Центробежный компрессор ТК26 для турбодетандерных агрегатов АО «Турбохолод» нового поколения

Бабиченко И.А.¹, Михайлов А.А.¹, Соколов К.К,¹, Галеркин Ю.Б.², Рекстин А.Ф.², Семеновский В.Б.², Дроздов А.А.²

¹ АО «Турбохолод», 107113, г.Москва, ул.1-я Рыбинская, д.3, строение 1

² ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия, ул. Политехническая д. 29

Аннотация

АО «Турбохолод» – традиционный крупный разработчик и производитель турбодетандерных агрегатов для газовой, нефтяной и других отраслей промышленности РФ. Эффективность ТДА в одинаковой степени зависит от эффективности турбины и центробежного компрессора, но диффузорный характер течения в компрессоре усложняет создание эффективной поточной части. С середины 2000 гг. газодинамические проекты компрессоров выполняют ученые-компрессорщики Санкт-Петербургского политехнического университета. По 34 проектам АО «Турбохолод» построил порядка 200 ТДА с суммарной мощностью более 750 000 кВт с компрессорами, спроектированными Методом универсального моделирования проф. Ю. Галеркина. ПК-программы Метода основаны на математических моделях КПД и коэффициента напора.

Расход и мощность компрессоров ТДА постоянно возрастают. Первым шагом навстречу повышению мощности и производительности компрессоров было создание ТДА с вертикальным валом и увеличенным размером корпуса. Теперь АО «Турбохолод» создал турбодетандерный агрегат АДКГ-40 нового поколения большой мощности с консольным расположением рабочих колес компрессора ТК26 и турбины. Осевой вход, достаточные размеры безлопаточного диффузора, применение улитки вместо сборной камеры создали условие для создания эффективного компрессора. Сложность заключалась в обусловленной ТЗ повышенной быстроходности компрессора, выходящей за оптимальные пределы. Тем не менее, заводские испытания, подтвердившие работоспособность ТДА АДКГ-40 нового поколения, показали также превосходящий аналоги КПД и необычно большой коэффициент устойчивости компрессора ТК26.

Требования заказчиков ТДА к компрессорам усложнились. Ранее было достаточно обеспечить заданные отношение давлений, расход и КПД на расчетном режиме. Теперь требуется гарантировать работу на других режимах, иногда более полутора десятков. В ответ на требования конечных потребителей, ПК-программам Метода придана способность рассчитать характеристики компрессора при любых возможных условиях эксплуатации, выполняя функции его цифрового двойника. В качестве примера выполнены расчеты газодинамических характеристик компрессора ТК26 в диапазоне оборотов ротора при постоянном давлении на входе или на выходе, при разных начальных давлениях и температурах, при разных физических свойствах газа. Размерные характеристики изменяются иногда по закону пропорциональности, а иногда трудно предсказуемым образом. В интересах потребителей на базе Метода универсального моделирования могут быть созданы относительно простые и удобные цифровые двойники.

Ключевые слова: центробежный компрессор, цифровой двойник, КПД, коэффициент напора коэффициент расхода, отношение давлений, мощность компрессора

Статья полностью