Привод компрессоров

Холодильные компрессоры приводятся в движение в основном электродвигателями и реже двигателями внутреннего сгорания, паровыми и газовыми турбинами.

В холодильных станциях применяют трехфазные электродвигатели переменного тока трех типов: синхронные, асинхронные с короткозамкнутым ротором, асинхронные с контактными кольцами.

Различают следующие виды соединения электродвигателя с компрессором: посадка на одном валу; соединение через муфту сцепления, компенсирующую также некоторую несоосность валов; клиноременная и плоскоременная передачи; соединение через редуктор, повышающий число оборотов.

Упругие элементы полумуфт на валах компрессора и двигателя допускают осевое смещение валов до 2 мм и перекос до 1°.    В малых холодильных машинах электропривод встраивается в герметичный корпус компрессора.

Синхронные электродвигатели применяют для привода крупных компрессоров и размещают на одном валу с ними. Ротор электродвигателя при посадке его на вал тихоходного горизонтального компрессора служит одновременно маховиком. В комплект также включены возбудительные агрегаты, питающие обмотку якоря постоянным током. Их снабжают дополнительной асинхронной обмоткой для запуска двигателя и достижения синхронного числа оборотов соответствующего числу пар полюсов, установленных на статоре двигателя.

Такая конструкция синхронных двигателей повышает коэффициент использования потребляемой электрической мощности — косинус φ.

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях получили асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и повышенным пусковым моментом. Они включаются сразу на полную- нагрузку, даже при тяжелых режимах работы холодильных установок. Двигатели с контактными кольцами, в цепь которых включается пусковой реостат, дающий искрение, применяются реже.

Во избежание опасности взрыва, щетки крупных синхронных электродвигателей обдуваются специальными вентиляторами, забирающими воздух вне помещения холодильной установки, работающей с применением взрывоопасного хладагента.

Двигатели до 150 кВт питаются, как правило, от сети напряжением 380 или 500 В, свыше 150 кВт — от сети напряжением 6000—10 000 В. На крупных холодильных станциях устраиваются собственные трансформаторные подстанции с распределительным устройством на 6000 или 10 000 В.

Пуск асинхронных электродвигателей осуществляется с помощью магнитных пускателей, пуск синхронных — от станций управления.

Станция управления синхронного двигателя обеспечивает асинхронный пуск и по достижении заданного числа оборотов подает возбуждение и включает синхронную обмотку двигателя.

В схемы управления электродвигателями вводятся реле, защищающие двигатели от перегрузки, короткого замыкания, падения напряжения, выпадения фазы и потери возбуждения.

Электродвигатели, электрическое оборудование и приборы, применяемые на холодильных станциях, в зависимости от типа хладагента делятся на открытые, взрывозащищенные и взрывонепроницаемые. Электрооборудование должно находиться в полном соответствии с Правилами устройства электроустановок — ПУЭ. Для аммиачных холодильных машин допускается применение невзрывозащищенных двигателей, искрящие части которых должны быть при этом заключены в закрытые или продуваемые кожухи.

Пульты управления, защиты и сигнализации, местные светильники, электропроводка, подлежащие установке в одном помещении с холодильными установками, должны иметь исполнение по ПУЭ класса В-16 для аммиака и класса В-1а для пропана, пропилена, этана и этилена.

Для турбокомпрессоров все большее применение находит привод от паровых и газовых турбин. Турбинный привод имеет более высокий к. п. д. и особенно выгоден на химических заводах, потребляющих большое количество пара, который может быть подан в цеха и установки после пропуска через турбины ТЭЦ. Кроме того, для паровых турбин можно использовать так называемый вторичный пар, получающийся при съеме тепла реакций, охлаждении дымовых газов перед выбросом их в атмосферу и т. д.

Газотурбинный привод при наличии дешевого топлива наиболее экономичен. В газотурбинной установке (рис. 33) газ проходит камеру сгорания КС, приобретает высокую температуру и давление, а затем расширяется в специальных каналах — соплах 1. В результате расширения внутренняя энергия газа переходит в энергию движения — поток газа из сопел с огромной скоростью устремляется к лопаткам 2 газовой турбины, которые укреплены на диске 4, жестко связанном с валом 5. Проходя через каналы, образованные лопатками, газовый поток меняет свое направление и заставляет вал с диском и лопатками вращаться. Выхлопные газы отводятся через выхлопной патрубок 3.

К валу с одной стороны присоединен воздушный компрессор, подающий воздух в камеру сгорания, а с другой — турбокомпрессор.

Рис. 33. Схема и рабочий цикл газотурбинной установки:

К — компрессор,
КС — камера сгорания,
Т — турбина;
1 — сопло,
2 — лопатка,
3 — выхлопной патрубок,
4 — диск,
5 — вал

Газотурбинная установка работает следующим образом: воздух сжимается компрессором К по адиабате 1—2 и с параметрами точки 2 поступает в камеру сгорания. Подача воздуха и топлива в камеру сгорания, а также выход из нее продуктов сгорания регулируется так, что газ на лопатки турбины входит с параметрами точки 3, а давление в камере сгорания остается неизменным. На рабочих лопатках турбины газ расширяется по адиабате 3—4, производя при этом полезную работу по приводу турбокомпрессора. Газ, потерявший давление и резко снизивший свою температуру, с параметрами точки 4 сбрасывается через выхлопной патрубок в атмосферу.

Рабочим телом в газовой турбине могут быть продукты сгорания газообразного или жидкого топлива, а также любой нагретый газ, имеющий высокую температуру (например газ, получаемый при крекинге нефти).

Газовые турбины имеют огромные скорости вращения и большие мощности при сравнительно малых размерах. На рис. 34 изображен турбокомпрессор с газотурбинным приводом.

Рис. 34. Турбокомпрессор с газотурбинным приводом (верхние крышки сняты):
1 — турбина, 2 — компрессор

Паротурбинный привод отличается от газотурбинного тем, что рабочее тело — пар под давлением, подводится извне. В этом типе привода отсутствуют камеры сгорания, системы воздухо- и топливоподачи.

Паровые и газовые турбины могут работать с переменным числом оборотов, что позволяет в широких пределах изменять холодопроизводительность турбокомпрессорных установок.

В отличие от электродвигателей привод от паровых и газовых турбин не требует установки редуктора.