Газомотокомпрессор

Газомотокомпрессор.

ГПА состоит  из нагнетателя природного газа, привода  нагнетателя, всасывающего и выхлопного устройств (в случае газотурбинного привода), систем автоматики, маслосистемы, топливовоздушных и масляных коммуникаций и вспомогательного оборудования.  
 
ГПА различают: по типу нагнетателей — поршневые газомоторные компрессоры (газомотокомпрессоры) и ГПА с центробежными нагнетателями; по типу привода — ГПА с газовым двигателем внутреннего сгорания (газомоторные двигатели), с газотурбинным приводом, с электроприводом. ГПА с газотурбинным приводом, в свою очередь, подразделяются на агрегаты со стационарной газотурбинной установкой и с приводами от газотурбинных двигателей авиационного и судового типов.  
 
Поршневой газомоторный компрессор — ГПА, состоит из двухтактного или четырёхтактного газомоторного двигателя (или электродвигателя) и непосредственно соединённого с ним горизонтального поршневого компрессора. Подразделяются на агрегаты низкого, среднего и высокого давлений. Компрессоры низкого давления (0,3-2 МПа) используются главным образом на головных компрессорных станциях при транспортировке газа с истощённых месторождений и нефтяного газа с промыслов. Применяют их также на компрессорных станциях для подачи низконапорных искусственных горючих газов. Компрессоры среднего давления (2-5 МПа) работают в основном на промежуточных компрессорных станциях для увеличения пропускной способности газопроводов. Агрегаты высокого давления (9,8-12 МПа) устанавливают на компрессорных станциях для закачки газа в подземные хранилища. Газомотокомпрессоры высокоэффективны в условиях переменных мощностей и степеней сжатия свыше 1,3. Основные достоинства этих ГПА: надёжность в эксплуатации; длительный срок службы; способность работать в широком диапазоне давлений; возможность регулирования производительности за счёт изменения оборотов агрегатов и объёма т.н. вредного пространства в компрессорных цилиндрах, а также возможность создания больших давлений в них. Кпд современных газомотокомпрессоров до 40%.

 
ГПА с центробежным нагнетателем широко применяются  за рубежом на магистральных  газопроводах в качестве основных агрегатов; их также используют для работы в  качестве первой ступени сжатия на подземных хранилищах. Различают центробежные нагнетатели одноступенчатые (неполнонапорные) со степенью сжатия 1,23-1,25 и двухступенчатые (полнонапорные) -1,45-1,7. Центробежные нагнетатели характеризуются значительно большей, чем у поршневых компрессоров, производительностью (12-40 млн. м³/сутки). В них отсутствуют внутренние трущиеся части, требующие смазки (за исключением подшипников), создаётся равномерный (без пульсации) поток газа. Для их установки (в связи с малым весом и габаритами, а также уравновешенностью вращающихся частей) требуются меньшие помещения и сооружаются облегчённые фундаменты. При применении ГПА с центробежными нагнетателями вследствие их большой производительности упрощается технологическая схема компрессорных станций, уменьшается количество запорной арматуры и др. Недостаток неполнонапорных центробежных нагнетателей — необходимость включения в работу двух последовательно соединённых агрегатов для достижения степени сжатия газа 1,45-1,5. Это приводит к увеличенному расходу топливного газа в газотурбинной установке. Кпд агрегатов с центробежными нагнетателями до 29%, с регенератором тепла до 35%. Приводом ГПА служит газотурбинная установка или электродвигатель.

Газотурбинные установки авиационного (рис. 1) и судового типов отличаются (от стационарных) небольшими габаритами и массой, что позволяет осуществлять их окончательную сборку на заводах-изготовителях и поставлять на компрессорные станции в готовом виде. ГПА с приводом от установок авиационного типа выполняются в блочно-контейнерном варианте (рис. 2). Поставляются на компрессорные станции со встроенными в них системами пожаротушения и взрывобезопасности. В качестве электропривода в ГПА используют асинхронные двигатели мощностью 4500 кВт и синхронные от 4000 до 12500 кВт. Наибольшая эффективность применения ГПА с электроприводом достигается при расположении компрессорных станций не далее 300 км от линии электропередач.  
 
Для ГПА всех типов созданы системы автоматики, обеспечивающие пуск и работу агрегата в автоматическом режиме, защиту при возникновении аварийных режимов, сигнализацию о неисправностях и действии защит, контроль объёмной производительности нагнетателя, автоматическое поддержание заданной температуры и давления масла при аварийной остановке агрегата и др. 
 
 

Технические характеристики газомотокомпрессора

Стационарные  газомотокомпрессоры 8ГК и 10ГК имеют V - образный газовый двигатель внутреннего сгорания, шатуны которого соединены с коленчатым валом компрессора (см. рис. 3.). Топливом для двигателя служит перекачиваемый газ. Мощность компрессоров 8ГКМ достигает 220 кВт, а 10ГКМ - до 1100 кВт. Давление на выкиде соответственно типам компрессоров до 5 МПа и до 12,5 МПа, а подачи у основных типоразмеров этих компрессоров от 0,28 до 8,33 и от 0,58 до 10 м3/с.

Рис. 3. Газомоторный компрессор 10 ГК: 1 - станина; 2 - шатун; 3 - палец; 4 - шейка коленчатого вала; 5 - главный шатун;

6 - воздушный  патрубок; 7 - всасывающий клапан  продувочного насоса; 8 - поршневые  кольца продувочного насоса; 9 - поршень  продувочного насоса; 10 - peгyлятор  «мертвого» пространства компрессора; 11 - цилиндр компрессора; 12 - поршень; 13 - фонарная часть; 14 - продувочный  насос; 15 - крышка средника; 16 - полости  для продувания воздухом; 17 - силовой  цилиндр; 18 - поршень силового цилиндра; 19 - инжекторный клапан; 20 - свеча  зажигания; 21 - масляная полость поршня  силового цилиндра; 22 - выпускной  патрубок

Эти газомотокомпрессоры  имеют шифры типа 8ГКМ1/38 - 55. Цифры  в этом шифре обозначают: первая - число цилиндров двигателя, вторая - число ступеней сжатия, третья и  четвертая - давление газа на приеме и  нагнетании компрессора.

Каждый из этих компрессоров имеет около 20 типоразмеров на различные подачи и давления. База компрессора 8ГКМ (как и 10ГКМ) одна под все типоразмеры.

Основными деталями газомотокомпрессора являются: рама-картер, на которой базируются узлы компрессора; фонарная часть 13 для подсоединения  цилиндра компрессора к станине; цилиндр компрессора 11 с находящимся  в нем поршнем 12, штоком, сальником  и клапанами. 

В торце цилиндра компрессора располагаются детали системы регулирования 10. Шток поршня соединен с крейцкопфом, шатуном  компрессора 5 и коленчатым валом, через  который осуществляется связь с  приводящим двигателем.

В газомотокомпрессоре  на шейке коленчатого вала 4 размещается  шатун компрессора, соединенный  пальцами 3 с шатунами 2 двигателя. Через  патрубок 6 и всасывающий клапан продувочного цилиндра 7 воздух попадает в продувочный насос, который  имеет поршень 9, соединенный с  крейцкопфом. Продувочный насос  по каналам 16 подает воздух в цилиндры двигателя 17 для вытеснения продуктов  сгорания через выхлопной патрубок 22 и наполнения цилиндров воздухом перед подачей в них топлива  через инжекторный клапан 19. Смесь  топлива с воздухом в конце  сжатия воспламеняется с помощью  тока высокого напряжения, подаваемого  на свечу зажигания 20.

Газомотокомпрессоры запускаются энергией сжатого воздуха  и имеют несколько периодов, когда  надо включать и отключать некоторые  устройства. Для ручного управления пуск и остановка газомотокомпрессора  сложны. Поэтому часть периода  пуска автоматизирована. Перед пуском компрессора необходимо вручную  подать масло насосом масло к  движущимся и трущимся узлам. После  этого нажимается кнопка «Пуск», и  автоматический пуск производится в  следующем порядке:

Из пусковых баллонов в пусковое устройство (им оснащается часть цилиндров двигателя  компрессора) подается воздух, раскручивающий двигатель.

По мере повышения  давления масла включается зажигание (давление масла 0,02 МПа), подается топливный  газ (0,04 Мпа), включается защита (0,15 Мпа).

При достижении давления топливного газа 0,05...0,07 Мпа, прекращается подача сжатого воздуха.

При нагреве  масла до 25°С давление топливного газа поднимается до 0,3 МПа и подается воздух на систему регулировки частоты  вращения вала.

При нагреве  масла до 40...45°С и нагреве конденсата на выходе из двигателя до 57...60°С (машина прогрелась) устанавливают рабочий  режим компрессора; закрывается  перепуск и повышается давление сжатия газа. Эта операция выполняется кранами  с пневматическим приводом. 

Ремонт газомотокомпрессора  рассмотрим исходя из следующих неполадок.

Ненормальное повышение давления в какой-либо ступени вызывается неисправностью клапанов на следующей ступени.

Ненормальное повышение температуры сжимаемого газа может быть следствием неправильного распределения давления по ступеням или неисправностью системы охлаждения.

Неисправность системы охлаждения заключается в образовании накипи в водяных рубашках компрессора и в трубах холодильника.

Внезапное падение давления масла в циркуляционной системе смазки может быть вызвано: поломкой шестеренного насоса с внутренним зацеплением; разрывом маслопровода; поломкой пружины предохранительного клапана.

Постепенное падение давления в циркуляционной системе может быть обусловлено: засорением масляного фильтра или приемной сетки насоса; неплотностью предохранительного клапана; большой выработкой вкладышей подшипников скольжения; разжижением смазки вследствие перегрева.

Повышение температуры масла вызывается загрязнением масляного холодильника или повышением температуры движущихся частей компрессора вследствие их износа.

Резкий стук в цилиндре компрессора может быть следствием ряда неполадок: попадания куска пружины, обломка клапана между поршнем и крышкой; непосредственных ударов поршня о крышку; ослабления соединения поршня со штоком; ослабления поршневых колец в канавках поршня; ослабления соединения штока с крейцкопфом; попадания в цилиндр жидкости или чрезмерной смазки его; большого износа продувочного цилиндра или крейцкопфа и увеличенного зазора между ними; износа пальца крейцкопфа или разработки бронзовых втулок его; слабой посадки клапанов в гнездах цилиндра.

Снижение подачи компрессора является следствием негерметичности клапанов, износа поршневых колец, цилиндров или сальников.

Газомотокомпрессор не запускается или запускается с трудом. В этом случае необходимо проверить давление пускового воздуха; продуть линию пускового воздуха от конденсата, загрязняющего свечи; продуть газовую линию от воздуха; проверить, правильно ли установлено начало открытия клапанов воздухораспределителя; проверить, не заедают ли пусковые клапаны воздухораспределителя и не пропускает ли пусковой трубопровод; отрегулировать систему зажигания. Свечи зажигания должны быть сухими и иметь правильный зазор. Контакты магнето не должны быть обгоревшими, щетки изношенными.

Цилиндры, двигателя перегреваются, если пропускают поршневые кольца продувочного насоса; установлено позднее зажигание; засорен воздушный фильтр или загрязнены выхлопной коллектор и глушитель; недостаточно давление охлаждающей воды или на стенках рубашек охлаждения имеется накипь. Перегрев цилиндров обнаруживают по температуре выхлопных газов.повышенная дымность двигателя наблюдается в следующих случаях: велика подача масла лубрикатором в цилиндры двигателя и к газорегулирующему клапану; неисправен маслосбрасывающий клапан продувочного насоса; в ресивере и выхлопном тракте скопилось значительное количество несгоревшего масла.

Двигатель не принимает нагрузку, т. е. под нагрузкой уменьшаются обороты вала и ручной регулировкой натяжения пружины центробежного регулятора не удается довести частоту вращения до нормальной. В этом случае необходимо проверить давление топливного газа, систему зажигания, работу топливных клапанов, клапаны продувочных цилиндров, воздушные фильтры, состояние поршней и цилиндров двигателя.