РЕДУКТОР РЦОТ480-1,6-1 ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА ГПА-10 С МОДЕРНИЗИРОВАННЫМ ПРИВОДОМ-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

РЕДУКТОР РЦОТ480-1,6-1 ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА ГПА-10 С МОДЕРНИЗИРОВАННЫМ ПРИВОДОМ-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Газотурбинная установка (ГТУ) - машина, преобразующая тепловую энергию в механическую и состоящая из одного или нескольких компрессоров, теплового устройства для нагрева рабочего тела, одной или нескольких турбин, системы регулирования и вспомогательного оборудования.
Полезная мощность в ГТУ совершается за счет энергии газового потока, поступающего с большой скоростью на лопатки ротора турбины.
Соосно с турбиной устанавливается устройство для непосредственного компримирования газа – нагнетатель.
На электроприводных компрессорных станциях для привода нагнетателей применяют асинхронные и синхронные электродвигатели мощностью от 4000 кВт до 12500кВт.
Первая глава работы была посвящена анализу конструкций ГПА и входящих в их состав нагнетателей.
Между электродвигателем и нагнетателем устанавливают редуктор, который служит для увеличения частоты вращения нагнетателя по сравнению с частотой вращения электродвигателя. Отношение частоты вращения нагнетателя к частоте вращения приводного двигателя определяет степень редукции или передаточное число редуктора.
В редуктор входят корпус, шестерня, зубчатое колесо, подшипники, детали крепления и система подвода смазки.
Описание проблемы
Большинство компрессорных станций эксплуатируются в сложных климатических условиях. При различных температурах окружающей среды, и режимов работы компрессорных цехов, происходит естественный нагрев или охлаждение металлических труб, подвижка их грунтами, что приводит к нарушению соосности оборудования входящего в состав ГПА.
В качестве прототипа рассмотрим газоперекачивающий агрегат ГПА-10. В состав агрегата входит следующее устройства: синхронный электродвигатель СТД-12500-2; редуктор РЦОТ-4800-1,6-1; нагнетатель Н-370-18-2 - машина для преобразования механической энергии в энергию газа.
Для компенсации угловых и радиальных смещений валов электродвигателя и редуктора, а также редуктора и нагнетателя используют зубчатые муфты (плакат). Такой вид муфт обладает достаточной несущей способностью и надежностью из-за значительного числа зубьев, передающих вращающий момент, эти муфты хорошо работают при высоких частотах вращения.
При угловом смещении валов зуб втулки скользит по зубу обоймы по дуге, занимая крайнее положение через каждую половину оборота. Таким образом, при работе муфты происходит систематический износ боковой поверхности зуба. Наличие сил трения между зубьями вызывает появление изгибающего момента, что приводит к дополнительным нагрузкам на опоры валов, зубья колеса и шестерни и как следствие их преждевременный износ.
Целью дипломного проекта является устранение перечисленных недостатков.
Вторая глава работы посвящена патентному анализу муфт, а также в ней дано описание предлагаемой конструкции муфты (плакат).
В данном проекте предлагается изменить конструкцию зубчатой муфты, выполнив ее в виде сдвоенной пальцевой муфты с металлическими гибкими дисками (плакат).
Муфта предназначена для соединения вала электродвигателя СТД12500 и редуктора РЦОТ480-1,6-1; а также для соединения вала редуктора РЦОТ480-1,6-1 с нагнетателем Н370-18 газоперекачивающего агрегата ГПА-10.
Основным направлением повышения надежности муфт является увеличение компенсирующих способностей. Попытки применения резиновых компенсирующих элементов не привели к снижению динамических нагрузок ввиду значительных передаваемых моментов от двигателя на редуктор, а также с редуктора на нагнетатель ГПА. Резиновые компенсирующие элементы приходилось выполнять при значительной ширине колец и их радиальных габаритах.
В третьей главе выполнены необходимые расчеты. В частности, выполнен расчет производительности нагнетателя, приведен кинематический расчет цепи эл.двигатель-редуктор-нагнетатель. Выполнены прочностные расчеты редуктора и муфты. Произведен расчет
основных геометрических размеров рабочего колеса нагнетателя.
В четвертой главе рассмотрены особенности эксплуатации ГПА, а также особенности монтажа, демонтажа и эксплуатации рассмотренных в работе муфт.
В данном дипломном проекте объектом исследования является агрегат ГПА-10, а конкретнее приводная часть нагнетателя Н-370.
Дипломный проект состоит из 6 разделов: введения, технической части, главы по разработке модернизации, расчетной главы, экономической части и раздела по безопасности и экологичности проекта.
В первой главе выполнен анализ схем и конструкций отечественных и зарубежных ГПА, а также анализ конструкций нагнетателей, произведен выбор прототипа исследования. Рассмотрена технологическая схема типовой компрессорной станции ОАО «ГазпромТрансгазЮгорск».
Во второй главе приведено обоснование необходимости модернизации приводной части нагнетателя Н-370-18, приведена патентная проработка муфт редуктора приводной части нагнетателя, приведено описание предлагаемой модернизации муфт «Электродвигатель-Редуктор» и «Редуктор-Нагнетатель».
В расчетной части произведен расчет производительности нагнетателя, модернизированного уплотнения, рабочего колеса, выполнен кинематической расчет приводной части и прочностной расчет элементов редуктора РЦОТ480-1,6-1 приводной части нагнетателя. Выполнен расчет рабочего колеса нагнетателя.
В четвертой главе рассмотрены особенности монтажа, демонтажа и эксплуатации муфт редуктора.

2 ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ МУФТ И ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ

В соответствие с изобретением [5] муфта (рисунок 2.1), содержащая две полумуфты 1; 3, подвижно связанные между собой соединительным звеном 5, посредством цилиндрических пальцев 6, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, отличающаяся тем, что цилиндрические пальцы выполнены двухопорными, с жесткой заделкой их концов в соответствующих полумуфтах, а фланцы полумуфт дополнительно связаны защитным кожухом 8, выполненным в виде упругой трубчатой оболочки, одетой на фланцы с натягом.

Рисунок 2.1 - Соединительная муфта
1 - фланец; 2 - палец; 3 - фланец; 4 - палец; 5 - соединительное звено;
6 - цилиндрический палец; 8 - защитный кожух
В соответствие с изобретением [6] упругая пальцевая муфта (рисунок 2.2), содержащая ведущую и ведомую полумуфты 2, состоящие из фланцев и ступиц, соединенные между собой пальцами 4, имеющими переднюю и хвостовую часть, причем передняя часть пальцев сопряжена с одной из

полумуфт через упругие элементы 5, расположенные в пазах этой полумуфты, при этом хвостовая часть имеет цилиндрическую форму и размещена в отверстиях другой полумуфты, отличающаяся тем, что передняя часть пальцев выполнена плоскопараллельной в виде параллелепипеда 3, вписанного в цилиндр, а со стороны хвостовой части пальцы снабжены ограничителем 7.
На основании проведенного анализа заметим, что основным направлением повышения надежности муфт является увеличение компенсирующих способностей. Попытки применения резиновых компенсирующих элементов не привели к снижению динамических нагрузок ввиду значительных передаваемых моментов от двигателя на редуктор, а также с редуктора на нагнетатель ГПА. Резиновые компенсирующие элементы приходилось выполнять при значительной ширине колец и их радиальных габаритах.

Рисунок 2.2 - Упругая пальцевая муфта
В данном проекте предлагается изменить конструкцию зубчатой муфты, как наиболее часто применяемой, выполнив ее в виде сдвоенной пальцевой муфты с металлическими гибкими дисками.
Муфта, предназначена для соединения вала электродвигателя СТД12500 и редуктора РЦОТ480-1,6-1; а также для соединения вала редуктора РЦОТ480-1,6-1 с нагнетателем Н370-18,2 газоперекачивающего агрегата ГПА-10.
Конструкция предлагаемой муфты электродвигателя (рисунок 2.3) представляет собой двойную гибкую пластинчатую муфту с промежуточным валом 10. Гибкие элементы 5 муфты выполнены в виде пакетов пластин. Каждый пакет пластин попеременно соединен втулками 2 и гайками 3 с фланцами 1 и 8, втулками 15 и гайками 17 с фланцами 13 и 18. Для уменьшения концентрации напряжений в местах крепления пакета пластин с обеих сторон пакета установлены шайбы из материала пластин и кольца 6 со скругленным торцом. Пластины и кольца покрыты слоем фторопласта с целью предотвращений фретинговых повреждений при длительной эксплуатации. Пластины с продольным и поперечным расположением волокон проката чередуются в пакете.
Фланец 1 монтируется на вал двигателя СТД12500 с натягом. Крутящий момент передается через две призматические шпонки 22. Фланец 18 монтируется на входной вал мультипликатора с натягом. Крутящий момент передается через две круглые шпонки 21, отверстия под которые выполняются после монтажа фланца механической обработкой совместно с валом. Между валом 10 и фланцем 13 размещено регулировочное кольцо 12, за счет толщины которого при монтаже необходимо установить тепловой зазор, чтобы обеспечить минимальное осевое натяжение пакетов пластин 5 муфт при эксплуатации. Вал 10, муфта электродвигателя и муфта мультипликатора при изготовлении балансируются. Фланцы промежуточного вала и фланцы муфт на внешней поверхности маркированы литерой «0». При монтаже трансмиссии необходимо совмещать эти метки для обеспечения минимального дисбаланса. Соединительные отверстия полумуфт и установленные в них болт и гайка маркируются одинаковыми цифрами (0…12 и 13…24). Диаметрально противоположные отверстия и крепеж имеют одинаковый номер. При монтаже следует обеспечить установку крепежа в соответствии с маркировкой.



Рисунок 2.3 – Муфта электродвигатель-мультипликатор
1 – фланец; 2 – втулка; 3 – гайка; 4 – кольцо; 5 – пакет пластин; 6 – кольцо; 7 – гайка; 8 – фланец; 9 – болт; 10 – вал;
11 – гайка; 12 – кольцо регулировочное; 13 – фланец; 14 – болт; 15 – втулка; 16 – кольцо; 17 – гайка; 18 – фланец;
19 – болт транспортировочный; 20 – втулка транспортировочная; 21 – шпонка круглая; 22 – шпонка призматическая


В случае замены крепежа его следует подбирать по массе таким образом, чтобы разность суммарной массы болта и гайки в диаметрально противоположных отверстиях фланца составляла не более 0,3 г.
Для фиксации пластинчатых муфт при транспортировании и хранении трансмиссии между их фланцами установлены болты 19 с втулками 20, окрашенные красной краской. Их следует удалить в процессе монтажа трансмиссии, хранить и вновь устанавливать после демонтажа трансмиссии.
Конструкция предлагаемой муфты нагнетателя (рисунок 2.4) аналогична муфте электродвигателя.
Фланец 1 муфты нагнетателя монтируется на выходной вал редуктора с натягом, фланец 16 – на вал нагнетателя с натягом. Крутящий момент передается через две круглые шпонки (7, 11) на каждом валу. Отверстия под шпонки формируются в процессе монтажа совместной обработкой соответствующего фланца (после напрессовки) и вала.
Для фиксации пластинчатых муфт при транспортировании и хранении трансмиссии между их фланцами установлены болты 18 с втулками 17, окрашенные красной краской. Их следует удалить в процессе монтажа фланцев 1, 16, хранить и вновь устанавливать после демонтажа муфты.

Рисунок 1.11 - Муфта мультипликатор-нагнетатель
1, 16 – фланец; 2, 14 – гайка; 3, 4, 13 – кольцо; 5 – пакет пластин; 6, 15 – втулка; 7, 11 – шпонка круглая; 8, 10 – вал промежуточный; 9 – кольцо регулировочное; 17 – втулка транспортировочная; 18 – болт транспортировочный.

Основные технические данные приведены модернизированных муфт приведены в таблице 2.1.
Муфта с металлическими дисками проста по конструкции и не требует ухода в процессе эксплуатации. Позволяет компенсировать как угловые так и радиальные смещения валов.
При угловом смещении валов вращающийся диск испытывает циклические деформации изгиба, что приводит лишь только к его усталостному повреждению, но исключает появление каких либо дополнительных нагрузок на деталях конструкции редуктора.
Данная модернизация увеличит сроки:
- эксплуатации редуктора;
- межремонтного периода.
При этом снижаются затраты на техническое обслуживание трансмиссии редуктора.
Таблица 2.1 - Основные характеристики муфт
Номинальная мощность электродвигателя 12500 кВТ
Максимальное увеличение мощности при пуске двигателя 3,28 раза
Номинальная частота вращения вала двигателя 3000 об/мин
Номинальная частота вращения нагнетателя 4800 об/мин
Максимально допустимые эксплуатационные смещения оси двигателя
Относительно оси мультипликатора: радиальное
осевое 0,6 мм
 0,2°
Кратковременно при пуске двигателя: радиальное
осевое 1 мм
 0,3°
Максимально допустимые эксплуатационные смещения оси нагнетателя
Относительно оси мультипликатора: радиальное
осевое 0,4 мм
 0,2°
Максимальная температура среды в рабочей зоне
+ 60° С
Периодичность технического обслуживания агрегата 6000 часов
Ресурс до капитального ремонта 25000 часов
Назначенный ресурс 100000 часов