Введение
1. Анализ вибрации компрессорных установок нефтегазового комплекса 9
1.1 Обзор используемых компрессоров нефтегазового промысла 9
1.1.1 Поршневые компрессоры нефтегазового комплекса 9
1.1.2 Центробежные компрессоры нефтегазового комплекса 13
1.1.3 Г азовые винтовые компрессоры нефтегазового комплекса 16
1.1.4 Передвижные компрессорные установки нефтегазового
комплекса 19
1.2 Причины колебаний компрессорных установок 21
1.2.1 Вибрация ротора компрессоров 21
1.2.2 Аэродинамический дебаланс узлов компрессоры 24
1.2.3 Заклинивание и износ механизмов компрессора 25
1.2.4 Пульсация газа и помпаж в компрессорных установках 26
1.2.5 Отличительные особенности вибрации некоторых видов
компрессоров 27
1.2.6 Определение уровня колебаний в центробежном
компрессоре 30
2 Патентно-информационный обзор 35
2.1 Анализ методов гашения вибраций компрессорных установок 35
2.2 Виды виброизоляторов компрессорных установок 42
2.2.1 Основные виды используемых виброизоляторов 42
2.2.2 Авторское свидетельство № 1670239. Амортизатор 45
2.2.3 Авторское свидетельство № 2305807. Резинометаллический
виброизолятор с подвижными элементами 46
3 Разработка вибродемпфирующего устройства для компрессорных установок 48
3.1 Проектирование конструкции вибродемпфирующего устройства
для компрессорных установок
Статистические данные показывают, что большое количество поломок и
аварий при эксплуатации оборудования вызвано повышенной вибрацией
механизмов. Среди источников технологических вибраций одно из основных
мест занимают мощные энергетические установки, такие как компрессоры.
Вибрации компрессоров вызывают нарушение целости коммуникаций,
обрывы фундаментных болтов, ускоренный износ компрессора (разрушение
подшипников, валов, вывод из строя электродвигателя) и могут стать причиной
разрушения стен компрессорной станции или соседних сооружений. Все эти
факторы влияют на технико-экономические показатели технологического
процесса.
Самым эффективным способом снижения уровня вибраций является
крепкое присоединение к виброактивному оборудованию большой
дополнительной массы (массивных фундаментов). Но это не всегда возможно и
целесообразно в виду тяжелых условий эксплуатации или потребности в
мобильности оборудования. С целью снижения амплитуды вибрации до уровня,
признанного допускаемым для данной установки, применяют устройства
гашения. Широко распространённые резиновые покрытия и пружинные
виброизоляторы из-за возросших требований к вибрации перестают
уудовлетворять требованиям, а конструкции виброзащитных устройств,
комбинирующих различные виды гасителей, нетехнологичны и дороги.
Актуальным становится вопрос создания виброгасителей простой и
технологичной конструкции, подходящей для эффективного гашения широкого
диапазона колебаний.
Целью работы является анализ вибрационных характеристик
компрессорных установок и разработка вибродемпфирующего устройства для
увеличения показателей надежности компрессорного оборудования.Для достижения поставленной цели исследования необходимо решить
следующие задачи:
1 осуществить обзор используемых компрессорных установок в
нефтегазовой отрасли;
2 рассмотреть причины снижения надежности компрессоров;
3 проанализировать колебания, действующие на компрессорное
оборудование;
4 изучить существующие методы виброзащиты;
5 выполнить обзор применяющихся демпфирующих устройств;
6 разработать вариант конструкции виброгасителя и оценить его
эффективность
В результате обзора используемых компрессорных установок в
нефтегазовой отрасли различных видов - поршневых, центробежных и
винтовых, была выявлена проблема повышенной виброактивности у данного
технологического оборудования.
Колебания, вызванные дебалансом ротора, аэродинамическим факторами,
заклиниваниями и износом механизмов и пульсациями газа, приводят к
вибрации на низких и средних частотах, которые негативно влияют на детали
компрессора, вызывая их ускоренный износ, что уменьшает техникоэкономические показатели оборудования и технологического процесса.
Методы виброзащиты, используемые в компрессорных установках в
настоящее время, включают в себя в основном локальные средства
виброизоляции – демпфирующие прокладки подшипников, различные
уплотнения межузловых соединений, резиновые покрытия фундаменты под
корпусом. Такие виброзащитные средства характеризуются узким диапазоном
гашения продольных и поперечных колебаний, и часто не соответствуют
удовлетворяемым требованиям снижения колебаний, в виду различных
режимов оборудования, дефектов, образовавшихся в следствии работы
компрессора и посторонних вибраций от присоединяемого оборудования.
Технические средства защиты от вибраций в виде различного рода
виброопор широко применяются для вибрирующих агрегатов сравнительно
небольшой массы с быстродвижущимися элементами малой массы.
Самым эффективным техническим средством снижения вибраций
являются вибродемпферы, принцип работы которых основан на уменьшении
уровня вибрации путем преобразования энергии механических колебаний в
тепловую. Однако существующие в настоящее время вибродемпферы созданы
для гашения определенного диапазона колебаний, зачастую малоэффективны,
обладая недостаточной демпфирующей способностью и поглощением.На основе этих тенденций, и выбранном методе демпфирования была
разработана виброопора с рядом сферических упругодемпфирующих
элементов, предназначенная для увеличения демпфирующих характеристик,
снижения негативного влияния продольных и поперечных колебаний на
компрессорное оборудование в широком диапазоне изменения режимов его
работы, увеличения надежности и ослабления динамических воздействий на
фундамент, присоединяемого оборудования и близлежащих конструкций
помещений, в которых может быть расположен компрессор.
