Centrifugální plynový kompresor: pracovní princip, komponenty, procesy, aplikace

Pokud jste někdy přemýšleli o tom, jak by průmyslová odvětví mohla přepravovat plyn ve velkém při pohybu s vysokým tlakem, pak byste měli zvážit kompresory odstředivého plynu. Tyto vysoce rozvinuté stroje jsou uvedeny do akce, kdykoli je třeba přesunout obrovské množství plynu z jednoho místa na druhé pod tlakem odstředivou silou.

Od průmyslu ropy a plynu po výrobu energie mají odstředivé kompresory ve svých různých odvětvích rozšířené aplikace. Tento článek se podívá na to, jak kompresory odstředivých plynů fungují, jejich komponenty, procesy, průmyslové aplikace a metody odstraňování problémů vám poskytnou úplný přehled o jejich relevanci a schopnostech.

Co je odstředivý plynový kompresor?

Centrifugální plynový kompresor je typ dynamického kompresoru zvyšuje tlaky plynu pomocí kinetické energie, které propůjčují plynům rotujícím čepelem oběžného kola. Když plyn vstoupí do kompresoru, odstředivá síla jej přivede ven z oběžného kola, které skrze něj urychluje plyny. Takové vysokorychlostní plyny procházejí difuzorem, kde kinetická energie je přeměněna na tlak.

Definice systémů komprese odstředivého plynu

Centrifugální plynové kompresory jsou vázány k přenosu energie jako kinetická energie do plynu, aby ji urychlila pomocí odstředivé síly z rotujících oběžných kol. Vzrušující plyn pak opustí oběžné kolo s vysokou hybností a je rozptýlen touto rychlostí; Jeho výstupní rychlost je snížena, čímž se zvyšuje vysoký než malý tlak plynu. Jedná se o velmi efektivní proces pro aplikace, které vyžadují velké objemy stlačeného plynu.

Zkoumání součástí kompresoru odstředivého plynu

Hlavními složkami odstředivého plynového kompresoru jsou oběžné kolo, který skrze jeho pohyb urychluje plyn; Difuzor, který přeměňuje kinetickou energii na tlak; Volute pouzdro, které shromažďuje plyn z oběžného kola; a rotující hřídel. Oběžné kolo je pevně připevněno k rotujícímu hřídeli, namontovaným materiály slitiny tantalum-tungstenu pro nenrusruptivní elektrický provoz.

Oběžné kolo

Oběžné kolo je hlavní rotující prvek kompresoru odpovědného za zrychlení průtoku plynu. Transformuje mechanickou energii z pomocného motoru na kinetickou energii tak, aby se pohybující plyn zvýšil jeho rychlost při otáčení.

Difuzor

Difuzor je součást v plynovém kompresoru, který zpomaluje vysokorychlostní plyn opouštějící oběžné kolo a zároveň převádí tuto kinetickou energii na tlak na energii úměrně na statický tlak, který je potřebný pro účinnou kompresi spíše než disperze.

Volute pouzdro

Volute Houses je nensferická dutina ve tvaru spirály pro rozdělení a směrování průtoku systémem. Plyn prochází každou oblastí postupně, takže může v krytu rovnoměrně přizpůsobit tlaky, což umožňuje plynulejší přechod výkonu.

Hřídel

Hřídel spojuje oběžné kolo a motor a poskytuje energii z motoru do oběžného kola, což umožňuje rotaci oběžného kola. Je to také jedna z nejdůležitějších částí přenosu energie z jednoho konce na druhý, takže rychlost kompresoru může zůstat vysoká.

Pochopení odstředivých plynových kompresorů v průmyslovém použití

Centrifugální plynové kompresory mají aplikaci v průmyslovém průmyslu průmyslové ropy a plynu, generování energie a chemické zpracování. Centrifugální plynové kompresory jsou velmi účinné pro velké objemy plynu a dosahují rychlosti vysokého průtoku při zachování nepřetržitého tlaku. Proto je to jedna z povinných částí pro rostliny oddělující vzduch, plynovody a jakékoli zpracování, které vyžaduje dodávku plynu při konstantním vysokém tlaku.

Jak funguje proces komprese odstředivého plynu?

U typu komprese plynu se proces odstředivého plynu spoléhá na princip odstředivé síly, která urychluje a stlačuje plyny. Hlavním fungováním odstředivého plynového kompresoru je převést mechanickou energii vyvíjenou rotujícím oběžkem na rychlost nebo kinetickou energii a později je rychlost přeměněna na tlak různými složkami, jako je difuzor a obličkové pouzdro.

Zrychlení plynu pomocí odstředivé síly

Plyn v současné době vstupuje do kompresoru směřujícího k oběžnému oběžmu, který se otáčí. Čepele oběžného kola se rychle otáčí a způsobují zrychlení aplikací kinetické energie na částice plynu, což vede k vysoké rychlosti způsobené odstředivými silami v důsledku rotace oběžného kola.

Změna kinetické energie na tlak

Po oběžném místě je plyn namířen směrem k sekci difuzoru určeného ke zpomalení rychlosti plynu. Jak se rychlost plynu snižuje, kinetická energie se stává tlakovou energií. To tedy určí úroveň komprese vyžadovaná, zatímco bude co nejúčinnější.

Nasměrování toku a stabilizace

Volute se efektivní pro řízení tlakového plynu v celém systému. Volute může hladce nasměrovat stlačený vzduch do bodu vypouštění bez ztráty průtoku a tlaku. Proto plyn ponechává kompresor při tlaku potřebném pro průmyslové aplikace.

Jaké jsou výhody a nevýhody kompresorů odstředivých plynů?

Výhody odstředivých plynových kompresorů:

1. Odstředěné kompresory s vysokým průtokem
   jsou schopny manipulovat s velkým objemem plynu, což z nich činí ideální pro aplikace, které vyžadují vysoké průtoky, jako jsou plynovody a průmyslové zpracování.

2. Nepřetržitá komprese
   Tyto kompresory poskytují stabilní a kontinuální výstup, který je nezbytný v procesech vyžadujících konstantní tlak plynu, jako jsou rostliny separace vzduchu a systémy výroby energie.

3. Účinnost ve větších měřítcích
   odstředivých kompresorů je účinnější ve velkých aplikacích kvůli jejich schopnosti udržovat vysoké kompresní poměry a efektivně řídit tok plynů napříč různými stádii.

4. Minimální pulzace a vibrace
   Ve srovnání s recipročními kompresory, odstředivé kompresory produkují méně pulsu a vibrací, což vede k plynulejším operacím a nižším mechanickým opotřebení v průběhu času.

5. Kompaktní design
   s menším počtem pohyblivých částí ve srovnání s jinými typy kompresorů má odstředivé kompresory kompaktnější design, což usnadňuje integraci do stávajících systémů s omezeným prostorem.

Nevýhody kompresorů odstředivých plynů:

1. Nižší účinnost při nízkých průtokových rychlostech
   odstředivé kompresory jsou při provozu při nízkých průtocích méně účinné, protože jsou navrženy především pro aplikace s vysokým objemem, což vede ke ztrátám energie při operacích menšího měřítka.

2. Vyšší počáteční investice
   Návrh a komponenty odstředivých kompresorů mají tendenci být dražší předem ve srovnání s jinými typy kompresorů, jako jsou kompresory šroubů, což je může činit méně nákladově efektivní pro menší projekty.

Jaké jsou průmyslové aplikace kompresorů odstředivých plynů?

Centrifugální plynové kompresory se široce používají napříč různými průmyslovými odvětvími kvůli jejich schopnosti efektivně zvládnout velké objemy plynu. Níže jsou uvedeny klíčové průmyslové aplikace:

1. Ropný a plynárenský průmysl

Funkce:
V sektoru ropy a plynu se odstředivé kompresory používají ke zpracování a transportu zemního plynu, což poskytuje konzistentní tlak na potrubí a podporuje separace plynu a rafinace.

Aplikace:

• Komprese plynovodu na zemní plyn

• Oddělení a zpracování plynu

• Offshore platformy a ropné soupravy

Odstředivé kompresory v ropném a plynárenském průmyslu zajišťují, že zemní plyn může být přepravován na velké vzdálenosti při vysokém tlaku. Hrají také klíčovou roli v rostlinách separace plynu a pomáhají oddělit plyny, jako je metan, etan a propan pro další zpracování a použití.

2. Výroba energie

Funkce:
V elektrárnách se používají odstředivé kompresory ke stlačení vzduchu a dalších plynů, které se pak používají k řízení turbín v systémech výroby energie na plynu.

Aplikace:

• Kombinované elektrárny

• Kompresorové systémy plynové turbíny

• Komprese vzduchu pro spalovací procesy

Při tvorbě energie jsou odstředivé kompresory nezbytné pro zvýšení tlaku vzduchu nebo plynů, které paliují na turbíny. Tyto kompresory zvyšují účinnost elektráren zajišťováním konzistentního proudění vzduchu, což umožňuje efektivně fungovat a vyrábět elektřinu.

3. Chemické zpracování

Funkce:
Při chemickém zpracování se odstředivé kompresory používají k transportu plynů a udržování přesných hladin tlaku potřebného pro chemické reakce, což usnadňuje operace s vysokým objemem.

Aplikace:

• Kontrola chemické reakce

• Transport inertních plynů

• Produkce amoniaku a vodíku

V chemických rostlinách se odstředivé kompresory používají k pohybu velkého množství plynů, jako je vodík, dusík a amoniak. Udržováním stálého tlaku zajišťují, že chemické procesy probíhají bez přerušení, což je zásadní pro bezpečnost a účinnost při výrobě chemikálií.

4. Plody separace vzduchu

Funkce:
Odstředivé kompresory jsou kritické při separačních rostlinách vzduchu pro komprimaci a oddělení plynů, jako je kyslík, dusík a argon od vzduchu, což zajišťuje vysokou čistotu a spolehlivost.

Aplikace:

• Produkce kyslíku a dusíku

• Dodávka průmyslového plynu

• Kryogenní separace vzduchu

U rostlin separace vzduchu komprimují odstředivé kompresory atmosférický vzduch k nezbytnému tlaku pro kryogenní separaci. To umožňuje účinnou extrakci kyslíku, dusíku a argonu, které jsou nezbytné v lékařských, průmyslových a výrobních aplikacích.

5. Systémy HVAC

Funkce:
Odstředivé kompresory se používají ve rozsáhlých systémech vytápění, větrání a klimatizace (HVAC) k zajištění chlazení a řízení proudění vzduchu v komerčním a průmyslovém prostředí.

Aplikace:

• Velká komerční klimatizace

• Průmyslové chladicí systémy

• Chladicí systémy

V aplikacích HVAC se odstředivé kompresory používají k chlazení velkých budov, továren nebo datových center. Zajišťují, aby byl vzduch kondicionován účinně a efektivně, udržuje kontrolu teploty napříč obrovskými prostory a poskytuje pohodlí a provozní spolehlivost průmyslových procesů.

Řešení řešení pro kompresory odstředivých plynů

V mnoha průmyslových procesech jsou nezbytné odstředivé plynové kompresory, ale stejně jako všechny složité systémy se mohou setkat s problémy s výkonem. Níže jsou uvedeny běžné problémy a jejich řešení pro řešení problémů:

1. Nízký tlak vypouštění

Příčina:
To může být způsobeno opotřebovaným nebo poškozeným oběžným oběžným proudem, nedostatečným průtokem plynu nebo úniky v systému.

Řešení:

• Zkontrolujte oběžné kolo: Zkontrolujte opotřebení nebo poškození čepelí oběžného kola a v případě potřeby vyměňte.

• Zkontrolujte úniky: Prohlédněte si těsnění, těsnění a další části, zda netěsné, což může vést k poklesu tlaku.

• Ověřte průtok plynu: Zajistěte, aby příjem plynu nebyl blokován nebo omezen, což umožňuje správný tok.

2. Nadměrné vibrace

Příčina:
Vibrace mohou být způsobeny nevyváženými komponenty, nesprávné vyrovnání nebo mechanickým opotřebením.

Řešení:

• Zkontrolujte zarovnání: Ujistěte se, že oběžné kolo, hřídel a motor jsou správně zarovnány. Nesrovnanost může způsobit nadměrné vibrace.

• Rotační části vyvážení: Zkontrolujte oběžné kolo a další rotující komponenty pro rovnováhu a v případě potřeby je vyměňte nebo znovu nahraďte.

• Zkontrolujte ložiska: Prozkoumejte opotřebení ložisek kompresoru a v případě potřeby vyměňte.

3. Vysoká spotřeba energie

Příčina:
Vysoká spotřeba energie může být způsobena přetížením, ucpaným vstupem nebo nefunkčními ventily.

Řešení:

• Zkontrolujte přetížení: Ujistěte se, že kompresor nefunguje nad rámec jeho specifikací návrhu.

• Zkontrolujte vstupní filtry: Vyčistěte nebo vyměňte všechny ucpané vstupní filtry, které by mohly omezit proudění vzduchu.

• Vyhodnoťte ventily: Zkontrolujte vstupní a vypouštěcí ventily pro správný provoz a zajistěte, aby nefungovali nebo netěšili.

4. Přehřátí

Příčina:
Pokud chladicí systém nefunguje správně, může dojít k přehřátí, což vede ke zvýšení teploty kompresoru.

Řešení:

• Zkontrolujte systém chlazení: Zkontrolujte správný provoz chladicího systému, včetně hladiny chladicí kapaliny a výměníku tepla.

• Komponenty čistého chlazení: Zajistěte, aby jakékoli chladicí cívky nebo ventilátory byly čisté a nerušené, což umožňuje efektivní rozptyl tepla.

5. Nízká účinnost nebo špatná komprese

Příčina:
To by mohlo být výsledkem nesprávného nastavení kompresoru, špinavých komponent nebo problémů s difuzorem a obličkou.

Řešení:

• Nastavení kontroly: Ověřte, zda kompresor pracuje v rámci doporučeného nastavení výrobce pro tlak, tok a rychlost.

• Zkontrolujte difuzor a pouzdro: Vyčistěte a zkontrolujte difuzor a obal s volutem na opotřebení nebo poškození. Jakékoli překážky mohou snížit účinnost komprese.

Referenční zdroje

Odstředivý kompresor