«ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЕ АГРЕГАТЫ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ КОМПРЕССОРНЫЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ Лабораторный практикум 2007 1 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего ...»

М.Б. Хадиев, Е.А. Новиков

ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЕ АГРЕГАТЫ

МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

КОМПРЕССОРНЫЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ

Лабораторный практикум

2007

1

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет»

М.Б. Хадиев, Е.А. Новиков

ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЕ АГРЕГАТЫ

МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

КОМПРЕССОРНЫЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ

Лабораторный практикум Казань КГТУ УДК 621. ББК Х Хадиев, М.Б.

Газоперекачивающие агрегаты магистральных газопроводов.

Компрессорные установки и агрегаты : лабораторный практикум / сост. :

М.Б.Хадиев, Е.А. Новиков. – Казань : Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2007. – 92 с.

ISBN 978-5-7882-0432- Пособие содержит методические указания по семи лабораторным работам: муфты для соединяемых валов компрессорного агрегата; центровка соединяемых валов компрессорного агрегата; особенности центровки соединяемых валов ГПА; изучение устройства, работы и испытание маслоотводчика; изучение устройства и работы систем смазки центробежных компрессоров; изучение устройства и работы гидравлических систем концевых уплотнений центробежных компрессоров; изучение устройства и работы системы концевых уплотнений с газовым затвором. Эти работы позволяют студентам углубить знания и получить практические навыки по эксплуатации и техническому обслуживанию газоперекачивающих агрегатов (ГПА) магистральных газопроводов (МГ), компрессорных установок и агрегатов, а также их отдельных систем и узлов.

Методическое пособие предназначено для студентов специальности 150801.65 (101500) Вакуумная и компрессорная техника физических установок, проходящих специализации: 150801.65-05 (101505) – Компрессорные установки для систем добычи, транспорта и хранения газа и нефти; 150801.65- (101501) – Компрессорные машины Учебное пособие подготовлено на кафедре «Компрессорные машины и установки» КГТУ.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета.

Рецензенты: доц. кафедры ПАХТ КГТУ И.М. Нафиков зав. отделом газоперекачивающих агрегатов ЗАО «НИИ турбокомпрессор» Ф.К. Сарманаев Хадиев М.Б., Новиков Е.А., ISBN 978-5-7882-0432- Каз. гос. технол. ун-т,

ВВЕДЕНИЕ

Большинство экономически развитых государств используют в жилищнокоммунальном хозяйстве, промышленности природный или попутно-нефтяной газ. Однако большинство источников природного газа находятся на значительном расстоянии от потребителей и требуют транспортировки к месту назначения. Транспортировка газа от мест добычи до потребителя осуществляется по промысловым, магистральным и распределительным газопроводам.

Протяженность только магистральных газопроводов ОАО «Газпром»

составляет более 150 тыс. км. На КС этих газопроводов установлено более четырех тысяч газоперекачивающих агрегатов (ГПА) общей мощностью более чем 40 млн. кВт. Следовательно, изучение дисциплины «Газоперекачивающие агрегаты магистральных газопроводов» для студентов, изучающих компрессорные машины и установки, является актуальной.

Газоперекачивающий агрегат предназначен для повышения давления и перемещения газа, поступающего из входного коллектора компрессорной станции магистрального газопровода. ГПА находят применение в головных, линейных и дожимных компрессорных станциях магистральных газопроводов, а также в подземных хранилищах газа и в специальных технологических установках. Газоперекачивающий агрегат – это сложная энергетическая установка, состоящая из множества элементов. ГПА характеризуется мощностью энергетической установки, доходящей до 25 МВт.

В теоретической части дисциплины изучаются классификация, структурная и технологическая схемы объекта. Рассматриваются устройство и принципы действия отдельных блоков и ГПА в целом, основные характеристики объекта и т.д.

Одновременно с изучением теоретических основ необходимо также приобрести навыки по монтажу, пуско-наладки, эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту ГПА.

В лабораторном практикуме достаточно подробно рассматриваются устройства, принципы действия элементов ГПА как муфты для соединяемых валов компрессорного агрегата; центровка соединяемых валов компрессорного агрегата; особенности центровки соединяемых валов ГПА; изучение устройства, работы и испытание маслоотводчика; изучение устройства и работы систем смазки центробежных компрессоров; изучение устройства и работы гидравлических систем концевых уплотнений центробежных компрессоров; изучение устройства и работы системы концевых уплотнений с газовым затвором. В ряде случаев проводятся испытания рассмотренных элементов, приобретаются навыки по разборке, сборке и пуско-наладке этих узлов. Данный практикум является обязательным также для студентов, изучающих дисциплину «Компрессорные установки и агрегаты».

МУФТЫ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛОВ КОМПРЕССОРНОГО АГРЕГАТА

Цель работы: изучение устройства, принципа работы и испытание жесткой зубчатой, упругой втулочно-пальцевой, пластинчатой и мембранной муфт.

Наименование муфта происходит от немецкого слова Muffe или от голландского mouwtje [1] и является устройством для соединения валов, тяг, труб, канатов, кабелей и т.п.

В зависимости от назначения муфты разделяются на соединительные и приводные.

Соединительные муфты предназначены для обеспечения прочности, герметичности соединения и защиты его от коррозии (например, муфты для трубопроводов и кабелей).

Приводные муфты машин и механизмов предназначены для передачи вращательного движения и момента с одного вала на другой или с вала на свободно сидящую на нем деталь, например, шкив, зубчатое колесо.

По дополнительному функциональному назначению приводные муфты разделяются на :

– компенсационные;

– разъединительные;

– предохранительные.

По конструкции муфты разделяются на следующие виды:

– механические;

– гидравлические;

– электромагнитные.

В свою очередь, приводные механические муфты различаются по типам:

1) жесткие некомпенсационные;

2) жесткие подвижные зубчатые;

промежуточным валом (карданная);

4) плавающие кулачковые;

5) упругие втулочно-пальцевые;

6) упругие мембранные;

7) с торообразной оболочкой.

К приводным муфтам компрессоров предъявляются следующие требования [2]:

1) муфта должна передавать потребную мощность к компрессору при любой рабочей скорости;

2) муфта должна компенсировать угловое, поперечное и осевое смещение валов, являющиеся результатом механической неточности изготовления, сборки, относительного температурного расширения и сил давления на двигатель, компрессор или внешних сил;

3) муфта не должна передавать высокочастотную переменную составляющую момента от двигателя на компрессор;

4) муфта не должна передавать осевую составляющую нагрузки от двигателя на компрессор или наоборот;

5) муфта должна допускать использование минимально возможного диаметра вала уплотнения;

6) муфта должна обеспечить легкий доступ для смены уплотнений вала без перемещения машины;

7) муфта должна быть долговечна и проста в эксплуатации;

8) муфта должна давать минимум неуравновешенных сил;

9) муфта должна минимально снижать критическую скорость роторной системы;

10) муфта должна обеспечивать легкую и точную регулировку между двумя машинами;

11) муфта должна обладать малой массой;

12) муфта должна быть достаточно прочной и выдержать высокие скорости вращения;

13) муфта должна быть достаточно дешевой;

14) у муфты не должно быть опасно выступающих частей, которые могут привести к несчастным случаям;

15) муфта должна быть бесшумной в работе, не должна создавать вентиляционные потоки и засасывать масло из соседних подшипников.

Для соединения валов в компрессорных агрегатах применяются жесткие зубчатые, упругие втулочно-пальцевые, упругие мембранные муфты, которые позволяют компенсировать возможную расцентровку осей валов.

Зубчатая муфта является наиболее распространенным типом муфты, используемой для привода центробежных компрессоров. Зубчатая муфта с бочкообразными зубьями обладает достаточной компенсационной способностью, позволяет передавать большие мощности при высоких скоростях. Она также допускает значительные осевые смещения соединяемых валов. Основным недостатком зубчатой муфты является необходимость применения смазки, особенно при высоких скоростях, на которых работают большинство компрессоров. Применение смазки в некоторых случаях может Рис.1. Двойная зубчатая муфта Рис.2. Зубчатая муфта фирмы Borg-Warner Рис.3. Зубчатая муфта фирмы Zurn Industries, Inc.

привести к возникновению пожаров [3].

В компрессорах применяется двойная зубчатая муфта (рис.1), состоящая из двух зубчатых соединений 1, 2 с промежуточным валом 3. Для смазки зубьев муфты через форсунки 4, 5 подается масло. Промежуточным валом могут быть связаны или шестерни (рис.1), или втулки-обоймы (рис.2, 3).

Первые конструкции зубчатых муфт имели прямые эвольвентные зубья (с прямоугольным продольным сечением) и применялись при малых углах перекоса осей [4]. Было установлено, что при больших углах перекоса в муфте число нагруженных зубьев ограничено двумя диаметрально противоположными зонами и что необходима строгая центровка полумуфт. Для увеличения компенсирующей способности муфты уменьшали длину и скругляли кромки зубьев втулки. Далее начали применять муфты с бочкообразными зубьями, т.е. с криволинейной образующей боковой поверхности зубьев втулки. Это дает возможность значительно снизить величину наименьшего гарантированного зазора, необходимого для компенсации перекоса осей, и обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям муфты.

Рис.4. Форма бочкообразного зуба того, чтобы зуб шестерни не задевал за необходимый контакт с ножкой. Выпуклая поверхность 3 зуба воспринимает всю нагрузку и компенсирует поперечное смещение и перекос осей соединяемых валов.

Компрессоростроительные фирмы часто имеют стандарт предприятия на соединительные муфты и изготавливают их самостоятельно. Например, ОАО «Казанькомпрессормаш» в своих компрессорах использует шесть стандартных (СТП 26-05-02-205-74) типоразмеров муфт (рис.5), параметры которых приведены в табл. 1.

Муфта состоит из полумуфт 1, 2, обойм 3, 4 с внутренними зубчатыми венцами и промежуточного вала 5, концы которых выполнены в виде зубчатых Рис.5. Муфта зубчатая ОАО «Казанькомпрессормаш»:

а – типоразмеры 1МЗ, 2МЗ, 3МЗ; б – 4МЗ, 5МЗ; в – типоразмер 6МЗ шестерен 6, 7. Полумуфты насаживаются на конусы соединяемых валов с помощью гидравлических приспособлений и закрепляются корончатыми гайками 8, 9, которые стопорятся от самоотвинчивания шайбами 10, 11.

Обоймы 3, 4 насаживаются на цилиндрические посадочные поверхности полумуфт и закрепляются с помощью призонных болтов 12 с корончатыми гайками 13, фиксируемыми от самоотвинчивания шплинтами 14. Перемещение промежуточного вала в осевом направлении ограничивается либо упорами (рис.1.5 а, б), либо кольцами 16 (рис.1.5 в), удерживаемыми в обоймах фланцами 17. Кольца 16, фиксируемые в обоймах стопорными кольцами (рис.1.5 а, б) или фланцами 17 (рис.1.5 в), при вращении муфты обеспечивают образования масляных ванн, которые покрывают зубчатые зацепления. Это создает благоприятное условие для смазки зубчатых зацеплений. При вращении передача момента от ведущего вала к полумуфте осуществляется через шпонку и силы трения, действующие между контактируемыми посадочными поверхностями. Далее момент через призонные болты 12 передается к обойме и через зубчатое зацепление к промежуточному валу. От промежуточного вала передача момента к ведомому валу осуществляется в обратном порядке, т.е.

через зубчатое зацепление, обойму, призонные болты, полумуфту, шпонку и посадочную поверхность.

Выбор типоразмера муфты осуществляется по относительной мощности N/n или крутящему моменту, которые вычисляются на основе расчетных данных компрессора. Затем по данным СТП 26-05-02205-74, чертежей определяются характерные размеры, например, наружный диаметр промежуточного вала D1. После этого проводятся расчеты на прочность и крутильные колебания. В случае выбора муфты по посадочным диаметрам соединяемых валов также необходимо провести расчеты на прочность, крутильные колебания и определить коэффициенты безопасности, т.е. запасы прочности по критическим частотам.

В процессе изготовления особенно высокоскоростные муфты должны быть отбалансированы. При сборке муфты должны соблюдаться требования, оговоренные сборочным чертежом и маркировкой (рис.6). Посадка полумуфт на валы осуществляется с натягом. При отсутствии данных завода-изготовителя величину натяга можно выбрать равной примерно 0,0003…0,0006 диаметра вала в месте посадки. После сборки и центровки муфты поперечное смещение осей соединяемых валов не должна превышать 0,02 мм, а перекос не более 0,0002 рад или 0,04 мм, замеренный на диаметре 200 мм.

Перед пуском компрессора должна быть проверена и отрегулирована подача масла для смазки и охлаждения муфты. Смазка муфты обычно осуществляется под давлением 0,17-0,25 МПа маслом вязкостью 20-45 сСт при 50 °С и температурой на входе в муфту 35…45 °С. Степень очистки масла должна быть не более 40 мкм.

При работе муфта должна быть закрыта кожухом, который обеспечивает сбор и слив смазочного масла и безопасность ее работы. Важное значение для нормальной работы зубчатых муфт имеет отсутствие твердого шлама в зубчатых парах, который чаще всего возникает в результате сепарирования под действием центробежных сил твердых частиц и присадок, имеющихся в масле.

Наличие шлама приводит к потере подвижности зубчатых пар и как следствие – повышению уровня вибрации компрессора, мультипликатора и двигателя. При остановке агрегатов на техническое обслуживание и ремонт необходимо провести обследование состояния муфты.

Основными дефектами, выявляемыми при оценке состояния зубчатых муфт, являются скопление шлама, коррозия и задиры поверхностей зубьев и посадки, нарушение балансировки, механические поломки, нарушение соосности соединяемых валов. Эти дефекты, как правило, появляются в результате загрязнения смазочной системы, неправильной сборки муфты, неудовлетворительной дефектоскопии при проверке муфты (например, на отсутствие трещин), разрушения уплотнительных колец, оседания фундамента.

В связи с этим при ремонтах проверяют величину зазоров в зацеплении, состояние зубьев (износ, выкрашивание, наклеп, трещины), правильность зацепления зубьев, а также плотность посадки полумуфт. При обнаружении шлама в муфтах проверяют состояние трубопроводов системы смазки, фильтров, делают анализ отложений. Все зазоры в зубчатой муфте должны соответствовать требованиям монтажной или ремонтной документации. Зазоры при ремонтах проверяют щупом. Величину осевого разбега промежуточного вала зубчатой муфты определяют индикатором. Если данные заводаизготовителя отсутствуют, то рекомендуются следующие величины зазоров:

боковой между зубьями 0,20-0,4 мм; между вершиной зуба и впадиной 0,50-1, мм; кольцевой диаметральный между упорным кольцом и полумуфтой 0,20мм; осевой разбег коронки муфты 4,0-5,0 мм.

Прилегание поверхностей зубьев проверяют с использованием краски или гальваническим покрытием одного из шестерен тонким слоем меди. Пятна контакта в зацеплении зубьев должны располагаться симметрично концам зуба и занимать около 70% его поверхности.

Должны проверяться также биения поверхности полумуфт, обойм и промежуточного вала с помощью индикатора часового типа. Допустимые величины биений обычно имеются в формуляре компрессора или в паспорте муфты. В высокоскоростных муфтах радиальные и осевые биения полумуфт и обойм не должны превышать 0,02-0,03 мм.

Упругая втулочно-пальцевая муфт типа МУВП предназначена для соединения соосных валов и передачи крутящих моментов со смягчением ударов посредством упругих втулок, надеваемых на пальцы [5]. Они изготавливаются в четырех исполнениях:

1) обе полумуфты с расточкой под цилиндрический конец вала;

2) обе полумуфты с расточкой под конический конец вала;

3) первая полумуфта с расточкой под цилиндрический конец вала, а вторая – под конический;

4) первая полумуфта с расточкой под конический конец вала, а вторая – под цилиндрический.

Упругие втулочно-пальцевые муфты нормализованы по МН 2096-64 и имеют типоразмеры на диаметры валов от 16 до 150 мм. При выборе муфт следует отдать предпочтение размерам 1-го ряда. С увеличением диаметров валов допускаемый крутящий момент на муфту возрастает, а частота вращения уменьшается.

Нормализованная упругая втулочно-пальцевая муфта обозначается следующим образом:

Муфта МУВП 1-28 МН 2096-64, где первая цифра обозначает номер исполнения, а вторая – диаметр соединяемых валов. В данном примере это первое исполнение и диаметры соединяемых валов равны 28 мм.

Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис. 7) состоит из полумуфт 1 и 2, пальцев 3, распорных втулок 4, упругих втулок 5, гаек 6, пружинных шайб 7, винтов 8, колец 9.

Рис.7. Муфта упругая втулочно-пальцевая Полумуфта 1 насаживается на цилиндрическую или коническую поверхность конца ведущего вала. От осевого перемещения полумуфта фиксируется с помощью винта 8, который, в свою очередь, предохраняется от самоотвинчивания замковым кольцом 9. Передача момента от вала к втулке обеспечивается шпонкой. Дальнейшая передача момента от втулки 1 к втулке осуществляется через пальцы 3 и упругие втулки 5. Пальцы во втулке крепятся с помощью гаек 6 через шайбы 7. При этом в зависимости от силы затягивания гаек упругие втулки 5, находящиеся между головками пальцев и распорными втулками 4, деформируются, увеличивая свой диаметр. В случае отсутствия погрешностей изготовления окружная сила от передаваемого момента равномерно распределяется по пальцам и упругим втулкам.

Полумуфта 2 насаживается на ведомый вал аналогично ведущей полумуфте 1.

Погрешности расцентровки соединяемых валов компенсируются за счет деформации упругих втулок и зазоров между ними и полумуфтой 2.

Упругие втулочно-пальцевые муфты рекомендуются к применению при условии N/n 0,35 кВт/(об/мин), где N, n – передаваемая мощность и частота вращения муфты.

В газоперекачивающих агрегатах (ГПА) магистральных газопроводов находят достаточно широкое применение мембранные муфты. Они бывают трех типов: с дисковыми мембранами, с кольцевыми вырезными мембранами и полосовыми мембранами. В настоящей работе изучим имеющие большее применение дисковые и кольцевые мембранные муфты. Они по сравнению с зубчатыми муфтами обладают следующими преимуществами:

– допускают более высокие значения радиального смещения и перекоса осей валов;

– не требуют смазки.

К недостаткам этой муфты следует отнести значительные габаритные размеры и сложность монтажа.

Дисковая мембранная муфта (рис.8) состоит из фланцев двигателя 5, компрессора 6, передней мембраны 17, промежуточного вала муфты 19, заднего мембранного узла 22, валика 4, втулки 9 и элементов крепления. Фланец насаживается и закрепляется на валу двигателя 1. Передняя мембрана 17 и фланец 5 соединяются между собой с помощью болтов 7 с гайками 8. Кроме того, передняя мембрана 17 соединяется с валом двигателя 1 через валик 4 и втулку 9 с помощью элементов крепления 2, 10, 11, 12, 13, 14, 15, что обеспечивает надежность муфты при вероятном разрушении передней мембраны. Передний 17, задний мембранный узел 22 и промежуточный вал соединяются с помощью болтов 16, 20 и гаек 18, 21. Крепление заднего мембранного узла 22 с фланцем компрессора 6 осуществляется болтами 24 с гайками 23.

Монтаж муфты ведется в следующем порядке. После выгрузки из контейнера и расконсервации, используя отжимные болты, т.е. ввинчивая их в отверстия d2 и d3, следует расстыковать её по разъемам И и Е (см. рис.8).

Разборку и сборку муфты следует вести аккуратно и избегать ударных нагрузок, а также обеспечить правильную установку болтов 16, 20, 24 и гаек 18, 21, 23 на свои места. Во избежание нарушения балансировки муфты перестановка болтов из одного места на другое не допускается, а также необходимо обеспечить правильную сборку передней мембраны 17, вала 19 и мембранного узла 22 со стороны компрессора в соответствии с маркировкой нулей, нанесенных при балансировке муфты. Необходимо также обратить внимание на сохранность контрящих свойств гаек. Проверка осуществляется – 14 – Рис.9. Приспособление для измерения:

0,05 мм. Определяют размер L2=K + h2, где К – размер, маркированный на приспособлении 1. Снимают приспособление с фланца двигателя и вычисляют толщину дистанционного кольца по формуле Т=L1-L2, где L1 – размер (см.

рис.8), приведенный в паспорте на муфту. Подбирают из набора дистанционное кольцо необходимой толщины с погрешностью не более 0,15 мм.

Смазывают пастой ВНИИНП-232 шлицы Ш (см. рис.8) на фланце двигателя и на передней мембране, затем устанавливают на валик дистанционное кольцо 13, стопор 14 и переднюю мембрану 17. При установке мембраны необходимо совместить маркированные знаки. Для удержания ротора от поворота на фланце мембраны 17 закрепляют фиксатор и равномерно затягивают по встречной схеме гайки 7 в стыке Я с заданным в инструкции крутящим моментом. Снимают фиксатор и наворачивают гайку 15 на валик 4.

При затяжке гаек 15 следует удерживать валик от поворота ключом. Используя штатный кран блока компрессора ГПА, на переднюю мембрану монтируют вал 19 муфты (см. рис.8). При монтаже необходимо совместить нулевые метки взаимного расположения фланцев стыка Е, нанесенные при балансировке, а также следить за правильной установкой болтов 16 со своими гайками 18 в соответствии с маркировкой. Затяжку гаек следует вести равномерно по встречной схеме, указанной в инструкции. Необходимо установить опорную стойку 1 под вал муфты (рис.10). С точностью ± 0,05 мм измеряют фактический Рис.10. Установка сжимающих скоб на заднем мембранном узле: 1, 2 – скобы; 3 – Рис.11. Установка индикаторной стойки для контроля биений на валу муфты размер L3 (см. рис.8) между валом 19 муфты и фланцем 6 компрессора. Данные измерения вносят в формуляр установки. Измеряют размер L4, обеспечивающий свободный монтаж мембранного узла со стороны компрессора. С помощью сжимающих скоб 1, 2 (см. рис.10), обеспечив равномерное сжатие мембранного узла и грузоподъемного устройства, мембранный узел вводят в пространство между фланцами компрессора и вала муфты. Совмещают нанесенные при балансировке нулевые метки взаимного расположения фланцев стыка И. Устанавливают в стык И болты 20 и наворачивают гайки 21. Поворачивая ротор компрессора, совмещают крепежные отверстия во фланцах стыка М (см. рис.8) и устанавливают болты с гайками 23. Освобождают болты стяжных скоб и снимают их с мембранного узла. Убирают опорную стойку из-под вала. На периферии мембранного узла закрепляют фиксатор ротора и затягивают гайки 23 по встречной схеме с крутящим моментом, указанным в инструкции по монтажу. Снимают фиксатор ротора. Проверяют качество монтажа муфты путем измерения радиальных биений поверхностей Г и Д вала муфты с помощью индикаторных часов и стойки (рис.11). Биение поверхностей не должно превышать допустимое, значение которого указано в инструкции по монтажу. Фактические значения биений следует занести в формуляр установки. После этого индикаторная стойка демонтируется.

Контроль центровки после монтажа муфты и в процессе эксплуатации осуществляется с помощью приспособлений и по методике, изложенной в лабораторной работе №3. После завершения контроля центровки валов осуществляют монтаж кожуха муфты.

Упругая муфта с пакетом металлических мембран Наиболее надежными в эксплуатации и удовлетворяющими требованиям заказчиков зарекомендовали себя муфты с пакетами из кольцевых мембран с фасонными вырезами типа МСК [6].

Кольцевая мембранная муфта с двумя упругими узлами типа МСК (рис.12) состоит из фланцев 1, 2, дисков 3, 4, дистанционных колец 5, 6, пакетов 7, 8 из кольцевых мембран 9 с вырезами, промежуточного полого вала 10.

Диски 3, 4 к фланцам 1, 2 крепятся через дистанционные кольца 5, 6 с помощью болтов 11, гаек 12 и шайб 13. В свою очередь промежуточный вал 10 с дисками 3, 4 соединяется через упругие пакеты 7, 8 с помощью болтов 14, втулок 15, 16, гаек 17. В окружном направлении болтовые соединения поочередно связывают упругие пакеты то дисками, то фланцами промежуточного вала. Такая упругая связь допускает перекосы осей соединяемых валов по отношению к промежуточному валу. Применение муфты с двумя упругими узлами (двойная муфта) позволяет компенсировать не только перекос осей, но и поперечное, осевое смещения соединяемых валов.

В настоящее время основу номенклатуры фирмы «ТРИЗ» составляют упругие муфты типа МСК. Основные параметры этих муфт приведены в табл.2.

Рис.12. Муфта упругая с пакетом кольцевых мембран типа МСК фирмы «ТРИЗ»

Наиболее ответственными и подвергающимися переменным деформациям являются упругие пакеты, состоящие из мембран. Поэтому их изготавливают из дорогостоящего материала – ленты из нагартованной аустенитной нержавеющей стали.

Величина максимального углового смещения, приведенная в табл.1, допускается при кратковременных переходных режимах. В установившихся режимах эта величина ограничивается условиями возникновения фреттингкоррозии и составляет 0,5°. Максимально допустимую величину поперечного смещения при отсутствии осевого смещения и параллельности соединяемых валов можно определить по формуле где l – длина промежуточного вала, – допустимый угол перекоса между промежуточным и соединяемыми валами. Как видно из формулы, величина допустимого поперечного смещения прямо пропорциональна длине промежуточного вала.

1. Приведите классификацию муфт по назначению, конструкции и типам.

2. Какие требования предъявляются к приводным муфтам?

3. Какие основные типы муфт применяются в компрессорах?

4. Какие преимущества и недостатки имеет зубчатая муфта?

5. Какие свойства придает бочкообразная форма зуба зубчатой муфте?

6. Расскажите об устройстве стандартной муфты ОАО «Казанькомпрессормаш».

7. На что насаживаются полумуфты?

8. Чем отличается призонный болт, применяемый в зубчатой муфте, от обычного болта?

9. По каким параметрам выбираются муфты?

10. На что рассчитываются выбранные муфты?

11. Для чего нужна маркировка муфты (рис.6)?

12. Назовите условия обеспечения безопасной работы муфты.

13. Назовите основные дефекты, выявляемые при оценке состояния зубчатой муфты.

14. Назовите основные параметры муфты, проверяемые в процессе сборки, и их оценочные величины.

15. В каких компрессорах находят применение упругие втулочнопальцевые муфты?

16. Расскажите об устройстве и обозначении нормализованной упругой втулочно-пальцевой муфты.

17. По каким параметрам выбираются упругие втулочно-пальцевые муфты?

18. Назовите основные типы мембранных муфт.

19. Расскажите о конструкции дисковой мембранной муфты.

20. Как ведется монтаж мембранной муфты?

21. Для чего служит зубчатое зацепление в дисковой мембранной муфте?

22. Для чего предназначена скоба дисковой мембранной муфты?

23. Какие параметры следует контролировать и записать в формуляр при монтаже муфты?

24. Чем отличается упругая муфта с пакетом металлических мембран от дисковой мембранной муфты?

25. Расскажите о конструкции упругой муфты с пакетом кольцевых мембран типа МСК фирмы «ТРИЗ».

26. Назовите основные преимущества и недостатки рассмотренных в лабораторной работе муфт.

1. Политехнический словарь / Гл. ред. И.И. Артоболевский. – М. :

Советская энциклопедия, 1976. – 608 с.

2. Андерсон. Муфты для турбокомпрессоров / Андерсон // Труды АОИМ, энергетическое машиностроение. – 1962. – № 1. – С. 138-148.

3. Апанасенко, А.И. Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении / А.И. Апанасенко, Н.Г.

Крившич, Н.Д. Федоренко. – Л. : Недра, 1991. – 361 с.

4. Айрапетов, Э.Л. Зубчатые муфты / Э.Л. Айрапетов, О.И. Косарев. – М. :

Наука, 1982. – 128 с.

5. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя / В.И.

Анурьев. – М. : Машиностроение, 1968. – 688 с.

6. Проноза, В.А. Опыт разработки и перспективы использования упругих муфт в центробежных компрессорных агрегатах газовой и нефтехимической промышленности / В.А. Проноза, [и др.] // Производители-потребители компрессоров и компрессорного оборудования. – 2000. – с. 209-214.

ЦЕНТРОВКА СОЕДИНЯЕМЫХ ВАЛОВ КОМПРЕССОРНОГО

Цель работы: изучение способов центровки соединяемых валов и способов её контроля.

Приборы и принадлежности: индикатор часового типа, приспособление для центровки, гаечные ключи.

Компрессорный агрегат содержит компрессор, мультипликатор, электродвигатель, валы которых соединены муфтами. При сборке агрегата невозможно добиться полного совпадения осей валов, поэтому всегда имеется некоторая величина расцентровки, которую можно разложить на параллельное смещение осей валов (коленчатость) с величиной е (рис.1) и перекос осей валов (излом осей валов) с углом (рис.2).

Для соединения валов в стационарных компрессорах применяются зубчатые и упруго пальцевые муфты, которые компенсируют смещение и перекос осей валов. Однако при значительных величинах смещений и перекоса появляются силы F (рис.3), действующие на подшипники с частотой вращения вала. При нарушении центровки происходит повышение уровня вибрации (колебаний) компрессорного агрегата. Характерным признаком расцентровки является [2] повышение амплитуды колебаний на основной, удвоенной и учетверенной частотах вращения ротора. При различных нагрузках или частотах вращения также происходит изменение амплитуды вибрации и значительные осевые колебания.

У гибких тяжелых роторов центробежных компрессоров всегда имеется прогиб вала А (рис.4а), который приводит к тому, что торцовые поверхности полумуфт не параллельны, а оси соединяемых валов перекошены. Для В данной работе учтен опыт проведения предыдущих лабораторных работ и усовершенствована методика проведения центровки устранения этого перекоса соединяемые роторы устанавливают так, чтобы их общая ось представляла собой плавную кривую (рис.4б).

Допускаемые параллельное смещение и перекос осей соединяемых вращающихся валов зависят от частоты вращения вала и конструкции муфты.

Они указываются в формуляре агрегата. Для обеспечения соосности в пределах допусков проводят центровку осей валов.

Рис.4. Установка валов двух компрессоров с гибкими тяжелыми роторами В случае использования электропривода при центровке за базу принимают мультипликатор, который должен быть окончательно установлен и закреплен до центровки. По валам мультипликатора центруют валы компрессора и электродвигателя. До центровки валов агрегата компрессор должен быть окончательно собран, вал его отцентрован относительно корпуса, крышки подшипников закрыты. При повторной центровке, когда к компрессору уже подсоединены все трубопроводы, за базу принимают компрессор, а по нему центруют мультипликатор.

Центровка соединяемых валов осуществляется перемещением всего корпуса компрессора, электродвигателя или турбогруппы. Делается это одним из следующих способов.

1. С помощью плоских пластин (рис.5).

Пластины изготавливают из листовой или полосовой стали толщиной 1, 3, 5, 10, 20 мм.

Размеры пластин в плане приняты от 90х150 до 150х мм. Из 4-6 пластин составляют набор высотой 50-60 мм, на поднимают над фундаментом.

Вблизи каждого анкерного болта 1 устанавливают по два набора пластин (2 и 3), либо наборы располагают равномерно по периметру. Недостатком данного Рис.5. Установка машины на плоские пластины способа является то, что он требует многократного подъема корпуса машины для установки или удаления плоских пластин различной толщины.

2. С помощью клиновых пластин (рис.6).

Клиновая пластина 1 или изготавливается из стали с уклоном 1:10 и толщиной более 20 мм. Размеры клиновых пластин в плане примерно такие же, как у плоских пластин.

Каждую пару пластин 1 и устанавливают на плоскую подкладку 3, ширина и длина которой больше, чем у клиновых пластин на 10-15 мм. Между стыкуемыми клиновыми поверхностями не должен проходить щуп толщиной 0,05 мм. Рис.6. Установка машины на клиновые 3. С помощью регулировочных винтов (рис.7).

Винт 1 ввертывается в опорную лапу 2 корпуса машины и упирается в габаритного оборудования с обработанными плоскостями основания. Грузоподъемность клиновых домкратов 3, 5 и 10 т, а высота – 56 и 60 мм.

По окончании центровки (выверки) пластины и домкраты огораживают опалубкой. После подливки бетоном и его затвердевания пластины и домкраты Рис.8. Приспособление для центровки валов с и 2 закрепляют скобу 3 и упор 4. В болты 5 и 6; торцы болтов образуют с верхней и боковой площадками упора минимальные зазоры А и Б, которые при центровке контролируются щупом.

Болты контрятся гайками 7. Можно центровать и без упора 4, используя зачищенные поверхности хомута, вала или полумуфты.

Преимуществами такого приспособления являются его небольшие радиальные размеры. Однако наибольшее распространение получили приспособления с индикаторами часового типа. Применение индикаторов вместо щупа ускоряет и упрощает процесс измерения. Описание приспособления с индикатором приведено ниже (см. также рис.10).

Компрессорный агрегат, на котором проводится работа, состоит из двухступенчатого центробежного компрессора 1 и мультипликатора 2, соединенных зубчатой муфтой 3 (рис.9). Опорные лапы компрессора лежат на фундаментных плитах 4 и 5. Агрегат смонтирован на общей раме 6.

Компрессор является первым корпусом воздушной машины ЦК – 100/6,5. Его описание и характеристики даны в литературе [3]. С одной стороны компрессора лапы 7 жестко крепятся к фундаментной раме 4 болтами и фиксируются штифтами. При тепловом расширении корпус имеет возможность удлиняться в сторону радиального подшипника по направляющей шпонке, расположенной в фундаментной плите 5. Шпонка позволяет сохранить центровку валов компрессора и мультипликатора. При этом крепежный болт прижимает к фундаментной плите не лапу компрессора 9, а втулку 10 с фланцем. Зазор между фланцем втулки и лапой компрессора составляет 0,03мм.

Мультипликатор выполнен с шевронным зацеплением, вследствие чего он почти полностью разгружен от осевого усилия. Корпус мультипликатора чугунный с горизонтальным разъемом. На крышке корпуса имеется смотровое окно для осмотра зубчатого зацепления. Радиальные подшипники цилиндрические, осевой подшипник установлен только на валу зубчатого колеса.

Для соединения с электродвигателем на тихоходном валу мультипликатора установлена полумуфта 11. Она содержит стальные пальцы с насаженными на них резиновыми втулками 12 упруго пальцевой муфты.

Центровка валов компрессора и мультипликатора осуществляется перемещением корпуса мультипликатора в вертикальном направлении болтами 13, а в горизонтальном – болтами 14. При этом регулируется как смещение, так и излом осей валов.

Зубчатая муфта (рис.10) состоит из промежуточного валика (шестерни) 1, Рис.10. Зубчатая муфта и приспособление для центровки валов двух обойм (2 и 3) с внутренними зубчатыми венцами и двух полумуфт (4 и 5).

Последние насажены на валы компрессора и мультипликатора и зафиксированы шпонками. В компрессорах обоймы крепятся непосредственно к полумуфтам. В данном агрегате между полумуфтой 2 и основанием муфты установлен проставок 6, а для фиксации промежуточного валика в осевом направлении используется диск 7.

Промежуточный валик является соединительным элементом двух вращающихся валов. Наружная поверхность его зубьев выполнена по радиусу R, что позволяет валику работать с перекосом. Поэтому валик передает крутящий момент при некоторой несоосности валов не создавая радиальных усилий. Из форсунки 8 (на установке трубка отсутствует) масло подается струей к зубчатому зацеплению. Под действием центробежных сил масло прижимается изнутри к полумуфте, образуя кольцо. Пластинки 9 препятствуют вытеканию масла, а нагретое масло постоянно перетекает через край пластинок и сливается в кожух муфты.

Приспособление для центровки состоит (см. рис.10) из держателей 10 и 11, закрепленных хомутом 12 на основании муфты 5. В держателях устанавливаются индикаторы часового типа 14 и 15. Индикатор 15 замеряет смещение осей валов, а индикатор 14 – непараллельность торцов полумуфты, т.е. перекос осей валов.

При соединении валов зубчатой муфтой и частоте вращения более 50 с- (3000 об/мин) допустимое смещение осей валов 0,04 мм, а допустимая величина перекоса осей при измерении на диаметре 250 мм составляет 0,02 мм [4].

Следует учитывать, что шейки валов компрессора и мультипликатора установлены в подшипниках скольжения, имеющих определенный зазор между валом и втулкой. При вращении вал всплывает на масляном слое подшипника и отклоняется от вертикальной оси на угол положения ek (рис.11). Образуется эксцентриситет вала в подшипнике: для компрессора его обозначим ek, а для мультипликатора – eм. Относительный эксцентриситет записывается где k, м – средний радиальный зазор в подшипниках компрессора и мультипликатора. Эксцентриситет ek и угол положения ek зависят от конструкции подшипников и определяются расчетом. Для цилиндрических и самоустанавливающимися подушками ek=0°. При отсутствии данных расчета принимается ek=0,5 и ek=45°.

Для данного компрессорного агрегата k=0,07 мм, м=0,07 мм.

Принимаем ek= eм=0,5 и ek=eм=45°. Найдем абсолютный эксцентриситет ek=k k =0,50,07=0,035 мм, eм=м м =0,50,07=0,035 мм.

Рис.11. Положение вала в подшипнике: а – в компрессоре; б – в мультипликаторе В компрессоре нагрузкой на подшипник является вес ротора, а в мультипликаторе – усилие в зубчатом зацеплении (см. рис.11). Вес быстроходного ротора мультипликатора ничтожно мал по сравнению с усилием, возникающем в зубчатом зацеплении. Как видно из рис.11, вес ротора компрессора и усилие в зубчатом зацеплении направлены в разные стороны.

Поэтому центры шеек валов компрессора и мультипликатора при вращении смещаются в разные стороны от центра подшипника, а расстояние между ними в проекциях на оси координат x, y становится равным:

ex =ek cosek + eм sin (з +eм)=0,035 cos 45°+0,035sin (20+45)° 0,056 мм.

ey =ek sin ek + eм cos (з +eм) =0,035 sin 45°+0,035cos (20+45)° 0,040 мм.

При этом вал мультипликатора располагается выше вала компрессора и сдвигается в сторону вращения. Чтобы при вращении соединяемые валы были соосными, в процессе центровки необходимо сместить вал мультипликатора к валу компрессора на величину ex = 0,056 мм и сместить вниз ey = 0,04 мм.

В некоторых агрегатах усилие зубчатого зацепления и вес ротора компрессора направлены в одну сторону. Тогда величину смещения при расчетных k, м и з, ek, eм вычисляют по аналогичным формулам с учетом изменения направления усилия в зубчатом зацеплении.

Центровку соединяемых валов необходимо проводить в следующем порядке:

1. Установить индикаторы в приспособление, как показано на рис.10.

Сделать в индикаторе натяг в 1-5 мм, контролируя его по маленькой стрелке.

2. Вначале замерить показания индикатора, определяющего перекос осей валов при горизонтальном (АГ1, АГ2) и при вертикальном (АВ1, АВ2) положениях приспособления. Для Рис.12. Показания индикаторов в удобства при замере АГ1 и АВ1 вертикальной и горизонтальной целесообразно большую стрелку плоскостях: а – при определении индикатора установить на ноль. перекоса осей валов; б – при 3. Определить перекос осей валов определении смещения осей валов в горизонтальном и вертикальном направлениях 4. Сравнить полученные значения Кг и Кв с допустимой величиной перекоса 0,02 мм. Если перекос осей превышает допустимое значение, то болтами 13, 14 (см. рис.9) изменить угловое положение мультипликатора в горизонтальном и вертикальном направлениях. Операции п.2-4 повторить до получения удовлетворительных результатов.

5. Замерить показания индикатора, определяющего смещение осей валов в горизонтальном (БГ1, БГ2) и в вертикальном (БВ1, БВ2) направлениях (рис.12).

Для удобства при замере БГ1 и БВ1 целесообразно большую стрелку индикатора установить на ноль.

6. Определить смещения валов в горизонтальном и вертикальном направлениях 7. Сравнить ег и ев с необходимыми значениями ex = – 0,056 мм, ey = – 0,04 мм. Если расхождение превышает 0,04 мм, то следует болтами 13, 14 (см.

рис.9) переместить мультипликатор в нужном направлении. Операции п.2- повторить до получения удовлетворительных результатов.

При центровке вначале необходимо устранить перекос осей валов, что приводит к их параллельности. В дальнейшем устранение смещения осей возможно путем параллельного перемещения одного из валов без нарушения величины остаточного перекоса.

1. Что такое расцентровка?

2. На какие составляющие можно разложить расцентровку валов?

3. К чему может привести нарушение центровки валов?

4. От каких параметров привода зависят допустимые значения смещения и перекоса осей?

5. Какой элемент электропривода принимается за базу при центровке?

6. Назовите основные способы центровки валов, их преимущества и недостатки.

7. Какими приспособлениями и приборами можно измерить величину расцентровки валов?

8. Дайте описание конструкции компрессорного агрегата, на котором выполняется лабораторная работа по центровке.

9. Какое условие необходимо выполнить при центровке для исключения погрешности установки измерительного приспособления?

10. Как учесть влияние зазоров и различные смещения валов в подшипниках скольжения?

11. Как определить правильное направление вращения вала при центровке?

12. Как вычислить величины смещения и перекоса осей валов по показаниям индикаторов часового типа?

13. Какой из видов расцентровки (смещение или перекос) следует устранить вначале и почему?

14. Как избежать ошибочного снятия показаний индикаторных часов?

15. Как влияет направление вращения валов при наличие редуктора или мультипликатора на величину расцентровки?

16. Как обнаружить недопустимую расцентровку, не останавливая и не разбирая работающий компрессорный агрегат?

17. Какие выводы можно сделать по результатам выполненной работы?

1. Хадиев, М.Б. Практические занятия по компрессорным агрегатам / М.Б. Хадиев, А.В. Палладий. – Казань : Изд-во КХТИ, 1988. – 20 с.

2. Хадиев, М.Б. Методические указания по изучению вопросов диагностики турбокомпрессоров / М.Б. Хадиев, И.В. Хамидуллин, Р.Р. Заляев. – Казань : Изд-во КХТИ, 1990. – 32 с.

3. Хадиев, М.Б. Практические занятия по компрессорным станциям / М.Б. Хадиев, А.В. Палладий. – Казань : Изд-во КХТИ, 1988. – 28 с.

4. Анохин, А.В. Монтаж холодильных установок / А.В. Анохин, Б.А. Тыркин – М. : Высшая школа, 1987. – 280 с.

ЦЕНТРОВКА СОЕДИНЯЕМЫХ ВАЛОВ КОМПРЕССОРНОГО АГРЕГАТА

Студент_Группа Дата_ Работу принял Выводы Подпись студента

ОСОБЕННОСТИ ЦЕНТРОВКИ СОЕДИНЯЕМЫХ ВАЛОВ ГПА

Цель работы: изучение способов центровки соединяемых валов ГПА и способов ее контроля Центровка валов двигателя и компрессора ГПА имеют некоторые особенности по сравнению с центровкой вращающихся валов компрессоров классического исполнения. Из-за больших диаметров входного, выходного патрубков и соединяемых с ними труб, а также значительной толщины стенок труб при центровке за базу принимается центробежный компрессор, и погрешности центровки устраняются за счет перемещения двигателя. Кроме того, промежуточный вал муфты имеет значительную длину и поэтому для контроля центровки используются два приспособления, одно из которых закрепляется у фланца вала двигателя, а другое – у фланца вала компрессора.

Эти приспособления обеспечивают измерение величин перекосов осей валов двигателя и компрессора относительно оси вала муфты.

Центровку валов двигателя и компрессора рассмотрим на примере ГПА «Волга». В ГПА «Волга» для перемещения рамы двигателя в горизонтальной плоскости в продольном и поперечном направлениях используются узлы с винтами 10, а в вертикальном направлении с винтами 9, клиньями 7, 8 и прокладками 5, 6 (рис.1). После монтажа непараллельность оси двигателя к плоскости его рамы должна быть не более 0,2 мм на длине 1000 мм, а смещение оси двигателя относительно оси стыковочного узла не более 1 мм и т.д. После монтажа компрессора его ось имеет такие же погрешности расположения относительно стыковочного узла.

С целью обеспечения возможности установки приспособлений с часовыми индикаторами ИЧ 10 осуществляют предварительную центровку валов. Для контроля предварительной центровки к фланцам валов двигателя и компрессора закрепляют приспособления-катушки 1, 2 (рис.2) с помощью болтов и гаек 3-6. Проверяют зазор 4±0,4 мм между фланцами К и Л, а также радиальное смещение этих фланцев, которое не должно превышать 1 мм. Если величина зазора и смещения находятся в пределах допуска, то можно приступить к окончательной центровке валов двигателя и компрессора. В противном случае следует провести предварительную центровку, перемещая двигатель в нужную сторону с помощью винтов 9,10 (см. рис.1).

С целью обеспечения более точного совмещения осей роторов двигателя и компрессора после предварительной центровки осуществляют окончательную центровку. Контроль производится при помощи приспособления (рис.3) с индикаторами. Приспособление позволяет измерить радиальное смещение и перекос осей роторов двигателя и компрессора. Как видно из рисунка, Рис.1. Узлы перемещения двигателя при центровке:

1 – двигатель; 2, 3, 4, 5, 6, 8 – прокладки; 7 – клин; 9, 10 – винты вертикального и горизонтального перемещения рамы двигателя Рис.2. Монтаж приспособлений-катушек на фланцы валов двигателя и компрессора: 1, 2 – приспособления-катушки; 3, 5 – болты; 4, 6 – гайки 1 – штанга; 2, 3, 4 – индикаторы часового типа; 5, 6 – фланцы валов двигателя и компрессора; 7 – диск; 8 – кронштейн; 9 – переходники; 10 – измерительный приспособление своим диском 7 закрепляется вместо снятой с фланца 6 вала компрессора катушки-приспособления. Приспособление содержит, закрепленный к фланцу 6, диск 7, кронштейны 8, индикатор 2 для измерения радиального смещения и индикаторы 3, 4 для измерения перекоса осей.

Индикаторы измерительными ножками опираются на фланец катушкиприспособления 1, закрепленного к фланцу 5 вала двигателя. Муфта обеспечивает синхронность вращения роторов и исключает погрешности измерений параметров центровки от погрешностей установки приспособления.

Способ измерения параметров расцентровки, т.е. радиального смещения и перекоса осей, а также центровка с указанным приспособлением являются классическими и изучаются в лабораторной работе № 2.

Пуско-наладочные работы по муфте агрегата включают контроль центровки валов двигателя и компрессора, а в случае необходимости устранение перекоса до нормированного значения, конкретная величина которого берется из технической документации. После оформления акта центровки с фактическими величинами перекосов, муфта в составе агрегата должна работать не менее 24 часов. По истечении установленного времени необходимо вновь осуществить контроль центровки валов двигателя и компрессора. При соответствии центровки нормам необходимо оформить акты с фактическими величинами перекосов и заключением о готовности муфты к предварительным испытаниям в составе ГПА.

Для контроля центровки валов двигателя и компрессора необходимо:

1. Закрепить на валу муфты (рис.4) два приспособления 5 и установить в их зажимах индикаторы ИЧ-10 класса 0 ГОСТ 577–68, обеспечив при этом показания малых стрелок 3 мм. Между индикаторами 1 (Р) и 2 (Q) должно быть расстояние А (например, для ГПА «Волга» А=480 мм), что соответствует, как правило, их установке по осям крепежных болтов, а между индикаторами 3 (R) и 4 (S) должно быть расстояние Б (например, для ГПА «Волга» Б=290 мм).

Индикаторами 1 (Р) и 2 (Q) определяется перекос в соединении «двигатель – вал муфты», а индикаторами 3 (R) и 4 (S) – перекос в соединении «компрессор – вал муфты». Доворачивая шкалу каждого индикатора до совмещения нуля шкалы с большой стрелкой, проверяют работу индикаторов. Производят полный оборот роторов двигателя и компрессора и контролируют возврат стрелок индикаторов в исходное положение.

2. Повернуть роторы двигателя и компрессора на полный оборот, проконтролировав и записав максимальные значения разности S – R и Q – P.

Отношения показывают величины углов перекоса между осями валов компрессора к, двигателя д и осью вала муфты. Допустимые значения углов перекоса [к], [д] определяются компенсационной способностью муфты, т.е. ее конструкцией. Однако с точки зрения удобства проведения центровки чаще всего в инструкциях задают допуск на центровку в виде полвины разности показаний индикаторов, т.е.

где Пд1, Пд2 допустимые величины перекосов в соединениях «двигатель – вал муфты» и «компрессор – вал муфты». Например, для ГПА-16 «Волга» они Рис.4. Схема установки приспособлений на валу муфты ГПА-16 «Волга» для контроля перекоса осей: 1 – индикатор Р, 2 – индикатор Q, 3 – индикатор R, 4 – равны Пд1=0,13 мм, Пд2=0,07 мм.5 – приспособление если условия (3) и (4) удовлетворяются, то центровка соответствует норме.

Однако допуски Пд1, Пд2 могут применяться только для конкретной ГПА при использовании приспособлений со штатными размерами А и Б. При использовании приспособлений с другими размерами А и Б допуски Пд1, Пд необходимо пересчитать через формулы (1), (2), обеспечив при этом постоянство допустимых значений [к] и [д].

Если центровка соответствует норме, то фактические значения перекосов необходимо занести в формуляр и оформить акт о центровке.

Если же условия (3) и (4) не удовлетворяются, то необходимо определить величины перекосов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, после чего выполнить центровку валов. Для этого необходимо установить индикаторы в вертикальной плоскости и совместить нуль шкалы с большой стрелкой индикаторов (рис.5), обеспечив при этом показания малой стрелки 3 мм.

Повернуть соединенные роторы на 180°, отслеживая движение стрелок индикаторов и записать их показания, т.е. значения Sв, Rв, Qв, Pв.

Рис.5. Схема измерения расцентровки валов в вертикальной плоскости Далее индикаторы устанавливают в горизонтальной плоскости и совмещают нуль шкалы с большой стрелкой индикаторов (рис.6), обеспечив при этом показания малой стрелки 3 мм. Поворачивают соединенные роторы на 180°, отслеживая движение стрелок индикаторов и записывают их показания, т.е. значения Sг, Rг, Qг, Pг.

Если вычисленные величины (Sв–Rв)/2 и (Qв–Pв)/2 имеют знак «плюс», то мембранный узел муфты у фланца компрессора и двигателя сжат в направлении первоначальной установки индикаторов R и P. Если вычисленные величины (Sг–Rг)/2 и (Qг–Pг)/2 имеют знак «плюс», то мембранный узел муфты у фланца компрессора и двигателя сжат в направлении первоначальной установки индикаторов R и P.

Рис.6. Схема измерения расцентровки в горизонтальной плоскости Проводят подцентровку компрессора и двигателя, контролируя величины перекосов, как описано выше. Подцентровку осуществляют, как правило, путем перемещения рамы двигателя. Например, для устранения перекоса в переднем (у двигателя) мембранном узле ГПА-16 «Волга» на величину 0,1 мм на диаметре 480 мм (рис.7) необходимо повернуть двигатель относительно переднего мембранного узла. Величину перемещения рамы двигателя под опорами 4 и 5 можно определить, исходя из следующих соотношений:

под опорой 4 4=0,1Кд/А=0,11350/480=0,28 мм;

под опорой 5 5=0,1(Кд +В)/А=0,1(1350+3480)/480=1 мм.

Для устранения перекоса в заднем (у компрессора) мембранном узле на величину 0,1 мм на диаметре 290 мм (рис.7) необходимо повернуть двигатель относительно заднего мембранного узла. Величину перемещения рамы двигателя под опорами 4 и 5 можно определить, исходя из следующих соотношений:

под опорой 4 4=0,1(845+Кк+Кд)/Б=0,1(845+537+1350)/290=0,94 мм;

под опорой 5 5=0,1(845+ Кк+Кд +В)/Б=0,1(845+537+1350+3480)/290= =2,14 мм.

После завершения центровки фактические значения перекосов необходимо занести в формуляр и оформить акт о центровке.

Рис.7. Схема расположения двигателя и компрессора после монтажа:

1 – двигатель, 2 – компрессор, 3 – стыковочный узел блоков, 4, 5 – клинья 1. Какие имеются особенности центровки валов двигателя и компрессора ГПА?

2. Что принимается за базу при центровке валов ГПА?

3. За счет перемещения какого элемента устраняется погрешности центровки?

4. Для чего осуществляется предварительная центровка агрегата?

5. Как осуществляется предварительная центровка валов двигателя и компрессора?

6. Расскажите конструкцию и принцип работы приспособления для окончательной центровки.

7. Расскажите конструкцию и принцип работы узлов перемещения двигателя при центровке.

8. Как проводятся пуско-наладочные работы по муфте агрегата?

9. В каком порядке осуществляется контроль центровки валов двигателя и компрессора?

10. Чем определяются допустимые углы перекоса между осями валов компрессора, муфты и двигателя?

11. Как можно использовать нормативные данные по центровке одного типоразмера ГПА для других типоразмеров?

12. Почему центровку проводят в горизонтальной и вертикальной плоскостях?

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА, РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЕ

МАСЛООТВОДЧИКА

Цель работы: 1) ознакомление с устройством и принципом действия маслоотводчика; 2) определение основных показателей и построение характеристик маслоотводчика.

Для отвода жидкости из аппаратов и машин при задержке пара или газа внутри применяются устройства, называемые конденсатоотводчиками [1] или маслоотводчиками [2] в зависимости от отводимой жидкости. В большинстве случаев давление рабочей среды внутри аппаратов превышает давление среды (окружающей), куда отводится жидкость.

Конденсатоотводчики применяются на предприятиях для отвода парового конденсата без потерь греющего пара, для отвода конденсата, образующегося после охладителей газа в компрессорах.

Маслоотводчики применяются в системах концевых уплотнений компрессоров с гидравлическим затвором (рис.1), которые предназначены для отделения масла, прошедшего через внутренние кольца уплотнений в сторону проточной части компрессора, от газа, а также для сбора и отвода этого масла в сторону атмосферы, не пропуская уплотняемый газ.

Уплотнения вращающихся валов с масляным затвором состоят из невращающихся уплотнительных колец 1, шейки вала 2, ротора 3, камеры подвода масла 4, камеры маслогазовой смеси 5. Уплотнение должно обеспечиваться затворным маслом 6 и сливом маслогазовой смеси 7 из камеры 5. Для отвода маслогазовой смеси 7 используется маслоотводчик 8. При этом в маслоотводчике газ отделяется от масла и отводится через линию кольцевания 9 в верхнюю часть камеры 5. Оставшееся в маслоотводчике 8 масло по мере накопления автоматически сливается в линию 10, откуда отводится либо в бак дегазации, либо непосредственно в бак системы уплотнений.

В основном используются два типа маслоотводчиков [2]: поплавковые и автоматические с контролем уровня масла. Последние применяются при давлениях масла выше 10,0 МПа. Они представляют собой стальной баллон, снабженный спускным клапаном, управляемым от датчиков уровня.

Маслоотводчик работает периодически: клапан открывается при достижении допустимого уровня и закрывается при минимальном уровне масла в баллоне, исключающем прорыв газа. Поэтому клапан должен обладать требуемой чувствительностью и быстротой действия. Объем баллона определяется исходя из условия срабатывания клапана не более 4-5 раз в сутки, т.е. находится в прямой зависимости от расхода масла через внутренние кольца уплотнений. При более частых срабатываниях или непрерывном сливе масла будет происходить интенсивный износ клапана. При определении объема баллона следует учесть также условия размещения указателей датчиков уровня и гарантированный уровень масла (гидрозатвор) при сбросах. Независимо от давления маслоотводчики должны дублироваться, чтобы обеспечить возможность их ремонта или замены без остановки компрессора.

Устройство и работа маслоотводчика с цилиндрическим закрытым Маслоотводчики исполняются с закрытым и открытым поплавками.

Наиболее простой по конструкции и работе является маслоотводчик с цилиндрическим закрытым поплавком (рис.2).

Маслоотводчик состоит из корпуса 1, закрытого поплавка цилиндрической формы 2, штока 3, направляющего устройства 4, клапана 5. В корпусе имеются патрубки 6 и 7 для подвода маслогазовой смеси и отвода жидкости. Патрубок 8, расположенный на крышке 9 маслоотводчика, предназначен для отвода газа и закольцевания с верхней частью камеры маслогаз 5 (рис.1) системы уплотнений.

Маслоотводчик работает следующим образом. В начальный момент под действием силы тяжести G поплавка 2 (рис.2) и штока 3, клапан 5 закрывает отверстие диаметром d патрубка 7. При поступлении маслогазовой смеси через патрубок 6 в корпусе маслоотводчика начинает накапливаться масло, а газ уходит через патрубок 8. Отделение масла от газа происходит под действием сил тяжести за счет разности плотностей масла и газа.

Рис.2. Маслоотводчик с закрытым цилиндрическим поплавком При накоплении масла до уровня h подъемная сила Архимеда A, действующая на шток 3, ничтожно мала и определяется лишь объемом штока V Ш = d Ш (h 4 ) и плотностью масла.

Этой силы недостаточно для преодоления сил тяжести G поплавка и штока, а также силы от перепада давления p на клапане FK = (d 2 4)p. При дальнейшем поступлении маслогазовой смеси уровень масла начинает превышать нижнюю кромку поплавка на величину hП, следовательно в действие вступает подъемная сила поплавка, равная AП = (D 2 4 )h П g.

Когда уровень масла достигнет значения hП, устанавливается равновесие сил:

В дальнейшем при hП > hП, из-за большего накопления масла, происходит нарушение условия равновесия сил, равенство (2) становится неравенством:

и поплавок всплывает, открывая клапан 5.

Через образовавшееся кольцевое отверстие между клапаном 5 и седлом 10 под действием сил тяжести и перепада давлений p из маслоотводчика в линию слива начинает вытекать масло. При открытии клапана также резко уменьшается сила FK, удерживая поплавок от всплытия. Вследствие этого поплавок всплывает на большую величину и клапан также открывается больше.

Слив масла из маслоотводчика приводит к уменьшению его уровня до некоторого значения hП, при котором происходит закрытие клапана и прекращение слива масла.

Для нормальной работы маслоотводчика необходимо, чтобы не было заклинивания клапана и согласование его характеристик с характеристиками системы, в которой он применяется.

Для исключения заклинивания необходимо, чтобы угол 2 клапана был больше угла трения между материалами клапана и седла. Преимуществом маслоотводчика данной конструкции следует считать линейную зависимость между подъемной силой поплавка и глубиной погружения h П. Недостатком конструкции является зависимость толщины, следовательно, и веса поплавка от давления рабочей среды в корпусе из-за необходимости обеспечения достаточной прочности.

Устройство и работа маслоотводчика с шаровым поплавком При давлениях ниже 10,0 МПа широко используются маслоотводчики с шаровым поплавком. Конструктивно они представляют собой емкость (рис.3) [2], в которой размещен золотниковый затвор сферической формы. Шаровой поплавок 2 системой рычагов 3, 4, 5, позволяющих увеличить силу открытия затвора, соединен с клапаном 11. Для уменьшения усилия открытия клапана в начальный момент применяется пружина 7. Для ограничения подъема клапана и предохранения поверхности от повреждений под действием веса поплавка и системы рычагов имеются соответствующие регулировочные винты 9 и 15.

1 – корпус; 2 – поплавок; 3, 4, 5 – система рычагов; 6 – упор; 7 – пружина; 8 – пробка; 9, 15 –ограничители хода клапана 11; 10 – кронштейн; 12, 18 – установочные винты; 13, 16, 17, 20 – контргайки; 14 – крышка; 19 – гайка крепления Бобышка Г предназначена для соединения маслоотводчика с камерой «масло – газ» концевого уплотнения компрессора, штуцер Д – для проверки работы маслоотводчика во время работы компрессора. Через патрубок А подводится смесь «масло – газ», сливаемая из уплотнений. Все внутренние детали установлены на крышке 14. Штуцер Б служит для слива масла в маслобак или регенератор, т.е. в сторону атмосферы.

Пробка 8 предназначена для слива масла, находящегося ниже уровня выходного отверстия (клапана 11). Корпус 1 сварной конструкции, состоит из трубы и эллиптического днища. Маслоотводчик, укрепленный на кронштейнах 10, работает следующим образом.

В первоначальный момент, когда в корпусе 1 нет масла, поплавок занимает крайнее нижнее положение, прижимая сферический клапан 11 к поверхности В через систему рычагов 3, 4, 5. Клапан 11 открывается навстречу действию давления жидкости, следовательно, также способствует плотному прижатию клапана. При поступлении в корпус 1 через штуцер А смеси «масло– газ» до определенного уровня поплавок 2 всплывает и через систему рычагов 3, 4, 5 поднимает сферический клапан 11 от поверхности В, открывая входное отверстие затвора. Масло под действием перепада давления вытесняется через штуцер Б в сливную линию. Поплавок опускается и через систему рычагов 3, 4, 5 закрывает выходное отверстие штуцера Б клапаном 11. Газ, выделившийся из смеси, отводится через штуцер Г.

Устройство и работа маслоотводчика с открытым поплавком Рассмотрим конструкцию маслоотводчика с открытым поплавком (рис.4), нашедшую применение в последнее время в винтовых компрессорах [3].

Рис.4. Маслоотводчик с открытым поплавком Маслоотводчик состоит из корпуса 1 и поплавково-рычажного механизма 2 для выпуска масла. Корпус имеет круглое отверстие для установки поплавково-рычажного механизма, патрубок 3 для подвода маслогазовой смеси, штуцер 4 для отвода газа, пробки 5, 6 для соединения с атмосферой и слива масла, а также указатель уровня масла 7. Поплавково-рычажный механизм содержит поплавок 8, рычаг в виде полой трубки 9, шибер 10, ось поворота рычага 11, седло 12, крышку 13, уплотнительное кольцо 14 и элементы крепления. Движение поплавка ограничено планкой 15.

Маслоотводчик работает следующим образом. Маслогазовая смесь попадая через патрубок 3 во внутрь маслоотводчика разделяется на масло и газ.

Масло начинает накапливаться в корпусе и следуя за уровнем масла поплавок всплывает. Всплытие поплавка ограничено планкой 15. Поэтому после остановки поплавка уровень масла начинает приближаться к верхней кромке поплавка. При достижении верхней кромки масло начинает переливаться в полость поплавка и он тонет. При этом совмещаются отверстия шибера 10 и седла 12 клапана. Масло, находящееся в полости поплавка, под действием перепада давления вытекает через трубку, рычаг 9, шибер 10, седло 12, фланец 13 и отводится либо в бак дегазации, либо в бак системы уплотнений.

Контроль количества утечек через маслоотводчик позволяет осуществить также диагностику состояния уплотнений непосредственно во время эксплуатации [3].

Основными характеристиками маслоотводчика являются цикловая и технологическая производительности, коэффициент рабочего времени в зависимости от поступающей маслогазовой смеси и давления рабочей среды.

Маслоотводчик может работать как в цикличном, так и в непрерывном режиме. При цикличной работе происходит многократное повторение производственной функции (выпуск масла из системы) маслоотводчика (рис.5) и время цикла ц состоит из рабочего времени P и времени накопления жидкости H (холостого хода).

Цикловая производительность маслоотводчика определяется как отношение объема (массы) масла, выпущенной за цикл, к времени цикла Ц.

или где q – текущее значение производительности.

Рис.5. Диаграмма работы маслоотводчика Технологическая производительность маслоотводчика определяется как отношение объема (массы) масла, выпущенной за цикл, к рабочему времени P.

или Отношение цикловой производительности к технологической производительности определяет коэффициент рабочего времени цикла маслоотводчика Подставив выражения (4), (6) или (5), (7) в выражение (8) получим формулу для определения в виде:

Из выражения (9) видно, что коэффициент рабочего времени меняется в пределах от 0 до 1. Когда = 0 отделение и выпуск масла отсутствует, а при = 1 маслоотводчик начинает работать в непрерывном режиме. При непрерывной работе маслоотводчика возникает опасность полного его заполнения и тогда масло может попасть в проточную часть компрессора, что нежелательно.

При испытании маслоотводчика следует определить зависимости цикловой, технологичекой производительностей и коэффициента рабочего времени от подачи жидкостного компонента смеси при различных давлениях внутри аппарата.

Лабораторная установка (рис.6) состоит из испытуемого маслоотводчика МО, камеры смешения КС, источника сжатого воздуха в виде баллона Б или компрессора КМ.

Баллон Б соединяется с камерой смешения КС через редукционный клапан РК и запорный клапан К1. В качестве источника жидкости используется водопровод, который соединяется с камерой смешения КС через запорнорегулирующий клапан К2 и ротаметр Р для измерения расхода воды. Давление в камере смешения измеряется манометром М, а расход воды из МО мерным цилиндром МЦ. Величину всплытия поплавка маслоотводчика МО можно определить, пользуясь шкалой Ш по положению конца штока.

1. К проведению работы студенты допускаются после собеседования с преподавателем по описанию данной лабораторной установки.

Самостоятельное включение установки запрещается.

2. При работе на установке опасность представляет сжатый воздух и вода, находящаяся под давлением.

3. Безопасность работ обеспечивается предохранительным клапаном от чрезмерного повышения давления.

4. Для обеспечения безопасности работ при проведении испытаний клапаны К1 и К2 следует открывать и закрывать плавно.

1. Ознакомиться с устройствами и работой различных типов маслоотводчиков, описанием лабораторной установки для испытаний, правилами техники безопасности, методикой проведения и обработки результатов испытаний.

2. Приступить к выполнению работы под руководством преподавателя или лаборанта.

3. Проверить наличие сжатого воздуха в баллоне и установить с помощью редуктора начальное давление 0,05 МПа в камере смешения КС.

4. Плавно открывая запорно-регулирующий клапан К2 установить минимальный расход воды через маслоотводчик и зафиксировать его значение.

5. Повышая расход воды определить максимальную производительность маслоотводчика.

6. Изменяя расход воды через маслоотводчик между минимумом и максимумом снять его характеристику в 5…6 точках.

7. Полученные результаты занести в протокол испытаний (табл.1).

8. Повторить эксперименты начиная с пункта 4 при давлениях в камере смешения КС 0,075 МПа, 0,1 МПа и 0,15 МПа.

9. Обработать полученные результаты, построить характеристики выводы, оформить отчет и сдать зачет преподавателю.

1. Укажите место маслоотводчика в системе концевых уплотнений компрессоров.

2. Для чего предназначен маслоотводчик?

3. Какие типы маслоотводчиков применяются в компрессорах низкого, среднего и высокого давлений?

4. Укажите два исполнения маслоотводчика с поплавком.

5. Опишите устройство маслоотводчика с цилиндрическим поплавком.

6. Опишите принцип действия маслоотводчика с цилиндрическим поплавком.

7. Под действием какой силы открывается клапан маслоотводчика?

8. Какие силы противодействуют открытию клапана?

9. Напишите уравнение равновесия сил, действующих на шток.

10. Напишите условие всплытия поплавка, т.е. открытия клапана.

11. Что необходимо для нормальной работы маслоотводчика?

12. Как исключить вероятность заклинивания клапана?

13. Опишите устройство маслоотводчика с шаровым поплавком.

14. Как работает рычажный механизм маслоотводчика с шаровым поплавком?

15. Опишите устройство маслоотводчика с открытым поплавком.

16. Какое принципиальное отличие между маслоотводчиками с открытым и закрытым поплавками?

17. Как использовать маслоотводчик для диагностирования состояния уплотнений?

18. Какие основные показатели маслоотводчика вы знаете?

19. Что такое рабочее время, время накопления, время цикла и коэффициент рабочего времени?

20. Назовите преимущества и недостатки маслоотводчиков с закрытым и открытым поплавками.

21. Опишите устройство лабораторной установки для испытания маслоотводчиков.

22. Какие правила необходимо соблюдать для обеспечения безопасности при проведении испытаний?

23. Расскажите порядок проведения испытаний?

24. Как обработать результаты испытаний?

25. Как анализировать результаты обработки и сделать выводы?

1. Чесунов, В.М. Основные химико-технологические процессы и аппараты в производствах легкой промышленности : учебник для вузов / В.М. Чесунов, А.А. Захарова. – М. : Легпромбытиздат, 1989. – 208 с.

2. Гидравлические системы концевых уплотнений роторов центробежных газовых компрессоров : методические указания / сост. В.А. Максимов. – Казань, Казан. хим.-технол. ин-т им. С.М. Кирова, 1984. – 28 с.

3. Пат №1831927 А3 СССР, кл. Г16 15/00. Способ диагностики технического состояния уплотнений вращающихся валов с масляным или маслогазовым затвором / Т.Б. Мирзоев, Н.Н.Вагапов, Д.М.Сегаль; заявитель и патентообладатель ЗАО НИИтурбокомпрессор. – № 4893949; заявл. 25.12.1990.

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ СИСТЕМ СМАЗКИ И

УПЛОТНЕНИЙ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА ГПА

Цель работы: изучение устройства, принципа работы и методики испытаний систем смазки и уплотнений центробежного компрессора ГПА.

В магистральных газопроводах (МГ) систем газоснабжения широкое применение находят газоперекачивающие агрегаты (ГПА), использующие центробежные компрессоры. Как правило, эти компрессоры работают в области среднего (1,5…10 МПа) давления. Надежная и долговечная работа центробежного компрессора во многом зависит от работы подшипников скольжения, уплотнений и их систем. Перекачиваемая среда – природный газ – является пожаровзрывоопасной и требует обеспечения герметичности компрессора при работе. Это также во многом зависит от надежной работы системы уплотнений. Поэтому изучение устройства и работы системы смазки и уплотнений является важным моментом при освоении дисциплины ГПА МГ.

1. Система смазки и уплотнений центробежного компрессора В центробежных компрессорах ГПА для фиксации ротора относительно статора находят применение подшипники скольжения. Кроме того, для обеспечения герметичности ротора применяются концевые уплотнения с плавающим кольцом или торцовые контактные уплотнения. В качестве рабочего вещества в этих узлах используется масло. Масло в этих узлах выполняет следующие функции:

1) способствует созданию в подшипниках и плавающих уплотнениях жидкостного, а в торцовых контактных уплотнениях полужидкостного режима трений, уменьшая тем самым потери на трение и износ в этих узлах;

2) обеспечивает отвод выделяющейся в этих узлах теплоты от трения, т.е охлаждение узла;

3) обеспечивает отвод продуктов износа и окисления масла от узла трения;

4) в уплотнениях создает затвор, препятствующий вытеканию газа вдоль ротора компрессора.

Однако без правильно подобранной и надежной системы подвода смазочной и затворной жидкости подшипники и уплотнения не работоспособны. Износостойкость подшипников и уплотнений, а также герметичность последних, отсутствие уноса затворной жидкости в проточную часть компрессора в основном определяются работой этой системы.

Система смазки и уплотнений предназначена для подачи очищенного, охлажденного масла в подшипники и уплотнения с заданными давлениями и температурой. Система смазки в центробежных компрессорах выполняется принудительной, циркуляционной. Она должна обеспечить:

1) необходимый расход, очистку, охлаждение масла и автоматическое поддержание заданной температуры и давления в коллекторе смазки, а также заданного превышения давления затворного масла над давлением уплотняемого газа;

2) отвод сливающегося из узлов трения и уплотнений масла в бак;

3) отвод затворного масла, протекающего в сторону газовой полости, и частичную сепарацию его от газа;

4) отсутствие уноса затворного масла в проточную часть компрессора;

5) длительный срок использования затворного масла без ухудшения его свойств независимо от рода уплотняемого газа.

Система смазки и уплотнений (рис.1) центробежного компрессора ГПА состоит из двух контуров циркуляции масла: контура смазки низкого давления и контура уплотнения (затворного масла) высокого давления. Контур смазки предназначен для подачи масла с заданным давлением и температурой в подшипники, контур уплотнений и другие узлы трения компрессора. Контур уплотнений предназначен для подачи масла с заданным давлением и температурой в концевые уплотнения компрессора.

Маслобак 1, приемные фильтры 2, 3 с обратными клапанами 4, 5, основной и пусковой насосы 6, 7, обратный клапан пускового насоса 8, блок фильтров 9, регулятор температуры 10, охладители масла 11, регулирующий клапан 12, коллекторы подачи 13, слива 14 и соединительные трубопроводы образуют контур смазки низкого давления. Основной 15 и пусковой 16 насосы, блок фильтров 17 тонкой очистки, гидроаккумулятор 18, регулятор перепада давлений 19, коллектор подачи затворного масла 20, камера «масло-газ» 21, маслоотводчики 22, 23, бак-дегазатор 24 и сливной коллектор 25 образуют контур уплотнений высокого давления. В сливных коллекторах установлены смотровые фонари 26. Маслобак снабжен указателем уровня 27. Имеются также централизованные линии заправки 28 и опорожнения 29 маслобака. Для слива остаточного масла из бака имеется вентиль 30. Гидроаккумулятор 18 снабжен поплавковым 31, обратным 32 и предохранительным 33 клапанами.

Система смазки и уплотнений центробежного компрессора ГПА может работать в следующих режимах:

4. Аварийная остановка.

Система работает следующим образом. При пуске и остановке ГПА пусковой насос 7, а во время работы основной насос 6 через приемные фильтры 2, 3, обратные клапаны 4, 5 всасывает масло из бака 1 и подает его через блок Рис.1. Система смазки и уплотнения центробежного компрессора ГПА фильтов 9, регулятор 10, охладители масла 11 в коллектор подачи 13. Заданное давление масла в коллекторе поддерживается регулятором 12, а температура – регулятором 10 путем изменения расхода масла через охладители 11. Масло из коллектора по распределительным трубам направляется в подшипники компрессора, узлы трения (например, в муфту) и в трубы всасывания насосов уплотнения. После протекания через подшипники и узлы трения нагретое, загрязненное продуктами износа и окисления масло сливается через коллекторы 14 в маслобак. Часть масла из коллектора 13, идущая в контур уплотнений, при пуске всасывается насосом 16, а во время основной работы – насосом 15 и подается через фильтры 17, гидроаккумулятор 18 в коллектор подачи затворного масла 20. В начальный момент пуска насоса 16 происходит заполнение гидроаккумулятора 18 маслом. Находящийся в нем газ при этом вытесняется через поплавковый клапан 31. При достижении необходимого уровня поплавковый клапан 31 закрывается и давление масла в коллекторе становится выше давления уплотняемого газа на заданную регулятором величину. Обратный клапан 32 обеспечивает пропуск газа из полости «масло – газ» в гидроаккумулятор при снижении уровня масла во время аварийной остановке, предотвращая снижение давления газа над ней. Предохранительный клапан 33 защищает гидроаккумулятор и коллектор затворного газа от чрезмерного повышения давления при отказе регулятора давления. Масло из коллектора 20 направляется в концевые уплотнения. В концевом уплотнении входящий поток масла разделяется на два. Большая часть масла, отнимая теплоту трения узла и продукты износа, проходит по зазору между вращающимся валом и плавающим, но невращающимся, кольцом и сливается в сторону атмосферы через коллектор свободного слива в маслобак. Небольшая часть масла, называемая утечками, протекает в сторону газовой полости, создавая гидравлический затвор, препятствующий проникновению газа в окружающую среду, и попадает в камеру «масло – газ» 21. Из камеры маслогазовая смесь сливается в маслоотводчики 22, 23, которые обеспечивают разделение масла от газа и выпускают его в область низкого атмосферного давления. При понижении давления масла из него начинает выделяться растворенный газ, основной процесс которого происходит в баке-дегазаторе 24.

Далее освобожденное от растворенного газа масло через сливной коллектор возвращается в маслобак. Процесс дегазации масла в баке 24 можно интенсифицировать путем подогрева масла. Протекание масла через вышеупомянутые узлы можно контролировать визуально через смотровые фонари 26.

В центробежном компрессоре ГПА имеется два концевых уплотнения и для обеспечения их нормальной работы необходимо, чтобы в камерах «масло – газ» 21 обоих уплотнений были равные давления. Для выравнивания давлений кроме соединения задуммисного пространства (рис.2) с линией всасывания 34, соединяют также между собой камеры утечек 35, 36 линией 37. Подбор диаметров труб и их количества для соединителных линий 34, 37 необходимо провести тщательно. Остаточный перепад давлений между камерами «масло – газ» должна быть ниже минимального перепада давлений между маслом и газом не менее чем в 5 раз.

позволяет производить ремонт или замену маслоотводчиков, не останавливая агрегат. Принцип резервирования должен соблюдаться также применительно к насосам, охладителям, Рис.2. Схема выравнивания давления газа перед что повышает надежность уплотнениями и слива масла в маслоотводчики системы смазки и уплотнений ГПА в целом.

Например, в данной системе пусковые насосы при работе основных играют роль резервных и т.д. При проектировании правильный подбор и расчет маслоотводчика играет исключительно важную роль. В случае нехватки производительности маслооводчика даже при исправной работе концевых уплотнений будут безвозвратные потери масла в проточную часть компрессора.

2. Методика обеспечения надежности и долговечности системы смазки и уплотнений центробежных компрессоров при эксплуатации Обеспечение надежности и долговечности системы смазки и уплотнений должна осуществляться на всех этапах её жизненного цикла: проектирования, изготовления, монтажа, наладки и эксплуатации.

На этапе проектирования надежность и долговечность достигаются конструктором путем выбора надежно работающей запорно-регулирующей арматуры, предъявления обоснованных технических требований к изготовлению и испытанию, выбора материалов для изготовления элементов системы. Технические требования к изготовлению и испытанию, например, должны включать проверку герметичности системы, работоспособности пусковых насосов, запорно-регулирующей арматуры, до запуска ГПА.

На этапе изготовления повысить надежность и долговечность системы возможно использованием современных технологий, оснастки, сертифицированных материалов, тщательным контролем соблюдения технологического процесса изготовления, испытаниями образцов и узлов. При изготовлении системы должна соблюдаться культура производства, в частности чистота внутренних поверхностей бака, труб, арматуры.

На этапе монтажа и наладки следует обратить внимание на соблюдение технологии монтажа, проверки работоспособности элементов и системы в целом. При приемки системы смазки и уплотнений следует проверять правильность монтажа, чистоту внутренних поверхностей баков, труб и т.д.

Следует провести прокачку системы с контролем чистоты прокачиваемого масла. Как правило, это выполняется установкой марлевой салфетки в одно из фланцевых соединений после насосов. После окончания прокачки следует заменить масло и фильтровальные элементы.

На этапе эксплуатации изделия необходимо своевременно контролировать свойства смазки, выполнять регламентные работы, связанные с очисткой и заменой фильтровальных элементов. Замену масла следует проводить по результатам лабораторного анализа его свойств и при достижении браковочных параметров предельного значения. Масло следует заменить также в случае достижении предельного срока службы. При замене масла обязательным является также замена фильтровальных элементов.

1. Какие типы концевых уплотнений находят применение в центробежных компрессорах ГПА?

2. Каково назначение системы смазки и уплотнений?

3. Какие функции выполняет масло в подшипниках и уплотнениях?

4. Из каких контуров состоит система смазки и уплотнений ГПА?

5. Расскажите принцип действия системы смазки и уплотнений ГПА по функциональной схеме.

6. Назовите основное назначение и функции основного бака в системе подшипников и уплотнений.

7. Назовите назначения основных и пусковых насосов системы.

8. Назовите назначение фильтров в системе.

9. Назовите назначение охладителей масла в системе.

10. Как обеспечивается постоянство температуры масла в коллекторе подачи?

11. Как регулируется давление масла в коллекторе подачи смазки?

12. Как создается герметичность в концевых уплотнениях?

13. Как обеспечивается постоянный перепад давления на внутреннем уплотнении уплотнительного комплекса?

14. Для чего служит гидроаккумулятор? Определите назначения поплавкового, обратного и предохранительного клапанов гидроаккумулятора.

15. Для чего служит бак дегазации в системе уплотнений?

16. Для чего служат маслоотводчики в системе уплотнений?

17. Как обеспечить надежную и долговечную работу системы подшипников и уплотнений?

18. Как обеспечить надежную и долговечную работу системы на этапе проектирования?

19. Сформулируйте технические требования к системе подшипников и уплотнений.

20. Как обеспечить надежную и долговечную работу системы на этапе изготовления?

21. Как обеспечить надежную и долговечную работу системы на этапе монтажа и наладки?

22. Как обеспечить надежную и долговечную работу системы на этапе эксплуатации?

1. Бесконтактные уплотнения роторов центробежных и винтовых компрессоров : учебное пособие / В.А. Максимов [и др.]. – Казань : Фэн, 1998. – 293 с.

2. Максимов, В.А. Трибология подшипников и уплотнений жидкостного трения высокоскоростных турбомашин / В.А. Максимов, Г.С. Баткис. – Казань :

Фэн, 1998. – 430 с.

3. Система смазки центробежных компрессоров: методическая разработка / сост. В.А. Максимов. – Казань : Казан. хим.-технол. ин-т, 1983. – 24 с.

4. Гидравлические системы концевых уплотнений роторов центробежных газовых компрессоров / сост. В.А. Максимов. – Казань : Казан. хим.-технол.

ин-т, 1984. – 28 с.

5. Методические указания по изучению вопросов диагностики турбокомпрессоров / сост. М.Б. Хадиев, И.В. Хамидуллин, Р.Р. Заляев. – Казань :

Казан. хим.-технол. ин-т, 1990. – 32 с.

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ СИСТЕМ СМАЗКИ И

УПЛОТНЕНИЙ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА 5ГЦ1-401/ Цель работы: изучение устройства, принципа работы и испытания систем смазки и уплотнений центробежного компрессора 5ГЦ1-401/12 УХЛ4.

Центробежная компрессорная установка 5ГЦ1-401/12 УХЛ4 предназначена для сжатия хлористого метила. В отличие от ГПА привод компрессора осуществляется от электродвигателя через мультипликатор и зубчатые муфты.

Следовательно, система смазки должна обеспечить маслом дополнительно подшипники электродвигателя, зубчатые муфты и мультипликатор.

Назначение, функции системы смазки и уплотнения, а также масла в узлах установки такие же, как в ГПА (см. лабораторную работу №5).

1. Система смазки и уплотнений центробежного компрессора 5ГЦ1-401/ Объединенная система смазки и уплотнений (рис.1) центробежной компрессорной установки 5ГЦ1-401/12 УХЛ4 является циркуляционной, принудительной со свободным сливом масла в маслобак и в бак дегазации. Она предназначена для обеспечения смазкой подшипников скольжения электродвигателя и компрессора, зубчатого зацепления и подшипников мультипликатора, зубчатых муфт, а также для создания гидрозатвора в концевых масляных торцовых уплотнениях компрессора.

Маслосистема состоит из следующих основных элементов (см. рис.1):

агрегата смазки (АС 201), блока регулирования (БР 201), блока маслоотводчиков (БМ 301), основного насоса (Н202), перепускного клапана (КП 203), предотвращающего повышение давления масла выше максимально допустимого в агрегате смазки, распределительных и сливных коллекторов с запорной арматурой. Шаровой кран (КШ 221) предназначен для слива масла из напорного коллектора, а шаровые краны (КШ222-КШ224, КШ301-КШ303) для отбора импульсов давления. Фонари (ФН201, ФН202) позволяют контролировать поступление смазки в узлы трения компрессора.

Система смазки и уплотнений работает следующим образом. Очищенное и охлажденное агрегатом смазки (АС 201) масло пусковым насосом Н (агрегата) или основным насосом Н202 подается под давлением 0,76 МПа в блок регулирования БР201 (стык 201Б). Часть масла из блока регулирования напрямую подается в концевые уплотнения, где образует гидрозатвор и обеспечивает герметичность компрессора, а другая часть регулирующим клапаном КД201 дросселируется до давления 0,26 МПа и подается в распределительные коллекторы. Из коллекторов масло направляется на смазку к точкам подвода в компрессорный агрегат (стык 201Г) и приводной электродвигатель ЭД401 (стыки 201П, 201Ж). Перепад давления в гидрозатворе между маслом и газом поддерживается регулирующим клапаном КД агрегата смазки, а требуемое давление в напорном коллекторе смазки – клапаном прямого действия КД201 блока регулирования. Импульсы давлений, отбираемые в точках Д204, Д205, Д206, через краны КШ222-КШ224 поступают в датчики и вторичные приборы, которые контролируют их предельные значения. Импульсы давлений, отбираемые в точках Д301, Д302, Д303 через краны КШ301-КШ303 поступают в датчики и вторичные приборы, а сигнал для регулирования перепада давления – в клапан КД301. Контроль предельных значений температур осуществляется с помощью датчиков ТМ205, ТМ206, ТМ301.

Отработавшее горячее масло самотеком по сливным трубопроводам поступает в сливной коллектор и затем в маслобак агрегата смазки АС201 (стык 202А). Утечки масла, прошедшие через масляные уплотнения в сторону газовой полости компрессора, сливаются по трубопроводам в блок маслоотводчиков БМ301 (стыки 302В, 303В). Масло в маслоотводчиках отстаивается, а газ через дроссельные шайбы ДР301, ДР302, клапаны К306, К307 и обратный клапан КО301 удаляется на факел. Масло, выпущенное из полости высокого давления маслоотводчиков МО301, МО302, через клапаны К304, К305 отводится в бак дегазации Б301.

После выхода центробежного компрессора, следовательно, и основного насоса Н202, имеющего привод от вала мультипликатора МТ101, на рабочий режим производится отключение пускового насоса Н201.

Если на линии нагнетания основного маслонасоса Н202 давление масла становится выше максимально допустимого, то перепускной клапан КП приоткрывается и часть масла сбрасывается на линию всасывания. Таким образом, клапан ограничивает давление масла за насосом и не позволяет его превышение от допустимого значения.

В процессе работы компрессорной установки выделяется значительное количество теплоты, образующейся при трении вращающихся деталей. Отвод теплоты и поддержание постоянной температуры масла на выходном коллекторе агрегата смазки обеспечивается системой охлаждения, состоящей из маслоохладителей АТ201 и АТ202, трубопроводов обвязки и запорной арматуры. Подача масла на входы подшипников, уплотнений и зубчатых зацеплений осуществляется при постоянной температуре (от +35 до +40оС) и давлении, что обеспечивает благоприятные условия для их работы.

2. Функциональная схема, устройство и работа агрегата смазки Агрегат смазки АС201 предназначен для подачи охлажденного и очищенного масла в блок регулирования БР201. Он состоит (рис.2) из маслобака (Б201), пускового насоса (Н201) с приемным фильтром и обратным клапаном, шарового крана (КШ201), блока охладителей масла, содержащего теплообменные аппараты (АТ201, АТ202), запорную арматуру (КШ206КШ210) и переключающее устройство (УП201), блока очистки масла, содержащего фильтры (Ф201, Ф202), запорную арматуру (КШ211-КШ215) и переключающее устройство (УП202).

Агрегат смазки снабжен дополнительным контуром, обеспечивающим регулирование давления на выходной линии и подогрев масла перед пуском.

Для регулирования давления контур снабжен перепускными клапанами (КП201, КП202) и регулятором (КД301). Клапаны (КП201, КП202) Рис.2. Функциональная схема агрегата смазки обеспечивают предотвращение повышения давления выше максимального, а регулятор (КД301) поддерживает постоянный перепад давления рмг между маслом и газом. Шаровой кран (КШ205) предназначен для отключения регулятора КД301. Подогрев масла осуществляется электрическими нагревателями (ТЭН201, ТЭН202) при открытом положении запорного клапана (К201).

В агрегате смазки предусмотрены шаровые краны для закачки, откачки (КШ202, КШ203) и слива (КШ204) масла из маслобака. Заполнение маслом резервного маслоохладителя и фильтра осуществляется через краны (КШ206), (КШ211). При заполнении маслом для стравливания воздуха из маслоохладителей предусмотрены краны (КШ209, КШ210), а из фильтров краны (КШ214, КШ215). Переключение системы с основного маслоохладителя и фильтра на резервные осуществляется с помощью устройств (УП201, УП202).

После остановки компрессора слив масла из холодильников и фильтров в маслобак осуществляется через краны КШ207, КШ208, КШ212, КШ213.

Контроль загрязненности масляных фильтров (Ф201, Ф202) производится на основе оценки перепада давления на них. Отбор импульсов давления масла для оценки перепада осуществляется через краны (КШ217, КШ218). Маслобак сообщается с атмосферой через огневой предохранитель (ОП201). Уровень масла в маслобаке определяется с помощью визуального указателя (УК201). В маслобак установлен приемный фильтр с обратным клапаном (Ф203), обеспечивающий предварительную очистку масла от попадания крупных механических частиц и предметов в основной насос Н202.