Новые центробежные компрессорные машины, созданные ЗАО «НПФ «Невинтермаш»

Авторы: Л.К. Чернявский, В.Е. Кузьмин, П.В. Королев (ЗАО «НПФ «Невинтермаш»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №11/2015

Создание новых центробежных компрессорных машин (ЦКМ) – это наиболее весомое направление нашей работы. За период деятельности НПФ «Невинтермаш» поставлено разным заказчикам несколько десятков ЦКМ семнадцати новых марок. Полный перечень этих марок с указанием основных газодинамических показателей каждой из них приведен в таблице. Из таблицы следует, что созданные образцы ЦКМ весьма разнообразны: они имеют объемную производительность по начальным условиям Qн = 10…2 330 м3/мин, отношение давлений pк/pн = =1,09…12,7, мощность N = 4…5 130 кВт, число ступеней z = 1…7, частоту вращения n = 2 900…12 532 об/мин, диаметр рабочих колес D2 = = 0,28…1,6 м.

Последовательность расположения марок ЦКМ в таблице соответствует хронологии разработки и освоения их в производстве. Можно видеть (см. также статью [1]), что мы начинали с низконапорных воздушных (РТКВ) и газовых (РТКГ) нагнетателей небольшой производительности. РТКГ отличаются от РТКВ по существу только герметичностью концевых уплотнений и устойчивостью поверхностей проточной части к коррозионному воздействию химически агрессивных компримируемых газов. Нагнетатели типа РТКВ применяются главным образом для аэрации сточных вод в очистных сооружениях, а нагнетатели типа РТКГ – в различных химических производствах, чаще всего в производстве элементарной серы.

Общие характерные особенности РТКВ и РТКГ производительностью Qн = 50…200 м3/мин и pк/pн ≤ 1,7:

• прямой привод от стандартного электродвигателя, что при определенном снижении политропного КПД ηпол сильно упрощает компрессорную установку;
• низкий уровень окружных скоростей u2, позволяющий упростить технологию изготовления колес, но обусловливающий многоступенчатость нагнетателей (рис. 1), несмотря на малое отношений давлений;
• полная идентичность всех ступеней нагнетателя;
• вертикальный монтажный разъем корпуса и, как следствие, осевые сборка и разборка;
• все колеса и статорные узлы – сварные и выполнены из листовой стали;
• опоры ротора – подшипники качения, при эксплуатации смазываемые периодически заменяемой пластичной смазкой;
• ротор – жесткий, что необходимо для гарантии работоспособности подшипников качения и обеспечивается повышенным втулочным отношением, а также малым расстоянием между колесами.

В нагнетателях с Qн ≥ 250 м3/мин и pк/pн ≥ 1,7 третье и два последних из перечисленных технических решений по технико-экономическим соображениям становятся нерациональными. Поэтому у РТКВ-350-5 с Qн = 350 м3/мин и pк/pн = 2,2 (см. таблицу и рис. 2) не все ступени идентичны, ротор – гибкий (с малым втулочным отношением) и опоры выполнены в виде подшипников скольжения с циркуляционной системой смазки, которая целесообразна для крупных стационарных ЦКМ.

Вертикальный разъем корпуса, принятый во всех РТКВ и РТКГ, не обеспечивает удобства ревизии машин при эксплуатации. В связи с этим в крупных нагнетателях мы предусматриваем традиционный для многоступенчатых ЦКМ горизонтальный разъем. Именно так, в отличие от РТКВ и РТКГ, выполнены мощные нагнетатели Н2470-31-1 (рис. 3) и Н1280-41-1 (рис. 4), предназначенные для подачи технологического воздуха в установки каталитического крекинга. В то же время данные нагнетатели, подобно РТКВ и РТКГ, приводятся напрямую от электродвигателей без использования мультипликаторов [2]. Это вполне естественно, так как производительности Н2470-31-1 и Н1280-41-1 на порядок больше, для них n ≈ 3000 об/мин является почти оптимальной частотой вращения.

Применение мультипликатора, как известно, экономически целесообразно при малых Qн и больших pк/pн [3]. Из созданных нашей фирмой новых ЦКМ мультипликаторными являются К485-61-1, Н70-51-1 (рис. 5) и Н304-31-1 (рис. 6). Последние две машины, изготовленные в единственном экземпляре, компримируют сырьевые газы в производстве синтетического каучука на ООО «Тольяттикаучук». Детальные сведения об этих машинах содержатся в публикации [4].

Компрессор К485-61-1 – наиболее сложная разработка нашей фирмы.

Он изготовлен в двух экземплярах по заказу ОАО «Славнефть-ЯНОС» и компримирует многокомпонентный жирный нефтяной газ в установке каталитического крекинга. Компрессор – двухкорпусный, с двумя мультипликаторами и одним промежуточным газоохладителем типа АВО (рис. 7).

В газоохладителе происходит конденсация тяжелых фракций компримируемого газа. Перед поступлением газа в корпус высокого давления конденсат отделяется от газового потока в специальном сепараторе.

Вследствие сепарации конденсата массовый расход через корпус высокого давления на 21% меньше, чем через корпус низкого давления.

Подробности о К485-61-1 изложены в докладе [5].

Прямой противоположностью компрессору К485-61-1 по части сложности являются ВПЗ 0.6/1100 и РЦВ 48/1000 (см. таблицу). Каждый из них представляет собой одноступенчатый вентилятор с колесом, насаженным на вал приводного электродвигателя.

При этом ВПЗ 0.6/1100 – весьма малорасходный (коэффициент расхода его колеса Φ = 4Qн/(πD2 2u2) ≈ ≈ 0,003) и выполнен в общем-то по обычной вентиляторной схеме. Вентилятор РЦВ 48/1000, наоборот, очень высокорасходный (Φ ≈ 0,18) и выполнен по компрессорной схеме: с безлопаточным диффузором и кольцевой сборной камерой (рис. 8).

Существенно различно и применение этих вентиляторов: ВПЗ 0.6/1100 используется на мельничных комбинатах для пневмотранспортировки небольшого количества зернопродуктов, а РЦВ 48/1000 – на крупных стекольных заводах для охлаждения больших партий горячих изделий из стекла путем интенсивного их обдува.

Список литературы

1. Спирин Н.Ю. и др. Новые низкооборотные воздушные и газовые центробежные компрессоры производительностью 60…350 м3/мин на конечное давление 0,114…0,177 МПа//Компрессорная техника и пневматика. 1997. №14, 15. С. 158–159.
2. Королев П.В. и др. Новый крупный центробежный нагнетатель для установок каталитического крекинга нефтеперерабатывающих заводов//Труды 17 междунар. симп. «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования». СПб.: 2012. С. 52–58.
3. Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. Л.: Машиностроение, 1981. 351 с.
4. Кузьмин В.Е. и др. Два новых центробежных компрессора для производства синтетического каучука//Химическая техника. 2012. №11. С. 9-11.
5. Спирин Н.Ю. и др. Из опыта поставок новых и модернизации существующих центробежных компрессоров по заказам нефтепереработки и нефтехимии//Сб. докл. науч. –техн. конф. «Современная машиностроительная продукция и материалы, обеспечивающие стабильную работу, модернизацию и ремонт оборудования на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях». М.: НТЦ при СГМ, 2005. С. 62-68