Ахметов А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

301

Рис. 2.202. Насос центробежный типа В

(вертикального расположения):

1 — всасывающая полость; 2 — фланец опорный; 3 —

входной патрубок; 4 — крышка; 5 — колесо; 6 — корпус;

7 — кольцо уплотнительное; 8 — гидрозатвор; 9 — вал;

10 — блок уплотнителей; 11 — кожух

Рис. 2.203. Насос фекальный типа ФГ:

1 — корпус; 2 — вал; 3 — улитка; 4 — колесо; 5 — патрубок всасывающий; 6 — окно; 7 — насадка;

8 — уплотнение сальниковое; 9 — полумуфта

302

У консольных насосов рабочее колесо закреплено на конце вала, как

на консоли. Вал не проходит через подводящий канал, который поэтому

имеет наиболее простую форму — прямоосного канала. У насосов двух

стороннего всасывания вал проходит через подводящий канал, вслед

ствие чего его форма усложняется, приобретает полуспиральный вид.

Кроме того, центробежные насосы подразделяют по разъему корпуса

относительно вала на насосы с осевым и торцевым разъемами.

Осевой разъем корпуса лучше удовлетворяет требованиям строи

тельно- эксплуатационной практики, так как обеспечивает уменьшение

размеров машинного зала станций и позволяет выполнять разборку

центробежного насоса без отсоединения его от всасывающего трубо

провода.

Насосы вертикального исполнения отличаются от горизонтальных

незначительными размерами площади для установки; поэтому их це

лесообразно использовать на насосных станциях с заглубленным ма

шинным залом.

Рис. 2.204. Насос типа К

с односторонним входом жидкости

на колесо

Рис. 2.205. Насос типа Д

с двусторонним входом жидкости

на колесо

Рис. 2.206. Многоступенчатый насос с торцевым разъемом корпуса

303

�

Рис. 2.207. Насос питательный ПЭ 100-53:

1 — вал; 2 — подшипник скольжения;

3 — фланец прижимной; 4 — патрубок

всасывающий; 5 — корпус; 6 — патрубок

напорный

304

Многоступенчатые насосы бывают трех типов:

— многоступенчатые секционные (МС);

— многоступенчатые спиральные, с рабочими колесами односторон

него входа (М);

— многоступенчатые спиральные, имеющие первое колесо с двухсто

ронним, а остальные – с односторонним входами (МД).

Многоступенчатые насосы применяются для водоснабжения, гид-

ромеханизации, откачки шахтных вод, питания котлов и в других об

ластях техники, где требуются большие напоры. В этих насосах вода

проходит последовательно через несколько рабочих колес, смонтиро

ванных в одном корпусе.

Напор насоса равен сумме напоров последовательно расположенных

колес, пропускающих один и тот же расход жидкости. Многоступен

чатые секционные насосы имеют обозначения ЦНС. Например, мар

ка ЦНС 180-212: ЦНС — центробежный секционный насос; подача

Q = 180 м

/ч; напор H = 212 м.

Особую группу (специального назначения) горизонтальных центро

бежных насосов составляют насосы для перекачки жидкостей, содержа

щих взвешенные частицы: фекальные, песковые, землесосы, багерные,

изготавливаемые по типу консольных, и артезианские насосы.

Все центробежные насосы, предусмотренные стандартом, рассчита

ны на привод от электродвигателей при непосредственном соединении

упругой муфтой. Однако насосы типа К могут поставляться и со шки

вом для ременной передачи.

2.7.4. Устройство и принцип действия центробежных насосов

На рис. 2.208 представлено устройство центробежного насоса, со

стоящего из рабочего колеса

1, корпуса насоса 2, подводящего кана-

ла

5 (входная часть корпуса от

приемного патрубка насоса до

рабочего колеса), отводящего

канала 9 (часть корпуса, по ко-

торому жидкость, выброшенная

из рабочего колеса, отводится

к напорному патрубку 7).

Рис. 2.208. Устройство центробежного насоса:

1 — рабочее колесо; 2 — корпус, 3 — всасывающий трубопровод; 4 — обрат

ный клапан, 5 — подводящий канал; 6, 7 — напорный патрубок, 8 — воронка,

9 — отводящий канал

305

Центробежные насосы обычно распола-

гают выше уровня жидкости в приемном

резервуаре, поэтому насос перед пуском

необходимо заполнить этой жидкостью.

Заливать насос при наличии обратного

клапана 4 с сеткой можно через воронку 8

до полного вытеснения воздуха из всасы

вающего трубопровода

3 и корпуса насоса

2. Если нет обратного клапана, то для за-

ливки воды нужно отсасывать воздух из

корпуса насоса (при закрытой задвижке)

специальным вакуумом-насосом.

Центробежный насос (рис. 2.209) со-

стоит из рабочего колеса, снабженного

лопастями и установленного на валу в спиральном корпусе

. Жидкость

в рабочее колесо поступает в осевом направлении

. Под действием цен-

тробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса, жид

кость прижимается к стенке корпуса и выталкивается в нагнетатель

ное отверстие по касательной

к рабочему колесу. При этом на входе

в насос давление падает, и в рабочее колесо устремляется жидкость

находящаяся под более высоким давлением

, например под атмосфер-

ным давлением при выкачивании жидкости из открытого резервуара

Наиболее распространены в нефтеперерабатывающей промышлен-

ности насосы типа К

(консольные) Они предназначены для перекачки

воды и других чистых жидкостей

, вязкость и химическая активность

которых близки к показателям воды. Название

«консольный» насос по-

лучил по способу закрепления рабочего колеса на конце вала

, который

на участке от переднего подшипника до колеса работает как консоль

Корпус насоса имеет торцовый разъем

. Крепится насос на фундамент-

ной плите совместно с электродвигателем

, с которым имеет непосред-

ственное соединение.

Количество лопастей обычно от шести до восьми

, но для насосов,

предназначенных для перекачки загрязненных жидкостей, число их

уменьшают до двух или четырех

. Этим увеличивают сечение каналов

для прохода взвешенных частиц. Форму и размеры проточной части

колеса определяют расчетом

. При этом учитывают его механическую

прочность и технологичность изготовления.

Зазор между колесом и крышкой должен быть минимальным, но

обеспечивающим свободное

(без трения) вращение колеса. Обычно

его выбирают в пределах

0,4…0,6 мм. С увеличением зазора возрастает

Рис. 2.209. Схема

центробежного насоса

1 — вал; 2 — нагнетательный патру

бок; 3 — лопасть; 4 — рабочее колесо;

5 — корпус

306

количество жидкости, перетекающей из

напорной полости во всасывающую под

влиянием разности давлений. Схема та

кого перетока показана на рис. 2.210. Та

кое перетекание нежелательно, так как оно

снижает КПД насоса.

Колеса изготовляют путем литья, мате

риалы для них выбирают с учетом агрессив

ности перекачиваемой среды. Большинство

насосов имеют чугунные колеса. Для пере

качивания агрессивных сред применяют

колеса из бронзы, нержавеющей стали,

керамики, пластмасс и др. Колеса крупных

насосов, испытывающие большие напряже

ния, изготавливают из углеродистой или марганцовистой стали.

Передний диск колеса имеет обточенную цилиндрическую поверх

ность, которой он входит в крышку корпуса насоса. В крышке, в свою

очередь, запрессовано уплотнительное кольцо.

2.7.5. Область применения и классификация компрессоров

Компрессором (рис. 2.211)называют машину, осуществляющую по

вышение давления газа или пара. Другими словами, компрессор — это

машина для подвода энергии извне к газу или пару и превращения ее

в потенциальную энергию давления газа или пара.

В практической деятельности находит применение термин «ком

прессорная машина».

Обычно этот термин используют,

имея в виду, что все компрессорные

машины делятся на собственно ком

прессоры (машины, повышающие

давление газа до 0,3 МПа и выше),

нагнетатели (машины, повышающие

давление газа менее чем до 0,3 МПа)

и вакуум-компрессоры или вакуум-

насосы, предназначенные для по

вышения давления газа, начиная со

значения давления менее атмосфер

ного. Наиболее широкое примене

ние компрессорные машины нашли

в холодильных установках.

Рис. 2.210. Схема перетока жидкости

в корпусе насоса:

1 — корпус; 2 — рабочее колесо

Рис. 2.211. Центробежный компрессор MCL

производства «Нуово Пиньоне» (Италия )

307

Все компрессоры могут быть разделены на три группы по способу

их действия, то есть по тому, каким образом энергия передается газу,

и по тому, какие физические явления используются для повышения

давления газа:

— объемные компрессоры;

— динамические компрессоры;

— тепловые компрессоры.

В некоторых типах компрессоров сочетается несколько способов

повышения давления. Так, в термомеханических компрессорах внеш

няя энергия подводится к газу в результате механического (объемного)

и теплового воздействия.

Объемные компрессоры повышают давление газа путем уменьшения

замкнутого объема (камеры), содержащего определенное количество

газа, то есть определенное число молекул газа. Уменьшение замкну

той полости сопровождается увеличением концентрации молекул

в единице объема. Давление газовой среды на стенку согласно зако

нам кинетической теории газов пропорционально суммарной энергии

соударений молекул газа со стенкой. При увеличении числа молекул

в единице объема возрастает число соударений молекул, приходящихся

на единицу площади поверхности стенки, то есть увеличивается дав

ление газа.

Наиболее типичным представителем объемных компрессоров яв

ляется поршневой.

Центробежные компрессоры

Нагнетатели и компрессоры применяют:

— для получения сжатого воздуха, имеющего силовое назначение (для

пневматического инструмента и бурильных машин, воздушных мо

лотов, тормозов и т. д.);

— для обеспечения воздухом или газом производственных процессов

(доменные и бессемеровские нагнетатели и компрессоры, машины

для сжатия коксового, природного, нефтяного и попутного газа);

— для наддува двигателей внутреннего сгорания, в газотурбинных уста

новках, для сжатия и перемещения различных газов на химических

заводах, в холодильных установках, для пневматического транспорта.

Перечисленные примеры не исчерпывают области применения цен

тробежных компрессорных машин.

В центробежных компрессорных машинах (ЦКМ) или турбоком

прессорах (рис. 2.212...2.214) давление газа повышается при непрерыв

ном его движении через проточную часть машины в результате работы,

которую совершают лопатки рабочего колеса компрессора.

308

Центробежные ком-

прессоры применяются

для сжатия газов до дав

ления 0,8 МПа. По срав

нению с поршневыми цен

тробежные компрессоры

имеют ряд преимуществ.

Вследствие отсутствия

возвратно-поступатель

ного движения частей они

не требуют тяжелого фун

дамента; их ротор враща

ется с постоянной угловой

скоростью, а движущиеся

детали соприкасаются

с неподвижными деталя

ми только в подшипниках,

что позволяет использовать более дешевые быстроходные двигатели.

Центробежные компрессоры более компактны.

Рис. 2.212. Вид компрессорной установки

Рис. 2.213. Внешний вид компрессорной установки

309

Основной недостаток центробежных компрессоров по сравнению

с поршневыми заключается в том, что степень повышения давления

в одной ступени компрессора зависит от физических свойств газа,

в первую очередь от его плотности. При сжатии легких газов до зна

чительных давлений требуется большое число ступеней. Поэтому для

обеспечения требуемой жесткости вала необходимо иметь многокор

пусную машину.

На рис. 2.215 показана в разрезе ступень центробежного компрес

сора. Находящемуся между лопатками газу при вращении рабочего

колеса сообщается вращательное движение, в результате чего газ под

действием центробежной силы движется к периферии колеса. Затем газ

попадает в диффузор, площадь которого увеличивается с увеличением

радиуса, скорость частичек газа при этом снижается, а давление возрас

тает. Для повышения эффективности работы диффузора по превра

щению кинетической энергии в потенциальную служат диффузорные

лопатки, упорядочивающие движение газа.

При вращении рабочего колеса в зонах, расположенных у оси вра

щения, давление газа становится меньше, чем во всасывающем трубо

проводе, вследствие чего образуется непрерывный поток газа через про

точную часть колеса и диффузор. При работе одного колеса и диффу

зора, образующих ступень центробежного компрессора, где происходит

Рис. 2.214. Разборка центробежного турбокомпрессора

310

одноступенчатое сжатие газа, степень сжатия невелика и составляет

не более 1,2. Для получения высокой степени сжатия газа используют

несколько ступеней компрессора. Конструктивно это обеспечивается

установкой на одном валу нескольких рабочих колес, располагаемых

в одном корпусе. В этом случае газ поступает в следующую ступень по

каналам, образованным лопатками направляющего аппарата.

Общая степень сжатия центробежного компрессора определяется

степенью сжатия его отдельных ступеней и определяется отношением

давления на выходе из компрессора к давлению на входе. Известно, что

при сжатии газ нагревается, поэтому при использовании многоступен

чатых компрессоров необходимо решить проблему охлаждения. Сущест-

вуют два способа охлаждения: внутренний и внешний. При внешнем

охлаждении газ, прежде чем попадает в следующую ступень, проходит

через холодильник, а при внутреннем охлаждении корпус холодиль

ника имеет «рубашку», через которую прокачивается охлаждающаяся

вода. Обычно корпус холодильника представляет собой органически

связанную с кожухом турбокомпрессора часть конструкции.

Рис. 2.215. Схема ступени центробежного компрессора:

1 — рабочее колесо; 2 — лопатки; 3 — кольцевой отвод;4 — диффузорные лопатки