КОНФИГУРАЦИЯ С ДВУМЯ КОМПРЕССОРАМИ, СПОСОБ ДОУКОМПЛЕКТОВЫВАНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F04D17/12 

Изобретение относится к конфигурации с первой линией компрессии и со второй линией компрессии для уплотнения технологической текучей среды, причем первая линия компрессии включает первый редуктор и первый компрессор, а вторая линия компрессии включает второй редуктор и второй компрессор, причем первая линия компрессии не соединена механически с передачей вращательного момента с вращающимися частями второй линией компрессии, причем оба компрессора разных линий компрессии соединены друг с другом напрямую трубопроводом рабочей среды таким образом, что первый компрессор расположен по потоку выше второго компрессора. Изобретение относится также к способу доукомплектовывания первого компрессора до основного агрегата, со вторым компрессором, чтобы из основного агрегата получить в процессе доукомплектовывания конфигурацию по данному изобретению.

Изобретение предлагает, главным образом, повышение производительности компрессорной установки. Двумя важнейшими параметрами производительности являются объемный расход и перепад давления между давлением на выходе и давлением на входе соответствующей компрессорной установки. Для дальнейшего повышения производительности компрессорной установки с заданным количеством ступеней компрессии существуют, главным образом, две возможности – увеличить диаметр лопаточного венца или рабочих колес или увеличить количество оборотов. Обе эти конструктивные опции максимально использованы, так как используемые материалы уже достигли порога своей прочности и соответственно с точки зрения нагрузок невозможно дальнейшее увеличение окружной скорости или диаметров. Кроме этого увеличение диаметров создает дополнительную проблему при изготовлении роторов и повышает требования в области роторной динамики.

Предпочтительной областью применения изобретения являются воздушные компрессоры, выполненные в виде редукторных компрессоров, всасывающих главным образом воздух из атмосферы - в отдельных случаях с установкой промежуточного фильтра, таким образом, что на входном штуцере компрессора создается давление ниже атмосферного – и поднимающих давления всосанного объема воздуха посредством нескольких центробежных ступеней компрессора примерно от 3 до 200 бар. Редукторный компрессор – это относительно большой корпус редуктора, на котором снаружи установлены различные улитки центробежных компрессоров, в которых ведущие колеса редуктора приводят в действие рабочие колеса редукторных компрессоров. Между отдельными ступенями компрессии установлено промежуточное охлаждение. Наибольший диаметр рабочих колес таких центробежных компрессоров на сегодняшний день не превышает два метра и может быть увеличен по перечисленным причинам только с большими конструктивными трудностями и использованием дорогостоящих материалов и специального производства.

Из опубликованных документов US 2012/260693 A1, DE 20 2012 101190 U1, WO 03/040567 A1, GB 1 551 454 A, EP 0 811 770 A1, WO 2009/ 095097 A1 уже известны различные конфигурации многоступенчатых компрессорных установок.

Задачей изобретения с учетом вышеизложенной проблематики является создание компрессорной установки, обеспечивающей повышенную производительность за счет относительно малых затрат. Задачей изобретения является также предложить способ доукомплектовывания существующих компрессорных установок для повышения производительности доукомплектовыванных установок, в частности для повышения объемного расхода. Обе задачи должны быть решены без неизбежного повышение нагрузок на детали или материалы до соответствующих пороговых значений или без применения дорогостоящих материалов.

Для решения задачи по данному изобретению предложена конфигурация указанного типа с дополнительными признаками по пункту 1 формулы изобретения. Изобретение предлагает также способ доукомплектовывания существующей установки согласно пункту формулы на способ. В соответствующих зависимых пунктах формулы раскрыты предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Изобретательский замысел состоит в том, чтобы повысить производительность компрессорной установки за счет того, что давление всасываемой перед вторым компрессором технологической текучей среды, выше по течению подачи уже увеличено с коэффициентом от 1,1 до 1,6. Такой вид предварительного сжатия или наддува второго компрессора обеспечивает – главным образом при неизменном перепаде давления на входе и давления на выходе установки в целом – увеличение стандартного объемного расхода или массового расхода от 10 до 40% по сравнению с системой без наддува. Затраты на наддув по данному изобретению при этом сравнительно низкие, так как перепад давления первого компрессора небольшой. Для такого перепада давления достаточно, например, в набегающем ко второму компрессору потоке установить или дооборудовать нагнетатель, снабженный согласно изобретению собственным приводом и работающий соответственно максимально независимо от первого компрессора. Особый интерес представляет решение по данному изобретению с доукомплектовыванием существующих установок, включенных в технологический процесс, у которого существует возможность повышения производительности, в частности, путем увеличения объемного расхода.

В предпочтительном усовершенствованном варианте осуществления коэффициент перепада давления второго компрессора при сжатии составляет от 3 до 60. Соотношение перепада давления между вторым и первым компрессором составляет предпочтительно от 2,3 до 56, особенно предпочтительна производительность второго компрессора по перепаду давления в 3,8 раза выше, чем у первого компрессора. Поэтому первый компрессор намного дешевле второго компрессора по технологии изготовления и его называют вентилятором (коэффициент перепада от 1 до 1,3) или нагнетателем (коэффициент перепада от 1,3 до 3,0).

Первый привод первой линии компрессии выполнен в виде либо электродвигателя, либо паровой или газовой турбины. В целях максимальной оперативности и наименьших инвестиций особенно предпочтителен первый привод в виде электродвигателя. Второй привод выполнен также в виде турбины или электродвигателя. При наличии технологического пара особенно предпочтительно применение паровой турбины. Первый компрессор выполняют в виде осевого или в виде центробежного компрессора, причем из-за невысокого коэффициента перепада давления первого компрессора используют обозначение вентилятора или нагнетателя. Далее, как правило, без учета возможного коэффициента перепада давления первого компрессора использовано понятие «первый компрессор», причем в зависимости от перепада давления в узком смысле речь идет о вентиляторе или нагнетателе. В понятие первого компрессора входит его выполнение в виде вентилятора или нагнетателя.

В особенно предпочтительном усовершенствованном варианте осуществления первый компрессор включает, по меньшей мере, две ступени компрессии, а первый привод установлен между первой группой ступеней компрессии и второй группой ступеней компрессии.

В случае выполнения первого компрессора в виде, по меньшей мере, двухпоточного, в частности, двухступенчатого центробежного компрессора, причем, когда оба центробежных рабочих колеса имеют осевую сторону всасывания и осевую сторону диска рабочего колеса, предпочтительно, чтобы сторона диска первого центробежного рабочего колеса была обращена аксиально к стороне диска второго рабочего колеса, а направления всасывания обоих центробежных рабочих колес были аксиально противоположны. При этом привод обоих рабочих колес установлен либо аксиально между обеими сторонами дисков рабочих колес, либо аксиально на одной стороне обоих колес. Оба рабочих колеса центробежного компрессора направляют поток в общий диффузор. Двухпоточность соответствует параллельному расположению центробежных рабочих колес.

В предпочтительном варианте усовершенствования изобретения система включает фильтр выше по потоку относительно второго компрессора. При этом первый компрессор установлен предпочтительно выше по потоку относительно этого фильтра, а рабочую среду заводят во второй компрессор только после прохождения фильтра. При этом первый компрессор всасывает атмосферный воздух, предпочтительно минуя фильтр, а доукомплектовывание обеспечивает настройку последующей системы, при необходимости, на немного более высокое давление в этом фильтре и перед вторым компрессором в трубопроводе всасывания. В альтернативном варианте первый компрессор устанавливают также между фильтром и вторым компрессором, чтобы подавать рабочую среду ниже по потоку первого компрессора, минуя фильтр, непосредственно во второй компрессор. При этом корпус фильтра, в частности при доукомплектовывании, не укрепляют с расчетом на немного более высокое давление.

В другом предпочтительном варианте усовершенствования изобретения, по меньшей мере, первый компрессор или всю первую линию компрессии устанавливают в корпусе фильтра.

Часто корпуса соответствующих фильтров расположены вне машинного отделения, что обеспечивает при наращивании такого фильтра, например, вокруг первого компрессора или линии компрессии более свободные конструктивные решения, чем внутри машинного отделения, в котором расположена вторая линия компрессии. Это обеспечивает также установка первого компрессора выше по потоку относительно фильтра, как было указано ранее.

Особенно предпочтительно оснащение конфигурации устройством защиты от нагнетания. Устройство защиты от нагнетания предназначено, в частности, для защиты первого компрессора от процесса нагнетания второго компрессора. Вследствие намного более высокого перепада давления второго компрессора соответствующие процессы нагнетания этого агрегата связаны с относительно высоким разрушительным потенциалом. Предпочтительно устройство защиты от нагнетания включает блокирующее устройство, которое в случае нагнетания блокирует, по меньшей мере, 80% сечения потока соединительного трубопровода рабочей среды между первым компрессором и вторым компрессором. Блокирующее устройство предпочтительно включает клапаны, запирающие площадь поперечного сечения соединительного трубопровода рабочей среды в случае обратного тока. Особенно предпочтительно такое выполнение этих клапанов, при котором аэродинамика клапанов под воздействием обратного тока рабочей среды в направлении первого компрессора переставляет клапаны в закрытое положение. Для перестановки из закрытого положения обратно в открытое положение предназначено демпфирующее устройство, не позволяющее клапанам при помпаже периодически закрываться и открываться. Особенно предпочтительно такое выполнение клапанов, при котором они установлены с возможностью вращения или поворота вокруг соответствующих осей. Эти оси проходят предпочтительно перпендикулярно продольной оси соединительного трубопровода рабочей среды или перпендикулярно направлению основного потока через соединительный трубопровод рабочей среды. Особенно предпочтительна установка этих клапанов в виде ламелей рядом друг с другом, чтобы в открытом положении этих клапанов рабочая среда в трубопроводе рабочей среды протекала сквозь решетку, образованную осями вращения клапанов. В закрытом положении промежутки в решетке осей вращения закрыты клапанами в виде жалюзей или ламелей. Альтернативно или в дополнение к блокирующему устройству устройства защиты от нагнетания предпочтительно устанавливают разгрузочное устройство, которое в случае нагнетания первого компрессора и/или второго компрессора снижает давление и/или пики давления в соединительном трубопроводе рабочей среды между первым и вторым компрессорами или, по меньшей мере, на участке соединительного трубопровода рабочей среды между блокирующим устройством и вторым компрессором путем создания окна в область пониженного давления - например, в окружающую среду. Эти разгрузочное и/или блокирующее устройство особенно предпочтительны, если первый компрессор является центробежным компрессором, так как, как правило, отдельно стоящие лопатки центробежного компрессора чувствительны к гидравлическим ударам процесса нагнетания. В случае первого компрессора, выполненного в виде центробежного компрессора, предпочтительно отказаться от установки устройства защиты от нагнетания выше по потоку относительно второго компрессора, так как компрессор в виде центробежного компрессора надежно защищен от перегрузок давления.

Особенно предпочтительно выполнение устройства защиты от нагнетания с разгрузочным устройством, включающим скользящий клапан и механически соединенным с блокирующим устройством. Скользящий клапан выполнен при этом с возможностью аксиального скольжения в продольном направлении соединительного трубопровода рабочей среды под воздействием на блокирующее устройство перепада давления от обратного тока рабочей среды, что обеспечивает создание окна в соединительном трубопроводе рабочей среды вследствие открытого тем самым скользящего клапана.

Конфигурация по данному изобретению особенно хорошо приспособлена для доукомплектовывания первой линии компрессии до второй линии компрессии в составе установки, что обеспечивает конфигурацию согласно, по меньшей мере, описанному выше осуществлению изобретения. Особенно предпочтительно доукомплектовывание первого компрессора до состояния второго штатного компрессора, причем аэродинамику второго компрессора изменяют таким образом, чтобы снизить перепад давления второго компрессора по сравнению с состоянием перед доукомплектовыванием. Это обеспечивает увеличение объемного расхода всей компоновки из первого компрессора и второго компрессора по сравнению только с одним вторым компрессором при таком же перепаде давления с окружающей атмосферой. При доукомплектовывании часто необходимы максимально постоянный перепад давления или неизменное конечное давление и, в отдельных случаях, увеличение объемного расхода, так как привязка к уже существующему процессу требует заданного ранее конечного давления после полного окончания компрессии.

В предпочтительном варианте усовершенствования изобретения конфигурация по данному изобретению входит в состав газовой турбины, при этом корпус второго компрессора является непосредственно составной частью газовой турбины. При этом предпочтительна возможность подключения первого компрессора к трубопроводу потока всасываемого свежего воздуха, чтобы первый компрессор в зависимости, например, от условий окружающей среды выполнял функцию надувочного нагнетателя газовой турбины.

В специальном варианте усовершенствования этой конфигурации с первым компрессором, подключаемым к трубопроводу потока, рядом с прямым всасыванием второго компрессора, минуя первый компрессор, установлено запорное устройство, например клапан и байпас. В байпасе установлен первый компрессор, чтобы использовать надувочный нагнетатель только при необходимости (например, при сезонных колебаниях) и, с другой стороны, чтобы второй компрессор всасывал воздух через открытый клапан. При открытом клапане входной направляющий аппарат надувочного нагнетателя закрыт, чтобы предотвратить неконтролируемый перепуск потока к открытому клапану.

В предпочтительном варианте усовершенствования изобретения первый компрессор включает входной направляющий аппарат, регулирующий необходимую пропускную способность входного поперечного сечения. Особенно предпочтительно, чтобы регулирования редуктора первого компрессора не зависело от заданного объемного расхода и регулирование объемного расхода происходило при приблизительно неизменном количестве оборотов исключительно посредством входного направляющего аппарата.

Далее изобретение подробно раскрыто на основе некоторых примеров его осуществления с привлечением чертежей, на которых представлено следующее:

фигура 1 – технологическая схема конфигурации по данному изобретению;

фигура 2 – трехмерная схема конфигурации по данному изобретению;

фигура 3 – схема комбинации фильтра и первой линии компрессии в продольном разрезе;

фигура 4 – другой вариант выполнения первой линии компрессии;

фигура 5 – схема первой, выполненной модулярно линии компрессии в поперечном сечении;

фигура 6 – схема продольного разреза конфигурации по данному изобретению с первой линией компрессии, первый компрессор которой выполнен в виде центробежного компрессора;

фигура 7 – схема первой линии компрессии в виде центробежного компрессора в продольном разрезе первого компрессора;

фигура 8 – альтернативный вариант выполнения изображения по фигуре 7;

фигура 9 – пример выполнения устройства защиты от нагнетания ниже по потоку относительно выполненного в виде центробежного компрессора первого компрессора с фильтром после него;

фигура 10 – блокирующее устройство защиты от нагнетания;

фигура 11 – устройство защиты от нагнетания в комбинации с блокирующим устройством и разгрузочным устройством в первом рабочем режиме при закрытом положении разгрузочного устройства;

фигура 12 - устройство защиты от нагнетания по фигуре 11 при открытом положении разгрузочного устройства.

Конфигурация по данному изобретению с первой линией СТ1 компрессии и со второй линией СТ2 компрессии уже показана на фигуре 1 в вертикальной проекции по продольной оси всей компоновки системы. Рабочую среду всасывают через фильтр FIT, FIT' и поднимают ее давление в выполненном в виде нагнетателя первом компрессоре СО1 первой линии СТ1 компрессии. На фигуре 1 показаны два альтернативных варианта выполнения фильтра FIT, FIT'. В первом варианте фильтр FIT установлен в корпусе отдельно от первой линии СТ1 компрессии. Во втором варианте фильтр FIT' установлен в общем с первой линией СТ1 компрессии корпусе.

После выхода из первого компрессора СО1 первой линии СТ1 компрессии рабочая среда PF поступает в соединительный трубопровод CFC рабочей среды и далее ниже по потоку во вторую линию СТ2 компрессии. Вторая линия СТ2 компрессии включает второй компрессор СО2, выполненный в виде редукторного компрессора, с приводом первой ступени СО21 компрессии второго компрессора СО2 от первого редуктора GRl и приводом второй ниже по потоку ступени СО22 компрессии второго компрессора СО2 от второго редуктора GR2. Первый редуктор GRl и второй редуктор GR2 приведены от второго привода DR2, причем оба редуктора DR1, DR2 являются составной частью общего редуктора редукторного компрессора.

Такие редукторные компрессоры принципиально известны. Речь идет о корпусе редуктора – относительно большом, с внешней стороны которого прифланцованы отдельные ступени компрессии. Как правило, в редукторе установлено большое колесо, приводимое от общего привода отдельных ступеней компрессии. Чаще всего этот привод присоединен с внешней стороны корпуса редуктора через муфту сцепления с передачей вращательного момента. Отдельные ступени компрессии приводят от валов с нарезанными зубьями, у которых, по меньшей мере, один конец вала, чаще оба конца вала, выступают за пределы корпуса редуктора. На выступающих концах валов установлены рабочие колеса отдельных ступеней компрессии – как правило, консольно. Между отдельными ступенями компрессии редукторного компрессора рабочую среду отводят в другие технологические процессы или просто охлаждают. В альтернативном варианте рабочую среду перенаправляют непосредственно от одной ступени компрессии в другую через соединительный трубопровод рабочей среды. На фигуре 1 показано промежуточное охлаждение ICL между двумя ступенями CО21, CО22 компрессии второго компрессора СО2. После компрессии во втором компрессоре СО2 второй линии СТ2 компрессии рабочую среду PF направляют в другие технологические процессы PRO.

Компрессию в первой линии СТ1 компрессии проводят с перепадом давления от 1,1 до 1,6. Во второй линии СТ2 компрессии давление рабочей среды PF поднимают до конечного давления примерно от 3 до 60 бар. Первая линия СТ1 компрессии всасывает почти при атмосферном давлении, причем рабочей средой является воздух. Сжатие воздуха – это предпочтительное предназначение воздушного компрессора по данному изобретению. Первая линия СТ1 компрессии всасывает воздух при давлении немного ниже атмосферного, так как установленный выше по потоку фильтр FIT снижает давление.

На фигуре 2 показана аксонометрия возможного варианта выполнения конфигурации по данному изобретению. Фильтр FIT установлен в корпусе фильтра выше по потоку первой линии СТ1 компрессии. Первая линия СТ1 компрессии интегрирована в соединительный трубопровод CFC рабочей среды, проходящий главным образом от фильтра FIT ко второй линии СТ2 компрессии. Возможные варианты выполнения такого первого компрессора СО1 или первой линии СТ1 показаны на фигурах 3, 4, 5. Ниже по потоку соединительного трубопровода CFC рабочей среды показан второй компрессор СО2 второй линии СТ2 компрессии, выполненный в вид редукторного компрессора. Второй редуктор редукторного компрессора обозначен как GR2, причем второй редуктор каждой отдельной ступени компрессии включает свои компоненты редуктора, отдельно не показанные. Конструкция этого редукторного компрессора соответствует описанному ранее принципиальному устройству редукторных компрессоров. Согласно изобретению второй компрессор выполнен предпочтительно в виде редукторного компрессора. В продолжение потока рабочей среды PF по оси соединительного трубопровода CFC рабочей среды после второго компрессора СО2 установлен второй привод DR2 второй линии СТ2 компрессии. Первый привод DR1 первой линии СТ1 компрессии встроен в соединительный трубопровод CFC рабочей среды, но не виден.

Такое интегрированное выполнение первой линии СТ1 компрессии показано на фигуре 3.

Ниже по потоку фильтра FIT давление рабочей среды PF повышают в первой линии СТ1 компрессии, причем как первый компрессор СО1, так и первый привод DR1 встроены в соединительный трубопровод CFC рабочей среды между фильтром FIT и второй линией СТ2 компрессии ниже по потоку (не показана). Первый компрессор СО1 выполнен в этом случае в виде осевого компрессора. Обе показанные ступени СО11, СО12 компрессии первого компрессора СО1 приведены в этом случае за исключением направляющих лопаток в противоходе, причем соответствующие рабочие моменты привода не показаны. Первый привод DR1 расположен радиально за пределами этой центробежной лопастной системы. Для интегрального выполнения первого компрессора СО1 в продолжение соединительного трубопровода рабочей среды или в виде встроенной составной части соединительного трубопровода CFC рабочей среды его выполняют предпочтительно в виде центробежного компрессора. Альтернативный вариант выполнения осевого компрессора в качестве первого компрессора СО1 показан на фигуре 4, причем четыре ступени CO11, CО12, CО13, CО14 компрессии расположены аксиально друг за другом, причем относительно оси Х вращения, проходящей вдоль направления основного потока рабочей среды PF. Эта ось Х вращения показана и на фигуре 3. Если по фигуре 3 первый привод DR1 расположен на аксиальной стороне всего первого компрессора СО1, то по фигуре 4 первый привод DR1 расположен аксиально между ступенями СО11–СО14 компрессии выше и ниже по потоку. Преимуществом такой аксиальной последовательности является не очень большой выход ротора за пределы привода DR1 и то, что обычное для двигателя расположение обеспечивает контролирование роторной динамики и всей конфигурации первого компрессора. Аналог этого показан на фигурах 7 и 8 относительно выполнения первой линии СТ1 компрессии или первого компрессора СО1 в виде центробежного компрессора.

Особая модульность первой линии СТ1 компрессии показана на фигуре 5. Перпендикулярно оси Х показан разрез соединительного трубопровода CFC рабочей среды и схематично показаны отдельные ступени СО11–СО14 компрессии. Сечение соединительного трубопровода CFC рабочей среды разделено на четыре сегмента, причем в каждом сегменте расположена одна из линий СО11–СО14 компрессии, что при исключении последовательной конфигурации ступеней компрессии обеспечивает их параллельную конфигурацию. Это обеспечивает возможность установки небольших нагнетателей рядом друг с другом для предкомпрессии рабочей среды PF до ее входа во второй компрессор СО2.

На фигуре 6 показана схема конфигурации по данному изобретению, причем первый компрессор СО1 первой линии СТ1 компрессии выполнен в виде центробежного компрессора и уплотняет всосанный атмосферный воздух перед его входом в фильтр FIT. Фильтр FIT и первый компрессор СО1 расположены в этом случае за пределами машинного отделения второй линии СТ2 компрессии или по другую сторону стенки BW машинного отделения МН. В корпус фильтра FIT подают выходное давление, которое выше атмосферного, и поэтому корпус усиливают против атмосферного всасывания. Это имеет значение особенно при доукомплектовывании первой линии СТ1 компрессии, так как возможна замена всего фильтра FIT более мощной моделью.

На фигурах 7 и 8 показаны возможные варианты выполнения первого компрессора СО1 по фигуре 6. Аналогично осевым компрессорам по фигурам 3 и 4 первый привод DR1 расположен на фигуре 7 аксиально рядом со ступенями CO11, CО11` компрессии, а на фигуре 8 – аксиально между обеими ступенями CO11, CО11` компрессии. Основное отличие от показанного на фигурах 3 и 4 осевого компрессора заключается в том, что радиальное выполнение нагнетателей по фигурам 7 и 8 всасывают аксиально, а выдувает радиально, а также в том, что ступени центробежного компрессора относительно друг друга работают не последовательно, а параллельно.

На фигурах 9, 10, 11 и 12 показано устройство РРС защиты от нагнетания для конфигурации. На фигуре 9 показан первый компрессор СО1 в виде центробежного нагнетателя конфигурации выше по потоку фильтра FIT. Расположенный ниже по потоку соединительный трубопровод CFC рабочей среды оборудован устройством РРС защиты от нагнетания. Устройство РРС защиты от нагнетания является разгрузочным устройством PRL, причем заслонки с пружинным преднатяжением при превышении давления открываются в соединительном трубопроводе CFC рабочей среды. Это защищает центробежный нагнетатель первого компрессора СО1 от помпажа не показанного, расположенного ниже по потоку второго компрессора СО2.

На фигуре 10 показано блокировочное устройство BLO, установленное в соединительном трубопроводе CFC рабочей среды для защиты первого компрессора СО1 от помпажа второго компрессора СО2. Принципиально такое блокирующее устройство BLO входит в состав устройства РРС защиты от нагнетания или установлено в виде обратного клапана для предотвращения обратного тока. Блокировочное устройство BLO показано слева на фигуре 10, если смотреть в направлении оси Х. Ось Х соответствует при этом направлению основного потока рабочей среды PF. Блокировочное устройство BLO включает несколько расположенных рядом друг с другом клапанов в виде пластин, которые могут перекрывать сечение потока соединительного трубопровода CFC рабочей среды, по меньшей мере, на 80%. В полном перекрывании нет необходимости, так как в большей мере необходимо предотвратить или экранировать перепад давления от помпажа. Справа от показанного поперечного сечения – вертикально направлению основного потока - показана очередность действия нескольких клапанов FLP, расположенных рядом друг с другом сначала в открытом положении. Рабочая среда PF протекает в обычном направлении потока. При изменении направления потока, т.е. при обратном токе рабочей среды PF, сначала вследствие их аэродинамике закрывается средняя пара клапанов FLP, в которых обратный ток застревает и, тем самым, плотно закрывает клапаны FLP. Соседние клапаны последовательно закрываются за счет закрывания первых клапаном FLP и/или под воздействием перенаправленного ими потока. Таким образом, на четвертом изображении последовательности блокирующее устройство BLO полностью переведено в закрытое положение. Предпочтительно в клапанах BLO установлен работающий в одном направлении демпфер, чтобы предотвратить постоянное открывание и закрывание блокирующего устройства BLO вследствие помпажа. Демпфируемое направление при этом – предпочтительно направление движения в открытое положение.

На фигурах 11 и 12 показано выполнение устройства РРС защиты от нагнетания, сочетающее в себе блокирующее устройство BLO и разгрузочное устройство PRL. При этом устройство РРС защиты от нагнетания на фигуре 11 находится в обычном открытом рабочем положении, а на фигуре 12 – в закрытом при обычном протекании рабочей среды PF рабочем положении. Соединительный трубопровод CFC рабочей среды оборудован в этом случае скользящим клапаном SLV с возможностью скольжения в направлении оси Х. Этот скользящий клапан SLV входит в состав разгрузочного устройства PRL. Со скользящим клапаном SLV жестко соединено блокирующее устройство BLO, которое при осевом обратном токе рабочей среды PF перекрывает поперечное сечение потока соединительного трубопровода CFC рабочей среды, по меньшей мере, на 80%. Перепад давления действует против силы возвратной пружины EEL и демпфера DMP при прохождении через блокирующее устройство BLO рабочей среды PF, стремящейся к обратному току, и открывает скользящий клапан SLV в аксиальное положение, при котором как выше по потоку, так ниже по потоку блокирующего устройства BLO радиальный выпуск разгрузочного устройства PRL открыт, чтобы обеспечить сброс давления рабочей среды PF. Это обеспечивает защиту первой линии СТ1 компрессии и второй линии СТ2 компрессии от помпажа как выше по потоку, так и ниже по потоку устройства РРС защиты от нагнетания.

Изобретение относится к конфигурации с первой линией (СТ1) компрессии и второй линией (СТ2) компрессии для сжатия рабочей среды (PF), причем первая линия (СТ1) компрессии включает первый привод (DR1) и первый компрессор (СО1), причем вторая линия (СТ2) компрессии включает второй привод (DR2) и второй компрессор (СО2), причем первая линия (СТ1) компрессии механически не состыкована с передачей вращающего момента с вращающимися частями второй линии (СТ2) компрессии, причем оба компрессора (СО1, СО2) разных линий (СТ1, СТ2) компрессии соединены между собой напрямую с передачей рабочей среды соединительным трубопроводом (CFC) рабочей среды таким образом, что первый компрессор (СО1) расположен по потоку выше второго компрессора (СО2). Для экономичного повышения производительности по сравнению с обычными установками предпочтительно, чтобы первый компрессор (СО1) перед поступлением рабочей среды (PF) во второй компрессор (СО2) работал с коэффициентом перепада давления от 1,1 до 1,6. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Конфигурация с первой линией (СТ1) компрессии и второй линией (СТ2) компрессии для сжатия рабочей среды (PF),

причем первая линия (СТ1) компрессии включает первый привод (DR1) и первый компрессор (СО1),

причем вторая линия (СТ2) компрессии включает второй привод (DR2) и второй компрессор (СО2),

причем в первой линии (СТ1) компрессии отсутствует механическое соединение с передачей вращающего момента с вращающимися частями второй линии (СТ2) компрессии,

причем оба компрессора (СО1) разных линий (СТ1, СТ2) компрессии соединены между собой напрямую с передачей рабочей среды соединительным трубопроводом (CFC) рабочей среды таким образом,

что первый компрессор (СО1) расположен по потоку выше второго компрессора (СО2),

отличающаяся тем, что

первый компрессор (СО1) функционирует перед поступлением рабочей среды (PF) во второй компрессор (СО2) с коэффициентом перепада давления от 1,1 до 1,6,

причем второй компрессор (СО1) выполнен в виде редукторного компрессора.

2. Конфигурация по п. 1, отличающаяся тем, что второй компрессор (СО2) работает с коэффициентом перепада давления от 3 до 60.

3. Конфигурация по п. 1, отличающаяся тем, что первый привод (DR1) выполнен в виде либо газовой турбины, либо в виде паровой турбины или в виде электродвигателя.

4. Конфигурация по п. 1, отличающаяся тем, что второй привод (DR2) выполнен в виде либо газовой турбины, либо в виде паровой турбины или в виде электродвигателя.

5. Конфигурация по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что первый компрессор (СО1) выполнен в виде центробежного компрессора или в виде осевого компрессора, либо в виде турбонагнетателя.

6. Конфигурация по любому из пп. 1–3, отличающаяся тем, что первый компрессор (СО1) включает по меньшей мере первую ступень (СО11) компрессии и вторую ступень (СО12) компрессии, причем первый привод (DR1) расположен между первой ступенью (СО11) компрессии и второй ступенью (СS12) компрессии.

7. Конфигурация по любому из пп. 1–6, отличающаяся тем, что первый компрессор (СО1) выполнен, по меньшей мере, в виде двухступенчатого центробежного компрессора, причем по меньшей мере первая и вторая ступени (СО12, СО21) компрессии имеют сторону (SS) всасывания и сторону (BS) диска рабочего колеса, причем сторона (BS) диска рабочего колеса первой ступени (СО11) компрессии обращена аксиально к стороне (BS) диска рабочего колеса (BS) второй ступени (СО21) компрессии, при этом обе ступени (CO11, CО21) выполнены с возможностью всасывания аксиально с противоположных направлений.

8. Конфигурация по п. 5, отличающаяся тем, что между обеими сторонами (BS) диска рабочего колеса первой ступени (СО11) компрессии и второй ступени (СО21) компрессии аксиально расположен первый привод (DR1).

9. Конфигурация по любому из пп. 1–6, отличающаяся тем, что первая линия (СТ1) компрессии расположена выше по потоку фильтра (FIT), при этом рабочая среда (PF) после прохождения фильтра (FIT) направляется во второй компрессор (СО21).

10. Конфигурация по любому из пп. 1–6, отличающаяся тем, что выше по потоку первого компрессора (СО1) установлен фильтр (FIT), при этом рабочая среда (PF) выше по потоку без прохождения фильтра (FIT) направляется напрямую во второй компрессор (СО1).

11. Конфигурация по любому из пп. 1–10, отличающаяся тем, что по меньшей мере первый компрессор (СО1) или целиком вся первая линия (СТ1) компрессии расположены в корпусе (FCS) фильтра (FIT).

12. Конфигурация по любому из пп. 1–11, отличающаяся тем, что между первым компрессором (СО1) и вторым компрессором (СО2) установлено, по меньшей мере, устройство (РРС) защиты от нагнетания, причем устройство (РРС) защиты от нагнетания включает блокирующее устройство (BLO), причем блокирующее устройство (BLO) предназначено для перекрывания в случае нагнетания по меньшей мере 80% поперечного сечения потока соединительного трубопровода (CFC) рабочей среды между первым компрессором (СО1) и вторым компрессором (СО1).

13. Конфигурация по любому из пп. 1–12, отличающаяся тем, что между первым компрессором (СО1) и вторым компрессором (СО2) установлено, по меньшей мере, устройство (РРС) защиты от нагнетания, причем устройство (РРС) защиты от нагнетания включает разгрузочное устройство (PRL), которое в случае нагнетания первого компрессора (СО1) и/или второго компрессора (СО2) сбрасывает давление или помпаж в соединительном трубопроводе рабочей среды между первым компрессором (СО1) и вторым компрессором (СО2) или, по меньшей мере, на участке соединительного трубопровода (CFC) рабочей среды между блокирующим устройством (BLO) и вторым компрессором (СО2) через отверстие в область пониженного давления.

14. Конфигурация по п. 12, отличающаяся тем, что первый компрессор (СО1) выполнен в виде осевого компрессора.

15. Конфигурация по любому из пп. 1–9, отличающаяся тем, что первый компрессор (СО1) выполнен в виде центробежного компрессора, а выше по потоку второго компрессора (СО2) не установлено устройство (РРС) защиты от нагнетания.

16. Конфигурация по п. 12, отличающаяся тем, что блокирующее устройство (BLO) выполнено таким образом, чтобы при обратном токе рабочей среды (PF) от второй линии (СТ1) компрессии обратно к первой линии (СТ1) компрессии блокирующее устройство (BLO) перекрывало по меньшей мере 80% поперечного сечения соединительного трубопровода рабочей среды.

17. Конфигурация по п. 14, отличающаяся тем, что блокирующее устройство (BLO) соединено со скользящим клапаном (SLV), причем посредством механического сдвижного усилия блокиратора от перепада давления сдвигается скользящий клапан (SLV) в открытое положение, чтобы соединить соединительный трубопровод рабочей среды между первой линией (СТ1) компрессии и второй линией (СТ2) компрессии с разгрузочным устройством (PRL) для сброса давления в соединительном трубопроводе.

18. Способ доукомплектовывания и/или наращивания мощности первой линии (СТ1) компрессии до второй линии (СТ2) компрессии существующей установки, чтобы создать конфигурацию, по меньшей мере, по любому из пп. 1–17, в котором первую линию (СТ1) с первым приводом (DR1) и первым компрессором (СО1) устанавливают выше по потоку второй линии (СТ2) компрессии со вторым приводом (DR2) и вторым компрессором (СО2),

при этом в первой линии (СТ1) компрессии отсутствует механической соединение с передачей вращающего момента с вращающимися частями второй линии (СТ2) компрессии, причем оба компрессора (СО1) разных линий (СТ1, СТ2) компрессии соединяют между собой напрямую с передачей рабочей среды соединительным трубопроводом (CFC) рабочей среды таким образом, что первый компрессор (СО1) расположен по потоку выше второго компрессора (СО2),

причем первый компрессор (СО1) функционирует перед поступлением рабочей среды (PF) во второй компрессор (СО2) с коэффициентом перепада давления от 1,1 до 1,6.

19. Способ по п. 18, в котором за один этап доукомплектовывания аэродинамику второго компрессора изменяют таким образом, что перепад давления по сравнению с состоянием до доукомплектовывания снижают.