Centrifugálny plynový kompresor: princíp práce, komponenty, procesy, aplikácie

Ak ste niekedy premýšľali o tom, ako by priemyselné odvetvia mohli prepravovať plyn vo veľkom pri vysokom tlaku, možno by ste mali zvážiť odstredivé kompresory plynu. Tieto vysoko rozvinuté stroje sa uvádzajú do činnosti vždy, keď je potrebné presunúť obrovské množstvo plynu z jedného miesta na druhé pod tlakom odstredivou silou.

Od ropného a plynárenského priemyslu po výrobu energie majú odstredivé kompresory rozsiahle aplikácie vo svojich rôznych odvetviach. Tento článok sa zameriava na vnútornú stranu na to, ako fungujú odstredivé kompresory plynu, ich komponenty, procesy, priemyselné aplikácie a metódy riešenia problémov, ktoré vám poskytnú úplný prehľad o ich relevantnosti a schopnostiach.

Čo je odstredivý kompresor plynu?

Kompresor odstredivého plynu je typ dynamického kompresora zvyšujú tlaky plynu prostredníctvom kinetickej energie poskytovanej plynom rotujúcou čepeľou obežného kolesa. Keď plyn vstúpi do kompresora, odstredivka ju privádza smerom von z obežného kolesa, čo cez ňu zrýchľuje plyny. Takéto vysokorýchlostné plyny prechádzajú difúzorom, v ktorom sa kinetická energia premení na tlak.

Definícia kompresných systémov odstredivého plynu

Kompresory odstredivých plynov sú povinné prenášať energiu ako kinetickú energiu na plyn, aby sa zrýchlila pomocou odstredivej sily z rotujúcich obežníkov. Vzrušujúci plyn potom opúšťa obežné koleso s vysokou hybnosťou a je rozptýlený pri tejto rýchlosti; Jeho výstupná rýchlosť sa zníži, čím sa zvyšuje vysoký malý tlak plynu. Toto je veľmi efektívny proces pre aplikácie, ktoré si vyžadujú veľké objemy komprimovaného plynu.

Preskúmanie komponentov odstredivého kompresora plynu

Hlavnými komponentmi odstredivého plynového kompresora je obežné kolesá, ktoré jeho pohybom urýchľuje plyn; difúzor, ktorý premieňa kinetickú energiu na tlak; puzdro volutu, ktoré zhromažďuje plyn z obežného kolesa; a rotujúci hriadeľ. Orštečko je pevne pripevnené k rotujúcemu hriadeľu, namontované zliatinové materiály Tantalum-Tungsten pre nedistupnú elektrickú prevádzku.

Obežná kancelária

Oprnutie je hlavným rotačným prvkom kompresora zodpovedného za urýchlenie prietoku plynu. Transformuje mechanickú energiu z pomocného motora napájaného z pomocného motora na kinetickú energiu, takže pohybujúci sa plyn pri rotácii zvýši rýchlosť.

Difúzor

Difúzor je súčasťou plynového kompresora, ktorý spomaľuje vysokorýchlostný plyn a zanecháva obežné koleso pri premene tejto kinetickej energie na tlakovú energiu úmerne do statického tlaku, ako je vyžadovaná skôr na účinnú kompresiu ako na disperziu.

Puzdro

Volute puzdro je neférická dutina v tvare špirály na rozdelenie a smerovanie toku cez systém. Plyn prechádza každou oblasťou postupne, takže môže v kryte ubytovať tlaky rovnomerne, čo umožňuje plynulejší prechod energie.

Hriadeľ

Hriadeľ spája obežné kolesá a motor, ktorý poskytuje energiu z motora k obežnému kolesu, čo umožňuje rotáciu obežného kolesa. Je to tiež jedna z najdôležitejších častí prenosu energie z jedného konca na druhý, aby rýchlosť kompresora mohla zostať vysoká.

Pochopenie kompresorov odstredivého plynu v priemyselnom používaní

Centrifugálne plynové kompresory sa uplatňujú v priemyselnom priemysle ropy a plynu, generácie energetiky a chemického spracovania. Centrifugálne plynové kompresory sú veľmi účinné pre veľké objemy plynu, pričom pri udržiavaní kontinuálneho tlaku dosahujú rýchlosti s vysokým prietokom. Preto je jednou z povinných častí pre rastliny oddeľujúce vzduch, plynovody a akékoľvek spracovanie, ktoré potrebuje dodávanie plynu pri konštantnom vysokom tlaku.

Ako funguje proces kompresie odstredivého plynu?

V type kompresie plynu sa proces odstredeného plynu spolieha na zásadu odstredivej sily, ktorá zrýchľuje a komprimuje plyny. Hlavným fungovaním odstredivého kompresora plynu je previesť mechanickú energiu vyvíjanú rotujúcou obežníkom na rýchlosť alebo kinetickú energiu a neskôr sa rýchlosť premieňa na tlak rôznymi komponentmi, ako je napríklad difúzor a volulové puzdro.

Zrýchlenie plynu pomocou odstredivej sily

Plyn v súčasnosti vstupuje do kompresora nasmerovaný na obežné koleso, ktoré sa otáča. Čepele obežného kolesa sa rýchlo otáčajú a spôsobujú zrýchlenie pomocou kinetickej energie na častice plynu, čo vedie k vysokej rýchlosti spôsobenej odstredivými silami v dôsledku rotácie obežného kolesa.

Zmena kinetickej energie na tlak

Po obežnom obehu je plyn nasmerovaný na sekciu difúzora navrhnutej na spomalenie rýchlosti plynu. Keď sa rýchlosť plynu znižuje, kinetická energia sa stáva tlakovou energiou. To teda určí úroveň kompresie, ktorá je potrebná, pričom bude čo najefektívnejšia.

Smerovanie toku a stabilizácie

Volute sa stane účinným na nasmerovanie tlakového plynu v celom systéme. Volute môže nasmerovať stlačený vzduch do bodu výtoku hladko bez straty prietoku a tlaku. Preto plyn opúšťa kompresor pod tlakom potrebným pre priemyselné aplikácie.

Aké sú výhody a nevýhody odstredivých kompresorov plynu?

Výhody odstredivých kompresorov plynu:

1. Vysoké prietokové rýchlosti
   centrifugálnych kompresorov sú schopné zvládnuť veľké objemy plynu, vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie, ktoré si vyžadujú vysoké prietokové rýchlosti, ako sú plynové potrubia a priemyselné spracovanie.

2. Nepretržitá kompresia
   Tieto kompresory poskytujú stabilný, nepretržitý výstup, ktorý je nevyhnutný v procesoch vyžadujúcich konštantný tlak plynu, ako sú rastliny separácie vzduchu a systémy výroby energie.

3. Účinnosť vo väčšom mierke odstredivky
   kompresorov sú účinnejšie vo veľkých aplikáciách kvôli ich schopnosti udržiavať vysoké kompresné pomery a efektívne riadiť prietok plynov vo viacerých fázach.

4. Minimálne pulzácie a vibrácie
   v porovnaní s recipročnými kompresormi, odstredivé kompresory produkujú menej pulzácií a vibrácií, čo vedie k plynulejším operáciám a nižšiemu mechanickému opotrebeniu v priebehu času.

5. Kompaktný dizajn
   s menším počtom pohyblivých častí v porovnaní s inými typmi kompresorov, odstredivé kompresory majú kompaktnejší dizajn, čo uľahčuje integráciu do existujúcich systémov s obmedzeným priestorom.

Nevýhody odstredivých kompresorov plynu:

1. Nižšia účinnosť pri nízkych prietokových rýchlostiach
   centrifugálnych kompresorov je pri prevádzke pri nízkych prietokoch menej účinná, pretože sú navrhnuté predovšetkým pre vysokozvalné aplikácie, čo vedie k stratám energetiky v menšom rozsahu.

2. Vyššia počiatočná investícia
   Dizajn a komponenty odstredivých kompresorov majú tendenciu byť drahšie v porovnaní s inými typmi kompresorov, ako sú skrutkové kompresory, čo ich môže spôsobiť menej nákladovo efektívne pre menšie projekty.

Aké sú priemyselné aplikácie odstredivých kompresorov plynu?

Centrifugálne plynové kompresory sa široko používajú v rôznych odvetviach kvôli ich schopnosti efektívne zvládnuť veľké objemy plynu. Nižšie sú uvedené kľúčové priemyselné aplikácie:

1. Ropný a plynárenský priemysel

Funkcia:
V ropnom a plynárenskom sektore sa odstredivé kompresory používajú na spracovanie a prepravu zemného plynu, zabezpečujú konzistentný tlak na potrubia a podporujú procesy separácie a rafinácie plynu.

Aplikácie:

• Kompresia plynovodu zemného plynu

• Oddelenie a spracovanie plynu

• Pobrežné plošiny a ropné súpravy

Centrifugálne kompresory v ropnom a plynárenskom priemysle zabezpečujú, aby sa zemný plyn mohol prepravovať na veľké vzdialenosti pri vysokom tlaku. Zohrávajú tiež rozhodujúcu úlohu v závodoch na separáciu plynu a pomáhajú oddeliť plyny, ako je metán, etán a propán, pri ďalšom spracovaní a používaní.

2. Generovanie energie

Funkcia:
odstredivé kompresory sa používajú v elektrárňach na komprimovanie vzduchu a iných plynov, ktoré sa potom používajú na pohon turbín v systémoch výroby energie spaľovaného plynom.

Aplikácie:

• Elektrárne v kombinovanom cykle

• Kompresorové systémy plynových turbín

• Kompresia vzduchu pre procesy spaľovania

Pri výrobe energie sú odstredivé kompresory nevyhnutné na zvýšenie tlaku vzduchu alebo plynov, ktoré podporujú turbíny. Tieto kompresory zvyšujú účinnosť elektrární tým, že zabezpečujú konzistentné prúdenie vzduchu, čo umožňuje turbínami efektívne fungovať a vyrábať elektrinu.

3. Chemické spracovanie

Funkcia:
Pri chemickom spracovaní sa odstredivé kompresory používajú na prepravu plynov a na udržanie presných hladín tlaku potrebných na chemické reakcie, ktoré uľahčujú veľkoobjemové operácie.

Aplikácie:

• Chemická reakcia

• Prepravy inertných plynov

• Amoniak a výroba vodíka

V chemických rastlinách sa odstredivé kompresory používajú na pohyb veľkého množstva plynov, ako je vodík, dusík a amoniak. Udržiavaním stabilného tlaku zabezpečujú, aby chemické procesy pokračovali bez prerušenia, čo je rozhodujúce pre bezpečnosť a účinnosť pri výrobe chemikálií.

4. Vzduchové závody

Vlastnosť:
odstredivé kompresory sú kritické v rastlinách separácie vzduchu na kompresiu a oddelenie plynov, ako je kyslík, dusík a argón od vzduchu, zabezpečujú vysokú čistotu a spoľahlivosť.

Aplikácie:

• Produkcia kyslíka a dusíka

• Dodávka priemyselného plynu

• Kryogénne oddelenie vzduchu

Vo vzduchových oddeleniach rastlín odstredivá kompresory komprimujú atmosférický vzduch do potrebného tlaku na kryogénnu separáciu. To umožňuje účinnú extrakciu kyslíka, dusíka a argónu, ktoré sú nevyhnutné v lekárskych, priemyselných a výrobných aplikáciách.

5. HVAC systémy

Funkcia:
odstredivé kompresory sa používajú pri rozsiahlom vykurovaní, vetraní a klimatizačných systémoch (HVAC) na zabezpečenie chladiaceho a riadenia prúdenia vzduchu v komerčných a priemyselných nastaveniach.

Aplikácie:

• Veľká komerčná klimatizácia

• Priemyselné chladiace systémy

• Chladiace systémy

V aplikáciách HVAC sa odstredivé kompresory používajú na chladenie veľkých budov, tovární alebo dátových centier. Zaisťujú, že vzduch je efektívne a efektívne podmienený, udržiavajú si kontrolu teploty v rozsiahlych priestoroch a poskytujú pohodlie a prevádzkovú spoľahlivosť pre priemyselné procesy.

Riešenia riešenia problémov pre odstredivé kompresory plynu

Centrifugálne plynové kompresory sú nevyhnutné v mnohých priemyselných procesoch, ale rovnako ako všetky komplexné systémy, môžu sa stretnúť s problémami s výkonom. Nižšie sú uvedené bežné problémy a riešenia riešenia problémov:

1. Nízky tlak

Príčina:
Môže to byť spôsobené opotrebovanými alebo poškodenými obežné obežné kolesá, nedostatočný prietok plynu alebo úniky v systéme.

Riešenie:

• Skontrolujte obežné kolesá: Skontrolujte opotrebovanie alebo poškodenie čepeľ obežného kolesa av prípade potreby vymeňte.

• Skontrolujte úniky: Preskúmajte tesnenia, tesnenia a ďalšie časti, či nie sú úniky, čo môže viesť k poklesu tlaku.

• Overte tok plynu: Uistite sa, že príjem plynu nie je blokovaný alebo obmedzený, čo umožňuje správny prietok.

2. Nadmerné vibrácie

Príčina:
Vibrácie môžu byť spôsobené nevyváženými komponentmi, nesprávnym vyrovnaním alebo mechanickým opotrebením.

Riešenie:

• Skontrolujte zarovnanie: Uistite sa, že obežné koleso, hriadeľ a motor sú správne zarovnané. Nesprávne zarovnanie môže spôsobiť nadmerné vibrácie.

• Vyváženie otáčajúcich častí: Skontrolujte, či obežné kolesá a ďalšie rotujúce komponenty pre vyváženie a podľa potreby ich vymeňte alebo znovu vyvážia.

• Skontrolujte ložiská: Preskúmajte opotrebenie ložísk kompresora av prípade potreby vymeňte.

3. Vysoká spotreba energie

Príčina:
Vysoká spotreba energie môže byť spôsobená preťažením, upchatým vstupom alebo nefunkčnými ventilmi.

Riešenie:

• Skontrolujte preťaženie: Uistite sa, že kompresor nefunguje nad rámec jeho konštrukčných špecifikácií.

• Skontrolujte vstupné filtre: Vyčistite alebo vymeňte všetky upchaté vstupné filtre, ktoré by mohli obmedziť prúdenie vzduchu.

• Vyhodnoťte ventily: Skontrolujte vstupné a vypúšťacie ventily pre správnu prevádzku a zaistite, aby nefungovali alebo netesovali.

4. Prehrievanie

Príčina:
Prehrievanie sa môže vyskytnúť, ak chladiaci systém nefunguje správne, čo vedie k zvýšeným teplotám kompresora.

Riešenie:

• Skontrolujte chladiaci systém: Skontrolujte správnu prevádzku chladiaceho systému vrátane úrovní chladiacej kvapaliny a výkonu výmenníka tepla.

• Čisté chladiace komponenty: Uistite sa, že akékoľvek chladiace cievky alebo ventilátory sú čisté a neobmedzené, čo umožňuje efektívny rozptyl tepla.

5. Nízka účinnosť alebo zlá kompresia

Príčina:
To by mohlo byť výsledkom nesprávnych nastavení kompresora, špinavých komponentov alebo problémov s puzdrom difúzora a volutu.

Riešenie:

• Skontrolujte nastavenia: Overte, či kompresor pracuje v rámci nastavení odporúčaných výrobcom pre tlak, prietok a rýchlosť.

• Skontrolujte difúzor a puzdro: Vyčistite a skontrolujte opotrebovanie alebo poškodenie difúzora a volutu. Akékoľvek prekážky môžu znížiť účinnosť kompresie.

Referenčné zdroje

Odstredivý kompresor