ВВЕДЕНИЕ 15
1 Общая информация о концевых уплотнениях, применяемых в
центробежных компрессорах 17
1.1 Назначение и классификация уплотнений 17
1.2 Сухие газодинамические уплотнения 20
2 Лабиринтные уплотнения в составе центробежного компрессора 23
2.1 Принцип действия лабиринтного уплотнения 23
2.2 Классификация лабиринтных уплотнений 24
2.3 Особенности эксплуатации лабиринтных уплотнений 26
2.4 Системы лабиринтных уплотнений с подводом затворного газа 27
3 Модернизация концевых лабиринтных уплотнений в составе
многоступенчатого центробежного компрессора 29
3.1 О компрессорном агрегате 29
3.2 Штатная система концевых лабиринтных уплотнений 31
3.3 Описание модернизированной системы концевых лабиринтных
уплотнений 33
4 Аналитический расчет величины протечек газа через участки лабиринтного
уплотнения 36
4.1 Методика расчета 36
4.2 Расчет параметров рабочего газа 36
4.3 Расчет параметров уплотнения цилиндра среднего давления (ЦСД) .... 37
4.4 Расчет параметров уплотнения цилиндра высокого давления (ЦВД) ... 56
4.6 Результаты расчетов протечек с учетом скругления гребней в 0,2, 0,5 и
1.5 мм 74
4.7 Анализ влияния величины скругления гребней на величину протечки
через участки лабиринтного уплотнения ЦВД 75
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение... 78
Введение 78
5.1 Капитальные вложения 78
5.2 Оценка экономической эффективности 86
Заключение 87
6 Социальная ответственность 88
Введение 88
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 88
6.2 Производственная безопасность 90
6.3 Пожарная безопасность 97
6.4 Экологическая безопасность 101
6.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 102
Заключение 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ А 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 10
Предприятия, эксплуатирующие компрессорные агрегаты, со временем сталкиваются с необходимостью проведения модернизации. Это может быть обусловлено производственной необходимостью, когда требуется качественно или количественно увеличить выпуск продукции, или же жесткими требованиями по охране труда, промышленной безопасности и экологии на опасном производственном объекте (ОПО).
Оборудование может работать с совершенно разными, по своим физико-химическим свойствам, веществами. Некоторые вещества могут представлять серьезную опасность для человека, поэтому существуют такие узлы как уплотнения, которые направлены на герметизацию внутренней рабочей части машины.
Уплотнения являются наиболее ответственным узлом для роторов турбомашин, где скорости вращения достаточно высоки, а утечки некоторых веществ допустимы в минимальном количестве, либо недопустимы вовсе. Несмотря на широкое распространение сухих газодинамических уплотнений, система концевых лабиринтных уплотнений с подведением буферного и затворного газа также может применяться при работе компрессора с агрессивными и взрывоопасными газами. Описание схожей системы концевых лабиринтных уплотнений описаны в работе [1].
Рассмотрению методологических подходов к задачам проектирования и исследования лабиринтных уплотнений посвящена работа [4].
Исследование величины протечек через лабиринтные уплотнения с помощью средств компьютерного моделирования отражено в работе [5].
Центробежный компрессор состоит из трех корпусов и пяти ступеней сжатия. Концевые лабиринтные уплотнения ступенчатого типа с выступами и чередующимися короткими и длинными гребнями.
В ходе выполнения поставленной цели были решены следующие задачи:
- рассмотрены конструкции концевых уплотнений центробежных компрессоров;
- подобрана оптимальная для данных условий эксплуатации система концевых лабиринтных уплотнений с подведением буферного и затворного газа;
- произведены аналитические расчеты величин протечек через участки лабиринтных уплотнений с радиальным зазором 0,35 и 0,5 мм;
- произведена оценка влияния радиуса скругления гребней в 0,2, 0,5 и 1,5 мм на величину протечки через участок уплотнения
В ходе выполнения диссертации был выполнен аналитический расчет величины протечек для системы концевых лабиринтных уплотнений с подведением буферного и затворного газа в составе трехкорпусного многоступенчатого центробежного компрессора. Расчет осуществлялся для лабиринтных уплотнений с радиальными зазорами в 0,35 и 0,5 мм и радиусами скругления гребней 0,2, 0,5 и 1,5 мм.
В результате проведения расчетов выяснилось, что, при использовании данной методики расчетов, величина протечки через лабиринтные участки с большим радиусом скругления гребней была больше, чем при аналогичных условиях, но с меньшими радиусами скругления. Для радиального зазора равного 0,35 мм разница в расходе газа через участок уплотнения с радиусом скругления гребней в 0,2 мм по сравнению с тем же участком, но со скруглением в 1,5 мм, составила около 52 %. Меньшая динамика роста 23% наблюдалась при радиальном зазоре равном 0,5 мм при тех же значениях радиусов скругления гребней
Разработанная система уплотнений позволит исключить образование отложений в участках лабиринтных уплотнений, что положительно скажется на межремонтном периоде компрессора. 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 ремонта оценивается в 340 часов и 180147,62 руб. за 4 года.
Использование модернизированной системы уплотнений в центробежном компрессоре обеспечивает утечку азота в машинный зал не более 18,6 м3/ч при радиальном зазоре 0,5 мм и радиусе скругления гребней
1,5 мм. Использование в машинном зале приточно-вытяжной системы вентиляции позволит обеспечить надлежащий уровень воздухообмена, исключая образование в рабочей зоне вредных и опасных концентраций газа.
