Большая Советская Энциклопедия (КО)
Шрифт:
Центробежный К. в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый К. разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного К. частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси К. к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень К. и т.д.
Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25—30, а у промышленных К. — 8—12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280—500 м/сек . Важной особенностью центробежных
Регулирование работы центробежных К. осуществляется различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и др.
Осевой К. имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6. На внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5. Всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого К. составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого К. вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси К. (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых К. между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого К. обычно равна 1,2—1,3, т. е. значительно ниже, чем у центробежных К., но кпд у них достигнут самый высокий из всех разновидностей К.
Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых К. осуществляется так же, как и центробежных. Осевые К. применяют в составе газотурбинных установок (см. Газотурбинный двигатель ).
Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых К. оценивают по их механическому кпд и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных условиях.
Струйные К. по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам . К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные К. обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.
Основные типы К., их параметры и области применения показаны в табл.
Типы компрессоров и их характеристика
| Тип компрессора | Предельные параметры | Область применения |
| Поршневой | VВС = 2—5 м3 /минРН = 0,3—200 Мн/м2 (лабораторно до 7000 Мн/м2 ) n = 60—1000 об/минN до 5500 квт | Химическая промышленность, холодильные установки, питание пневматических систем, гаражное хозяйство. |
| Ротационный | VВС = 0,5—300 м3 /минРН = 0,3—1,5 Мн/м2n = 300—3000 об/минN до 1100 квт | Химическая промышленность, дутье в некоторых металлургических печах и др. |
| Центробежный | VВС = 10—2000 м3 /минРН = 0,2—1,2 Мн/м2n = 1500—10000 (до 30000) об/минN до 4400 квт (для авиационных — до десятков тысяч квт ) | Центральные компрессорные станции в металлургической, машиностроительной, горнорудной, нефтеперерабатывающей промышленности |
| Осевой | VВС = 100—20000 м3 /минРН = 0,2—0,6 Мн/м2n = 2500—20000 об/минN до 4400 квт (для авиационных — до 70000 квт ) | Доменные и сталелитейные заводы, наддув поршневых двигателей, газотурбинных установок, авиационных реактивных двигателей и др. |
Лит.: Шерстюк А. Н., Компрессоры, М.—Л., 1959; Рис В. Ф., Центробежные компрессорные машины, 2 изд., М.— Л., 1964; Френкель М. И., Поршневые компрессоры, 3 изд., Л., 1969: Центробежные компрессорные машины, М., 1969.
Е. А. Квитковская.
Рис. 3. Центробежный компрессор: 1 — вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 — рабочие колёса; 3 и 7 — кольцевые диффузоры; 4 — обратный направляющий канал; 5 — направляющий аппарат; 12 и 13 — каналы для подвода газа из холодильников;14 — канал для всасывания газа.
Рис. 4. Осевой компрессор: 1 — канал для подачи сжатого газа; 2 — корпус; 3 — канал для всасывания газа; 4 — ротор; 5 — направляющие лопатки; 6 — рабочие лопатки.
Рис. 1. Поршневой компрессор: 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — рабочий цилиндр; 5 — крышка цилиндра; 6 — нагнетательный трубопровод; 7 — нагнетательный клапан; 9 — воздухозаборник; 9 — всасывающий клапан; 10 — труба для подвода охлаждающей воды.
Рис. 2. Ротационный пластинчатый компрессор: 1 — отверстие для всасывания воздуха; 2 — ротор; 3 — пластина; 4 — корпус; 5 — холодильник; 6 и 7 — трубы для отвода и подвода охлаждающей воды.
Компрессорная добыча нефти
Компре'ссорная добы'ча не'фти, способ подъёма нефти из пласта на поверхность за счёт энергии сжатого природного газа или воздуха, подаваемого от компрессора в скважину. Отсюда название способа. Установка для осуществления этого способа называется газлифт (при воздухе — эрлифт). Принцип разгазирования столба жидкости для её подъёма на поверхность впервые был использован в Венгрии в 18 в. для откачки эрлифтом воды из обводнённых шахт. В 60-е гг. 19 в. компрессорная эрлифтная нефтедобыча применялась в небольших масштабах на нефтепромыслах Пенсильвании (США). Впервые промышленное применение в больших масштабах К. д. н. получила в 1894 на бакинских промыслах, по предложению В. Г. Шухова.
Основные разновидности газлифта (эрлифта) — непрерывный и периодический. При непрерывном газлифте поступление жидкости из пласта, её движение по подъёмной колонне и выход на поверхность — постоянный по времени процесс. В этом случае работа газлифта основана на уменьшении плотности поднимаемого столба смеси. Для того чтобы обеспечить приток нефти из пласта, надо поддерживать на забое скважины определенное давление. При отсутствии газа столб жидкости, уравновешивающий это давление, не достигает устья скважины; разгазирование столба жидкости повышает уровень до устья и вызывает непрерывную подачу продукции из пласта на поверхность с сохранением требуемого давления на забое.
К. д. н. осуществляется по двум системам непрерывного газлифта — кольцевой и центральной. Ввод газа в подъёмную колонну производится через рабочий газлифтный клапан.
При периодическом газлифте процесс добычи состоит из периода накопления жидкости в подъемной колонне (приток из пласта) и периода подачи накопленной жидкости на поверхность за счет поступления сжатого газа в нижнюю часть подъемной колонны. Время накопления и время подачи составляют цикл работы скважины. Применяются две системы газлифта: периодический газлифт с обычной подъёмной колонной труб, в которой попеременно происходит как накопление столба жидкости, так и её подъём и выброс на поверхность, и периодический газлифт с камерой замещения. Камера замещения, диаметр которой больше, чем диаметр подъемных труб, позволяет эксплуатировать скважины при низком давлении в пласте, когда накопленный столб жидкости в подъемной колонне не может иметь значительной высоты. Работа установки, обслуживающей группу скважин, осуществляется по замкнутому циклу. Газожидкостная смесь, поступающая из скважин на поверхность, разделяется в ёмкостях (трапах) на жидкость и газ. Часть газа, требующаяся для подачи в скважину, направляется на приём компрессоров, а избыток газа (газ, поступающий вместе с нефтью из пласта) — к пунктам переработки и потребления. Газ, поступивший в компрессор, после сжатия направляется в скважины для подъема жидкости на поверхность. Таким образом, газ циркулирует в замкнутой системе. Если на нефтяном промысле имеется возможность получить сжатый газ из близкорасположенных нефтяных или газовых скважин, газлифт осуществляется путем подачи газа высокого давления из этих скважин. После совершения работы по подъему жидкости отработанный газ в смеси с добытым (пластовым) газом направляется на переработку и использование. Такой способ эксплуатации называется бескомпрессорным.