Три типа мењача компресора — где се уклапају спирални зупчаници
Одвојено затворено спирални зупчаник Мењач између мотора и центрифугалног компресора, повећавајући брзину мотора (1.500 или 3.000 обртаја у минути) до брзине ротора (5.000–30.000 обртаја у минути) у једној или две фазе. Ово је најчешћа конфигурација за велике индустријске центрифугалне компресоре (500 kW–50 MW) и регулисана је стандардом API 613 „Зупчаници за посебне намене за услуге у нафтној, хемијској и гасној индустрији“.
Импели су монтирани директно на продужене крајеве брзих вратила зупчаника — не постоји посебна спојница између зупчаника и компресора. Тело зупчаника чини део границе процеса. Вишеструке фазе компресије могу се постићи монтирањем импелера на различите продужетке вратила зупчаника при различитим преносним односима, а све се покрећу из једног централног зупчаника на улазном вратилу мотора.
Безуљни вијчани компресори користе синхронизоване зупчанике за одржавање прецизног зазора између мушког и женског ротора без физичког контакта. спиралних зупчаника не преносе процесно оптерећење (контакт ротора обезбеђује пренос обртног момента код типова поплављених уљем), али морају одржавати тачан фазни однос ротора — што чини зазор и тачност нагиба критичним параметрима.
Повећавач брзине центрифугалног компресора — Захтеви за пројектовање зупчаника
Велика брзина спирални зупчаник за повећање брзине центрифугалног компресора — комбинација тачности DIN класе 3–5, површине бочне стране зуба Ra ≤ 0,2 µm и дизајна са малим углом спирале (β = 5–15°) ограничава допринос вибрација зупчаника максимално дозвољеним вибрацијама од врха до врха од 25 µm на кућишту лежаја према API 613
Брзина на линији корака — доминантно ограничење дизајна
Брзина на линији таласа v = π × d₁ × n₁ / 60.000 [m/s] за зупчаник повећавача брзине центрифугалног компресора креће се од 25 m/s за спори компресор за природни гас до преко 200 m/s за вишестепени ваздушни компресор велике брзине. При овим брзинама:
- Губитак трења услед захвата зуба доминира: При v > 30 m/s, губитак вискозне мреже без оптерећења P_VZO ∝ v² постаје значајан део пренете снаге. За повећање брзине компресора API 613 спирални зупчаникСпецификовано је турбинско уље ISO VG 32–68 (не уље за мењаче) — најнижа класа вискозности која одржава адекватан EHL филм — како би се минимизирали губици од мешања при великој брзини.
- Динамички фактор оптерећења KV постаје значајан: При v = 50 m/s за зупчаник DIN класе 8, KV би достигао 1,5–2,0, што захтева зупчаник двоструко већи од потребног при номиналном обртном моменту. DIN класа 3–5 смањује KV на 1,02–1,05, омогућавајући компактан дизајн зупчаника. Ово је основни разлог зашто компресор велике брзине спиралних зупчаника мора се брусити према DIN класи 3–5 — не бука, већ величина тела зупчаника.
- Систем подмазивања уљном маглом: При v > 80–100 m/s, подмазивање распршивањем из млазнице не може да испоручи уље у зону захватања зубаца јер површинска брзина односи уље пре него што продре. При овим брзинама је потребно подмазивање убризгавањем под притиском са млазницама које усмеравају уље у зону захватања са обе стране.
Угао спирале за спиралне зупчанике брзог компресора
Повећавач брзине центрифугалног компресора спиралних зупчаника користе мале углове спирале (β = 5–15°) — супротно општем тренду фаворизовања већих углова спирале ради смањења буке. Разлог: при веома високим брзинама нагиба ротора, аксијални потисак F_a = F_t × tan β генерише значајно аксијално померање вратила ротора које мора да апсорбује аксијални лежај вратила. При v = 100 m/s са β = 25°, F_a = 0,466 × F_t — а аксијални лежај при овим брзинама је прецизни лежај са нагибним плочицама чији је аксијални капацитет оптерећења ограничен његовом конструкцијом. Стандардни компресор API 613 спирални зупчаник користи β = 8–15° као компромис између буке (нешто веће) и управљивог аксијалног потиска при великој брзини.
API 613 захтеви за зупчанике за повећање брзине компресора
| Параметар API 613 | Захтев | Образложење |
|---|---|---|
| Класа тачности зупчаника | AGMA 13–15 (≈ DIN класа 3–5) | Контролише KV при великој брзини; ограничава побуђивање вибрација од TE |
| Ограничење вибрација (кућиште лежаја) | ≤ 25 µm од врха до врха (или према API 613 Табели 3) | Штити зазоре врха импелера; спречава контакт ротора и статора |
| Материјал зупчаника | AISI 4340 или еквивалент (17CrNiMo6) каљено или наугљеничено | Висока чврстоћа на замор; нема ризика од фрагментације при великој брзини |
| Систем за подмазивање уљем | Убризгавање под притиском; турбинско уље ISO VG 32–68; дуплекс филтер; хладњак уља | Континуирани проток уља у свим радним условима; чисто уље је кључно при овим брзинама зубаца |
| Критична маргина брзине | ≥ 20% размак између брзине вожње и било које критичне брзине | Спречава резонантно појачавање вибрација изазваних ТЕ |
Зупчаници за развод вијачног компресора — зазор и тачност фазе
Безуљни вијчани компресор захтева тачну синхронизацију фаза мушког и женског ротора — ако се роторима дозволи међусобни контакт (што се дешава ако је зазор зупчаника превелик и ротори се термички шире како би смањили свој зазор), резултат је тренутно заглављивање ротора и уништење компресора. спирални зупчаник Спецификација за безуљне вијчане компресоре стога има зазор као примарни параметар — не носивост (зупчаници преносе само мали обртни момент), већ DIN 3967 класу g или h за одржавање зазора ротора у целом термичком радном опсегу.
Зупчаници развода такође морају одржавати константан фазни однос током термичког циклуса кућишта компресора. То захтева да се ширење кућишта разводног зупчаника (што мења међуосно растојање и самим тим зазор) компензује у дизајну — било дозвољавањем повећања зазора са температуром унутар контролисаног опсега који и даље одржава зазор ротора, или коришћењем температурно компензованих регулатора међуосног растојања на кућишту разводног зупчаника.
Кореја Евер-Пауер — Снабдевање спиралним зупчаницима за повећање брзине компресора
Кореја Евер-Пауер производи замену и нови дизајн спирално сечени зупчаници за повећање брзине центрифугалних компресора по DIN класи 3–5, Ra ≤ 0,2 µm, у материјалима компатибилним са API 613 (17CrNiMo6 каљени или цементирани), са мерењем анализатора зупчаника 100% и документацијом о квалификацији вибрација. Као директно произвођач спиралних зупчаника, Кореа Евер-Пауер врши прорачун критичне брзине и процену вибрација за резервне зупчанике, потврђујући усклађеност са ограничењима вибрација API 613 при наведеној брзини рада пре производње. За зупчанике за развод вијаних компресора, Кореа Евер-Пауер производи упарене парове са потврђеном класом зазора и тачношћу корака, верификованом на анализатору зупчаника. Прегледајте асортиман производа са спиралним зупчаницима за компресорске примене.
Често постављана питања
Стандардно уље за зупчанике (ISO VG 220–320 са EP адитивима) је формулисано за мењаче умерених брзина где је EHL филму потребна подршка вискозности високовискозне базе. При брзинама на линији корака компресора за повећање брзине (50–200 m/s), уљни филм се ствара хидродинамичким дејством при великој брзини — дебљина EHL филма h_min се скалира приближно са v^0,68. Коришћењем ISO VG 220 при 100 m/s ствара се далеко више филма него што је потребно, што узрокује прекомерне губитке вискозности и стварање топлоте. Турбинско уље ISO VG 32–68 (без EP адитива — EP адитиви су корозивни за легуре бакра у лежајевима компресора) одржава адекватан EHL филм уз минимизирање губитака од мешања. Одсуство EP адитива је прихватљиво јер је при овим брзинама пар зупчаника чврсто у пуном EHL режиму — не долази до контакта храпавости и EP заштита није потребна.
API 613 додаје неколико захтева поред ISO 6336: (1) обавезни тест прихватања вибрација при пуној брзини и оптерећењу пре испоруке, са вибрацијама на кућишту лежаја ≤ 25 µm од врха до врха; (2) специфична анализа динамике ротора, укључујући критичну брзину торзије, бочну критичну брзину и маргину раздвајања од свих радних брзина; (3) захтеви за материјал који одређују максималне нивое нечистоћа у челику зупчаника изван стандардних EN/ASTM опсега састава; (4) механички тест рада који спроводи купац или инспектор купца; (5) специфични захтеви за чистоћу мазива (минимум ISO 16/14/11). Ови додатни захтеви су разлог зашто је компресор у складу са API 613... спирални зупчаник обично кошта 2–4 пута више од стандардног индустријског зупчаника исте величине.
Да — под условом да бука потиче од прогресивног замора површине (удубљења или микроудубљења) који је огрубео бочне стране зубаца изнад оригиналног Ra ≤ 0,2 µm, и под условом да је преостала дубина кућишта након уклањања материјала и даље унутар минималног наведеног нивоа. Korea Ever-Power прихвата компресор велике брзине. спиралних зупчаника за поновно брушење, мери преостало стање материјала и дубину кућишта и даје извештај о изводљивости поновног брушења пре него што се обавеже на операцију. Поновно брушење до DIN класе 4–5 са храпаве површине у употреби је изводљиво ако је укупно потребно уклањање материјала испод 0,2–0,3 мм — преко овога, замена зупчаника је исплативија од покушаја поновног брушења.
Код компресора са интегрисаним зупчаником, импелери су монтирани директно на продужетке вратила брзих зупчаника унутар кућишта мењача — нема одвојених кућишта компресора прирубницама спојених са повећачем брзине. Сваки зупчаник може покренути два импелера (по један на сваком крају вратила) при различитим односима притиска, што омогућава вишестепену компресију у једној машини. Предност: нема спојнице између мењача и компресора, мања ротирајућа маса, компактнија инсталација. Мана: дизајн зупчаника је неодвојив од дизајна компресора — зупчаник је део границе процеса и мора да издржи оптерећења притиска процесног гаса поред оптерећења зупчаника. Korea Ever-Power производи резервне зупчанике за компресоре са интегрисаним зупчаником са специфичним сертификатима материјала и димензионалним контролама потребним за њихову двоструку функцију.
Упит о појачивачу брзине компресора или зупчанику за развод
Наведите брзину зупчаника (о/мин), пречник корака, модул, угао спирале и статус захтева API 613. Korea Ever-Power производи компресорске зупчанике DIN класе 3–5 са Ra ≤ 0,2 µm, комплетну документацију анализатора зупчаника и процену вибрација API 613 — по стандардним роковима испоруке спиралних зупчаника.
DIN класа 3–5 · Ra ≤ 0,2 µm · У складу са API 613 · Процена вибрација · Компатибилно са турбинским уљем · Минимална количина наручивања 1 комад
Уредник: Cxm
