Особенности расчета бессмазочных лабиринтных уплотнений поршневого компрессора для отпарного газа

Дан обзор методик расчета лабиринтных уплотнений поршневых компрессоров для сжатия низкотемпературного пара сжиженного природного газа (отпарного газа), образующегося при его транспортировании и хранении. Рассмотрены конструкции лабиринтных уплотнений различного энергетического и компрессорного оборудования, а также методики проектирования и расчета лабиринтных уплотнений в промышленности. Проанализированы известные методы расчета лабиринтных уплотнений компрессоров и различные конструкции лабиринтных уплотнений с целью применения в поршневых компрессорах для сжатия газа без смазки. Отмечены факторы, определяющие широкое распространение лабиринтных поршневых компрессоров. В качестве объекта исследования выбран поршневой компрессор, входящий в состав комплекса компрессорного оборудования для производства и хранения сжиженного природного газа, и используемые в нем уплотнения. Разработана методика, позволяющая оценивать утечки газа через лабиринтное уплотнение с канавками, имеющими разные шаг и профиль. Выработаны рекомендации по проектированию уплотнительных элементов поршневых лабиринтных компрессоров. Определены оптимальные параметры лабиринтных уплотнений поршневых компрессоров для эффективного сжатия отпарного газа в составе комплекса компрессорного оборудования для производства и хранения сжиженного природного газа. В поршневых компрессорах отпарного газа лабиринтные канавки можно выполнять и на поршне, и на цилиндре, поэтому целесообразно провести дополнительные исследования, чтобы получить данные по продувкам таких уплотнений.
EDN: CEVBBO, https://elibrary/cevbbo

Литература

[1] Бураков А.В., Котлов А.А., Кузнецов Л.Г. Поршневые компрессоры отпарного газа, применяемые в системах для хранения и транспортировки сжиженного природного газа. Потребители — производители компрессоров и компрессорного оборудования. Сб. тр. межд. симпозиума. Санкт-Петербург, СПбПУ, 2025, с. 116–127. EDN: GMERLN

[2] Новиков И.И., Захаренко В.П., Ландо Б.С. Бессмазочные поршневые уплотнения в компрессорах. Ленинград, Машиностроение, 1981. 238 с.

[3] Болштянский А.П. Особенности замены сухого трения в поршневой паре компрессора газовой смазкой. Омский научный вестник, 2000, № 10, с. 60–65.

[4] Захаренко В.П. Основы теории уплотнений и создание поршневых компрессоров без смазки. Дисс. ... док. тех. наук. Санкт-Петербург, 2001. 341 с.

[5] Суриков В.И. Снижение утечек и перетечек в поршневых узлах газовых криогенных машин с газостатическим центрированием. Омский научный вестник, 2007, № 3(60), с. 65–68.

[6] Захаренко А.В., Захаренко В.П. О расчете нагрузок в многокольцевом поршневом уплотнении компрессоров без смазки высокого давления. Вестник Международной академии холода, 2012, № 2, с. 29–32.

[7] Бусаров С.С., Бусаров И.С., Титов Д.С. Экспериментальное определение условных зазоров цилиндропоршневых уплотнений компрессорных агрегатов. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2019, № 1, с. 50–54, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2019-3-1-50-56

[8] Цветков В.А., Жигновская Д.В. О деформации неметаллических поршневых уплотнений компрессора. Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2019, т. 5, № 4, с. 49–57. EDN: LSMZBB

[9] Лютый А.М. Компрессоры LABY ® с лабиринтным уплотнением поршня. Химическая техника, 2013, № 8, с. 26. EDN: RUAXIL

[10] РТМ 108.020.33–86. Уплотнения лабиринтные стационарных паровых и газовых турбин и компрессоров. Проектирование и расчет. Ленинград, НПО ЦКТИ, 1988. 71 с.

[11] Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения. Ленинград, Машиностроение, 1974. 160 с.

[12] Рыжов Б.М. Авиационные поршневые компрессоры. Москва, Оборонгиз, 1963. 331 с.

[13] Павлюченко Е.А., Тегжанов А.С., Щерба В.Е. и др. Анализ методов расчета уплотнений гибридных энергетических машин. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2023, т. 7, № 1, с. 40–46, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2023-7-1-40-46

[14] Дорофеев Е.А. Моделирование нестационарного течения жидкости в щелевом уплотнении поршневой гибридной энергетической машины объемного действия. Дисс. ... канд. тех. наук. Омск, 2021. 250 с.

[15] Shcherba V.Е., Shalai V.V., Pustovoy N.V. et al. Calculation of the incompressible viscous fluid flow in piston seals of piston hybrid power machines. Machines, 2020, vol. 8, no. 2, art. 21, doi: https://doi.org/10.3390/machines8020021

[16] Андросович И.В. Методика выбора оптимальных конструктивных параметров лабиринтных уплотнений газотурбинного двигателя. Дисс. ... канд. техн. наук. Москва, 2023. 130 с.

[17] Szymański A., Dykas S. Evaluation of leakage through labyrinth seals with analytical models. TASK Quarterly, 2019, vol. 23, no. 1, pp. 61–73, doi: https://doi.org/10.17466/tq2019/23.1/f

[18] Ильичев В.Ю., Герасимова Н.С., Качурин А.В. Создание и апробация методики численного моделирования течения воздуха в лабиринтных уплотнениях. E-Scio, 2021, № 12, c. 340–349.

[19] Бондаренко Г.А., Ванеев С.М., Бага В.Н. и др. Влияние физических свойств газов на расходные характеристики лабиринтного уплотнения. Проблемы региональной энергетики, 2018, № 3, с. 83–92.

[20] Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Ленинград, Машиностроение, 1969. 744 с.

[21] Котлов А.А., Кузнецов Л.Г., Бураков А.В. Расчет характеристики четырехступенчатого поршневого компрессора. Вакуумная техника и технология, 2020, т. 30, № 1, с. 11–20.