کمپرسور: گریز از مرکز (API 617)

در کمپرسورهای گریز از مرکز تامین شده توسط شرکت پترو سدید، از پیشرفته‌ترین راهکارهای تکنیکال مانند درزبندی‌های دینامیک گازی خشک، سیستم‌های اضافه کنترلی و اتوماسیون، سیستم‌های کنترل لرزش و عیب‌یابی، و بسیاری از مشخصه‌های دیگر استفاده شده است که مزایای زیر را ایجاد می‌کنند:

- ضریب اطمینان بالا

- عملکرد بدون وقفه طولانی در بازه‌های بین بازرسی و تعمیرات

- هزینه کم عملیات نصب و اجرا

- سیستم‌های کنترلی و اتوماسیون با بهره‌وری بالا برای عملکرد ایمن، مانند حالت عملیاتی بدون نیاز به کنترل انسانی

- بهره‌وری انرژی در جریان، و عملکرد پایدار و باثبات با کارایی زیاد، به همراه طیف گسترده‌ای از پارامترهای متنوع و ترکیبات گوناگون گازی که فشرده می‌شود

- امکان نگهداری و تعمیر آسان‌تر به دلیل برخورداری از طراحی مدرن، و دسترسی آسان به قطعات برای تعمیر و نگهداری سریع و راحت

- برخورداری از نسبت هزینه٫کیفیت بهینه

- زمان کم فرآیند تولید و ارسال و تحویل

داده‌های تکنیکال

- ظرفیت: تا m3 /min ۱۴۰۰ (تا Nm3 /h ۱۲۰۰۰۰)

- فشار خروجی: تا bar ۴۵ (kgf/cm2 ۴۵٫۸)

- نیرو محرکه: تا kW ۶۳۰۰

- راندمان: تا ٪۸۵

گازهای قابل فشرده‌سازی

نیتروژن، اکسیژن، کلر، هوا، گاز همراه با نفت، گازوئیل، گاز فرآیندی هیدروکربن، گاز شعله‌ور، گاز دربرگیرنده هیدروژن، گاز کوره کک‌سازی

مشخصات و مزایای طراحی

- محفظه اسپلیت افقی به همراه قطعات داخلی در مسیر جریان، امکان ساخت و تولید ماشین‌آلات پیچیده را برای فشرده کردن گازهای غیرقابل اشتعال (اکسیژن) و گازهایی که در مسیر جریان باعث تشکیل رسوبات می‌شوند فراهم می‌آورد.

- امکان نگهداری و تعمیر یاتاقان‌ها و درزبندها بدون نیاز به جدا کردن قطعات محفظه

- هزینه‌های کم نگهداری به دلیل دسترسی به بخش گردان (rotor) و قطعات داخلی، از طریق نیمه بالایی بدنه محفظه

- الزامات و نیازمندی‌های خاص برای طراحی و مواد مورد استفاده برای فشرده‌سازی گازهای غیرقابل اشتعال

- سال‌های طولانی عملکرد این کمپرسورهای در شرایط واقعی، ضریب اطمینان و کارایی زیاد قطعات سازنده آنها را به خوبی اثبات کرده است

- این کمپرسورها را می‌توان در انواع خاص و سفارشی و مطابق با خواسته‌های هر مشتری طراحی و تولید کرد

نصب

- یک نوع از این کمپرسور برای نصب در فضای داخلی ساختمان ایستگاه کمپرسور طراحی می شود.

- نوع دیگری از این کمپرسور به شکل آویز نصب می‌شود (ساختار پیش ساخته) و تمامی سیستم‌های مهندسی را شامل می‌شود

- نوع سوم این کمپرسور برای نصب در فضای خارجی و فضای باز طراحی می شود.

مواد سازنده

آهن ریخته‌گری هادی

فولاد کربنی

استنلس استیل

تیتانیوم

انواع نیروهای محرکه

موتور الکتریکی

توربین گازی

توربین بخار

محدوده خدمات

- سیستم‌های کمپرسور (کمپرسور، افزاینده، base frame، کوپلینگ‌ها، پایپینگ)

- موتور الکتریکی (نیرو محرکه توربین گازی، نیرو محرکه پیستون گازی، توربین بخار)

- سیستم‌های محافظتی ضد-سرج

- سیستم‌های کنترلی اتوماتیک

داده‌های تکنیکال

- ظرفیت: تا m3 /min ۹۰۰ (تا Nm3 /h ۲۲۰۰۰۰)

- فشار خروجی: تا bar ۴۵۰ (kgf/cm2 ۴۵۸٫۸)

- نیرو محرکه: تا kW ۳۲۰۰۰

- راندمان: تا ٪۸۵

گازهای قابل فشرده‌سازی

نیتروژن، کلر، هوا، گاز طبیعی، گاز همراه با نفت، گازوئیل، گاز فرآیندی هیدروکربن، گاز شعله‌ور، گاز دربرگیرنده هیدروژن، گاز کوره کک‌سازی و سایر گازها

مشخصات و مزایای طراحی

- وجود محفظه اسپلیت عمودی امکان ساخت کمپرسورهای با فشار بالا را برای گازهای انفجاری فراهم می‌سازد

- بهره‌وری بالای مراحل فشرده‌سازی در مسیر جریان

- قفل‌های ویژه که از درپوش‌های صلب forged محافظت می‌کنند و در دو انتهای سیلندر فولادی قرار گرفته‌اند و عملیات نگهداری و تعمیر کمپرسور را نیز آسان کرده‌اند

- درزبندی‌های گازی خشک برای حفظ خلوص گاز فشرده شده و جلوگیری از نشت آن در داخل محفظه کمپرسور

- یاتاقان‌های مغناطیسی فعال برای معلق نگه داشتن rotor

- خنک شدن گاز فشرده در داخل سیستم بین بخش‌های مختلف و در محفظه‌های دو قسمتی

- سیستم اتوماسیون بر اساس کنترل کننده ریزپردازنده

- سال‌های طولانی عملکرد این کمپرسورها در شرایط واقعی، ضریب اطمینان و کارایی زیاد قطعات سازنده آنها را به خوبی اثبات کرده است

نصب

- یک نوع از این کمپرسور برای نصب در ایستگاه (قرارگیری دائم در داخل یک ساختمان) طراحی می شود.

• Hangar version with all engineering systems (easily construction buildings)

- نوع دیگری از این کمپرسور به شکل آویز نصب می‌شود و تمامی سیستم‌های مهندسی را شامل می‌شود

- نوع دیگر برای کاربری‌های دریایی مانند پلتفرم‌های بستر دریا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

- نوع آخر این کمپرسور برای نصب در فضای خارجی و فضای باز طراحی می شود.

مواد سازنده

آهن ریخته‌گری هادی

فولاد کربنی

استنلس استیل،

تیتانیوم

انواع نیروهای محرکه

موتور الکتریکی

توربین گازی

توربین بخار

محدوده خدمات

- سیستم‌های کمپرسور (کمپرسور، افزاینده، base frame، کوپلینگ‌ها، پایپینگ)

- موتور الکتریکی (نیرو محرکه توربین گازی، نیرو محرکه پیستون گازی، توربین بخار)

- سیستم روغن کاری و درزبندی

- سیستم‌های محافظتی ضد-سرج

- سیستم‌های کنترلی اتوماتیک

برای درک بهتر مفاهیم سرعت (velocity) و فشار دینامیک، پنکه‌ای که ممکن است در داخل اتاق یا محل کار خود داشته باشید را در نظر بگیرید؛ اگر دست خود را در مقابل پنکه نگه دارید، می‌توانید انرژی جنبشی که از پره‌های پنکه به هوا منتقل شده است را احساس کنید. اگر دستتان را پشت پنکه نگه دارید، انرژی جنبشی هوایی را که به داخل پنکه کشیده می‌شود احساس خواهید کرد. این مکش به دلیل کاهش فشار استاتیک در نتیجه سرعت و شتاب هوا توسط پره‌های پنکه، و در نهایت کشیده شدن هوای بیشتر به داخل پنکه ایجاد شده است.

اکنون تصور کنید که چند پنکه را در یک ردیف و در داخل یک فضای بسته قرار داده‌اید، به گونه‌ای که مطمئن هستید تمامی جریان‌های هوای در یک سمت حرکت می‌کنند. بعد از این که هر پنکه باعث افزایش شتاب و سرعت هوا می‌شود (به عبارت دیگر انرژی جنبشی بیشتری به هوا اضافه می‌شود)، شدت نیرویی را که از آخرین پنکه خارج می‌شود تصور کنید. این در واقع مفهوم پایه چگونگی عملکرد کمپرسور است؛ مجموعه‌ای از پره‌ها و تیغه‌های گردان که انرژی جنبشی گاز را افزایش می‌دهند

حالا فرض کنید که این جریان با عبور از پره‌های گردان جهت خود را تغییر می‌دهد، به گونه‌ای که به جای آن که به صورت محوری از پره‌های در حال چرخش خارج شود، به صورت شعاعی خارج می‌شود (به شکل زیر توجه کنید). این در واقع تفاوت اصلی بین rotor کمپرسور محوری و پروانه کمپرسور گریز از مرکز (یا شعاعی) است؛ rotor محوری، جریان را در جهت محوری هدایت می‌کند در حالی که پروانه گریز از مرکز آن را در جهت شعاعی به بیرون می‌فرستند

پروانه کمپرسور به همان صورتی که تیغه‌های یک پنکه خانگی انرژی جنبشی هوا را زیاد می‌کنند، انرژی جنبشی جریان گاز را افزایش می‌دهد؛ اگر چه، پروانه گریز از مرکز می‌تواند انرژی جنبشی بیشتری را به جریان گاز اضافه کند. از این رو با استفاده از پروانه‌های گریز از مرکز، امکان دستیابی به فشار بسیار بیشتری ممکن خواهد بود.

کمپرسورهای گریز از مرکز، دارای سیستم‌های روغن کاری بر اساس استاندارد API 614 می باشند که دارای اجزایی از جمله مخازن روغن، پمپ‌ها، فیلترها، خنک کننده‌ها و خطوط روغن هستند . سیتم کنترل (PLC) باعث استارت خوردن پمپ روغن که با برق AC کار می‌کند می‌شود. فشاری که به روغن وارد می‌شود باعث ایجاد نیروی محرکه می گردد. اگر این فشار کم باشد، پمپ روغنی که در حالت آماده باش قرار دارد شروع به کار کرده و فشار روغن را در طول انجام عملیات حفظ می‌کند. روغن، به سمت بخش‌های لغزنده پمپ می‌شود (یاتاقان‌ها). در صورت وجود چرخ‌دنده‌های افزایش دهنده سرعت، آنها نیز به همان روغنی که یاتاقان‌ها را لغزنده کرده است آغشته می‌شوند.

درزبند گازی خشک از یک حلقه سخت گردان (که الگوی شیاری مارپیچی محیطی آن یا ماشین‌کاری شده است و یا تراشکاری شده) و یک حلقه ثابت که از جنس منعطف‌تری ساخته شده تشکیل شده است. اگر چه این حلقه ثابت به صورت شعاعی محدود شده است اما می‌تواند در جهت محوری حرکت داشته باشد. در شرایط استاتیک و بدون فشار، فنرهای پشت حلقه ثابت، سطوح درزبند را بسته نگه می‌دارند. در شرایط استاتیک و تحت فشار، گاز درزبندی شده به سطوح فشار آورده و از بالای شیار از داخل آنها عبور می‌کند. بخشی از درزگیر، توزیع فشار بین صفحات درزبند را به صورت یکپارچه حفظ کرده و نیروی هیدرواستاتیک عمودی را به وجود می آورد که در نتیجه آن، میزان گشتاور آغازین کم شده، حرارت کمتری نیز تولید می‌شود و نیروی پاراسیتیک کمتری نیز به وجود می‌آید.

اما در شرایط دینامیک، شیارهای مارپیچی توخالی، گاز درزبندی شده را به سمت مرکز درزبند می‌کشند و این فشار گازی ایجاد شده صفحات را از یکدیگر جدا می‌کند و در نتیجه، در زمان عملکرد کمپرسور این صفحات با یکدیگر در تماس نیستند. شیوه خاص قرارگیری شیارهای مارپیچی باعث توزیع یکپارچه فشار هیدروستاتیکی و هیدرودینامیکی می‌شود و فاصله مناسب درزبند را برای گاز فشرده شده حفظ می‌کند.

این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که حتی در مواقعی که سرعت کم بوده (10 fps [3.05 m/s]) و فشار کمتر از psig ۵۰ (345 kPa gauge) است نیز عمل liftoff به سرعت انجام شود و صفحات درزبند به سرعت با تغییرات ایجاد شده در شرایط فرآیند هماهنگ شوند.

درزبندها، بسته به شکل و فرم شیارهای محیطی می‌توانند یک طرفه (شکل ۱) یا دو طرفه (شکل ۲) باشند. یک درزبند دو طرفه ، در مواقعی که شیر تخلیه یک طرفه به درستی کار نمی‌کند از چرخش معکوس جلوگیری کرده و نیاز به کارتریج‌های درزبند اضافی در دو انتهای کمپرسور گریز از مرکز بین یاتاقانی را از بین می‌برد. کارتریج‌های درزبند اضافی را می‌توان در هر یک از دو انتهای کمپرسور نصب کرد. در شکل ۱ و ۲ یک بند درزبند و land نشان داده شده‌اند. شکل ۳ نیز وضعیت فشار داخل صفحات درزبند گازی خشک را در حالت دینامیک نشان می‌دهد.

عملکرد آهسته صفحات درزبند، rotorهای کمپرسورهای گریز از مرکز بین یاتاقانی، توربین‌ها گازی و توربین‌های بخار، همگی نوعی جابجایی الاستیک یا خم شدن را در شرایط ایستا تجربه می‌کنند. بارهای خارجی که به صورت عمودی به محور rotor وارد می‌شوند و به انحنای آن منجر می‌شوند، یا در نتیجه نیروی جاذبه زمین ایجاد می‌شوند و یا در اثر ترکیبی از نیروی جاذبه و تفاوت حرارتی داخل rotor که به دلیل شرایط محیطی عملیاتی آن ایجاد شده است.

عملکرد آهسته کمپرسور در محدوده سرعت rpm ۲ تا rpm ۵۰۰، شامل coast down و یا عملکرد آهسته ratchet با سرعت 0.125 چرخش در هر دقیقه (معمولا بیشتر از rpm ۵۰ نمی‌شود)، تا قبل از راه‌اندازی و زمانی که به تدریج bow در داخل rotorها قرار می‌گیرد، نیازمند طراحی درزبندهای گازی خشک به گونه‌ای است که بتوانند صفحات را در زمان انجام عملیات آهسته و نیز در شرایطی که فضای درون محفظه درزبندی شده، تحت فشار قرار دارد یا فشار آن تخلیه شده است از یکدیگر جدا کنند.