1. 103№2 • февраль 2009
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
HYDROCARBON PROCESSING: СЛУЧАЙ ИЗ ПРАКТИКИ
ПОВРЕЖДЕНИЯ ЧЕРВЯКА
КОМПРЕССОРА
T. Sofronas, инженер-консультант, Хьюстон, Техас
Сложное оборудование может быть упрощено
Большинство проблем, связан-
ных с эксплуатацией оборудова-
ния, заключается в получении
практических решений его упро-
щения. Легче получить результа-
ты, чем объяснить владельцу или
оператору необходимость упро-
щения этого оборудования.
В данном примере проанализи-
рован вращающийся червяк ком-
прессора с применением недо-
рогой, но эффективной програм-
мы анализа конечного элемента
(finite-element analysis – FEA).
На рис. 1 показан фрагмент чер-
вяка компрессора; при нормаль-
ной эксплуатации он подвергался
воздействию температуры 149 °С.
При нарушениях процесса, свя-
занных с проблемами контроля,
допускается повышение темпе-
ратуры до 260 °С в течение двух
минут до возвращения системы
в нормальный режим. При этом
измеряемая величина вибрации
изменилась незначительно, но
характеристики машины ухуд-
шились. Машина работала еще
месяц до тех пор, пока ее не ос-
тановили по запланированному
рабочему графику. Показания
спектральной плотности вибра-
Отклонения,дюйм
Рис. 1. Червяк компрессора после испы-
таний
ции, оставшиеся практически
неизменными, были допустимы-
ми. Кроме того, последующие
анализы подтвердили, что мгно-
венное изменение температуры
может стать причиной внезапно-
го снижения объемной эффек-
тивности.
Поперечное сечение ротора
показано на рис. 2. Одна из четы-
рех секций, заштрихованных на
рисунке, будет моделью FEA. Этот
метод достаточно прост.
На рис. 3 показано измене-
ние температуры этой секции за
60 с после того, как температура
отклонилась от нормы до 260 °С.
Первоначально ротор работал при
температуре 149 °С, но затем тем-
пература достигла 204,5 °С в зоне
I и 176,7 °С в зоне II рассматривае-
мой секции (см. рис. 3). При откло-
нении от нормы ротора рассмат-
ривали сочетание температур на
каждой временной ступени.
На рис. 4 приведены резуль-
таты этих анализов. Поскольку
эксплуатационные зазоры между
ротором и золотниковым клапа-
ном составляют 0,003 (менее чем
1 мм), вполне возможно, что кон-
такт между ними имелся.
При демонтаже значительное
притирание было зафиксировано
в разгрузочной позиции ротора.
Агрегат был заменен и введена
более совершенная система конт-
роля температур.
Перевел А. Степанов
Dr. Tony Sofronas
(Д-р Т. Софронас), был
широко известен как
ведущий инженер-
механик компании
ExxonMobil. В насто-
ящее время д-р Софронас находится
на пенсии. Имеющуюся в распоря-
жении информацию д-ра Софронаса,
его книги, материалы семинаров и
консультации можно получить на
сайте: http://www.mechanicalengi-
neeringhelp.com.
Рис. 2. Поперечное сечение червячного
ротора
Ведущий
ротор
Ведомый
ротор
Золотниковый
клапан
Рис. 3. Термический анализ четвертой
части сечения ротора
Верх сечения
Рис. 4. Изменение зазоров между рото-
ром и золотниковым клапаном в зависи-
мости от температуры
h=10 Btu/ft2
-°F-hr
D=10 in.
L/D=1.4
Время, с
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»