компрессорная станция

Формула изобретения

1. Компрессорная станция, содержащая, по меньшей мере, один поршневой многоступенчатый компрессор, всасывающие и нагнетающие трубопроводы, вертикально расположенные промежуточные и концевые холодильники, отличающаяся тем, что она снабжена, по меньшей мере, одним демпфирующим устройством, связывающим между собой два холодильника посредством соединительных элементов, при этом один конец соединительного элемента прикреплен к части демпфирующего устройства, а другой его конец - к верхней части корпуса холодильника, включающей зону примыкания к холодильнику входного конца нагнетающего трубопровода.

2. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующими устройствами и соединительными элементами все холодильники станции связаны между собой в единую демпфирующую систему.

3. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы выполнены в виде кронштейнов, расположенных горизонтально.

4. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что соединительные элементы прикреплены к корпусам холодильников посредством хомутов, снабженных резьбовыми тягами.

5. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующее устройство выполнено в виде вязкоупругого демпфера.

6. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующее устройство выполнено в виде демпфера сухого трения.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при эксплуатации промышленных компрессорных станций и установок, оснащенных поршневыми компрессорами.

Известна компрессорная станция (см. книгу «Компрессорные станции», авторы Блейхер И.Г., Лисеев В.П.; Москва-Киев, МАШГИЗ, 1959, стр.97-98, фиг.46; стр.101, фиг.49; стр.186; стр.192, фиг.84), содержащая несколько компрессорных установок и имеющая в своем составе поршневые воздушные двух- или трехступенчатые компрессоры, всасывающие и нагнетающие трубопроводы, расположенные горизонтально и вертикально промежуточные и концевые холодильники, ресиверы. В нагнетающих и всасывающих линиях известной компрессорной станции имеют место пульсации давления большой амплитуды на частотах, кратных оборотной частоте вращения валов приводов компрессоров. В известной компрессорной станции сближение собственных частот колебаний трубопроводов и технологических аппаратов с частотами динамического возбуждения может приводить к акустическим и механическим резонансам, что в свою очередь является причиной значительных вибраций компрессорного оборудования и может в свою очередь стать причиной усталостного разрушения отдельных его элементов. Несмотря на то что посредством ресиверов вибрация трубопроводов и аппаратов частично снижается, ее уровень остается по-прежнему значительным, и это является основным недостатком известной компрессорной станции. Высокий уровень вибрации может привести к разгерметизации трубопроводов и технологических аппаратов ввиду образования усталостных трещин, например, в обечайках промежуточных и концевых холодильников.

Известна компрессорная станция (Компрессор ВП3-20/9 (ВП-20/9). Интернет-сайт: www.compressor-snab.ru. 2006 г.), содержащая одну или несколько компрессорных установок и имеющая в своем составе поршневые воздушные двух- или трехступенчатые компрессоры, всасывающие и нагнетающие трубопроводы, вертикально расположенные промежуточный и концевой холодильники. Известная компрессорная станция может иметь стационарное или модульное исполнение. Исходя из условия компактности, концевые холодильники установлены на фундаменте или на общей раме вблизи компрессора и промежуточного холодильника. Известная станция имеет недостатки. Входные концы нагнетающих трубопроводов подведены к верхним частям корпусов холодильников, поэтому при работе компрессорной станции на верхние части холодильников со стороны транспортируемой среды действуют динамические нагрузки максимальной интенсивности. При возникновении акустических и механических резонансов в известной компрессорной установке верхние части холодильников, имеющих высоту более 1,5 м, могут совершать вынужденные колебания с недопустимыми амплитудами, достигающими 1,0 мм, что может привести к разгерметизации оборудования станции и к возникновению аварийной ситуации. В известной компрессорной установке задача устранения причин высокого уровня вибраций не решается.

Задачей изобретения является уменьшение амплитуд вибрационных колебаний холодильников и технологических трубопроводов до безопасного уровня.

Поставленная задача решается тем, что компрессорная станция, содержащая по меньшей мере один поршневой многоступенчатый компрессор, всасывающие и нагнетающие трубопроводы, вертикально расположенные промежуточные и концевые холодильники, согласно изобретению снабжена по меньшей мере одним демпфирующим устройством, связывающим между собой корпуса двух холодильников посредством соединительных элементов, при этом один конец соединительного элемента прикреплен к соответствующей части демпфирующего устройства, а другой его конец - к верхней части корпуса соответствующего холодильника, включающей зону примыкания к холодильнику входного конца нагнетающего трубопровода.

Демпфирующими устройствами и соединительными элементами все холодильники станции могут быть связаны между собой в единую демпфирующую систему.

Соединительные элементы могут быть выполнены в виде кронштейнов, расположенных горизонтально.

Соединительные элементы могут быть прикреплены к корпусам холодильников посредством специальных хомутов, снабженных резьбовыми тягами.

Демпфирующее устройство может быть выполнено в виде вязкоупругого демпфера.

Демпфирующее устройство может быть выполнено в виде демпфера сухого трения.

Технический результат изобретения выражается в уменьшении вероятности возникновения акустических и механических резонансов за счет отстройки собственных частот колебаний связанных между собой холодильников от частот динамического возбуждения, вследствие действия на холодильники сил гидродинамического сопротивления, а также значительного поглощения колебательной энергии холодильников при их взаимном динамическом смещении.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически показан общий вид в аксонометрии на компрессорную станцию, содержащую две компрессорных установки; на фиг.2 - вид сбоку на концевые холодильники, связанные между собой вязкоупругими демпферами.

Предложенная компрессорная станция состоит из двух компрессорных установок, которые содержат поршневые двухступенчатые компрессоры 1 и 2 с электродвигателями 3 и 4, всасывающие трубопроводы 5, нагнетающие трубопроводы 6, 7, 8 и 9, вертикально расположенные промежуточные холодильники 10 и 11 и концевые холодильники 12 и 13, установленные на фундаменте (на чертежах не обозначен). Входные концы нагнетающих трубопроводов 6 и 8 присоединены к верхней части корпусов холодильников 10, 11, 12 и 13, а выходные концы трубопроводов 7 и 9 присоединены к нижней части корпусов холодильников 10, 11, 12 и 13. Станция снабжена демпфирующими устройствами, выполненными в виде вязкоупругих демпферов 14, корпуса которых расположены вертикально и содержат вязкую жидкость. В корпусе каждого демпфера 14 размещен рабочий орган (на чертежах не показан и не обозначен), погруженный в эту вязкую жидкость. Демпферы 14 связывают между собой по два холодильника - 10 с 12, 12 с 13 и 13 с 11 - посредством соединительных элементов в единую демпфирующую систему. При этом соединительные элементы выполнены в виде кронштейнов 15 и 16, имеющих коробчатое сечение и приваренных к плоским основаниям 17. Основания 17 в свою очередь жестко прикреплены к верхним частям корпусов холодильников 10, 11, 12 и 13 с помощью хомутов 18 и 19, снабженных резьбовыми тягами, которые пропущены в отверстия, выполненные в плоских основаниях 17, и закреплены гайками (на чертежах не обозначены). Верхние части корпусов холодильников 10, 11, 12 и 13 включают в себя зону примыкания к ним входных концов нагнетающих трубопроводов 6 и 8. Свободный конец каждого кронштейна 15 жестко прикреплен к верхней части демпфера 14, связанной с его рабочим органом, а свободный конец каждого кронштейна 16 жестко прикреплен к нижней части корпуса демпфера 14. Для обеспечения нормальной работы демпферов 14 рабочие органы которых имеют возможность перемещения в горизонтальной плоскости, кронштейны 15 и 16 расположены горизонтально. Конструктивно демпфер 14 может быть выполнен в виде демпфера сухого трения (на чертежах не показан).

Предложенная компрессорная станция работает следующим образом. При запуске поршневых компрессоров 1 и 2 электродвигателями 3 и 4 воздух поступает по всасывающим трубопроводам 5 в первые ступени компрессоров 1 и 2, из которых по трубопроводам 6 подается через верхнюю часть промежуточных холодильников 10 и 11 в их межтрубное пространство. Далее компримированный воздух через трубопроводы 7 всасывается вторыми ступенями (на чертежах не обозначены) компрессоров 1 и 2, из которых по трубопроводам 8 нагнетается через верхнюю часть концевых холодильников 12 и 13 в их межтрубное пространство, где охлаждается и подается в коллектор (на чертежах не показан) по трубопроводам 9. В процессе работы компрессоров 1 и 2 во всасывающих трубопроводах 5 и в нагнетающих трубопроводах 6, 7, 8 и 9 имеют место пульсации давления на частотах, кратных частоте вращения валов электродвигателей 3 и 4. Эти частоты могут сближаться с собственными частотами механических колебаний трубопроводов 6, 7, 8 и 9, а также холодильников 10, 11, 12 и 13. В результате этого сближения частот могут возникнуть акустические и механические резонансы, вызывающие значительную вибрацию компрессорного оборудования. В случае возникновения такого резонанса вынужденные колебания холодильников 10, 11, 12 и 13, траектории движения которых находятся в горизонтальной плоскости, передаются через кронштейны 15 и 16 на демпферы 14. Рабочие органы и корпуса демпферов 14, связанные с кронштейнами 15 и 16, перемещаются относительно друг друга в горизонтальной плоскости на некоторую величину. Эти динамические перемещения вызывают деформацию жидкости, заключенной в пространстве между корпусом демпфера 14 и его рабочим органом. Вследствие этого значительно возрастают силы гидродинамического сопротивления горизонтальному перемещению рабочих органов демпферов 14, что приводит к существенному увеличению степени поглощения колебательной энергии и отстройке собственных частот колебаний холодильников 10, 11, 12 и 13 от частот динамического возбуждения. В результате сокращаются амплитуды вынужденных колебаний верхних частей холодильников 10, 11, 12 и 13 и соответственно трубопроводов 6 и 8, присоединенных к их верхним частям. Объединение холодильников 10, 11, 12 и 13 в единую демпфирующую систему усиливает эффект взаимного гашения колебаний в отношении всего оборудования компрессорной станции.

Снижение амплитуд вынужденных колебаний оборудования способствует увеличению срока безаварийной эксплуатации компрессорной станции за счет снижения вероятности образования усталостных изменений в материале корпусов холодильников, а также примыкающих к ним трубопроводов.