Ротационные компрессоры

В ротационных машинах сжатие газа осуществляется в камерах с периодически уменьшающимся объемом, т.е. принцип действия та­кой же как у поршневых машин. Разница состоит в том, что в ротаци­онных машинах вместо поршня, имеющего возвратно-поступатель­ное движение, сжатие осуществляется в специальных камерах, обра­зованных пластинами ротора, двигающимися все время в одном на­правлении.

Устройство ротационной машины видно из рис. 3.17. Внутри чугунного корпуса 1, имеющего внутри цилиндрическую расточ­ку, помещен ротор 2 с пазами, в которых свободно ходят пластины 3. Ось ротора смещена относительно оси цилиндрического отверстия корпуса 1. Ротор вращается в направлении, указанном на рисунке стрелкой.

Газ, поступающий в компрессор через вса­-
сывающий патрубок, от­секается пластинами при вращении ротора в тот момент, когда происхо­дит соприкосновение ка­меры с краем цилиндри­ческой расточки корпуса (точка а). По мере пово­рота ротора расстояние между ним и корпусом, а следовательно, и объем камеры сжатия умень-

шаются. Пластины при этом утапливаются в пазы ротора. Сжатие про­исходит до тех пор, пока пластина не дойдет до окна имеющегося в цилиндрической части корпуса со стороны камеры нагнетания (точ­ка б). Затем газ поступает в напорный патрубок (линия бс). От точки с до точки d происходит расширение газа оставшегося в «мертвом» пространстве.

Благодаря большой скорости вращения пластины под воздействи­ем центробежной силы всегда прижаты к цилиндрической расточке корпуса, а в момент прохождения над окнами удерживается специ­ально предусмотренными направлениями.

Ротационные компрессоры строят одно- и двухступенчатыми. Они имеют производительность от 0,083 до 1,1 м³/с и развивают давление одноступенчатые 0,4 МПа, двухступенчатые до 1 МПа.

При вращении вала в противоположную сторону ротационный компрессор может работать как вакуумная машина.

Особенность ротационного компрессоразаключается в следую­щем. Степень сжатия ротационного компрессора не зависит от дав­ления в нагнетательном трубопроводе, а зависит от геометрических размеров компрессора. Если компрессор рассчитан на давление на­гнетания 0,4 МПа, то при давлении нагнетания, равном 0,2 МПа, он будет потреблять такую же мощность, как и в первом случае что и при 0,4 МПа. Происходит это из-за того, что изменение объема каме­ры сжатия в процессе перемещения ее от всасывающего окна к нагне­тательному в ротационном компрессоре зависит только от геометрии компрессора и, следовательно, в машине, рассчитанной на 0,4 МПа, газ будет сжиматься на ту же величину и при меньшем давлении на­гнетания. В тот момент, когда камера сжатия будет сообщена с нагне­тательными патрубками, газ расширится до давления в этом патруб­ке и работа, затраченная на излишнее сжатие, пропадет без пользы.

Для того чтобы избавится от этого недостатка, на цилиндричес­кой части корпуса предусматривают нагнетательные клапаны.

Регулирование производительности ротационных компрессоров достигается либо изменением числа оборотов ротора, либо дроссели­рованием на всасывании. Машины, имеющие нагнетательные клапа­ны переводят на холостой ход, соединяя нагнетательный патрубок со всасывающим.

По сравнению с поршневыми компрессорамиротационные име­ют ряд преимуществ:

- компактность и небольшой вес; ротационный компрессор зани­мает площадь меньше поршневого компрессора той же производи­тельности;

- спокойная уравновешенная работа, обусловленная отсутствием
кривошипно-шатунного механизма; благодаря этому под компрессор
требуется небольшой фундамент;

- большое число оборотов компрессора, допускающее примене­ние многооборотных электродвигателей; большая равномерность по­дачи

- простота конструкции; меньше, чем у поршневой машины, чис­ло деталей

Наряду с этим ротационные компрессоры имеют следующие не­достатки:

- меньший КПД, чем у поршневых машин;

- большая точность изготовления и более сложная технология;

- ограниченное конечное давление.

Исследования показали, что обрывы насосных штанг происходят в основном из-за усталости металла, вследствие переменных нагрузок.

На величину и динамичность нагрузок влияют:

- число качаний СК,

- величины приведённого напряжения в точке подвеса штанг (которое в свою очередь определяется:

- весом столба поднимаемой жидкости,

- весом штанговой колонны и диаметра штанг.

По данным промысловых работ количество обрывов штанг растет пропорционально увеличению числа качаний балансира.

Присутствие сероводорода и высокая минерализация пластовых вод вызывают коррозионное разрушение материала штанг.

Серьезно осложняющим работу СШНУ фактором является со­держание в откачиваемой продукции механических примесей (пес­ка), АСПО, соли. Такая продукция, попадая в глубинный насос, приводит к из­носу пары трения «цилиндр-плунжер», клапанов, а в ряде случа­ев вызывает заклинивание плунжера в цилиндре и обрыв штанг.

Вязкость скважинной жидкости также увеличивает пиковые нагрузки на колонну штанг и может привести к обрывам.

Отвороты происходят из-за вибрации колонны.