На суше и под водой: капсулированный компрессорный агрегат STC-ECO компании Siemens

• Скачать в формате PDF

В.В. Дурыманов, С.А. Леонтьев – ООО «Сименс»
В.В. Седов – ОАО «Газпром»

Отсутствие уплотнений, повышенная безопасность, увеличенное время безотказной работы, нулевые выбросы и периодичность техобслуживания 5 лет – таковы основные преимущества капсулированного компрессорного агрегата STC-ECO, созданного компанией Siemens.

Аббревиатура STC-ECO (Siemens Turbo Compressor, Electrical, Canned and Oil-free) означает «Турбкомпрессор Siemens с электроприводом в герметичной оболочке, без маслосистемы». Компрессоры мощностью 7,5; 10; 15 и 20 МВт строятся на единой технологической платформе и объединены одной общей концепцией. Данные агрегаты принципиально новой конструкции предназначены для надежного компримирования обычных, агрессивных и сильно загрязненных газов на удаленных месторождениях, морских платформах и на подводных промыслах.

Конструкция агрегата представляет собой пространственную раму, внутри которой размещаются модули систем обеспечения, единый герметичный корпус компрессора и электропривода с единым ротором на магнитных опорах.

Такая конструкция позволила исключить систему смазочного масла и торцевые уплотнения, что повысило надежность работы агрегата, увеличило период технического обслуживания до 5 лет, а также обеспечило соответствие самым жестким требованиям эксплуатации.

Снижение стоимости разведки, добычи и транспорта газа на труднодоступных месторождениях, а также на шельфовых нефтегазовых промыслах, расположенных в неблагоприятных географических условиях, остается предметом глубокого обсуждения специалистов нефтегазовой отрасли на всех уровнях. Фактически вопрос сводится к тому, насколько это возможно при современном уровне компрессорных технологий.

Для ответа на этот вопрос специалистам Siemens пришлось глубоко изучить опыт работы различных компаний нефтегазовой отрасли по всему миру, а также их требования, предъявляемые к оборудованию и условиям его эксплуатации.

Фактически стоимость разведки углеводородных ресурсов, обустройства месторождений и эксплуатации технологических систем на удаленных и труднодоступных месторождениях – огромна. Это тем более справедливо для проектов на шельфе. Ключевым фактором для достижения экономической эффективности в таких условиях является надежность работы основного технологического оборудования, достаточная для обеспечения непрерывной эксплуатации в течение не менее пяти лет.

Применяемые до настоящего момента системы внутрипромыслового сбора газа на морском дне представляют собой «статичные» конструкции, не включающие в себя вращающееся оборудование. Однако для подводного компримирования газа и его транспорта на дальние расстояния или с больших глубин требуются высокоскоростные машины – центробежные компрессоры с электроприводами, системами охлаждения, средствами управления и т.д. Все это значительно усложняет промысловые системы, размещаемые под водой.

Применение обычного компрессорного оборудования в таких условиях невозможно. Единственным решением является использование герметичного компрессорного агрегата со встроенным электроприводом. Перспективность этого направления понимают многие производители комплектного оборудования: десятки герметичных компрессорных агрегатов уже доказали свою работоспособность в условиях береговых систем сбора, транспорта, распределения и хранения газа. Однако все эти агрегаты работают только со специально подготовленным и очищенным природным газом. В реальных же условиях добычи проходящий через компрессор газ содержит всевозможные виды примесей, включая воду и конденсат, сероводород и другие соединения серы, ванадий, калий, ртуть и еще полтаблицы Менделеева, а также камни, песок и прочие абразивные включения и коррозионно-активные агенты.

В герметичных компрессорных агрегатах в качестве охлаждающей среды электропривода используется компримируемый газ, частично отбираемый после первой ступени сжатия и направляемый обратно на вход компрессора. Такая схема показала свою надежность только при работе с хорошо подготовленным газом, прошедшим глубокую очистку.

При добыче углеводородов использовать такой способ без особых мер предосторожности невозможно. Неочищенный газ из устьевой обвязки вызывает быстрое образование отложений на горячих частях двигателя, что выводит его из строя, подвергает обмотки статора неизбежному риску короткого замыкания, приводит к отказам магнитных подшипников.

Концепция Siemens

Для решения данной проблемы компания Siemens в несколько этапов создала принципиально новый агрегат. Внутри пространственной рамы размещаются модули систем обеспечения, единый герметичный корпус компрессора и электропривода с общим ротором на магнитных опорах.

Секция частотно регулируемого электропривода располагается в верхней части агрегата, а сам компрессор – непосредственно под ним. Электропривод и компрессор имеют единый монолитный вал, установленный в двух герметичных радиальных активных магнитных опорах, причем верхняя скомпонована с осевым магнитным подшипником. Все активные электромагнитные подшипники герметически изолированы от рабочего газа.

Единый герметичный корпус и применение магнитных подшипников позволяют исключить из конструкции газовые уплотнения вала и систему масляной смазки – два компонента, наиболее влияющие на показатели надежности агрегата.

Секция компрессора, выполненная по типу «баррель», включает наружный прочный герметичный корпус с радиальным фланцевым разъемом на болтовых соединениях и внутренний корпус проточной части с ротором и рабочими колесами. При использовании компрессорных агрегатов на суше или на морских платформах фланцевый разъем обеспечивает выемку секции электропривода и проточной части компрессора без демонтажа трубопроводов, входного и выходного патрубков. При подводном применении агрегата радиальный фланец разъема корпуса исключается, так как стратегия эксплуатации и технического обслуживания предполагает, что модуль компрессора будет подниматься со дна целиком.

Освоенные размерности наружных корпусов и проточных частей компрессора позволяют устанавливать на валу до шести рабочих колес друг за другом или в сдвоенной конфигурации. Это относится к модели LP, рассчитанной на низкие давления. В модели HP, предназначенной для работы на высоких и очень высоких давлениях, вал компрессора и вал двигателя выполнены раздельно, соединены между собой муфтой, и в конструкцию введены две дополнительные активные электромагнитные опоры вала. Это позволило увеличить количество рабочих колес компрессора до восьми, оставаясь полностью в пределах жестких требований роторной динамики.

Лобовые части статорных обмоток асинхронного двигателя имеют изгибы под углом 90°, таким образом длина вала максимально используется под секцию компрессора, что снижает ограничения по размеру и количеству рабочих колес.

Медные обмотки короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя вложены и зафиксированы внутри вала и имеют специальное защитное покрытие – это позволяет им безопасно соприкасаться с неочищенным газом внутри корпуса компрессорного агрегата.

Первичным рабочим телом первого контура охлаждения статора электродвигателя выбран компримируемый газ без какой-либо подготовки, отбираемый после первой ступени компрессора.

К сожалению, в настоящее время для изоляции обмоток электропривода и металлических частей магнитных опор не производится лак, обладающий долговременной стойкостью к агрессивной среде. Это учитывалось при подходе к конструированию агрегата: «любые элементы электрических систем должны быть изолированы от негативного воздействия неочищенного газа».

Именно поэтому статор электропривода отделен от прямого воздействия неочищенного газа специальным изолирующим «стаканом», а активные электромагнитные подшипники заключены в герметичный кожух. Кроме того, охлаждение обмоток статора осуществляется отдельным рабочим телом вторичного охлаждающего контура, которое, в свою очередь, охлаждается при помощи внешнего водомасляного теплообменника. В качестве вторичного рабочего тела первого контура охлаждения используется стандартное трансформаторное масло Midel 7131.

Изолирующий стакан статора, который устанавливается в зазор между статором и ротором, представляет собой неметаллическую композитную оболочку, также предотвращающую образование вихревых токов. В настоящее время Siemens разработала и внедрила изолирующие стаканы второго поколения, базирующиеся на опыте работы компрессорного агрегата ECO-II.

Вторичное рабочее тело первого контура охлаждения (трансформаторное масло) используется в качестве первичного рабочего тела второго контура охлаждения. Для внешнего охлаждения масла используется холодная вода – пресная или морская, применяемая в качестве вторичного рабочего тела второго контура охлаждения. При эксплуатации компрессорных агрегатов на суше или на морских платформах внешнее охлаждение холодной водой не представляет проблемы, однако при использовании их под водой возможно засорение вторичного контура охлаждения отложениями органического происхождения.

В настоящее время Siemens в сотрудничестве с компанией FMC ведет расширенные исследования по оценке пригодности холодной воды во вторичном контуре охлаждения при подводном использовании компрессорных агрегатов STC-ECO.

На первом этапе герметичный компрессорный агрегат нового поколения доказал надежность своей работы в составе добывающих комплексов на суше и на морских платформах. На следующем этапе предусмотрена адаптация его конструкции для подводного применения, что, конечно, требует некоторых модификаций, но они, безусловно, не снижают надежности системы.

Siemens приступила к реализации своего первого проекта в данной области еще в 1999 году, когда компания NAM (принадлежащая на 50% Shell и на 50% Exxon) заказала первый компрессорный агрегат без торцевых уплотнений, с уменьшенной занимаемой площадью и увеличенными периодами между обслуживаниями. Данный агрегат предназначался для работы в условиях истощенного месторождения на суше без участия обслуживающего персонала.

Экономичный и экологически чистый компрессор ECO-II с асинхронным электроприводом мощностью 6,3 МВт и частотным регулированием в диапазоне от 30 до 105% номинальной частоты вращения 12200 об/мин был спроектирован для данного проекта с нуля. Компрессор ECO-II установлен на участке внутрипромыслового сбора газа Vries-4 в северной части месторождения Гронинген в Нидерландах – одного из крупнейших в мире газовых месторождений (входит в TOP 20).

Коммерческая эксплуатация герметичного капсулированного компрессорного агрегата нового поколения началась в ноябре 2006 года. Первоначально предусматривалась остановка агрегата для первой ревизии через шесть месяцев, в мае 2007 года, однако надежная работа машины полностью удовлетворяла эксплуатирующую организацию, и Siemens приняла решение о переносе срока первого регламентного обслуживания еще на полгода, что позволило NAM продолжать безостановочную эксплуатацию до конца года.

Инспекция, проведенная через год с момента запуска агрегата, показала, что все его компоненты находятся в отличном состоянии. Поэтому агрегат был собран без замены каких-либо узлов и передан эксплуатирующей организации для дальнейшей работы.

В апреле 2007 года компании Siemens и StatoilHydro подписали контракт на длительные эксплуатационные испытания подобного компрессора на береговом испытательном полигоне K-Lab с замкнутой циркуляционной системой, расположенном в г. Карсто (Норвегия).

Целью длительных испытаний агрегата в K-Lab является проверка надежности работы и подтверждение рабочих характеристик в самых тяжелых условиях эксплуатации. Программа испытаний включает работу агрегата с неочищенными и неподготовленными газами, добываемыми на морском месторождении, а также со специально приготовленной газовой смесью, имеющей высокое содержание конденсата и воды. Один из этапов испытаний предусматривает затопление компрессорного агрегата морской водой, выдержку в данном состоянии в течение суток, последующую продувку и запуск в работу.

Накопленный опыт эксплуатации в самых тяжелых условиях работы подтвердил преимущества капсулированных компрессорных агрегатов Siemens перед агрегатами традиционной конструкции:

•    Вертикальное расположение рабочей оси компрессорного агрегата STC-ECO позволяет сократить потребную площадь для установки примерно на 40%, по сравнению с обычными электроприводными редукторными компрессорами горизонтального расположения.

•    Компрессоры STC-ECO герметичного типа с частотно регулируемым электроприводом имеют единый ротор привода и компрессора – это существенно сократило металлоемкость трансмиссии, а также повысило эффективность процесса за счет исключения потерь на редукторе. Расположение секции электропривода в верхней части агрегата, а самого компрессора непосредственно под ним позволяет извлечь секцию привода вместе с проточной частью компрессора без отстыковки газопровода от входного и выходного патрубков компрессора, расположенных в нижней секции, а также трубопроводов обвязки компрессорного агрегата.

•    У компрессоров для подводного применения разъем агрегата по фланцу исключается, и весь модуль компрессора будет подниматься со дна для периодического обслуживания через интервалы не менее пяти лет. Наличие общего вала для электропривода и компрессора обеспечивает сокращение общего числа опор.

•    Верхний упорный осевой активный магнитный подшипник выполнен в едином корпусе с радиальным и заключен в тот же герметичный кожух, в результате сократилось количество узлов агрегата, а также снизились эксплуатационные затраты. Герметичный корпус и применение магнитных подшипников позволяют исключить систему газовых уплотнений и систему масляной смазки – т. е. тех двух основных компонентов, которые имеют максимальную склонность к отказам, приводящим к аварийным остановам агрегатов и снижению надежности и безотказности их работы.

•    Все модификации компрессорных агрегатов, как для применения на суше или морских платформах, так и под водой, базируются на стандартной секции с электроприводом. При этом проточная часть и ротор компрессора адаптируются под то или иное применение, обеспечивая необходимую гибкость при реализации проектов, что, в свою очередь, приводит к снижению общих издержек.

•    Конструкция агрегата STC-ECO исключает какие-либо специальные ограничения по применяемым материалам, размерам и количеству рабочих колес, таким образом, можно варьировать сочетание рабочих колес и их расположение в зависимости от характеристик газа и содержащихся в нем примесей.

•    Герметичность и стойкость к агрессивным средам компрессора STC-ECO позволяют применять его в условиях повышенных требований к безопасности и надежности, например, перед установками абсорбционной осушки газа или системами улавливания летучих компонентов скважин, таких как сероводород, ртуть, гелий и углекислый газ.

Развитие модельного ряда

Для покрытия всего диапазона производительности в целевых сегментах нефтегазовой и нефтехимической отраслей, где требуется компримирование неподготовленных и опасных газов, компания Siemens разработала два основных типоразмера STC-ECO: для низких давлений – LP и для высоких – HP. Основным отличием компрессорного агрегата HP является разделение монолитного единого вала на два и наличие в конструкции промежуточных опор между секциями электропривода и компрессора. Эти опоры оснащены радиальными активными магнитными подшипниками, которые защищены от рабочего газа изолирующими кожухами, как и торцевые опоры. Валы компрессора и электропривода соединены специальной муфтой.

Такое конструктивное решение позволяет увеличить число рабочих колес до восьми, тем самым доведя максимальное давление на нагнетании до 20 МПа. Кроме того, наличие соединительной муфты обеспечивает возможность отстыковки ротора компрессора для проведения обслуживания отдельно от секции электропривода.

Области применения

При наличии четырех различных классов мощности (от 7,5 до 20 МВт) компрессорный агрегат можно адаптировать по давлению и номинальной мощности под требования стандартных процессов компримирования неочищенного газа, применяемых при добыче, транспортировке и переработке газа. Области применения STC-ECO – истощенные месторождения, повторное сжатие попутного газа, сепарация газонефтяной смеси, газлифт, сбор газа, создание подпора и др., где традиционно существовали проблемы, связанные с низкой надежностью уплотнений.

Кроме того, в связи с тем, что STC-ECO имеют нулевой уровень выбросов, предполагается в дальнейшем использовать их в перерабатывающей промышленности, а именно – для компримирования опасных и токсичных газов, например остаточных газов в нефтехимической промышленности.

Перспективы

Совершенно очевидно, что уникальное решение, предложенное компанией Siemens, вызывает огромный интерес мировых лидеров нефтегазовой индустрии. Это понятно, поскольку добыча углеводородного сырья ведется во все более и более сложных условиях как в климатическом, так и социально-политическом плане. В этом случае использование компрессорного агрегата, отвечающего условиям его применения на удаленных площадках, в береговых и морских установках и в дальнейшем – под водой, становится едва ли не единственным способом обеспечить эффективную, рентабельную добычу углеводородов.

В настоящий момент Siemens ведет переговоры и заключает договоры с рядом крупных нефтегазовых компаний на поставку STC-ECO для опробования в специфических для той или иной компании условиях. Целью таких эксплуатационных испытаний является оценка применимости капсулированного компрессорного агрегата в будущих проектах, требующих принципиально нового и надежного компрессорного оборудования.

К числу таких проектов можно отнести разработку удаленных месторождений и освоение шельфа, которые проводят крупнейшие российские нефтегазовые компании. Так, применение STC-ECO в суровых арктических условиях, в том числе и для подводного обустройства месторождений, – реальный ответ на потребности столь сложных проектов.

На российском рынке Siemens и Газпром, как современные компании, осуществляющие инновационную политику и использующие самые передовые достижения, совместно прорабатывают возможность применения капсулированных компрессорных агрегатов в газовой отрасли. Так, в конце 2009 года для оценки перспектив дальнейшего использования STC-ECO был подписан двусторонний протокол о возможности применения технологии на конкретных объектах ОАО «Газпром». Стороны рассматривают различные варианты и предложения производителя.

Таким образом, можно констатировать, что продвижение принципиально новой технологии компрессорных агрегатов без системы уплотнений и систем смазки приобрело широкий резонанс, и в ближайшем времени при сжатии неподготовленных, агрессивных и опасных газов будут использоваться агрегаты, построенные в соответствии с концепцией, сформулированной при создании STC-ECO.

Компрессорная установка для сжатия попутного нефтяного газа | Производителя

Станция для компримирования (сжатия) попутного газа предназначена для компримирования газа непосредственно на месте эксплуатации и являются одним из самым актуальным оборудованием для нефтегазовой отрасли. Попутный газ – это смесь газов, выделяющаяся из углеводорода, состоящая из метана, этана, пропана и других компонентов.

Технология и пути утилизации ПНГ
Основная проблема при утилизации попутного нефтяного газа заключается в сложных и не всегда доступных способах утилизации. В некоторых странах до сих пор значительная часть попутного газа в связи со сложностями по его сбору и утилизации сжигается в газовых факелах. Однако такой метод характеризуется не только затратным энергопотреблением, но и выбросом большого количества газа в окружающую среду. На сегодняшний день в связи возрастающей значимостью защиты окружающей среды, все большее количество нефтяных компаний постепенно переходят на безопасные методы утилизации попутного газа. Кроме этого, несколько предприятий разработало специальное оборудование для сбора и безопасной утилизации газа.
Несмотря на то, что добыча газа из индивидуальных скважинах довольно ограничена, установки CompAirs осуществляют сбор, компримирование, передачу газа в передвижные станции для дальнейшего хранения и перевозки. Использование станций для сжатия и сбора ПНГ это залог безопасной, эффективной и экономичной работы.

Конструкция и система управления
Установка представляет собой блочный компрессорный агрегат, оснащенный системой охлаждения; эффективной системой преобразования частоты, управляемая посредством ПЛК и системой сбора данных.

Технические параметры

Модель	Произв- одитель- ность (м3/мин)	Давление на входе (мПа) (G)	Давление на выходе (мПа) (G)	Тип	Потреб- ляемая мощность(кВт)	Скорость вращения (об/мин)	Метод охла- ждения
UDM0.5/0.2-1.2	0.6	0.1-0.35	0.5-1.7	односту- пенчатый, масляное впрыскивание	11	1500	Воздушный
UDM1.0/0.2-1.2	1. 2	0.1-0.35	0.5-1.7		18.5	3000
UDM1.5/0.2-1.2	1.8	0.1-0.35	0.5-1.7		22	1500
UDM2.5/0.2-1.2	2.4	0.1-0.35	0.5-1.7		30	1500
UDM3.0/0.2-1.2	3.6	0.1-0.35	0.5-1.7		45	3000
UDM5.0/0.2-1.2	6	0.1-0.35	0.5-1.7		55	3000

Схожие названия
Компрессор для сжатия ПНГ | Компирирование попутного нефтяного газа | Передвижная установка для сжатия ПНГ

Газовый компрессор – Простая английская Википедия, свободная энциклопедия

Портативный воздушный компрессор для строительных работ

Газовый компрессор представляет собой механическое устройство, которое увеличивает давление газа за счет уменьшения его объема. Сжатие газа естественным образом увеличивает его температуру. Когда газ представляет собой воздух, машина называется воздушным компрессором .

Компрессоры похожи на насосы: оба увеличивают давление на жидкость, и оба могут транспортировать жидкость по трубе. Поскольку газы сжимаемы, компрессор также уменьшает объем газа. Жидкости относительно несжимаемы, поэтому основное действие насоса заключается в транспортировке жидкостей.

Существует множество различных типов газовых компрессоров. Две основные категории:

• Объемные компрессоры двух подкатегорий:
  • Поршневой
  • Поворотный
• Компрессоры Dynamic также с двумя подкатегориями:
  • Центробежный
  • Осевой

Наиболее важные типы в каждой из четырех подкатегорий обсуждаются ниже.

Компрессоры центробежные[изменить | change source]

Рис. 1: Одноступенчатый центробежный компрессор

В центробежных компрессорах используется лопастной вращающийся диск или крыльчатка в профилированном корпусе, чтобы нагнетать газ к ободу крыльчатки, увеличивая скорость газа. Секция диффузора (расширяющегося канала) преобразует энергию скорости в энергию давления. В основном они используются для непрерывной стационарной работы в таких отраслях, как нефтеперерабатывающие, химические и нефтехимические заводы и заводы по переработке природного газа. Их применение может быть от 100 л.с. (75 кВт) до тысяч лошадиных сил. С помощью нескольких ступеней они могут достигать чрезвычайно высокого выходного давления, превышающего 10 000 фунтов на кв. дюйм (69МПа).

Многие крупные предприятия по производству снега (например, горнолыжные курорты) используют этот тип компрессора. Они также используются в двигателях внутреннего сгорания в качестве нагнетателей и турбокомпрессоров. Центробежные компрессоры используются в небольших газотурбинных двигателях или в качестве конечной ступени сжатия газовых турбин среднего размера.

Компрессоры с диагональным или смешанным потоком[изменить | change source]

Диагональ или Компрессоры смешанного типа аналогичны центробежным компрессорам, но имеют радиальную и осевую составляющие скорости на выходе из ротора. Диффузор часто используется для поворота диагонального потока в осевом направлении. Диагональный компрессор имеет диффузор меньшего диаметра, чем эквивалентный центробежный компрессор.

Осевые компрессоры[изменить | изменить источник]

Анимация осевого компрессора.

Осевые компрессоры используют ряд вентиляторообразных вращающихся лопастей ротора для постепенного сжатия газового потока. Неподвижные лопасти статора, расположенные после каждого ротора, перенаправляют поток на следующий набор лопастей ротора. Площадь прохода газа через компрессор уменьшается, чтобы поддерживать примерно постоянное осевое число Маха. Компрессоры с осевым потоком обычно используются в устройствах с высоким расходом, например, в газотурбинных двигателях среднего и крупного размера. Они почти всегда многоступенчатые. За пределами расчетного отношения давления примерно 4: 1 для улучшения работы часто используется переменная геометрия.

Поршневые компрессоры[изменить | изменить источник]

Поршневые компрессоры используют поршни, приводимые в движение коленчатым валом. Они могут быть как стационарными, так и переносными, одноступенчатыми или многоступенчатыми, приводиться в движение электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания. Небольшие поршневые компрессоры мощностью от 5 до 30 лошадиных сил (л.с.) обычно используются в автомобильной промышленности и обычно используются в повторно-кратковременном режиме. Более крупные поршневые компрессоры мощностью до 1000 л.с. по-прежнему широко используются в крупных промышленных предприятиях, но их количество сокращается, поскольку они заменяются различными другими типами компрессоров. Давление нагнетания может варьироваться от низкого давления до очень высокого давления (> 5000 фунтов на квадратный дюйм или 35 МПа). В некоторых приложениях, таких как сжатие воздуха, многоступенчатые компрессоры двойного действия считаются наиболее эффективными из доступных компрессоров и, как правило, они больше, шумнее и дороже, чем сопоставимые роторные агрегаты. ^[1]

Винтовые компрессоры[изменить | изменить источник]

Ротационно-винтовые компрессоры используют два зацепленных вращающихся спиральных винта объемного вытеснения, чтобы нагнетать газ в меньшее пространство. Они обычно используются для непрерывной работы в коммерческих и промышленных целях и могут быть как стационарными, так и переносными. Их применение может быть от 3 л.с. (2,24 кВт) до более 500 л.с. (375 кВт) и от низкого давления до очень высокого давления (> 1200 фунтов на квадратный дюйм или 8,3 МПа). Их обычно можно увидеть с придорожными ремонтными бригадами, приводящими в действие пневматические инструменты. Этот тип также используется для нагнетателей многих автомобильных двигателей, поскольку он легко согласуется с мощностью всасывания поршневого двигателя.

Спиральные компрессоры[изменить | изменить источник]

Механизм спирального насоса

Спиральный компрессор , также известный как спиральный насос и спиральный вакуумный насос , использует две чередующиеся спиралевидные лопасти для перекачивания или сжатия жидкостей, таких как жидкости и газы. Геометрия лопасти может быть эвольвентой, архимедовой спиралью или гибридными кривыми. Они работают более плавно, тихо и надежно, чем другие типы компрессоров.

Часто один из витков закреплен, а другой вращается эксцентрично, не вращаясь, тем самым захватывая и перекачивая или сжимая карманы жидкости между витками.

Мембранные компрессоры[изменить | change source]

Мембранный компрессор (также известный как мембранный компрессор ) представляет собой вариант обычного поршневого компрессора. Сжатие газа происходит за счет движения гибкой мембраны вместо воздухозаборного элемента. Возвратно-поступательное движение мембраны приводится в движение стержнем и кривошипно-шатунным механизмом. Со сжимаемым газом соприкасаются только мембрана и корпус компрессора.

Мембранные компрессоры используются для водорода и сжатого природного газа (СПГ), а также в ряде других применений.

Разное[изменить | изменить источник]

Воздушные компрессоры, продаваемые и используемые широкой публикой, часто крепятся к верхней части резервуара для удержания сжатого воздуха. Имеются масляные и безмасляные компрессоры. Безмасляные компрессоры желательны, потому что без правильно спроектированного сепаратора масло может попасть в воздушный поток. Для некоторых целей, например, в качестве воздушного компрессора для дайвинга, даже небольшое количество масла в воздушном потоке может быть неприемлемо.

Закон Шарля гласит: «При сжатии газа температура повышается». Возможны три соотношения между температурой и давлением в объеме сжимаемого газа:

• Изотермический – газ остается при постоянной температуре на протяжении всего процесса. В этом цикле внутренняя энергия отводится из системы в виде тепла с той же скоростью, с которой она добавляется за счет механической работы сжатия. Изотермическому сжатию или расширению благоприятствуют большая поверхность теплообмена, небольшой объем газа или большой временной масштаб (т. е. небольшой уровень мощности). В практических устройствах изотермическое сжатие обычно недостижимо. Например, даже велосипедный насос для шин нагревается во время работы.
• Адиабатический – В этом процессе нет теплопередачи в систему или из системы, и вся совершённая работа добавляется к внутренней энергии газа, что приводит к повышению температуры и давления. Theoretical temperature rise is T ₂ = T ₁ · R _c ^{(( k -1)/ k ))} , with T ₁ and T ₂ в градусах Ранкина или кельвинах и k = отношение удельных теплоемкостей (примерно 1,4 для воздуха). Повышение соотношения воздуха и температуры означает, что сжатие не следует простому соотношению давления к объему. Это менее эффективно, но быстро. Адиабатическому сжатию или расширению способствуют хорошая изоляция, большой объем газа или короткий временной масштаб (т. е. высокий уровень мощности). На практике всегда будет определенное количество теплового потока, так как для создания идеальной адиабатической системы потребуется идеальная теплоизоляция всех частей машины.
• Политропный. Предполагается, что тепло может проникать в систему или выходить из нее, и что работа входного вала может проявляться как в виде повышенного давления (обычно полезная работа), так и в виде повышения температуры выше адиабатической (обычно потери из-за эффективности цикла). Таким образом, эффективность цикла представляет собой отношение повышения температуры при теоретическом 100-процентном (адиабатическом) уровне к фактическому (политропному).

Поскольку при сжатии выделяется тепло, сжатый газ необходимо охлаждать между ступенями, делая сжатие менее адиабатическим и более изотермическим. Промежуточные охладители вызывают конденсацию, что означает наличие водоотделителей со сливными клапанами. Маховик компрессора может приводить в действие охлаждающий вентилятор.

Например, в обычном компрессоре для дайвинга воздух сжимается в три этапа. Если каждая ступень имеет степень сжатия 7:1, компрессор может производить давление, в 343 раза превышающее атмосферное (7 x 7 x 7 = 343 атмосферы).

Газовые компрессоры используются в различных приложениях, где требуется либо более высокое давление, либо меньшие объемы газа:

• в трубопроводном транспорте очищенного природного газа для перемещения газа от места добычи к потребителю.
• на нефтеперерабатывающих заводах, заводах по переработке природного газа, нефтехимических и химических заводах и аналогичных крупных промышленных предприятиях для сжатия промежуточных и конечных газовых продуктов.
• в холодильном оборудовании и оборудовании для кондиционирования воздуха для перемещения тепла из одного места в другое в циклах хладагента: см. Парокомпрессионное охлаждение.
• в газотурбинных установках для сжатия всасываемого воздуха для горения
• при хранении очищенных или промышленных газов в небольшом объеме, баллонах высокого давления для медицинских, сварочных и других целей.
• во многих различных промышленных, производственных и строительных процессах для питания всех типов пневматических инструментов.
• в качестве среды для передачи энергии, например, для питания пневматического оборудования.
• в самолетах под давлением, чтобы обеспечить пригодную для дыхания атмосферу с давлением выше атмосферного.
• в некоторых типах реактивных двигателей (таких как турбореактивные и турбовентиляторные) для подачи воздуха, необходимого для сгорания моторного топлива. Мощность для привода компрессора воздуха для горения поступает от собственных турбин реактивного самолета.
• в подводном плавании с аквалангом, гипербарической оксигенотерапии и других устройствах жизнеобеспечения для хранения дыхательного газа в небольшом объеме, например, в баллонах для дайвинга.
• на подводных лодках для хранения воздуха для последующего использования в качестве плавучести.
• в турбокомпрессорах и нагнетателях для повышения производительности двигателей внутреннего сгорания за счет концентрации кислорода.
• на железнодорожном и тяжелом автомобильном транспорте для подачи сжатого воздуха для работы тормозов и различных других систем (дверей, стеклоочистителей, управления двигателем/коробкой передач и т. д.).
• в различных целях, таких как подача сжатого воздуха для наполнения пневматических шин.

1. ↑ Введение в промышленные системы сжатого воздуха

• Пневматика
• Насос
• Воздушный насос

Как работают компрессоры природного газа: видеообзор

Как работают компрессоры природного газа

Компрессоры природного газа работают путем механического повышения давления газа поэтапно (или ступенями), пока оно не достигнет желаемой точки подачи. Начальное давление и желаемое конечное давление определяют, сколько ступеней будет иметь компрессор.

В видео выше мы рассмотрим основные типы компрессоров природного газа, используемых в нашей отрасли, и объясним различия между компрессорами низкого и высокого давления.

Почему мы сжимаем газ?

Сжатие газа используется в каждом секторе нашей промышленности, когда обычно не существует условий для протекания различных процессов.

Производители сжимают природный газ по ряду причин.

• Разведка и добыча — производители часто используют компрессию для закачки газа обратно в скважину, чтобы облегчить подъем жидкости на поверхность. Они также используют его для сжатия газа низкого давления из резервуаров, устройств управления и другого оборудования, чтобы помочь избавиться от летучих выбросов (VRU).
   
• Средний поток — в среднем потоке сжатие используется для перемещения газа из одного места в другое по трубопроводу на несколько миль.
   
• Downstream — в секторе переработки и сбыта он помогает удалять жидкости в соответствии с потребительскими требованиями и требованиями безопасности.

Поршневой газовый компрессор

В нефтегазовой промышленности используются два основных типа компрессоров: поршневые и винтовые.

В поршневом компрессоре природного газа для сжатия газа используются поршни и принудительное вытеснение. Газ поступает в коллектор, течет в цилиндр сжатия, затем выпускается под более высоким давлением.

В видео мы показываем внутреннюю работу и путь потока 3-ступенчатого поршневого компрессора. Входной поток или «сторона всасывания» компрессора начинается с 30 фунтов на квадратный дюйм и 80 ° F. Он поступает во входной скруббер, и любая свободная жидкость выпадает. Поршневой компрессор имеет три ступени сжатия.

1. На первом этапе сжатия поршни будут сжимать газ до 155 фунтов на квадратный дюйм, а температура повысится до 260°F. Выходя из первой ступени, он попадает в интеркулер. Это охлаждает газ до 120 °F.

   
   При нагреве и охлаждении газа вместе со сжатием из газа выпадает больше жидкости. Отсюда он поступает в другой скруббер, чтобы жидкости могли выпадать.

2. Вторая стадия сжатия увеличивает давление до 490 фунтов на квадратный дюйм, а температура также нагревается до 270 ° F. оттуда он возвращается через охладитель, чтобы снова снизить температуру до 120 ° F. при большем давлении и охлаждении в последнем скруббере выпадет больше жидкости.
    
3. На третьей ступени сжатия достигается давление до 1200 фунтов на квадратный дюйм и 240 ° F. Опять же, горячий газ будет проходить через охладитель и выходить из нагнетания при температуре 120 ° F. Некоторые производители пропускают сжатый газ через последний скруббер, чтобы оставшиеся жидкости могли выпасть.

Винтовой компрессор

В винтовом компрессоре для сжатия газа используются два зацепляющихся винтовых винта или ротора. Газ поступает на сторону всасывания и движется по резьбе. При этом он сжимается, и этот сжатый природный газ затем выходит на стороне нагнетания под более высоким давлением.

Винтовые компрессоры обычно используются для более низкого давления и меньшего объема, например, VRU.

Размеры компрессора природного газа

Небольшой компрессор природного газа, такой как одноступенчатый компрессор, показанный на видео, можно использовать для сбора летучих газов и отправки их в камеру сгорания или факел.