CC BY
10
УДК 658.26
СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И УПРАВЛЕНИЕ ВИХРЕВЫМ КОМПРЕССОРОМ
Таймаров М.А., ФГБОУ ВПО «КГЭУ», д-р техн. наук, профессор Афанасьев И.А., ФГБОУ ВПО «КГЭУ», аспирант
В статье рассматривается устройство для динамического сжатия газа с наименьшими потерями механической энергии на трение и утечки.
Ключевые слова: вихревой компрессор, диагональное рабочее колесо, направляющий лопаточный аппарат, ротор, вал, привод.
Введение
Чаще всего вихревой компрессор и электродвигатель представляют собой моноблочный элемент. Основной элемент вихревого компрессора -рабочее колесо. Рабочее колесо компрессора располагается внутри корпуса с небольшими зазорами (для большей эффективности компрессора и повышения КПД). При этом рабочее колесо всегда располагается перпендикулярно валу электродвигателя. Корпус же компрессора состоит из идентичных двух крышек. Для большей надежности и устойчивости вихревых компрессоров двигатели стараются устанавливать и фиксировать на раме [1; 2].
Конструктивная часть вихревого двигателя
Устройство может быть использовано в конструкциях для динамического сжатия больших объемов газов и может применено в металлургии для нагнетания кислорода в конвенторы, в нефтехимии на установках каталитического крекинга, на газоперекачивающих станциях магистральных трубопроводов при транспортировке природного газа. Она содержит неподвижный корпус с торцевыми и радиальными лабиринтными уплотнениями, входной направляющий лопаточный аппарат, диагональное рабочее колесо, вал диагонального рабочего колеса, выходной направляющий лопаточный аппарат диагонального рабочего колеса, привод диагонального рабочего колеса, осевые лопатки сжатия, привод осевых лопаток сжатия. Недостатками агрегата являются большие потери подводимой мощности привода на трение сжимаемого потока газа на осевых лопатках сжатия и большие потери подводимой мощности привода на многократный разрыв сжимаемого потока газа при переходе с одной ступени сжатия на другую. Имеют место потери давления сжимаемого газа в радиальных зазорах между вращающимися осевыми лопатками и неподвижным корпусом
Указанные недостатки устранены в предлагаемом устройстве, которое направлено на решение задачи снижения потерь подводимой к приводу на сжатие газа механической мощности. Указанная задача решается путем применения принципа вихревого динамического сжатия за счет центростремительного, а затем центробежного ускорения газа при движении его по спиралевидному непрерывно вращающемуся каналу с сужающимся поперечным сечением и с закруткой части объема сжимаемого газа по спирали Архимеда в периферийные основные и дополнительные вихри.
На рис 1 показана схема компрессора. Позициями обозначены 1 -неподвижный корпус с торцевыми и радиальными лабиринтными уплотнениями, 2-входной направляющий лопаточный аппарат, 3 -диагональное рабочее колесо с лопатками для предварительного центробежно-осевого сжатия газа, 4-вал диагонального рабочего колеса, 5-выходной направляющий лопаточный аппарат диагонального рабочего колеса , 6-вращающиеся вокруг общей оси основные продольно осевые спирально геликоидные каналы сжатия, 7-ротор спирально геликоидных каналов сжатия, 8-выходной направляющий лопаточный аппарат спирально геликоидных каналов сжатия, 9-привод ротора спирально геликоидных каналов сжатия, 10- привод диагонального рабочего колеса, 16- поверхность гиперболического конуса.
На рисунке ниже показан продольный разрез проточной части заявляемого устройства. Подшипники, лабиринтные торцевые и радиальные уплотнения, симметричные элементы устройства, крепления валов и приводов, технологические элементы сборки ротора спирально геликоидных каналов позициями на рис. 1 не обозначены.
5 6 7 16 8 9 10
Рис. 1. Конструкция вихревого компрессора
На рис.2 показано в увеличенном масштабе поперечное сечение спирального геликоидального канала сжатия с направлениями крутки периферийных вихрей вторичной и третичной крутки пристенных объемом сжимаемого газа.
Рис. 2. Поперечное сечение спирального геликоидального канала
Здесь 11-основной выступ геликоидного канала, 12-дополнительные выступы геликоидного канала, 13-направление вращения основного периферийного вихря, 14- направление вращения дополнительного периферийного вихря.
На рис. 3 показано расположение входных участков спирально гели-коидных каналов, направления вращения ротора спирально геликоидных каналов и направления закрутки спирально геликоидных каналов. Направление вращения диагонального рабочего колеса совпадает с направлением вращения ротора спирально геликоидных каналов. Частота их вращения от приводов различны.
Б-Б
15 —
17
Рис. 3. Расположение входных участков спирально геликоидных каналов Приводы 9, 10 могут быть паро- или газотурбинными, электрическими, механическими от двигателей внутреннего сгорания. Частоты вращения приводов 9, 10 различные и по величине зависят от состава сжимаемого газа. Запуск устройства производится от приводов 9,10 при закрытых вентилях на трубопроводах всасывания и нагнетания и открытом байпасе Байпас служит для сбрасывания давления нагнетания на всасывание во входной направляющий аппарат 2. На низких частотах вращения вначале приводится во вращение ротор 7, затем при наборе числа частоты вращения приводится во враще-
ние вал 4 диагонального рабочего колеса. При наборе числа оборотов открываются всасывающий и нагнетательный клапаны и закрывается байпас.
Таким образом, здесь представлено устройство для динамического сжатия больших объёмов газов, лишённое имеющихся ранее недостатков. Устройство может иметь применение в металлургии и нефтехимии.
Источники
1. Агабабов В.С., Корягин А.В., Аракелян Э.К., Гуськов Ю.Л. и др. Влияние детандер -генераторного агрегата на тепловую экономичность ТЭЦ // Электрические станции. 1997. Спец. выпуск. С. 77-82.
2. Таймаров М.А. Энергетические машины. Казань, КГЭУ. 2003. 112 с.
ASSURANCE SYSTEM PERFORMANCE AND MANAGEMENT VORTICAL
COMPRESSORS
Taymarov M.A., Afanasiev I. A. In the article a device for the dynamic compression of gas is examined with the least losses of mechanical energy on a friction and losses.
Keywords: vortical compressor, diagonal driving wheel, sending a shoulder-blade vehicle, rotor, billow, drive.
Дата поступления 03.04.2015.
