ВВЕДЕНИЕ 14
1 Концевые уплотнения в центробежных компрессорах 16
1.1 Назначение и классификация 16
1.2 Сухие газодинамические уплотнения 19
2 Лабиринтные уплотнения в составе центробежного компрессора 22
2.1 Принцип действия лабиринтного уплотнения 22
2.2 Классификация лабиринтных уплотнений 23
2.3 Особенности эксплуатации лабиринтных уплотнений 24
2.4 Системы лабиринтных уплотнений с подводом затворного газа 25
3 Модернизация системы концевых лабиринтных уплотнений цилиндра
среднего давления многоступенчатого центробежного компрессора 27
3.1 О компрессорном агрегате 27
3.2 Штатная система концевых лабиринтных уплотнений 29
3.3 Модернизированная система концевых лабиринтных уплотнений
центробежного компрессора 31
4 Газодинамический расчет течения газов в модернизированной системе
уплотнения 34
4.1 Расчет параметров рабочего газа 34
4.2 Построение расчетных моделей 35
4.3 Построение конечно-элементной сетки 36
4.4 Задание граничных условий 38
4.5 Результаты расчетов 40
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 48
5.1 Расчет капитальных вложений 49
5.2 Расчет экономического эффекта от сокращения потребления
электроэнергии, отказа от впрыска керосина и сокращения простоя 52
5.3 Расчет эксплуатационных затрат и амортизационных отчислений 53
5.4 Амортизация основных средств и налог на имущество организации ... 53
5.5 Оценка экономической эффективности проекта 54
Заключение 55
6 Социальная ответственность 56
Введение 56
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 56
6.2 Производственная безопасность 58
6.3 Пожарная безопасность 64
6.4 Экологическая безопасность 68
6.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 69
Заключение 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
ПРИЛОЖЕНИЕ А 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
В ходе промышленной эксплуатации компрессорного оборудования нередко возникает необходимость проведения модернизации. Доработки проводят для достижения больших объемов производства или для уменьшения эксплуатационных расходов - оптимизации работы. Также проведение модернизаций может быть обусловлено требованиями безопасности.
Очень часто компрессорное оборудование задействовано в работе с опасными и взрывоопасными веществами, это делает сохранение герметичности одной из ключевых задач эксплуатации данных машин.
Допустимые утечки газов из рабочей части компрессоров либо минимальны, либо довольно часто равны нулю, это делает на мой взгляд самым важным узлом систему уплотнений, направленную на сохранение герметичности рубашки компрессора.
В настоящее время наиболее часто встречаются сухие газодинамические уплотнения, однако эксплуатация систем концевых ЛУ с использование барьерного газа тоже имеет место быть. Система концевых лабиринтных уплотнений с близким по принципу методом работы отражена в работе [1].
Методология подхода к проектированию и анализу работы лабиринтных уплотнений описана в работе [4].
В состав центробежного компрессора входят 3 цилиндра и 5 ступеней сжатия. Лабиринтные уплотнения выполнены ступенчато, чередованием гребней различной длины.
Для реализации намеченной цели были достигнуты следующие задачи:
■ проведен обзор разновидностей концевых уплотнений турбоагрегатов;
■ определена система лабиринтных концевых уплотнений с использованием барьерного газа, являющейся оптимальной для рассматриваемого компрессора;
■ произведен расчет параметров рабочего газа;
■ построена упрощенная геометрия области течения газа в ЛУ;
■ произведено CFD - моделирование течения газа в предлагаемых системах
уплотнений;
■ произведена оценка величины объемного расхода газов, поступающих в модернизированную систему ЛУ ЦСД и истекающих из нее через радиальные зазоры 0,35 мм и 0,5 мм.
При выполнении выпускной квалификационной работы была достигнута поставленная цель и выполнены намеченные задачи. Рассмотрена модернизация системы концевых лабиринтных уплотнений цилиндра среднего давления центробежного компрессора.
Произведен расчет параметров рабочего газа. Проведено моделирование течения газов в модернизированной системе концевых ЛУ ЦСД трехкорпусного центробежного компрессора. Расчет осуществлялся для лабиринтных уплотнений с радиальными зазорами в 0,35 и 0,5 мм. Определены объемные расходы газов, поступающих в модернизированную систему ЛУ ЦСД и истекающих из нее.
В результате моделирования процесса течения газов в модернизированной системе концевых лабиринтных уплотнений цилиндра среднего давления трехкорпусного многоступенчатого компрессора выяснилось, что радиальный зазор 0,35 мм позволит уменьшить попадание азота в машинный зал на 40% относительно радиального зазора в 0,5 мм.
Предложенная модернизация позволит избавиться от образования отложений в участках ЛУ. Модернизация узла уплотнений компрессора в комплексе с другими работами на всем производстве позволит увеличить межремонтный период с двух до четырех лет, тем самым сокращая затраты на проведение капитального ремонта и повышая количество продукции. Экономический эффект от проведения модернизации оценивается в 340 часов и 5653,61 тысяч рублей за 5 лет.
Использование модернизированной системы уплотнений в центробежном компрессоре обеспечивает утечку азота в машинный зал не более 13 м3 /ч при радиальном зазоре 0,35 мм. Надлежащий уровень воздухообмена обеспечит система приточно-вытяжной вентиляции, что исключит опасные концентрации газа в зоне эксплуатации компрессора.
