Повышение эффективности работы нагнетателей на компрессорной станции

Введение

В современном мире значительную роль занимают энергетические ресурсы значимость которых огромна в развитии экономики каждого государства. О масштабе и уровне развития производства любой страны принято судить в рамках ее использования и потребления энергоресурсов. На производство тех или иных товаров жизнедеятельности. Об этом свидетельствует то, что из всего того большого объема добываемых природных ресурсов, почти 70% относится к источникам потребляемой энергии.
Даже если взять в качестве примера использование известного всем природного газа без которого не обойдется ни одна отрасль мировой экономики. Так как природный газ используется в химической, черной и цветной металлургии, нефтеперерабатывающей и нефтехимической, цементной, машиностроительной, металлообрабатывающей и многих других. Немалая доля потребления ложится и на коммунальное хозяйство. В современном мире увы человек не сможет обойтись без потребления энергоресурсов.
Связи с этим возникает потребность в его транспортировке, что способствовало появлению много протяженного и разветвленного газопровода, транспортировка по которому не возможна без участия нагнетательной системы большого давления, развивающий высокие подачи. Немало важным является необходимость установки компрессорной станции через каждые 100-150 километров газопровода. Значение которой заключается в перекачивании многих миллионов кубометров топлива, в нашем случае природного газа, на дальние расстояния.
Поэтому и существует потребность повышение эффективности работы нагнетателей на компрессорной станции. Для улучшения производительности и снабжения сырьем далеко расположенных производственных объектов.
1 История создания
Когда речь идет о нагнетательной системе мы сразу представляем нечто в техническом смысле современное, габаритное и мощное. Но мы и предположить не можем что человечество знакомо с ними многие тысячелетия. Они конечно сильно отличаются от современных, но неизменно остался алгоритм работы, и его полезные свойства.
Кузнечные меха которые использовались для повышения температуры горения в печи (Рис.1). Подовая сжатый воздух, тем самым раздувая пламя и способствуя улучшению прочности и крепости металла который использовался в инструментальном и оружейном ремесле.

Рисунок 1 Кузнечные меха
Раздвигая в стороны рукояти мехов, открывался запорный клапан обеспечивая поступления из окружающей атмосферы воздуха внутрь мехов. Скопленный воздух при сведении рукоятей друг к другу под давлением выходил из маленького отверстия находящегося на конце мехов.
Так и сейчас можем видеть на примере аппарата для искусственной вентиляции легких, где принцип действия остался не изменен.
В III в. до н.э. изобретение древне греческим изобретателем Ктесибием катапульты, принцип действия, которой основан на сжатом воздухе не принесло массового признания вплоть до XVII в.
Пока в середине XVIII века немецким физиком Отто фон Герике не было открыто свойство упругости воздуха. А в последствии привел доказательства существования пустоты, или другими словами вакуума

. При использовании первого поршневого насоса, собственного изобретения который в последствии и будут называть поршневым компрессором. Как мы можем видеть на рисунке 2, в нем использовался лишь один порог сжатия. Этому открытию способствовало начало промышленной революции.

Рисунок 2 Однотактный поршневой насос
Наш соотечественник И.И. Ползунов создал в 1765 году машину для сжатия и перемещения газа. Одноступенчатую, но со всеми требованиями промышленности.
Вторая половина XVIII века ознаменовалась изобретением двухцилиндрового поршневого компрессора, изобретение принадлежало Английскому ученому Вилькинсону.
1857 год стал годом изобретения англичанином Томасом Кокраном первого запатентованного перфоратора в основу которого положен принцип сжатого воздуха. Первоначально они были паровыми, но это было не безопасно и крайне травматично.
В марте 1878 года немецкий ученый Генрих Кригар из Ганновера смог запатентовать идею винтовых компрессоров. Но реализовать разработку не представлялось возможным. И лишь в 1932 г. шведский инженер Линсхольм смог предварить идею винтового компрессора в жизнь. Нагнетание воздуха в таком компрессоре происходило с помощью двух винтов.
В нынешнее время общий принцип работы нагнетателей сохраняется, но прослеживается уменьшение их габаритов и одновременное увеличение мощности.
2 Назначение и классификация
Нагнетатель, гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию рабочей среды. Основное назначение нагнетателя повышение полного давления перемещаемой среды.
К нагнетателям относятся насосы и воздуходувные машины [1]. Воздуходувные машины служат для повышения давления и подачи воздуха или другого газа. В зависимости от степени сжатия воздуходувные машины разделяют на вентиляторы и компрессоры,
Вентилятор - воздуходувная машина, предназначенная для подачи воздуха или другого газа под давлением до 15 кПа при организации воздухообмена.
Компрессором называют воздуходувную машину, предназначенную для сжатия и подачи воздуха и какого-либо газа под давлением не ниже 0,2 МПа.
Насос - устройство, служащее для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) главным образом капельной жидкости в результате сообщения ей энергии [2].
Основное назначение нагнетателя повышение полного давления перемещаемой среды. В зависимости от свойств среды (газ, чистая жидкость, загрязненная жидкость и взвесь, вязкая жидкость, агрессивная жидкость, жидкий металл, сжиженный газ и т. п.) применяются нагнетатели различных типов и конструкций [5]. В практике довольно часто встречаются нагнетатели разных типов, названия которым даны в зависимости от их назначения и особенностей эксплуатации (например, питательные, циркуляционные, конденсатные насосы для тепловых электростанций и т. п.). Нагнетатели в основном классифицируют по принципу действия и конструкции. В этом смысле их подразделяют на объемные и динамические.
Объемные нагнетатели работают по принципу вытеснения, когда давление перемещаемой среды повышается в результате сжатия