RU2653643C1

RU2653643C1 - Centrifugal multi-stage compressor unit

Info

Publication number: RU2653643C1
Application number: RU2017133818A
Authority: RU
Inventors: Альберт Мингаязович Ахметзянов; Василий Всеволодович Боднарук; Олег Евгеньевич Васин; Рафаиль Минигулович Минигулов; Денис Владимирович Пашинкин
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2018-05-11

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to compressor engineering. Centrifugal multistage compressor unit contains parallel installed multi-stage compressors, each consists of two sections coupled to each other with several impellers, a multiplier with a drive gear mounted on the drive shaft, and driven gears mounted on the driven shafts of the multiplier (on opposite sides of the multiplier housing) connected to the shafts of the compressor sections, besides shafts of the compressor sections are displaced relative to each other and connected to each other by gears mounted on these shafts, one of which is connected to the drive gear.

EFFECT: invention makes it possible to improve the gas-dynamic characteristics of an aggregate containing multi-stage compressors with compression bodies of its sections with a vertical barrel-type connector.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в установке дожимного компрессора, повышающего давление, например, от низкого давления городской газовой сети до давления, необходимого для работы газотурбинного двигателя, а также компрессора смешанного хладагента для нужд завода по сжижению природного газа.The invention relates to compressor engineering and can be used in the installation of a booster compressor that increases the pressure, for example, from a low pressure of a city gas network to the pressure required for a gas turbine engine, as well as a mixed refrigerant compressor for the needs of a natural gas liquefaction plant.

Известен многоступенчатый компрессорный агрегат, содержащий многоступенчатые компрессоры с рабочими колесами, подключенными последовательно в направлении потока с параллельными осями компрессоров, охладители газа между ступенями агрегата, мультипликатор с ведущей шестерней, установленной на валу привода, и ведомыми шестернями, соединенными с валами компрессоров, установленных на подшипниках, размещенных в корпусах, лабиринтные и торцевые уплотнения, масляную систему (патент РФ №2303713, опубл. 2005 г.).Known multi-stage compressor unit containing multi-stage compressors with impellers connected in series in the flow direction with parallel axes of the compressors, gas coolers between the stages of the unit, a multiplier with a drive gear mounted on the drive shaft, and driven gears connected to the shafts of the compressors mounted on bearings located in the cases, labyrinth and mechanical seals, oil system (RF patent No. 2303713, publ. 2005).

Недостатком известного агрегата является недостаточные газодинамические характеристики агрегата при его эксплуатации, ввиду того, что секции каждого компрессора имеют одинаковую частоту вращения роторов. Это не дает возможности эксплуатировать отдельно каждый компрессор в оптимальном режиме. Такая конструкция также не позволяет проводить ревизию и ремонт компрессоров в случае использования в качестве секций компрессоров, корпусов сжатия с вертикальным разъемом типа «баррель».A disadvantage of the known unit is the insufficient gas-dynamic characteristics of the unit during its operation, due to the fact that the sections of each compressor have the same rotor speed. This makes it impossible to operate each compressor separately in optimal mode. This design also does not allow inspection and repair of compressors if compressors and compression housings with a vertical “barrel” type connector are used as sections.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является улучшение газодинамических характеристик агрегата, содержащего многоступенчатые компрессоры с корпусами сжатия его секций с вертикальным разъемом типа «баррель», путем обеспечения возможности использования в составе каждого из компрессоров ступеней с различными номинальными оборотами, при одновременном улучшении эксплуатационных характеристик агрегата, за счет упрощения проведения ревизии, монтажа и демонтажа компрессоров агрегата.The task to which the proposed technical solution is directed is to improve the gas-dynamic characteristics of an assembly containing multistage compressors with compression sections of its sections with a vertical barrel-type connector, by ensuring the possibility of using stages with different nominal revolutions as part of each compressor, while improving operational characteristics of the unit, due to the simplification of the audit, installation and dismantling of the unit compressors.

Технический результат достигается тем, что в центробежном многоступенчатом компрессорном агрегате, содержащем параллельно установленные многоступенчатые компрессоры, каждый из которых состоит из двух соединенных между собой выходными улитками секций с несколькими рабочими колесами, мультипликатор с ведущей шестерней, установленной на валу привода, и ведомыми шестернями, установленными на ведомых валах мультипликатора, соединенных с валами секций компрессоров, секции каждого компрессора установлены на ведомых валах мультипликатора с противоположных сторон от корпуса мультипликатора, причем валы обеих секций смещены относительно друг друга и связаны установленными на них ведомыми шестернями, при этом одна из этих ведомых шестерен связана с ведущей шестерней.The technical result is achieved by the fact that in a centrifugal multistage compressor unit containing parallel mounted multistage compressors, each of which consists of two sections connected with each other by output snails with several impellers, a multiplier with a drive gear mounted on the drive shaft and driven gears installed on the driven shafts of the multiplier connected to the shafts of the compressor sections, the sections of each compressor are mounted on the driven shafts of the multiplier and on opposite sides of the case of the multiplier, and the shafts of both sections are offset relative to each other and connected by driven gears mounted on them, while one of these driven gears is connected to the drive gear.

Установка секций каждого компрессора на ведомых валах мультипликатора с противоположных сторон от корпуса мультипликатора со смещением валов обеих секций относительно друг друга, связанных между собой через установленные на них ведомые шестерни, одна из которых связана с ведущей шестерней, обеспечивает возможность использования секций компрессоров с различной частотой вращения ротора, добиваясь этим работы компрессорного агрегата в оптимальном режиме по производительности, степени сжатия и коэффициенте полезного действия. Кроме того, в предлагаемом агрегате при использовании в компрессорах корпусов сжатия его секций с вертикальным разъемом типа «баррель» существенно сокращается объем работ при проводимых ремонтных работах и ревизиях, поскольку монтаж/демонтаж секций компрессоров производится без проведения каких-либо дополнительных работ, что повышает эксплуатационные возможности компрессорного агрегата.The installation of the sections of each compressor on the driven shafts of the multiplier on opposite sides of the housing of the multiplier with the displacement of the shafts of both sections relative to each other, interconnected via mounted driven gears, one of which is connected to the drive gear, allows the use of compressor sections with different speeds rotor, achieving this operation of the compressor unit in the optimal mode in terms of performance, compression ratio and efficiency. In addition, the proposed unit, when used in compressors of compression housings of its sections with a vertical “barrel” type connector, significantly reduces the amount of work during repairs and revisions, since the installation / dismantling of compressor sections is carried out without any additional work, which increases operational compressor unit capabilities.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлена общая схема центробежного многоступенчатого компрессорного агрегата, на фиг 2 - представлена схема демонтажа роторов из всех секций компрессоров агрегата.The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 shows a general diagram of a centrifugal multistage compressor unit, FIG. 2 shows a diagram of the dismantling of rotors from all compressor sections of the unit.

Предлагаемый центробежный многоступенчатый компрессорный агрегат содержит многоступенчатые компрессоры с секциями 1, 2, 3, 4, мультипликатор 5 с ведущей шестерней 6, установленной на валу привода 7, и ведомыми валами с установленными на них шестернями 8, 9, 10, 11. Концы каждого ведомого вала выставлены наружу с противоположных сторон от корпуса мультипликатора 5, а присоединение секций 1, 2, 3, 4 компрессоров к мультипликатору 5 осуществляется присоединением концов валов 12, 13, 14, 15 к концам каждого ведомого вала шестерни 8, 9, 10, 11. Шестерни 8 и 10 и шестерни 9 и 11 находятся в зацеплении между собой так, что оси валов секций каждого компрессора, на которых размещены эти шестерни, смещены относительно друг друга. В свою очередь, шестерни 10 и 11 находятся в зацеплении с ведущей шестерней 6.The proposed centrifugal multistage compressor unit contains multistage compressors with sections 1, 2, 3, 4, a multiplier 5 with a pinion gear 6 mounted on the drive shaft 7, and driven shafts with gears 8, 9, 10, 11 mounted on them. the shaft are exposed outward from opposite sides of the case of the multiplier 5, and the connection of sections 1, 2, 3, 4 of the compressors to the multiplier 5 is carried out by attaching the ends of the shafts 12, 13, 14, 15 to the ends of each driven gear shaft 8, 9, 10, 11. Gears 8 and 10 and gear and 9 and 11 are in engagement with each other so that the axes of the shafts of each section of the compressor, which are placed on these gears are offset relative to each other. In turn, the gears 10 and 11 are engaged with the pinion gear 6.

Все секции 1, 2, 3, 4, компрессоров соединены системой газовой коммуникации, включающей в себя охладители газа 16, 17, 18, 19, вентилятор 20, магистраль 21 подачи сжимаемого газа в агрегат, расходомерный участок 22, фильтр-сепаратор 23, магистраль 24 подачи сжатого газа потребителю от последней секции 4 компрессора и магистраль 25 перепуска газа через охладитель 19 по магистрали 26 во входную магистраль 21, то есть на вход в агрегат.All sections 1, 2, 3, 4, of the compressors are connected by a gas communication system, including gas coolers 16, 17, 18, 19, a fan 20, a compressor gas supply line 21, a flow meter section 22, a filter separator 23, a highway 24 supply of compressed gas to the consumer from the last compressor section 4 and the gas bypass line 25 through the cooler 19 along the line 26 to the input line 21, that is, to the input to the unit.

Секции 1, 2, 3, 4 компрессоров содержат корпуса сжатия с вертикальным разъемом типа баррель с размещенным в них роторами 27, 28, 29, 30 (фиг. 2) в виде установленных на валу рабочих колес.Sections 1, 2, 3, 4 of the compressors contain compression housings with a vertical barrel-type connector with rotors 27, 28, 29, 30 (Fig. 2) located in them in the form of impellers mounted on the shaft.

Работа предлагаемого центробежного многоступенчатого компрессорного агрегата осуществляется следующим образом.The work of the proposed centrifugal multistage compressor unit is as follows.

Газ по магистрали 21 поступает в расходомерный участок 22, затем в фильтр-сепаратор 23 и на вход улитки секции 1 компрессора. Привод 7 вращает ведущую шестерню 6 и ведомые вал шестерни 8, 9, 10, 11 мультипликатора и соединенные с ними валы 12, 13, 14, 15 роторов 27, 28, 29, 30. Сжатый газ из секции 1 по магистрали поступает для охлаждения в охладитель 16. После охлаждения газ направляют в секцию 2, где газ сжимают до более высокого давления и нагретый газ подают в охладитель 17, откуда его направляют в секцию 3, где, после сжатия, направляют в охладитель 18 и далее в секцию 4. В секции 4 газ сжимается до заданного давления и по магистрали 24 направляется к потребителю. Вследствие необходимости регулирования режимов в магистралях потребителя, в магистраль 24 может поступить избыточный расход газа. В этом случае часть газа по магистрали 26 сбрасывают в магистраль 21 на вход в агрегат.Gas through line 21 enters the flow meter section 22, then to the filter separator 23 and to the inlet of the compressor section 1 compressor. The actuator 7 rotates the drive gear 6 and the driven gear shaft 8, 9, 10, 11 of the multiplier and the shafts 12, 13, 14, 15 of the rotors 27, 28, 29, 30 connected to them. Compressed gas from section 1 is fed through the line for cooling to cooler 16. After cooling, the gas is sent to section 2, where the gas is compressed to a higher pressure and the heated gas is supplied to cooler 17, from where it is sent to section 3, where, after compression, it is sent to cooler 18 and then to section 4. In section 4, the gas is compressed to a predetermined pressure and sent via line 24 to the consumer. Due to the need to regulate the modes in the consumer highways, excess gas flow may be received in the highway 24. In this case, part of the gas along the line 26 is discharged into the line 21 at the entrance to the unit.

Таким образом, в предлагаемом компрессорном агрегате крутящий момент от валов шестерен 8, 9, 10, 11 мультипликатора 5 передается непосредственно на валы 12, 13, 14, 15 роторов в отличие от известных схем агрегатов с последовательной установкой секций, где крутящий момент от валов ведомых шестерен передается на валы роторов секций компрессоров, соединенных с мультипликатором, и уже далее через эти валы на валы последующих секций. Вместе с тем, основное преимущество заявляемого агрегата заключается в том, что при размещении секций компрессоров с обеих сторон от корпуса мультипликатора появляется возможность использовать компрессоры с различной частотой вращения ротора, добиваясь этим работы компрессорного агрегата в оптимальном режиме по производительности, степени сжатия и коэффициенте полезного действия.Thus, in the proposed compressor unit, the torque from the gear shafts 8, 9, 10, 11 of the multiplier 5 is transmitted directly to the shafts 12, 13, 14, 15 of the rotors, in contrast to the known schemes of units with sequential installation of sections where the torque is from the driven shafts the gears are transmitted to the shafts of the rotors of the compressor sections connected to the multiplier, and already further through these shafts to the shafts of the subsequent sections. However, the main advantage of the inventive unit is that when placing compressor sections on both sides of the multiplier housing, it is possible to use compressors with different rotor speeds, thereby ensuring that the compressor unit operates in optimal mode in terms of performance, compression ratio and efficiency .

Кроме того, одним из преимуществ данной предлагаемой схемы является то, что присоединение компрессоров к мультипликатору осуществляется присоединением концов валов секций каждого компрессора с вертикальным разъемом типа «баррель», что существенно сокращает объем работ при проводимых ремонтных работах и ревизиях. Из фиг. 2 наглядно видно, что в предлагаемом компрессорном агрегате проведение ревизии, монтаж и демонтаж не требует дополнительных работ, и извлечение роторов производится беспрепятственно по направлениям стрелок.In addition, one of the advantages of this proposed scheme is that the compressors are connected to the multiplier by connecting the ends of the shafts of the sections of each compressor with a vertical “barrel” connector, which significantly reduces the amount of work involved in repairs and revisions. From FIG. 2 clearly shows that in the proposed compressor unit, the audit, installation and dismantling does not require additional work, and the extraction of the rotors is carried out freely in the directions of the arrows.

Claims

A centrifugal multi-stage compressor unit containing multi-stage compressors installed in parallel, each of which consists of two sections interconnected by output snails with several impellers, a multiplier with a pinion gear mounted on the drive shaft, and driven gears mounted on the output shaft of the multiplier connected to shafts of compressor sections, characterized in that the sections of each compressor are mounted on the driven shafts of the multiplier from opposite sides it is from the case of the multiplier, and the shafts of both sections are offset relative to each other and are interconnected by driven gears mounted on these shafts, while one of these driven gears is connected to the drive gear.