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.
Марка ЦКМ | Комприми- руемый газ | Qн, м3/мин | pк, МПа (абс.) | pк/pн | hпол | N,
кВт |
z | Число пром- охлаж- дений | Число корпусов | n, об/мин | u2, м/с | D2, м |
РТКВ-100-7 | Воздух | 100 | 0,163 | 1,66 | 0,78 | 117 | 7 | 0 | 1 | 2943 | 105 | 0,68 |
РТКВ-200-4 | Воздух | 200 | 0,163 | 1,66 | 0,77 | 234 | 4 | 0 | 1 | 2964 | 136 | 0,88 |
РТКВ-200-2 | Воздух | 200 | 0,128 | 1,30 | 0,75 | 115 | 2 | 0 | 1 | 2964 | 136 | 0,88 |
РТКГ-200-2 | Сернистый | 200 | 0,128 | 1,37 | 0,78 | 140 | 2 | 0 | 1 | 2958 | 136 | 0,88 |
РТКГ-160-3 | Сернистый | 162 | 0,124 | 1,30 | 0,75 | 97 | 3 | 0 | 1 | 2964 | 126 | 0,81 |
РТКВ-100-2 | Воздух | 100 | 0,113 | 1,15 | 0,79 | 31 | 2 | 0 | 1 | 2943 | 105 | 0,68 |
ВПЗ 0.6/1100 | Воздух | 10 | 0,109 | 1,11 | 0,45 | 4 | 1 | 0 | 1 | 2900 | 120 | 0,79 |
РТКВ-350-5 | Воздух | 354 | 0,216 | 2,20 | 0,80 | 675 | 5 | 0 | 1 | 2970 | 156 | 1,00 |
К485-61-1 |
Жирный нефтяной |
480 |
1,295 |
12,7 |
0,80 |
2815 |
6 |
1 |
2 |
5798*
11264 |
225*
227 |
0,74…0,39 |
РЦВ 48/1000 | Воздух | 800 | 0,111 | 1,09 | 0,73 | 162 | 1 | 0 | 1 | 2943 | 131 | 0,85 |
РТКВ-50-7 | Воздух | 50 | 0,165 | 1,68 | 0,74 | 67 | 7 | 0 | 1 | 2958 | 105 | 0,68 |
РТКВ-200-4М | Воздух | 200 | 0,163 | 1,66 | 0,78 | 236 | 4 | 0 | 1 | 2930 | 135 | 0,88 |
Н2470-31-1 | Воздух | 2330 | 0,237 | 2,51 | 0,79 | 5130 | 3 | 0 | 1 | 2982 | 250…194 | 1,6…1,24 |
Н70-51-1 | Изобутилен | 70 | 0,698 | 6,39 | 0,71 | 380 | 5 | 0 | 1 | 12532 | 217…184 | 0,33…0,28 |
Н304-31-1 |
Изобутилен+
+изопентан+ +этилхлорид |
304 |
0,444 |
3,72 |
0,82 |
1050 |
3 |
0 |
1 |
5901 |
210…167 |
0,68…0,54 |
РТКВ-199-4 | Воздух | 200 | 0,166 | 1,69 | 0,75 | 254 | 4 | 0 | 1 | 2930 | 143 | 0,93 |
Н1280-41-1 | Воздух | 1297 | 0,310 | 3,21 | 0,84 | 3550 | 4 | 0 | 1 | 3000 | 220 | 1,40 |
* Над чертой в первом корпусе, под чертой – во втором |
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.

в установку каталитического крекинга ОАО «Уфанефтехим»
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.

в установку каталитического крекинга S.C. Petrotel-Lukoil S.A


сырьевого газа в производстве синтетического каучука
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).

1 – 1-я секция (КНД); 2 – 2-я секция(КВД); 3 – электродвигатель; 4 – мультипликатор;
5 – аппарат воздушного охлаждения; 6 – сепаратор; 7 – технологическая емкость;
8 – перепускной клапан антипомпажного регулирования
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
- 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.
- 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.
- Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. Л.: Машиностроение, 1981. 351 с.
- Кузьмин В.Е. и др. Два новых центробежных компрессора для производства синтетического каучука//Химическая техника. 2012. №11. С. 9-11.
- 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