Especializados en la producción y aplicación de compresores de vapor
Especializados en la producción y aplicación de compresores de vapor
Introducción a la estructura de los compresores centrífugos
Los principales tipos de compresores de vapor de uso común son los de tipo Roots, los centrífugos y los de flujo axial. Los ventiladores centrífugos se emplean habitualmente como equipos auxiliares de suministro de aire y no se incluyen en la misma categoría que los compresores. Los compresores Roots están especialmente indicados para aplicaciones de bajo caudal, mientras que los compresores de flujo axial están diseñados para condiciones de alto caudal y suelen configurarse como sistemas de varias etapas. Los compresores de vapor más utilizados son los ventiladores centrífugos y los compresores centrífugos.
Los principales tipos de compresores de vapor de uso común son los de tipo Roots, los centrífugos y los de flujo axial. Los ventiladores centrífugos se emplean habitualmente como equipos auxiliares de suministro de aire y no se incluyen en la misma categoría que los compresores. Los compresores Roots están especialmente indicados para aplicaciones de bajo caudal, mientras que los compresores de flujo axial están diseñados para condiciones de alto caudal y suelen configurarse como sistemas multietapa. Los compresores de vapor más utilizados son los ventiladores centrífugos y los compresores centrífugos.
Los ventiladores centrífugos pueden emplearse en condiciones de operación con bajos índices de presión, hasta un máximo de Π = 1,25. Al igual que los compresores centrífugos, el gas ingresa al impulsor de forma axial y sale radialmente bajo la acción de la fuerza centrífuga. El impulsor y la carcasa del ventilador están fabricados en chapa soldada, reforzados con nervaduras de rigidización según sea necesario. Por lo general, no es necesario un reductor de engranajes, ya que el sistema de accionamiento puede alcanzar la velocidad de rotación requerida del impulsor.
Las principales características de un compresor centrífugo de una sola etapa son su disposición compacta, con el impulsor en voladizo, el compresor y la caja de engranajes montados conjuntamente. El motor, la caja de engranajes y el compresor se instalan habitualmente sobre una base común. La carcasa del compresor es de fundición o de soldadura. Debido a la elevada velocidad periférica del impulsor —superior a 400 m/s—, este está sometido a importantes esfuerzos y, por ello, se fabrica con materiales de alta calidad, como acero al cromo‑níquel o aleaciones de titanio.
Los compresores centrífugos multietapa se emplean en aplicaciones que requieren caudales elevados y aumentos significativos de temperatura del vapor saturado. Estos compresores se configuran disponiendo varias etapas a lo largo de un eje común. Tras salir de una etapa, el gas atraviesa un difusor y un conducto interetapa antes de ingresar al impulsor de la siguiente etapa. El eje del impulsor gira sobre cojinetes situados dentro de la carcasa y es accionado por un engranaje helicoidal independiente. Para mejorar la eficiencia y evitar temperaturas excesivamente altas en el interior de la carcasa, puede inyectarse agua en los conductos interetapa. Cuando las relaciones de presión superan Π = 10, también es posible conectar en serie unidades de una sola etapa. Cuando los impulsores son accionados por una unidad motriz central equipada con varios engranajes pequeños, el compresor puede clasificarse como de dos, tres o cuatro impulsores.
Impulsor
El impulsor es de diseño en voladizo y se monta en el extremo libre del eje. Según la configuración del compresor, se emplean impulsores semiaabiertos o cerrados. Para relaciones de presión más bajas —correspondientes a menores velocidades periféricas—, se prefieren los impulsores cerrados, ya que presentan una curva de rendimiento más pronunciada. Los impulsores pueden fabricarse mediante mecanizado de precisión o por soldadura. Es común utilizar aceros inoxidables dúplex, que ofrecen tanto resistencia a la corrosión como la resistencia mecánica requerida; también pueden especificarse otros aceros aleados de cromo‑níquel y materiales especializados, como las aleaciones de titanio.
Voluta
Tras ser acelerado, el gas sale del impulsor y fluye hacia la voluta y el difusor tubular, donde su velocidad disminuye y su elevada energía cinética se convierte en presión estática. La carcasa de un compresor centrífugo suele fabricarse por fundición o soldadura a partir de acero aleado con cromo‑níquel; es preciso seleccionar cuidadosamente el espesor de la carcasa y las dimensiones de los elementos de refuerzo externos para garantizar que no se superen las deformaciones admisibles, aspecto especialmente crítico cuando se opera en condiciones de vacío.
Caja de cambios
Los engranajes helicoidales del compresor están integrados en el propio compresor. En consecuencia, no es necesario ningún acoplamiento entre los engranajes y el eje del compresor. Las arandelas de empuje se montan sobre el eje del piñón de alta velocidad; éstas transmiten cualquier empuje axial residual al eje principal de baja velocidad.
Rodamientos y sistema de lubricación
Los rodamientos de un compresor centrífugo deben garantizar condiciones de funcionamiento estables y libres de vibraciones para soportar la rotación a alta velocidad del eje del piñón. En consecuencia, se emplean rodamientos de película lubricante de paletas radiales basculantes para el eje del piñón de alta velocidad, mientras que el eje principal del engranaje gira sobre rodamientos hidrodinámicos de múltiples superficies, y los rodamientos de empuje absorben el empuje axial restante.
Los rodamientos se lubrican con aceite a presión. Para ello, se ha instalado un sistema de lubricación normalizado que comprende un depósito de aceite, una bomba de aceite principal, una bomba de aceite auxiliar, un filtro de aceite y un enfriador de aceite.
Dispositivo de accionamiento
Se puede utilizar una variedad de motores primarios para accionar las unidades de recompresión por vapor. Para cada condición de operación, el motor se selecciona en función de su eficiencia y del tipo de energía disponible. Los motores eléctricos son los más empleados como accionamientos, ya que ofrecen importantes ventajas, tales como tipos y dimensiones de carcasas estandarizados, bajos ratios potencia‑peso y potencia‑volumen, favorables relaciones precio‑rendimiento y mínimas exigencias de mantenimiento.
Se pueden utilizar dos tipos de motores de inducción trifásicos: motores de baja tensión y motores de alta tensión. Por lo general, con tensiones de alimentación de 400 V o 690 V, los motores de baja tensión pueden funcionar a potencias nominales de 630 kW o 1.250 kW, respectivamente. Los motores de alta tensión, en combinación con variadores de frecuencia, son adecuados para aplicaciones de hasta aproximadamente 10.000 kW. Los motores de inducción trifásicos pueden operar a velocidades variables cuando se equipan con un variador de frecuencia.
Si el vapor de desecho puede recuperarse y reutilizarse, también es conveniente emplear una turbina de vapor de velocidad variable como máquina motriz del compresor. En este caso, aunque la eficiencia de una turbina de vapor de una sola etapa es relativamente baja, ello pasa a ser un aspecto secundario cuando el costo constituye la principal preocupación.
Equipo de monitoreo y seguridad
Para detectar condiciones anormales durante el funcionamiento del compresor, proporcionar alertas tempranas sobre el desgaste del equipo y prevenir daños mecánicos, se requieren numerosos dispositivos de monitoreo y seguridad. Estos suelen incluir los siguientes:
- Velocidad del impulsor
- Monitoreo de vibraciones
- Nivel del tanque de combustible
- Bomba de aceite
- Enfriador de aceite
- Diferencial de presión del filtro de aceite
- Caudal de aceite
- Temperatura del rodamiento
- Temperatura del devanado del motor
- Temperatura del rodamiento del motor eléctrico
-Temperatura de la carcasa del compresor
- Indicador de desplazamiento axial del eje
- Drenaje de condensado
- Protección contra sobretensiones para compresores centrífugos
Control del compresor
Las unidades de evaporación que suelen ser calentadas mediante recompresión mecánica de vapor pueden funcionar de manera estable dentro de un rango determinado, incluso cuando parámetros como el caudal másico, la presión y la temperatura fluctúan a lo largo del tiempo. Dado que a menudo resulta deseable variar la capacidad de evaporación en un amplio rango —es decir, operar a carga parcial—, es necesario ajustar la tasa de calentamiento en consecuencia. Las modificaciones en la capacidad de procesamiento de la unidad se logran alterando el perfil de distribución de temperatura o de presión. El diseño del compresor debe lograr un equilibrio entre estas variaciones operativas y los requisitos de diseño. El desempeño operativo de la unidad se caracteriza mediante las denominadas curvas características del equipo o curvas de rendimiento, que representan la relación entre el sobrecalentamiento requerido del vapor de saturación y el caudal másico de vapor de entrada. En la mayoría de los casos, el desempeño operativo de la unidad debe determinarse de forma experimental o, al menos, estimarse. Para una operación óptima de un sistema de recompresión de vapor, las curvas características del evaporador y del compresor deben estar acopladas.
Contáctenos
Llamada de ventas
0519-87309551
Correo electrónico
ventas@turbovap.cn
Dirección
Calle Jinwu, n.º 198, Zona de Desarrollo Económico de Kunlun, ciudad de Liyang, provincia de Jiangsu
Código QR
Siga el servicio oficial de WeChat
Sitio web oficial del teléfono