8 Компрессоры

8.1 Классификация компрессоров

Машины, с помощью которых происходят сжатие и перемещение газов из пространства с низким давлением в область более высокого давления, называются компрессорами.

Компрессоры, так же как и насосы, делятся на объемные и динамические. В объемных машинах, поршневых или ротационных, процесс характеризуется периодичностью - всасывание, сжатие и нагнетание.

К динамическим компрессорам относятся лопастные машины (центробежные и осевые). В них процессы сжатия и нагнетания происходят непрерывно при движении в межлопаточных каналах.

Компрессорные машины называются по их назначению и области давления нагнетания.

1. Вакуум-насосы - компрессорные машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного и, сжимая его, перемещают в область с атмосферным давлением и выше.

2. Газодувки и нагнетатели служат для сжатия газов до 0,20,3 МПа.

3. Компрессоры низкого давления нагнетают при давлениях 0,31,0 МПа, среднего давления 1,010,0 МПа и высокого давления 10,0300,0 МПа.

4. Вентиляторы перемещают газ при постоянном давлении (0,1-0,115 МПа). По подаче компрессоры делятся на малые - до 10 м³ /мин, средние -от 10 до 100 м³ /мин и крупные с подачей свыше 100 м³ /мин.

Поршневые компрессоры применяются в широком диапазоне изменения давлений (0,1300,0 МПа), а подача их не превышает

500 м³/мин, т.е. по подаче они относятся к разряду малых средних машин. Центробежные и осевые компрессоры - турбокомпрессоры эффективно применять при больших подачах (свыше 50 и до 45000 м³/мин), но давление нагнетания у них не более 2,0 МПа.

8.2 Применение компрессоров в нефтегазовой промышленности

В бурении в системе пневмопривода буровой установки широкое применение получили двухступенчатые компрессоры КСМ-5, КМ-3, ВУ­З/8. Они создают давления до 0,8-0,9 МПа и подачу 3-5 м³/мин.

Одним из способов освоения скважин, т.е. снижения гидростатического давления столба промывочной жидкости, находящейся в скважине, является компрессорный. Для этой цели используется передвижная установка четырехступенчатого вертикального поршневого компрессора УКП-80, создающего давление 8,0 МПа и подачу 8 м³/мин.

В нефтегазовых промыслах компрессорные станции имеют различные назначения: газлифтные компрессорные станции (КС), КС промысловых газобензиновых заводов, КС высокого давления для нагнетания газов в пласт, КС для транспорта газа на далекие расстояния.

8.3 Основные рабочие параметры компрессоров

Основными параметрами компрессоров являются подача (объемная, или массовая), приведенная к нормальным техническим условиям, т.е. при температуре t=20С и давлении р0,1 МПа, отношение давлений нагнетания и всасывания (степень сжатия , потребляемаямощность и к.п.д.

Все эти параметры находятся в зависимости от физического состояния газа и его термодинамических показателей, а именно: абсолютной температуры T=t C+273K, абсолютного давления , Па (Р_МАН - давление по манометру, -атмосферное давление по барометру) и плотности газа р, кг/м³ (-удельный объем м³/кг).

Эти параметры для идеального газа связывают уравнение Клайперона - Менделеева для 1 кг массы:

или

где – газовая постоянная (для воздуха R =287Дж/кгК) - удельный объем идеального газа.

Для конечных объемов газа V уравнение состояния записывается в следующей форме:

где М-масса газа, кг.

Произведение pV = L представляет собой работу.

Работа для 1 кг массы газа Дж/кг - удельная работа.

Эти уравнения применимы для расчета компрессоров, работающих в условиях низких и средних давлений и температур. При высоких давлениях реальные газы не подчиняются уравнению состояния идеального газа и требуют поправки на сжимаемость =f(p, t).