Центробежные компрессоры развились из центробежных вентиляторов и насосов, а также авиационных турбин, и появились в промышленном применении в начале 20 века.
Центробежный компрессор представляет собой многоступенчатый агрегат с внутренним зубчатым приводом, который приводится в действие двигателем. Каждая ступень сжатия состоит из рабочего колеса - импеллера, диффузора, и кожуха (улитки). Газ всасывается через входной фильтр и подается на первую ступень сжатия через входной регулирующий аппарат. Между всеми ступенями сжатия установлены промежуточные охладители. Компрессора могут работать на 2-х и даже 4-х ступенях сжатия как с горизонтальным или вертикальным разъёмом корпуса.
Применяются преимущественно при необходимости получения больших объемов сжатия.
Виды центробежных компрессоров
По типу размещения ступеней центробежные компрессоры можно разделить на:
Одновальные
Работа в стабильных режимах нагружения:
- Газоперекачка;
- Подача стабильных потоков технологических газов в химическом и нефтехимическом производстве;
- Нефте- и газоперерабатывающих заводах.
Узкие каналы проточной части и наличие резких поворотов потока снижают эффективность как при полной нагрузке (на 5 – 7% по сравнению с многовальными), так и при частичных. Более узкая зона изменения рабочих параметров, высокая опасность.
Наличие крупных сборочных единиц (рабочий вал, корпусные детали) требует наличия мощных подъёмных устройств для обслуживания (обычно устанавливаются в машинном зале). Более дешёвая конструкция в изготовлении, но более дорогая в ремонте.
Многовальные
Работа в переменных режимах нагрузки:
- Подача газа в ГТУ;
- Подача потоков технологических газов, изменяющихся в широком диапазоне расходов, в химическом и нефтехимическом производстве;
- Нефте- и газоперерабатывающих заводах.
Свободный вход газа и выход газа из каждой ступени и свободный проток по межступенчатым трубопроводам (при правильном агрегатировании) обеспечивают высокую эффективность как при полной нагрузке (близка к поршневым компрессорам), так и при частичных.
Шире зона регулирования, помпаж легче отслеживается и повреждения могут коснуться только одной ступени.
Составные элементы сравнительно небольшие и могут обслуживаться кран-балкой грузоподъёмностью до 1 тонны, поэтому легко размещается в блок-модулях. Более дорогая конструкция.
Методы регулирования центробежных компрессоров
- перепуском сжатого газа обратно на всасывание компрессора (байпасирование газа). Самый дешёвый и самый неэффективный способ регулирования, обеспечивающий незначительное снижение энергопотребления при частичных нагрузках;
- дросселирование потока газа на входе поворотной заслонкой – удешевлённая разновидность ВНА(см. ниже), имеющая меньшую эффективность (от 4% при 90% нагрузке до 8% при 60% нагрузке);
- закручивание потока на входе лопаточным входным направляющим аппаратом (ВНА). Позволяет регулировать производительность от 100 до 70…60% с пропорциональным снижением энергопотребления;
- частотным преобразователем, также самый дорогой и самый эффективный метод, однако ограниченный зоной помпажа (прим. 50% подачи компрессора). Однако данный способ обязателен для применения, поскольку играет роль защиты центробежного компрессора от помпажа.
В качестве привода компрессоров служат газотурбинные двигатели, электродвигатели и паровые турбины.
Назначение
Компрессорные предназначены для:
- транспортировки природного газа по магистральным газопроводам;
- сбора и транспорта попутного нефтяного газа;
- компримирования нефтяных газов при газлифтной добыче нефти;
- компримирования попутного нефтяного газа в технологии газоперерабатывающих заводов;
- закачки газа в пласт при разработке газоконденсатных месторождений.
Преимущества и недостатки
Преимущества:
- Полное отсутствие масла в рабочей полости и в сжимаемой среде;
- Бесконтактные воздушные и масляные уплотнения;
- Полное отсутствие вибрации;
- Нет необходимости в специальном фундаменте;
- Работа практически без пульсации;
- Меньше трущихся элементов;
- Длительный срок эксплуатации до 5лет без остановки.
При использовании центробежного компрессора затраты состоят из:
- высокой инвестиционной стоимости оборудования;
- расходов на системы охлаждения;
- расходов на автоматику для работы градирни и насосов;
- расходами на плановые ремонты и ТО (1 год, 3 года и 5 лет).
Затраты же на винтовой компрессор и его эксплуатацию значительно ниже. Общая разница в инвестициях вежду винтовым и центробежным компрессором, значительно увеличивает срок окупаемости центробежного компрессора.
Рабочий диапазон
- Диапазон мощности: 500 - 35000 кВт
- Диапазон объёма: 3000 - 1300000 м?/ч
- Давление: 0,3 - 1000 МПа
- Скорость: 300 - 3000 об/мин