Антипомпажное регулирование производительности центробежного компрессора
Рассмотрены причины возникновения помпажа при работе центробежных компрессоров. Разработана методика антипомпажного регулирования производительности компрессоров и произведены расчеты эффективности применения осесимметричных антипомпажных клапанов.
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 13
1. Обзор литературы ………………………………………………………………………………… 15
1.1 Характеристика сети ……………………………………………………………………….. 15
1.2 Действительные характеристики центробежных нагнетателей …………. 18
1.3 Совместная работа нагнетателя и сети …………………………………………….. 20
2. Теоретические сведения о работе центробежных нагнетателей ……………… 22
2.1 Неустойчивость работы нагнетателей. Помпаж ……………………………….. 22
2.2 Процесс формирования помпажа …………………………………………………….. 27
2.3 Граница помпажа. Помпажный запас. Антипомпажная защита
компрессоров …………………………………………………………………………………………… 29
2.4 Способы управления работой нагнетателей. Способы воздействия на
сеть и нагнетатель. …………………………………………………………………………………… 31
2.5 Современные способы регулирования центробежных компрессоров .. 37
3. Расчетная часть …………………………………………………………………………………….. 51
3.1 Расчет и построение ГДХ при применении байпасироания ………………. 51
3.2 Определение напряженно-деформированного состояния клапана ……. 65
4. финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 87
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………….. 88
4.2 Анализ конкурентных решений……………………………………………………….. 89
4.3 Планирование научно-исследовательских работ …………………………….. 92
4.4 Бюджет научно-технического исследования ……………………………………. 97
4.5 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………. 98
4.6 Дополнительная заработная плата исполнителей темы…………………… 101
4.7 Страховые взносы …………………………………………………………………………. 102
4.8 Накладные расходы ………………………………………………………………………. 103
4.9 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 103
4.10 Определение ресурсоэффективности проекта ………………………………. 104
5. Социальная ответственность ………………………………………………………………. 110
5.1 Профессиональная социальная безопасность …………………………………. 111
5.2 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ………. 115
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………………….. 116
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 121
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 126
Список использованных источников ………………………………………………………. 127
Приложение А ………………………………………………………………………………………. 132
Развитие общего и энергетического машиностроения, химической,
нефтехимической и других отраслей промышленности привело к созданию
компрессорных машин общего назначения, сжимающих воздух от
атмосферного давления до давлений 1…1,5 МПа. Из различных типов
компрессоров, используемых для этой цели, в последнее время все большее
развитие получают центробежные компрессоры. Свыше 26 фирм мира
изготовляют и поставляют такие компрессоры производительностью от 30 до
5000 м3/мин на давление нагнетания до 20 МПа [1]. Центробежные
компрессоры имеют ряд неоспоримых преимуществ – главное преимущество
заключается в полном отсутствии масла в потоке; небольшие габариты
облегчают установку и делают работу устройства стабильнее; благодаря
тому, что устройство не производит вибрации, оно может похвастать
высокой прочностью, низким износом запчастей и длительным сроком
эксплуатации – центробежные агрегаты работают без остановки 5 лет и
дольше. Также вам не потребуется закладывать фундамент под станцию, а
поместить компрессор можно рядом с тем оборудованием, которому нужна
подача сжатого газа; большая производительность при малых габаритах
установки.
В силу принимаемых проектных решений (определяемых, например,
стремлением получить заданное давление нагнетания меньшим числом
ступеней и, как следствие, применением высоконапорных рабочих колес),
ЦК имеют достаточно крутую газодинамическую характеристику и
относительно невысокий запас устойчивой работы. Поддержание заданного
конечного давления при расходах меньших расчетного и постоянных
частотах вращения роторов производится в основном дросселированием газа
на линии всасывания и байпасным сбросом с линии нагнетания, т.к.
значительную часть времени (не менее 50%) эти машины работают на этих
режимах. Поэтому научно-исследовательские работы, направленные на
решение этой задачи, являются весьма актуальными.
Целью работы является анализ существующих способов
регулирования производительности компрессора на газодинамические
характеристики ступени ЦК при работе на нерасчетных режимах.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить
следующие задачи:
– провести анализ конструкций и способов регулирования характеристик
ЦК;
– разработать программу и методику построения газодинамических
характеристик центробежного компрессора;
– получить газодинамические характеристики центробежного
компрессора при байпасировании;
– провести анализ эффективности выбранного решения;
– провести анализ напряженно-деформированного состояния расчетной
модели рассматриваемого клапана.
В данной работе было проведено исследование современных способов
регулирования центробежного компрессора. Байпасирование газа на линию
всасывания остается самым востребованным способом регулирования ЦК в
силу простоты реализации и возможности регулировать производительность
в широком диапазоне. Преимущества установки антипомпажного клапана
преобладают над присущими недостатками в силу специфики
антипомпажного регулирования.
В ходе работы была рассмотрена методика расчета и построения ГДХ
центробежного компрессора при работе без регулирования и при открытии
байпасного клапана. Были построены характеристики, отображающие
эффективность применение выбранного способа регулирования.
Построена 3D модель клапана для расчета возникающих
механических напряжений. В ходе расчетов выявлено, что самой
нагруженной частью является сепаратор, в котором происходит
редуцирование газа. Был произведен подбор альтернативных материалов для
сепаратора, расчет и анализ напряженно-деформированного состояния в
программном комплексе SolidWorks. На основе полученных результатов
были сделаны выводы о возможности применения других материалов для
изготовления сепаратора.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.9 (20 отзывов)
5 (158 отзывов)
0 (13 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
5 (8 отзывов)
5 (154 отзыва)
4.8 (9 отзывов)
4.5 (330 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
