Пшик Василий Романович (UA), Емельяненко Евгений Иванович (UA), Гаранжа Валентина Ивановна (UA)
Патентообладатель(и):
Открытое акционерное общество "Сумское машиностроительное научно-производственное объединение им. М.В. Фрунзе" (UA)
Приоритеты:
подача заявки: 2001-05-21
публикация патента: 20.07.2004
Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в системах уплотнений турбокомпрессоров различного назначения, в частности в системах уплотнений газоперекачивающих агрегатов, для повышения надежности и экономичности работы. Система снабжена клапаном аварийного сброса газа, который соединен с камерами между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, причем привод клапана соединен с сигнализаторами повышения давления в линиях отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
1. Система уплотнений турбокомпрессора, содержащая установленные на валу турбокомпрессора лабиринтные уплотнения, первые и вторые ступени торцовых газодинамических уплотнений, линию подачи газа, соединяющую нагнетательный патрубок турбокомпрессора с камерами между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, с установленными на ней фильтрами и ограничителем расхода, а также линии отвода утечек после первых и вторых ступеней торцовых уплотнений, причем на линиях отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений установлены ограничители расхода и сигнализаторы повышения давления, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена клапаном аварийного сброса газа, который соединен с камерами между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, причем привод клапана соединен с сигнализаторами повышения давления в линиях отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений.2. Система уплотнений турбокомпрессора по п.1, отличающаяся тем, что клапан аварийного сброса газа соединен с камерами между лабиринтными и торцовыми уплотнениями отдельным трубопроводом, гидравлическое сопротивление которого меньше, чем гидравлическое сопротивление лабиринтных уплотнений и ограничителя расхода, установленного в линии подачи газа.3. Система уплотнений турбокомпрессора по п.1 или 2, отличающаяся тем, что клапан аварийного сброса газа соединен отдельным трубопроводом с линией подвода очищенного газа на участке после ограничителя расхода до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями, причем суммарное гидравлическое сопротивление упомянутых выше трубопровода и линии подвода очищенного газа от места подсоединения клапана до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями меньше, чем гидравлическое сопротивление лабиринтных уплотнений и ограничителя расхода, установленного в линии подачи газа.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в системах уплотнений турбокомпрессоров различного назначения, в частности в системах уплотнений газоперекачивающих агрегатов.Известна система уплотнений турбокомпрессора [1], содержащая установленные на валу турбокомпрессора лабиринтные уплотнения, первые и вторые ступени торцовых газодинамических уплотнений, линию подачи газа, соединяющую нагнетательный патрубок турбокомпрессора с камерами между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, с установленными на ней фильтрами и ограничителем расхода, а также линии отвода утечек после первых и вторых ступеней торцовых уплотнений, причем на линии отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений установлен ограничитель расхода и сигнализатор повышения давления в этой линии, который служит для аварийной остановки агрегата при разгерметизации уплотнения.Недостатком данной системы уплотнений является большая инерционность системы аварийной остановки агрегата. При этом в течение всего времени, пока идет понижение давления газа в проточной части турбоагрегата, рабочий газ при том же давлении находится в камерах между лабиринтными и торцовыми уплотнениями. Это приводит к высоким перетечкам газа при разгерметизации уплотнения, а следовательно, к снижению надежности турбоагрегата в целом.В основе изобретения лежит техническая задача повышения надежности и экономичности работы системы уплотнений за счет установки в системе уплотнений клапана аварийного сброса газа, соединенного с камерами между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, причем привод клапана соединен с сигнализаторами повышения давления в линиях отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений.Поставленная задача достигается тем, что в известной системе уплотнений турбокомпрессора, содержащей установленные на валу турбокомпрессора лабиринтные уплотнения, первые и вторые ступени торцовых газодинамических уплотнений, линию подачи газа, соединяющую нагнетательный патрубок турбокомпрессора с камерами между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, с установленными на ней фильтрами и ограничителем расхода, а также линии отвода утечек после первых и вторых ступеней торцовых уплотнений, причем на линиях отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений установлены ограничители расхода и сигнализаторы повышения давления, согласно предлагаемому изобретению дополнительно установлен клапан аварийного сброса газа, который соединен с камерами между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, причем привод клапана соединен с сигнализаторами повышения давления в линиях отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений.При этом клапан аварийного сброса газа может быть соединен с камерами, расположенными между лабиринтными и торцовыми уплотнениями отдельным трубопроводом, гидравлическое сопротивление которого меньше, чем гидравлическое сопротивление лабиринтных уплотнений и ограничителя расхода, установленного в линии подачи газа.Кроме того, клапан аварийного сброса газа может быть соединен отдельным трубопроводом с линией подвода очищенного газа на участке после ограничителя расхода до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями, причем суммарное гидравлическое сопротивление упомянутых выше трубопровода и линии подвода очищенного газа от места подсоединения клапана до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями меньше, чем гидравлическое сопротивление лабиринтных уплотнений и ограничителя расхода, установленного в линии подачи газа.Таким образом, система уплотнений турбокомпрессора обладает следующими существенными отличительными признаками:- система дополнительно снабжена клапаном аварийного сброса газа, который соединен с камерами, расположенными между торцовыми и лабиринтными уплотнениями;- привод клапана соединен с сигнализатором повышения давления в линиях отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений;- клапан аварийного сброса газа может быть соединен с камерами, расположенными между лабиринтными и торцовыми уплотнениями, отдельным трубопроводом, гидравлическое сопротивление которого меньше, чем гидравлическое сопротивление лабиринтных уплотнений и ограничителя расхода, установленного в линии подачи газа;- клапан аварийного сброса газа может быть соединен отдельным трубопроводом с линией подвода очищенного газа на участке после ограничителя расхода до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями, причем суммарное гидравлическое сопротивление упомянутых выше трубопровода и линии подвода очищенного газа от места подсоединения клапана до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями меньше, чем гидравлическое сопротивление лабиринтных уплотнений и ограничителя расхода, установленного в линии подачи газа.Перечисленные выше существенные отличительные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной технической задачи, а именно повышения надежности и экономичности системы:- снабжение системы клапаном аварийного сброса газа, который соединен с камерами, расположенными между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, при аварийной остановке компрессора из-за разгерметизации торцовых уплотнений позволяет за очень короткий промежуток времени уменьшить давление в камерах между торцовыми и лабиринтными уплотнениями и благодаря этому значительно снизить утечки газа через торцовое уплотнение, а значит, повысить надежность компрессора;- соединение привода клапана с сигнализаторами повышения давления в линиях отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений позволяет открывать клапан аварийного сброса газа только в случае аварийной остановки компрессора по повышению давления в какой-либо из линий отвода утечек после первых ступеней торцовых уплотнений;- соединение клапана аварийного сброса газа с камерами, расположенными между лабиринтными и торцовыми уплотнениями, отдельным трубопроводом, гидравлическое сопротивление которого меньше, чем гидравлическое сопротивление лабиринтных уплотнений и ограничителя расхода, установленного в линии подачи газа, создает условия, при которых газ поступает в камеры в количестве, меньшем, чем сбрасывается из них, что и обеспечивает понижение давления;- соединение клапана аварийного сброса газа отдельным трубопроводом с линией подвода очищенного газа на участке после ограничителя расхода до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями, причем суммарное гидравлическое сопротивление упомянутых выше трубопровода и линии подвода очищенного газа от места подсоединения клапана до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями меньше, чем гидравлическое сопротивление лабиринтных уплотнений и ограничителя расхода, установленного в линии подачи газа, обеспечивает сброс газа из камер в большем количестве, чем поступает в них через лабиринтные уплотнения и ограничитель расхода.Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 представлены примеры конкретного осуществления изобретения.На фиг.1 представлена система уплотнений турбокомпрессора, в которой клапан аварийного сброса газа соединен отдельным трубопроводом с камерами между торцовыми и лабиринтными уплотнениями.На фиг.2 представлена система уплотнений турбокомпрессора, в которой клапан аварийного сброса газа соединен отдельным трубопроводом с линией подвода очищенного газа на участке после ограничителя расхода до камер между лабиринтными и торцовыми уплотнениями.Система уплотнений на фиг.1 содержит собственно узлы торцовых 1 и лабиринтных 2 уплотнений, установленных на валу 3 компрессора 4, линию подвода 5 газа, соединяющую нагнетательный патрубок 6 компрессора с камерой 7 между торцовыми и лабиринтными уплотнениями, на которой установлены фильтры 8 и ограничитель расхода 9. Камеры 7 соединены трубопроводом 10 с клапаном 11 аварийного сброса газа, открытие и закрытие которых осуществляется приводом 12. Система уплотнений также имеет линию отвода утечек 13 после первой ступени торцового уплотнения, на которой установлены ограничитель расхода 14 и сигнализатор повышения давления 15 и линию отвода утечек 16 после второй ступени торцового уплотнения.В системе уплотнений на фиг.2 клапан 11 аварийного сброса газа соединен трубопроводом 10 с линией 5 подвода очищенного газа к узлам уплотнений на участке от ограничителя расхода 9 до камер 7 между торцовыми 1 и лабиринтными 2 уплотнениями.Система работает следующим образом. Газ из нагнетательного патрубка 6 компрессора 4 по линии подвода 5 поступает в фильтр 8, а затем, пройдя через ограничитель расхода 9, в камеры 7 между торцовыми 1 и лабиринтными 2 уплотнениями. Из камер 7 основной поток газа проходит через лабиринтные уплотнения 2 в проточную часть компрессора 4. Одновременно часть газа проходит через первые ступени торцовых уплотнений 1 в линии отвода утечек 13 и далее через ограничитель расхода 14 на сброс в атмосферу. Чем выше расход газа через ограничитель расхода 14, тем больше давление в линии отвода утечек 13. Это давление контролируется сигнализатором повышения давления 15.Одновременно часть газа, прошедшего через первые ступени торцовых уплотнений 1, проходит через вторые ступени торцовых уплотнений и далее в линию отвода утечек 16. При исправной работе торцовых уплотнений расход газа через них небольшой и обычно не превышает 40...80 нл/мин.По мере разгерметизации торцовых уплотнений возрастают утечки газа через первую ступень торцового уплотнения 1 и, следовательно, повышается перепад давления на ограничителе расхода 14, что приводит к росту давления в линии отвода 13. При определенном давлении в этой линии сигнализатор повышения давления 15 выдает предупредительный сигнал, а при дальнейшем повышении давления - сигнал на аварийный останов турбокомпрессора и одновременно на привод 12, который открывает клапан 11 аварийного сброса газа из камер 7 между торцовыми 1 и лабиринтными 2 уплотнениями.Газ из камер 7 по трубопроводу 10 отводится через клапан 11 аварийного сброса в линию сброса утечек. При этом независимо от давления в проточной части компрессора в камерах между торцовыми и лабиринтными уплотнениями устанавливается давление, равное давлению в линии аварийного сброса газа, т.е. практически атмосферное. Это обеспечивается тем, что гидравлическое сопротивление клапана 11 аварийного сброса газа и трубопровода 10, соединяющих его с камерами 7, значительно ниже, чем сопротивление протеканию газа через лабиринтные 2 уплотнения и ограничитель расхода 9, установленный на линии подвода газа 5.Таким образом, в камеры 7 газа поступает меньше, чем уходит из них. Следовательно, благодаря тому что давление в камерах 7 перед торцовыми уплотнениями упадет, утечки газа через первые ступени торцовых уплотнений значительно уменьшатся. При соединении клапана 11 трубопроводом 10 с линией подвода 5 на участке после ограничителя расхода 9 до камер 7 газ поступает при аварийном открытии клапана 11 из камер 7 по участку линии подвода 5, а затем по трубопроводу 10 к клапану 11 и далее в линию сброса утечек.Благодаря тому что суммарное гидравлическое сопротивление участка линии подвода 5, по которой идет утечка, а также трубопровода 10 и клапана 11 меньше, чем сопротивление лабиринтных уплотнений 2 и ограничителя расхода 9, по которым газ поступает в камеры 7, давление газа в этих камерах начнет быстро понижаться. При этом утечка газа через первые ступени торцовых уплотнений также снизится. Следует отметить, что открытие клапана аварийного сброса газа из камер между торцовыми и лабиринтными уплотнениями осуществляется только при аварийном останове компрессора по разгерметизации торцовых уплотнений. При нормальных остановках компрессора по другим причинам клапан аварийного сброса не открывается.Таким образом, заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями обладает значительными технико-экономическими преимуществами, заключающимися в повышении надежности и экономичности путем уменьшения утечек газа через торцовое уплотнение, при разгерметизации последнего за счет практически мгновенного уменьшения давления газа в камерах перед торцовыми уплотнениями.Заявляемая конструкция системы уплотнений турбокомпрессора может быть применена в качестве системы уплотнений в турбокомпрессорах, перекачивающих различные газовые среды в химической, газовой и других областях промышленности.Источник информации1. Сухие газовые уплотнения для турбокомпрессоров и насосов. Проспект Научно-производственной фирмы "Грейс-инжинеринг", 1997 (прототип).