СПОСОБ ЗАЩИТЫ КОМПРЕССОРА ОТ ОБРАТНОГО ПОТОКА ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F04D27/02 F16K15/03 

Предлагаемое изобретение относится к области компрессоростроения, например для металлургии, химической и нефтехимической промышленности.

Известна схема газовой обвязки с установленным в магистрали нагнетания компрессора обратным клапаном с газовым сервомотором, срабатывающим при открытии противопожарного клапана, установленного в перепускной магистрали, благодаря наличию дроссельной шайб в этой магистрали.

Известны схемы газовой обвязки компрессоров, в которых имеется обратный клапан без привода, установленный в магистрали нагнетания перед краном, связывающим компрессор и сеть (см. например, проспект фирмы "Solar Gas Turbines", T 71 B/976, стр. 10-8 и 10-7). Обратный клапан в этих схемах применен по типу клапанов, приведенных в каталоге "Промышленная трубопроводная арматура", часть V, "ЦИНТИХимНефтеМаш", Москва, 1984 г. с. 45.85 - прототип.

Известны клапаны обратные без привода и с гидротормозом (см. например, каталог "Промышленная трубопроводная арматура", часть V, ЦИНТИХимНефтеМаш", Москва, 1984 г. с. 86.87).

Известны клапаны запорные, где приводом являются элетромагниты (см. например, Д. Ф. Гуревич, О.Н. Шпаков "Справочник конструктора трубопроводной арматуры, Ленинград, "Машиностроение", ЛО, 1987 г. с. 148.154).

Известны клапаны обратные поворотные, где клапан выполнен невозвратно-запорным с помощью электропривода (см. например, Д.Ф.Гуревич, О.Н.Шпаков "Справочник конструктора трубопроводной арматуры", Ленинград, "Машиностроение", ЛО, 1987 г. с. 147) прототип устройства для защиты компрессора.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности защиты компрессора от обратного потока газа путем периодического "расхаживания" обратного клапана в магистрали нагнетания его приводом и устранение шума и разбития запорных кромок путем демпфирования в конце хода клапана.

К существенным признакам предлагаемого изобретения относятся: способ защиты от обратного потока газа с помощью системы управления компрессора, магистраль нагнетания которого снабжена обратным клапаном с приводом (например поворотным или поршневым сервомотором), управляемым с помощью системы управления компрессора, причем обратный клапан "расхаживают" путем периодической подачи рабочего тела из системы управления к его приводу, при этом закрывают обратный клапан не более, чем на четверть его полного хода. Обратный клапан с электромагнитным приводом, причем электромагнитный привод выполнен с рабочим ходом подвижного сердечника не более четверти полного хода обратного клапана, а корпус электромагнитного привода заполнен жидкостью и в нем установлено демпфирующее устройство.

Применение обратных клапанов с "расхаживанием" их приводом не позволяет валу обратного клапана, на котором укреплена запорная тарелка, пригорать и зашламовываться в подшипниках (из-за высокой температуры за компрессором и загрязненности газа), к тому же при необходимости закрытия клапана привод дает тарелке дополнительное начальное усилие на закрытие, а демпфирование в конце хода клапана предотвращает возможность разбития запорных кромок на корпусе клапана и способствует уменьшению шума.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются:
обратный клапан "расхаживают" путем периодической подачи рабочего тела из системы управления к его приводу, причем закрывают обратный клапан не более чем на четверть его полного хода, а кроме того, может быть, что привод выполнен электромагнитным с рабочим ходом подвижного сердечника не более четверти полного хода обратного клапана, а корпус электромагнитного привода заполнен жидкостью и в нем установлено демпфирующее устройство.

На фиг. 1, 2, 3 представлены фрагменты схемы газовой обвязки компрессора и обратный клапан с приводом в виде поворотного сервомотора, схема.

На фиг. 4, 5, 6, 7 представлены обратный клапан с электромагнитным приводом, разрез.

Газ из коллектора всасывания поступает в компрессор 1. Из нагнетания компрессора 1 газ по магистрали нагнетания 2 поступает в коллектор нагнетания через обратный клапан 3 с приводом 4 (например в виде поворотного сервомотора). Клапан 3 может быть выполнен в виде клапана-захлопки с тарелкой 5, закрепленной на оси 6 (наиболее распространенный вариант для обратных клапанов больших диаметров). Привод может быть выполнен в виде поворотного лопастного сервомотора (или поршневого сервомотора, или быть электромагнитным). В полости 7 вентилем 8 может быть подано рабочее телом (например сжатый воздух) из системы управления компрессором, воздействующее на лопасть 9, полости 10 соединены с атмосферой (или сливом, если рабочее тело - жидкость).

Во время работы компрессора обратный клапан открывается (тарелка 5 поднята) потоком газа, преодолевая сопротивление веса тарелки 5 и силы трения в самом клапане и приводе 4. В системе управления компрессором предусмотрен алгоритм, в соответствии с которым ежедневно поступает команда на "расхаживание" клапана, т.е. в полости 7 привода 4 несколько раз с небольшими интервалами времени подают (посредством вентиля 8) рабочее тело, причем обратный клапан 3 закрывают не более чем на четверть полного хода. Также предусмотрен в системе управления компрессором алгоритм, по которому включают привод при остановках и помпаже компрессора, при этом привод 4 помогает страгиванию тарелки 5.

Устройство для осуществления способа защиты компрессора от обратного потока газа может быть выполнено в виде обратного клапана с электромагнитным приводом. В корпусе 11 клапана (фиг. 4, 5) на валу 12, способом быть провернутым в подшипниках 13, с помощью рычага 14 укреплена тарелка 15. Снаружи на корпусе 11 укреплен с возможностью поворота электромагнитный привод 16, который может воздействовать на вал 12 с помощью рычажного механизма 17. На корпусе 18 электромагнитного привода 16 (фиг. 5, 6, 7) намотана катушка 19, к которой может быть подан электрический ток. Внутри корпуса 18 помещен подвижный магнитный сердечник 20 в виде поршня с отверстиями 21, через который проходит шток 22 с возможностью перемещения. Выходной конец штока 22 закреплен рычагом 17 к валу 12 обратного клапана. Для возможности демпфирования корпус 18 привода 16 заполнен жидкостью и в нем установлено демпфирующее устройство в виде поршня 23, закрепленного на штоке 22 с помощью гаек 24 с возможностью некоторого перемещения благодаря наличию зазора. При этом в поршне 23 выполнены отверстие 25, в штоке 22 выполнены осевое отверстие 26 и радиальные отверстия 27, а в корпусе 18 пальцевый выступ 28. В корпусе 28. В корпусе 18 привода 16 посредством поршней 20 и 23 образованы полости 29, 30 и 31.

Обратный клапан (фиг. 4, 5) с электромагнитным приводом (фиг. 6, 7) работает следующим образом. Электромагнитный привод находится в выключенном состоянии по току. Клапан открыт потоком газа, воздействующим на запорную тарелку 15. Вал 12, поворачиваясь вместе с тарелкой 15, рычагом 17 поднимает шток 22 вместе с поршнем 23, а на рабочей части хода привода и вместе с сердечником 20. При этом через отверстия 21 жидкость свободно пернетекает из полости 29 в полость 30. Из полости жидкость также беспрепятственно перетекает в полость 31 через отверстия 25, 26, 27, т.к. поршень 23 закреплен на штоке 22 гайками 24 с возможностью некоторого перемещения и при движении штока 22 вверх отверстия 25 открыты. Таким образом, отключенный по электрическому току электромагнитный привод не препятствует открытию обратного клапана (не считая сил трения и веса). При возникновении обратного потока газа (что бывает при остановке компрессора, аварийных ситуациях, помпажах) необходимо быстрое закрытие обратного клапана, а перепад давлений на открытом клапане относительно невелик, нередки случаи пригорания и зашламовывания вала 12 в подшипниках 13 и бывает недостаточно веса тарелки 15 и перепада давлений на ней, чтоб стронуть тарелку. По команде из системы управления компрессором включают электромагнит, сердечник 20, втягиваясь в катушку 19, тянет шток 22 вниз. Через отверстия 21 жидкость перетекает из полости 30 в полость 29. Шток 22 тянет рычаг 17 и поворачивает запорную тарелку 15. Когда поршень 20 пройдет весь свой ход, шток 22 вместе с поршнем 23 продолжит движению вниз уже под действие тарелки 15, перепад давлений газа на которой увеличился, жидкость из полости 31 перетекает в полость 30 через отверстия 26, 27 (отверстия 25 при ходе вниз перекрыты выступом на штоке 22). В конце хода вниз (перед самым закрытием клапана) пальцевый выступ 28 входит в отверстие 26 и жидкость из полости 31 в полость 30 может перетекать только через зазоры происходит демпфирование (тем самым избегаем жесткого удара тарелки 15 о запорные кромки корпуса 11).

При "расхаживании" клапан проходит на закрытие ход, определяемый ходом сердечника 20 (рабочая часть хода привода), а обратно (на открытие) возвращается под действием прямого потока газа, воздействующего за запорную тарелку 15.

В АООТ" Невский завод" спроектирован обратный клапан с электромагнитным приводом и заложен в рабочий проект компрессора К-600 для общепромышленных целей (P_нагн≈9кгс/см²; Q≈600м³/мин), причем образец электромагнитного привода изготовлен и испытан. В настоящее время в АООТ "Невский завод" проектируется обратный клапан с поворотным пневмоприводом.

Использование: в области компрессоростроения, например для металлургии, химической и нефтехимической промышленности. Сущность изобретения: обратный клапан, установленный в магистрали нагнетания компрессора и снабженный приводом, периодически "расхаживают" с помощью системы управления компрессора путем периодической подачи рабочего тела к приводу так, что закрывают обратный клапан не более чем на четверть полного хода, а в случае выполнения привода электромагнитным корпус привода может быть заполнен жидкостью и в нем может быть установлено демпфирующее устройство, 2 с.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ защиты от обратного потока газа с помощью системы управления компрессора, магистраль нагнетания которого снабжена обратным клапаном с приводом, отличающийся тем, что обратный клапан "расхаживают" путем периодической подачи рабочего тела из системы управления к его приводу, причем закрывают обратный клапан не более, чем на четверть его полного хода. 2. Устройство для защиты от обратного потока газа компрессора, магистраль нагнетания которого снабжена обратным клапаном с приводом, отличающееся тем, что привод выполнен электромагнитным с рабочим ходом подвижного сердечника не более четверти полного хода обратного клапана, а корпус электромагнитного привода заполнен жидкостью и в нем установлено демпфирующее устройство.