Gaskompressor: Typen, Größen und Funktionen

Bei meinem Besuch des Rokan-Blocks in Duri, Riau, stieß ich auf ein paar Gaskompressoren vom Typ „Ariel“. Er wird verwendet, um das Erdgas durch Rohre von der Quelle zum Verbraucher zu befördern, indem der Druck des Gases durch Verringerung seines Volumens erhöht wird. Kompressoren selbst sind die Hauptträger von Gas und Luft in der Prozessindustrie. Sie werden eingesetzt, um den statischen Druck des Gases zu erhöhen und es mit einem bestimmten Druck und einer bestimmten Durchflussmenge in einer Prozessanwendung zu fördern.

Das Funktionsprinzip von Kompressoren ähnelt dem von Pumpen, beide erhöhen den Druck auf ein Fluid und beide transportieren das Fluid durch ein Rohr. Da Gase komprimierbar sind, reduziert der Kompressor auch das Volumen des Gases. Flüssigkeiten sind relativ inkompressibel, so dass die Hauptaufgabe einer Pumpe darin besteht, Flüssigkeiten zu transportieren.

Typen von Gaskompressoren

Wie in der Tabelle beschrieben, fallen Kompressoren in zwei separate und unterschiedliche Kategorien: Dynamische und Verdrängungskompressoren.

Bei allen Verdrängungskompressoren wird ein bestimmtes Einlassvolumen an Gas in einem bestimmten Raum eingeschlossen und anschließend verdichtet, indem dieser eingeschlossene Raum oder dieses Volumen reduziert wird. Bei diesem erhöhten Druck wird das Gas anschließend in das Auslassrohr- oder -behältersystem ausgestoßen.

Obwohl Verdrängungskompressoren ein breites Spektrum an Konfigurationen und Geometrien umfassen, sind die wichtigsten Prozessmaschinen Kolbenkompressoren und Schraubenrotationsmaschinen. Es gibt zwar noch eine Reihe anderer, darunter Membran- und Schiebeflügelkompressoren, aber die überwältigende Mehrheit der bedeutenden Prozessgas-Verdrängermaschinen sind eindeutig Hubkolben- und Doppelschrauben-Rotationsmaschinen oder Rotationsschraubenmaschinen.

Hubkolbenkompressor

Hubkolben- oder Kolbenkompressor ist ein Verdrängerkompressor, der die Bewegung eines Kolbens in einem Zylinder nutzt, um Gas von einem Druckniveau auf ein anderes (höheres) Druckniveau zu bewegen.

Zu den Hubkolbenkompressoren gehören die folgenden Typen:

a) Einfacher Einzylinder: Als Einfachzylinder hat er einen Ansaug-, Verdichtungs- und Druckbereich. Doppeltwirkende Zylinderausführungen haben zwei Ansaug-, Verdichtungs- und Ausstoßbereiche.

b) Mehrzylindrig: Einige Hubkolbenkompressoren können bis zu sechs Zylinder haben. Die mit der Kurbelwelle verbundenen Kolben werden zur Verdichtung des Gases verwendet.

c) Mehrstufige Bauweise: Mehrstufige Kompressionsstufen nehmen den Dampf auf und verdichten ihn in

Rotationskompressoren

Schraubenkompressoren sind Verdrängermaschinen und haben unterschiedliche Arbeitsphasen: Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen. Zwei gegenläufige Schrauben sind in einem Kompressorgehäuse angeordnet; Gaseinlass- und Gasauslassstutzen befinden sich an gegenüberliegenden Enden.

Schraubenkompressoren sind sehr wahrscheinlich das Gerät der Wahl für die ölfreie oder ölbenetzte Verdichtung von Luft im Bergbau, im Baugewerbe, in der industriellen Kühlung oder in einer Vielzahl anderer Anwendungen, bei denen ihre relative Einfachheit, allgemeine Zuverlässigkeit und hohe Verfügbarkeit geschätzt werden. Schraubenkompressoren sind auch für die Verdichtung von Prozessgasen geeignet.

Dynamische Kompressoren

Sie geben einem Gasstrom Geschwindigkeit und wandeln diese Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie um. Diese Kompressoren werden häufig als Turbokompressoren bezeichnet, und Zentrifugalmaschinen machen vielleicht 80 % oder mehr der dynamischen Kompressoren aus. Die verbleibenden 20 % oder weniger sind Axialmaschinen, die für Anwendungen mit höherem Durchfluss und niedrigerem Druck bestimmt sind.

Zentrifugalkompressor

Der Zentrifugalkompressor ist eine dynamische Maschine, die die Verdichtung durch Anwendung von Trägheitskräften auf das Gas (Beschleunigung, Verlangsamung und Drehung) mit Hilfe von rotierenden Laufrädern erreicht. Der Zentrifugalkompressor besteht aus

Axialverdichter

Axialverdichter können große Volumenströme in relativ kleinen Gehäusen und mit günstigem Leistungsbedarf fördern. Der Druckbereich für Axialkompressoren ist niedrig bis mittel.

Turboexpander-Kompressoreinheit

Ein Turboexpander, auch Expansionsturbine genannt, ist eine Zentrifugal- oder Axialturbine, durch die ein unter hohem Druck stehendes Gas expandiert wird, um Arbeit zu erzeugen, die zum Antrieb eines Verdichters verwendet wird.

Der Begriff „Turboexpander“ wird normalerweise verwendet, um eine Expansions-/Kompressionsmaschine als eine einzige Einheit zu definieren. Er besteht aus zwei Hauptkomponenten: der radialen Einströmexpansion und einem Zentrifugalkompressor (Booster), die zu einer Einheit zusammengefasst sind. Ihre Räder sind auf einer einzigen Welle verbunden. Die Expansionsturbine ist die Antriebseinheit und der Kompressor ist die angetriebene Einheit.

In einer Gasaufbereitungsanlage besteht der Zweck des Turboexpanders darin, zwei deutlich unterschiedliche, aber sich ergänzende Funktionen in einer einzigen Maschine effizient zu erfüllen. Die Hauptfunktion ist die effiziente Erzeugung von Kälte im Prozessgasstrom. Dies geschieht am Ende der Expansionsturbine durch effizientes Extrahieren der