатор (повышающий редуктор), имеющий два вала отбора мощности, и две ступени сжатия в виде соединенных технологическим контуром компрессора низкого давления (КНД) и компрессора высокого давления (КВД), каждый из которых связан с соответствующим валом отбора мощности. (см. Патент RU №2554670, опубликован 27.06.2015).The closest solution to the proposed invention is a compressor unit containing a gas turbine engine (GTE), an associated multiplier (step-up gearbox), having two power take-off shafts, and two compression stages in the form of a low-pressure compressor (LPC) and a high-pressure compressor connected by a technological circuit pressure (CVD), each of which is connected to the corresponding power take-off shaft. (see Patent RU No. 2554670, published on 06/27/2015).

Недостатками вышеуказанной схемы являются отсутствие возможности изменения диапазона регулирования частоты вращения (передаточного числа) для одной из ветвей отбора мощности, а также наличие взаимного влияния передаточного числа между двумя валами отбора мощности.The disadvantages of the above scheme are the inability to change the speed control range (gear ratio) for one of the power take-off branches, as well as the presence of the mutual influence of the gear ratio between the two power take-off shafts.

При фиксированных межосевых расстояниях в корпусе зубчатой передачи, замена зубчатой пары для изменение передаточного числа на одной из ветвей, неизбежно проводит к изменению на обратно пропорциональную величину передаточного числа для зубчатой пары другой ветви. Вследствие данной особенности, для изменения передаточного число одной из ветвей необходима замена всего мультипликатора в сборе с корпусом.With fixed center distances in the gear housing, replacing a gear pair to change the gear ratio on one of the branches inevitably leads to a change by an inversely proportional gear ratio for the gear pair of the other branch. Due to this feature, to change the gear ratio of one of the branches, it is necessary to replace the entire multiplier assembly with the body.

Известна приводная установка с двумя выходными валами в которой подшипниковые узлы ступеней редуктора, выходных валов и паразитной шестерни расположены на боковых стенках по ломанной линии (см. Патент KZ U 1340 опубликован 15.10.2015 г.).A drive unit with two output shafts is known in which the bearing assemblies of the gear stages, output shafts and idle gear are located on the side walls along a broken line (see Patent KZ U 1340 published on 10/15/2015).

Данная установка не может быть использована для привода двух параллельно стоящих КНД и КВД вследствие малого межосевого расстояния между параллельными выходными валами. Кроме того, данная установка имеет завышенные осевые габариты передачи вследствие использования приводной шестерни с увеличенной шириной для отбора мощности в разных плоскостях.This installation cannot be used to drive two parallel LPC and HPC due to the small center distance between the parallel output shafts. In addition, this unit has overestimated axial transmission dimensions due to the use of a drive gear with an increased width for power take-off in different planes.

Вместе с тем, для компрессорного оборудования, используемого на месторождениях с разнородными составами пластового газа или месторождениях с различными условиями добычи в течении времени его эксплуатации, важна возможность изменения его производительности.At the same time, for compressor equipment used in fields with heterogeneous formation gas compositions or fields with different production conditions during its operation, the possibility of changing its performance is important.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение эффективности работы двухвального газокомпрессорного агрегата, за счет обеспечения возможности изменения частоты вращения роторов его ступеней сжатия вне зависимости друг от друга.The task to be solved by the claimed invention is to increase the efficiency of a two-shaft gas compressor unit by providing the possibility of changing the rotational speed of the rotors of its compression stages independently of each other.

Технический результат достигается тем, что в двухвальном газокомпрессорном агрегате, содержащем газотурбинный двигатель, мультипликатор с двумя валами отбора мощности, связанными с валом газотурбинного двигателя через зубчатые передачи, и две ступени сжатия в виде соединенных технологическим контуром компрессора низкого давления и компрессора высокого давления, каждый из которых связан с соответствующим валом отбора мощности, зубчатые передачи выполнены сменными, при этом вал отбора мощности для одного из компрессоров соединен с валом ГТД через промежуточное зубчатое колесо, изменяющее частоту вращения данного вала, а подшипниковая опора промежуточного зубчатого колеса выполнена с возможностью обеспечения требуемых межосевых расстояний между промежуточным колесом и связанными с ним зубчатыми колесами. Последнее достигается выполнением в подшипниковой опоре промежуточного зубчатого колеса либо подшипника со смещенной относительно его наружного диаметра рабочей поверхностью скольжения, либо корпуса подшипника промежуточного зубчатого колеса со смещенной осью расточки.The technical result is achieved by the fact that in a two-shaft gas compressor unit containing a gas turbine engine, a multiplier with two power take-off shafts connected to the gas turbine engine shaft through gears, and two compression stages in the form of a low-pressure compressor and a high-pressure compressor connected by a technological circuit, each of which is connected to the corresponding power take-off shaft, the gears are interchangeable, while the power take-off shaft for one of the compressors is connected to the GTE shaft through an intermediate gear wheel that changes the rotational speed of this shaft, and the bearing support of the intermediate gear wheel is configured to provide the required center distances between the idler and its associated gears. The latter is achieved by performing in the bearing support of the intermediate gear either a bearing with a working sliding surface offset relative to its outer diameter, or an intermediate gear bearing housing with an offset bore axis.

Выполнение зубчатых передач сменными, соединение одного из валов отбора мощности с валом ГТД через промежуточное зубчатое колесо, изменяющее передаточное число данной зубчатой передачи и выполнение подшипника промежуточного зубчатого колеса с возможностью обеспечения соответствующего заданному передаточному числу межосевого расстояния зубчатых колес реализует возможность установки в мультипликаторе сменных зубчатых пар, что позволяет обеспечить высокоэффективную работу газокомпрессорного агрегата на различных режимах работы.Making the gears replaceable, connecting one of the power take-off shafts to the GTE shaft through an intermediate gear that changes the gear ratio of this gear and making the intermediate gear bearing with the possibility of providing the center distance of the gears corresponding to the given gear ratio implements the possibility of installing replaceable gear pairs in the multiplier , which makes it possible to ensure highly efficient operation of the gas compressor unit in various operating modes.

Конструкция корпусов КНД и КВД предусматривает возможность установки сменных проточных частей на большее отношение давлений, что позволяет обеспечить работу газокомпрессорного агрегата в широком диапазоне производительности и входных давлений.The design of LPC and HPC housings provides for the possibility of installing replaceable flow parts for a higher pressure ratio, which makes it possible to ensure the operation of the gas compressor unit in a wide range of productivity and inlet pressures.

Изобретение поясняется графически, где:The invention is illustrated graphically, where:

- на фиг. 1 изображена кинематическая схема компрессорного агрегата, используемого для начальных условий эксплуатации объекта.- in Fig. 1 shows a kinematic diagram of the compressor unit used for the initial operating conditions of the facility.

- на фиг. 2 изображена кинематическая схема компрессорного агрегата после модернизации мультипликатора путем замены зубчатой пары, обеспечивающей соответствующее изменение частоты вращения КНД и КВД (в большинстве случаев требуется увеличение числа оборотов).- in Fig. 2 shows the kinematic diagram of the compressor unit after the upgrade of the multiplier by replacing the gear pair, which provides a corresponding change in the speed of LPC and HPC (in most cases, an increase in the number of revolutions is required).

- фиг. 3 изображена схема изменения межосевых расстояний на величину h, определяющих положение вала промежуточного зубчатого колеса, посредством использования подшипника с эксцентриситетной расточкой;- fig. 3 shows a diagram of changing the center distances by the value h, which determine the position of the intermediate gear shaft, by using a bearing with an eccentric bore;

- на фиг 4 изображена схема изменения межосевых расстояний на величину h, определяющих положение вала промежуточного зубчатого колеса, посредством смены корпуса подшипника.- Fig. 4 shows a diagram of changing the center distances by the value h, which determine the position of the intermediate gear shaft, by changing the bearing housing.

Двухвальный газокомпрессорный агрегат для дожимных компрессорных станций содержит газотурбинный двигатель 1, с которым связан мультипликатор 2, имеющий два параллельно расположенных вала отбора мощности для компрессора 3 высокого давления (КВД) и компрессора 4 низкого давления (КНД), связанные с валом газотурбинного двигателя 1 через зубчатые колеса 5, 6, 7, 8.A two-shaft gas compressor unit for booster compressor stations contains a gas turbine engine 1, to which a multiplier 2 is connected, having two parallel power take-off shafts for a high pressure compressor 3 (HPC) and a low pressure compressor 4 (LPC), connected to the shaft of the gas turbine engine 1 through gear wheels 5, 6, 7, 8.

Выбор индивидуальной частоты вращения КНД 4 и КВД3, расчет зубчатых колес, передающих крутящий момент от ГТД к соответствующим валам отбора мощности, выполняется по следующей схеме.The choice of individual rotation speed of LPC 4 and HPC3, the calculation of gears that transmit torque from the gas turbine engine to the corresponding power take-off shafts, is performed according to the following scheme.

Передаточное число от зубчатого колеса 7 к зубчатому колесу 5 для обеспечения номинальной частоты вращения КНД 4, вычисляется при фиксированном межосевом расстоянии А1. Передаточное число от зубчатого колеса 7 к зубчатому колесу 6 определяется исходя из требуемых оборотов КВД 3. Межосевое расстояние А - выбирается конструктивно исходя из технологической возможности обслуживания оборудования. При этом для передачи крутящего момента к КВД 3 используется промежуточное зубчатое колесо 8, пространственное положение которого определяется межосевыми расстояниями А2 и A3.The gear ratio from the gear wheel 7 to the gear wheel 5 to ensure the nominal speed of the LPC 4 is calculated at a fixed center distance A1. The gear ratio from the gear wheel 7 to the gear wheel 6 is determined based on the required speed of HPC 3. The center distance A - is selected constructively based on the technological possibility of servicing the equipment. In this case, to transmit torque to HPC 3, an intermediate gear wheel 8 is used, the spatial position of which is determined by the center distances A2 and A3.

При необходимости изменения передаточного числа между валом газотурбинного двигателя 1 и валами КНД 4 и КВД 3, производится замена зубчатых колес 5, 6, 7, 8 на зубчатые колеса 9, 10, 11, 12 (фиг. 2). Сначала необходимо определить количество зубьев зубчатых колес 9 и 11, исходя из фиксированного межосевого расстояния А1, диаметра зубчатого колеса 10 и требуемых оборотов КВД 3. После чего определяются размеры промежуточного колеса 12 и межосевые расстояния А12 и А13 (фиг. 3), которые в сравнении с номинальными расстояниями А2 и A3 необходимо изменить для исключения взаимного влияния передаточного отношения между двумя валами отбора мощности.If it is necessary to change the gear ratio between the shaft of the gas turbine engine 1 and the shafts of the LPC 4 and HPC 3, gears 5, 6, 7, 8 are replaced with gears 9, 10, 11, 12 (Fig. 2). First, it is necessary to determine the number of teeth of the gear wheels 9 and 11, based on the fixed center distance A1, the diameter of the gear wheel 10 and the required speed of HPC 3. After that, the dimensions of the intermediate wheel 12 and the center distances A12 and A13 (Fig. 3) are determined, which in comparison with nominal distances A2 and A3 must be changed to eliminate the mutual influence of the gear ratio between the two power take-off shafts.

Для изменения межосевых расстояний может быть использована конструкция зубчатой передачи (фиг. 3) с подшипниками 13 промежуточного колеса 12 со смещенной рабочей поверхностью скольжения относительно наружного диаметра подшипника 13 (вкладыш с эксцентриситетной расточкой). Эксцентриситет расточки рассчитывается таким образом, чтобы при повороте подшипника на 180 градусов ось рабочей поверхности смещается на расстояние h, что позволяет установить сменную зубчатую пару с другим передаточным числом. При этом A3-А13=А12-А2=hTo change the center distances, the design of the gear train (Fig. 3) with bearings 13 of the intermediate wheel 12 with an offset working sliding surface relative to the outer diameter of the bearing 13 (an insert with an eccentric bore) can be used. The eccentricity of the boring is calculated in such a way that when the bearing is rotated 180 degrees, the axis of the working surface is displaced by a distance h, which allows you to install a replaceable gear pair with a different gear ratio. In this case, A3-A13=A12-A2=h

Межосевые расстояния также можно изменить за счет применения подшипника промежуточного колеса 12 со сменным корпусом 14 (фиг. 4). При замене зубчатой пары производится замена корпуса подшипника 14, в котором ось расточки смещена на расстояние h.Center distances can also be changed through the use of an intermediate wheel bearing 12 with a replaceable housing 14 (Fig. 4). When replacing the gear pair, the bearing housing 14 is replaced, in which the boring axis is shifted by a distance h.

Таким образом, благодаря вышеописанному исполнению газокомпрессорного агрегата с мультипликатором с двумя валами отбора мощности, при параллельной схеме использования КНД и КВД достигается возможность индивидуального выбора частоты вращения ротора каждой из ступеней сжатия, что позволяет обеспечить оптимальные режимы эксплуатации агрегата для месторождений с разнородными составами пластового газа и месторождений, имеющих различные условия добычи в течении времени эксплуатации.Thus, thanks to the above-described design of the gas compressor unit with a multiplier with two power take-off shafts, with a parallel scheme for using LPC and HPP, it is possible to individually select the rotor speed of each of the compression stages, which makes it possible to provide optimal operating modes for the unit for fields with heterogeneous formation gas compositions and fields with different production conditions during the operation time.

Claims (3)

1. Двухвальный газокомпрессорный агрегат для дожимных компрессорных станций, содержащий газотурбинный двигатель, мультипликатор, имеющий два вала отбора мощности, связанные с валом газотурбинного двигателя через зубчатые передачи, и две ступени сжатия в виде соединенных технологическим контуром компрессора низкого давления и компрессора высокого давления, каждый из которых связан с соответствующим валом отбора мощности, отличающийся тем, что зубчатые передачи выполнены сменными, при этом вал отбора мощности для одного из компрессоров соединен с валом газотурбинного двигателя через промежуточное зубчатое колесо, изменяющее частоту вращения данного вала, а подшипниковая опора промежуточного зубчатого колеса выполнена с возможностью обеспечения требуемых межосевых расстояний между промежуточным колесом и связанными с ним зубчатыми колесами.1. A two-shaft gas compressor unit for booster compressor stations, containing a gas turbine engine, a multiplier having two power take-off shafts connected to the gas turbine engine shaft through gears, and two compression stages in the form of a low-pressure compressor and a high-pressure compressor connected by a technological circuit, each of which is connected to the corresponding power take-off shaft, characterized in that the gears are made interchangeable, while the power take-off shaft for one of the compressors is connected to the shaft of the gas turbine engine through an intermediate gear wheel that changes the rotational speed of this shaft, and the bearing support of the intermediate gear wheel is made with the possibility of providing the required center distances between the intermediate wheel and the gears associated with it. 2. Двухвальный газокомпрессорный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что подшипник в подшипниковой опоре промежуточного зубчатого колеса выполнен со смещенной относительно его наружного диаметра рабочей поверхностью скольжения.2. A two-shaft gas compressor unit according to claim 1, characterized in that the bearing in the bearing support of the intermediate gear wheel is made with a working sliding surface offset relative to its outer diameter. 3. Двухвальный газокомпрессорный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что корпус подшипника в подшипниковой опоре промежуточного зубчатого колеса выполнен со смещенной осью расточки.3. Two-shaft gas compressor unit according to claim 1, characterized in that the bearing housing in the bearing support of the intermediate gear wheel is made with an offset boring axis.
RU2021124107A 2021-08-13 Two-shaft gas compressor unit for booster compressor stations RU2771912C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2771912C1 true RU2771912C1 (en) 2022-05-13

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7044716B2 (en) * 2000-09-19 2006-05-16 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap High-pressure multi-stage centrifugal compressor
RU2386818C2 (en) * 2008-10-23 2010-04-20 Валерий Игнатьевич Гуров Gas turbogenerator
RU2464448C2 (en) * 2008-09-02 2012-10-20 ОАО "Сумское машиностроительное научно-производственное объединение им. М.В. Фрунзе" Complete modular turbocompressor plant for transportation of hydrocarbon gas
RU2554670C1 (en) * 2014-05-30 2015-06-27 Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" Two-shaft gas-compressor unit for booster compressor stations
RU202532U1 (en) * 2020-08-26 2021-02-24 Общество с ограниченной ответственностью "ВЭЛТЕКС" Combined compressor installation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7044716B2 (en) * 2000-09-19 2006-05-16 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap High-pressure multi-stage centrifugal compressor
RU2464448C2 (en) * 2008-09-02 2012-10-20 ОАО "Сумское машиностроительное научно-производственное объединение им. М.В. Фрунзе" Complete modular turbocompressor plant for transportation of hydrocarbon gas
RU2386818C2 (en) * 2008-10-23 2010-04-20 Валерий Игнатьевич Гуров Gas turbogenerator
RU2554670C1 (en) * 2014-05-30 2015-06-27 Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" Two-shaft gas-compressor unit for booster compressor stations
RU202532U1 (en) * 2020-08-26 2021-02-24 Общество с ограниченной ответственностью "ВЭЛТЕКС" Combined compressor installation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018406349B2 (en) Multi-stage roots dry vacuum pump
EP2108841B1 (en) Shaft coupling for scroll compressor
US11441564B2 (en) Driving structure of three-axis multi-stage roots pump
CN109642574A (en) Dry compression vacuum pump
SG174048A1 (en) Vacuum pump
AU2019203084B2 (en) Compressor system for natural gas, method of compressing natural gas and plant using them
RU2771912C1 (en) Two-shaft gas compressor unit for booster compressor stations
KR20160144948A (en) Gerotor Pump with double rotor assembly
WO2020162046A1 (en) Multi-stage screw compressor
KR101825961B1 (en) Gerotor pump with separated dual rotor
RU2644497C1 (en) Unified mechanism of transfer of torque to gazoturbine engine aggregates (versions)
US20100178187A1 (en) Vacuum pump
JP2017053263A (en) Rotary Compressor
EP4191066A1 (en) Integrally geared compressor
JP2000110760A (en) Oil cooled screw compressor
EP1527290B1 (en) Eccentric gearbox
EP3899206B1 (en) Volumetric machine like a compressor, expander, pump or the like for the displacement of a medium and method thereby used
RU2810851C1 (en) Positive action gear machine
RU2653643C1 (en) Centrifugal multi-stage compressor unit
EP3571409A1 (en) Multi-stage vacuum booster pump rotor
JP4875474B2 (en) Scroll type fluid machinery
US1907346A (en) Toothed-wheel pump
RU74978U1 (en) TWO-SECTION CENTRIFUGAL-GEAR PUMP
US20210396229A1 (en) Volumetric machine like a compressor, expander, pump or the like for the displacement of a medium and method thereby used
CN114198206A (en) Aeroengine combination oil return pump and aeroengine comprising same