Снижение пульсаций давления газа в линии всасывания поршневого компрессора при использовании дроссельных шайб

В представленной статье рассмотрена проблема борьбы с колебаниями давления в линии всасывания поршневых компрессоров. Одной из характерных особенностей поршневых компрессоров является наличие клапанов, периодически объединяющих рабочую полость сжатия с линией всасывания или нагнетания в процессах всасывания и нагнетания. Что приводит к периодическому движению газа в сторону рабочей камеры и сжатого газа в линию нагнетания. Возникающие при этом пульсации давления рабочего тела действуют и в линии всасывания, и в линии нагнетания. Как известно, неправильный расчет коммуникаций может привести к авариям компрессорного оборудования. Аварии могут быть связаны с поломкой опор компрессора и трубопроводов, разгерметизацией трубопроводов, фланцевых и сварных соединений. Поэтому особое внимание необходимо уделять компоновке трубопроводов и оборудования, не допуская при этом резонансных явлений. Одним из путей борьбы с пульсациями давления в линии всасывания служит установка диафрагм. Данный способ является наиболее дешевым и простым в реализации, особенно для компрессоров, уже находящихся в эксплуатации по сравнению с установкой дорогостоящих емкостей-депульсаторов, расположить которые в существующей технологической схеме не представляется возможным из-за ограниченного пространства помещений компрессорных установок.

В рамках данной работы были проведены испытания на компрессоре общего назначения — КУ10 с дополненной системой сбора данных в линии всасывания. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили известные данные о том, что площадь отверстия диафрагмы должна быть в четыре раза меньше диаметра трубопровода. При этом было достигнуто снижение амплитуды колебаний давления в три раза. Установка конструкции диафрагмы с параметрами, близкими к рекомендуемым, возможна в любом месте всасывающей линии, поскольку изменение величины амплитуды при различном удалении от клапанов всасывания не превышает 5…7 %. При установке диафрагмы с размерами, отличающимися от рекомендуемых, требуется устанавливать ее ближе к клапану всасывания.

1. Busarov S. S., Nedovenchanyi A. V., Sinitsin and N. G. [et al.]. Experimental estimation of gas pressure pulsations in communications of high-speed reciprocating compressor units // AIP Conference Proceedings. Oil and Gas Engineering (OGE-2022). 2023. Vol. 2784. P. 030033-1–030033-5. DOI: 10.1063/5.0141786.

2. Бусаров С. С., Недовенчаный А. В., Бакулин К. А., Синицин Н. Г., Панютич А. А. Экспериментальная оценка влияния частоты вращения коленчатого вала на амплитуду пульсаций давления в газовых коммуникациях малорасходных поршневых компрессоров // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. Т. 6, № 2. С. 21–26. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-21-26. EDN: ZRYBCJ.

3. Воронков С. С. Математическая модель рабочего процесса высокооборотного двухступенчатого поршневого компрессора с учетом нестационарных явлений в коммуникациях: автореф. дис. … канд. техн. наук. Ленинград, 1982. 16 с.

4. Перевозчиков М. М. Повышение эффективности объёмного одноступенчатого компрессора на основе математической модели процессов при сжатии реального газа: автореф. дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 1997. 16 с.

5. Бусаров С. С. Экспериментальные исследования пульсаций давления в газовых коммуникациях малорасходных поршневых тихоходных компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. 2022. № 3. С. 24–27. EDN: DIUKAE.

6. Френкель М. И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. 3-е изд., перераб. и доп. Ленинград: Машиностроение, 1969. 744 с.

7. Вopoнков С. С., Прилуцкий И. К., Фотин Б. С. К вопросу задания граничных условий при математическом моделировании колебаний давления газа в коммуникациях поршневых компрессоров. Москва: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982. 374 с.

8. Калекин В. В. Разработка и исследование поршневых пневмодвигатель-компрессорных агрегатов с самодействующими клапанами: дис. … канд. техн. наук. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 234 с.

9. Chrustalev B. S., Zdalinsky V. B., Bulanov V. P. Mathematical Model of Reciprocating Compressor With One or Several Stages for the Real Gases // International Compressor Engineering Conference. 1996. P. 1108. URL: http://docs.lib.purdue.edu/icec/1108 (дата обращения: 03.12.2023).

10. Прилуцкий И. К. Разработка, исследование и создание поршневых компрессоров и детандеров для криогенной техники: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Ленинград, 1991. 401 с.

11. Plastinin P., Fedorenko S. Simulation of Transient Gas-Temperatures in Cylinders of Reciprocating Compressors Using Identification Techniques with a Mathematical Model // International Compressor Engineering Conference. 1978. P. 380. URL: http://docs.lib.purdue.edu/icec/295 (дата обращения: 03.12.2023).

12. Perevozchikov M. M., Chrustalyov B. S. Theoretical and Experimental Researches of Unsteady Gas Flow in the Pipe of the Reciprocating Compressor // International Compressor Engineering Conference at Purdue, USA. 1994. Vol. 2. P. 515–520. URL: https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2028&context=icec (дата обращения: 10.01.2024).

13. Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчёт. Москва: КолосС, 2000. 456 с. ISBN 5-9532-0428-0.

14. Tesfamichael T., Ahsan M., Notarianni M. [et al.]. Gas sensing of ruthenium implanted tungsten oxide thin films // Thin Solid Films. 2014. Vol. 558. P. 416–422. DOI: 10.1016/j.tsf.2014.02.084.

15. Федяков Е. М. Измерение переменных давлений. Москва: Изд-во стандартов, 1982. 216 с.

16. Кассандрова О. Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. Москва: Наука, 1970. 104 с.

17. Захаренко С. Е. Экспериментальное исследование протечек газа через щели // Труды Ленинградского политехнического института. 1953. № 2. С. 161–170.

18. Bland J. M., Altman D. Statistics notes: measurement error // BMJ. 1996. Vol. 313. P. 41–42. DOI: 10.1136/bmj.313.7059.744.

19. Cochran W. G. Errors of Measurement in Statistics // Technometrics. 1968. Vol. 10, no. 4. P. 637–666. DOI: 10.2307/1267450.