ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАГНЕТАТЕЛЬ.
Нагнетатель - центробежная компрессорная машина со степенью повышения давления более (1,1-1,15) и работающая без охлаждения газа в процессе сжатия, при степени сжатия менее 1,1 - вентилятор, при охлаждении газа в процессе сжатия - компрессор.
Все двухступенчатые нагнетатели - полнонапорные, большинство двухкорпусные. Все одноступенчатые, как правило, неполнонапорные, однокорпусные, хотя есть примеры одноступенчатых, полнонапорных: Н16-76-1,44 (ГТН-16).
Классификация нагнетателя
Типы нагнетателей: Осевые
Центробежные
1. По степени повышения давления (полнонапорный, неполнонапорный). Степень сжатия 1.45- 1.55 полнонапорный, степень сжатия до 1.25 неполнонапорный.
2. По количеству ступеней или рабочих колес. Делятся на одноступенчатые и двухступенчатые.
3. По конструкции проточной части и ее корпусных деталей.
4. По типу привода (электропривод, газотурбинный привод).
Состав нагнетателя.
Принципиальная схема проточной части любого нагнетателя содержит следующие основные узлы:
1. Конфузор входной (для ускорения потока газа с целью его безударного входа в рабочее колесо). Его роль, как правило, играет сужение подводящего трубопровода перед фланцем всаса нагнетателя.
2. Улитка - преобразует радиальный поток газа (на входе) в кольцевой для подвода к рабочему колесу.
3. Рабочее колесо - единственная деталь нагнетателя, которая своими лопатками передает кинетическую энергию потоку газа.
4. Диффузор - преобразует кинетическую энергию газа (высокую абсолютную скорость газа на выходе из рабочего колеса) в давление (примерно 30% всего роста давления).
Повышение давления в центробежном компрессоре обеспечивается следующими факторами (эффектами).
1.Центробежный; связан с центробежной силой, совпадающей с направлением потока газа.
2.Статический диффузорный; (эффект в расширяющихся межлопаточных каналах) давление газа повышается и в рабочем колесе и в диффузоре, вследствие уменьшения относительной скорости на рабочем колесе и абсолютной скорости в диффузоре.
3.Динамический; связанный с ростом абсолютной скорости газа на выходе из рабочего колеса, которая преобразуется в статическое давление в диффузоре.
Первые два фактора реализуются на рабочем колесе, третий в диффузоре.
Рабочая характеристика центробежного компрессора.
Это взаимная связь основных параметров работы ЦБН. В технической документации приводятся рабочие характеристики нагнетателя в рабочей зоне. Рабочая зона ограничена слева зоной помпажа, а справа вентиляторным режимом. Полная рабочая характеристика ЦБН (смотреть диаграмму) имеет следующие точки и зоны.
Рабочая точка. Нагнетателя определяется только характеристикой газопровода; сам нагнетатель не может изменить её положение.
Рабочая зона. Вправо от 10%- линии по оси объемной производительности, то есть выше минимально допустимой производительности Qmin до минимально допустимой степени сжатия Emin. Именно эта зона дается в технической документации нагнетателя как его рабочая характеристика, но это не означает, что остальные режимы не существуют. В рабочей точке расход нагнетателя равен расходу потребителя, а перепад давления в нагнетателе (степень повышения давления) равен газодинамическому сопротивлению сети (магистрального газопровода).
В зависимости между перепадом давления и объёмной производительностью нагнетателя, обратно пропорциональна, нагнетатель может увеличить один из этих параметров, за счет уменьшения другого.
Критическая точка с зоной помпажа. Критическая точка характеризует максимальное давление газа, которое способен, развит ЦБН на данных оборотах. При уменьшении расхода газа в сети (растёт давление, то есть, напрессовываем трассу) рабочая точка нагнетателя всё дальше смешается влево вверх, по рабочей характеристике, приближаясь к критической точке. В этом случаи становится возможным «запирание» нагнетателя давлением в магистральном газопроводе. Возможен пульсирующий режим работы то в правой, то в левой части рабочей характеристики относительно критической точки. Производительность резко меняется, что приводит к изменению, по величине и направлению скорости потока газа на рабочем колесе. Такой режим сопровождается характерным гулом, вибрацией, ударами, что приводит к нагрузкам на роторе и происходит срабатывание реле осевого сдвига. Конструкция нагнетателя предельно нагружена. Происходит помпаж нагнетателя.
Помпаж нагнетателя – нерасчетный режим работы нагнетателя с пульсирующим изменением параметров (давление, температура) газового потока в проточной части, вызывающий сильные вибрации, газодинамические удары и толчки, приводящие к нерасчётным нагрузкам на роторе. Причина срыв потока газа с лопаток рабочего колеса в результате не расчётного режима расхода газа. Процесс не управляемый, скоротечный. Для исключения попадания в помпажную зону принят 10% запас по (помпажу) производительности, относительно критической производительности Qmin.
Причинами возникновения помпажа является изменения режима газопровода:
•колебания давления газа в газопроводе.
•влияние параллельно включенных, но более напорных (мощных) нагнетателей.
•неправильный или несвоевременной перестановки кранов в трубной обвязке нагнетателей.
Пути выхода из помпажной зоны:
•быстрый возврат в рабочую зону путём байпасирования.
•останов ГПА.
•аварийный останов ГПА от системы защиты (осевой сдвиг или заброс оборотов)
•скатывание в нулевой режим