Поршневые компрессоры по API 618

Стандарт API 618 и область применения

API 618 6-го издания (май 2024) устанавливает требования к поршневым компрессорам низкой и средней частоты вращения для нефтяной, химической и газовой промышленности. Охватывает масляные и безмасляные исполнения, системы смазки, КИПиА, охладители, устройства подавления пульсаций. Гармонизирован с ISO 13631.

Конструкция поршневого компрессора

Цилиндр обеспечивает герметичное сжатие газа. Материал: чугун до 8 МПа, высокопрочный чугун до 10 МПа, литая сталь 8-17 МПа, кованая сталь свыше 17 МПа. Поршень из алюминиевых сплавов с уплотнительными кольцами из PTFE снижает инерционные нагрузки.

Клапаны работают автоматически под действием перепада давлений. Шток из легированной стали (твердость 58-62 HRc) передает движение от крейцкопфа к поршню. Коленвал из высокопрочного чугуна до 150 кВт или кованой стали свыше 150 кВт с противовесами для балансировки.

Типы компрессоров

Одностороннего действия - сжатие в одну сторону, малые установки. Двустороннего действия - сжатие в обе стороны, удвоенная производительность, основная конструкция промышленных агрегатов. При степени сжатия до 4 применяют одноступенчатые, свыше - многоступенчатые с промежуточным охлаждением (оптимум 2,5-3,5 на ступень). Максимальная температура нагнетания 150°C по API 618.

Расчет производительности и мощности

Теоретическая производительность Qт = πD²h/4 × n × z × 60, где D - диаметр поршня (м), h - ход (м), n - частота вращения (об/мин), z - число цилиндров. Действительная Qд = Qт × λv, где объемный КПД λv = 0,85-0,92. Вредное пространство (3-8%) снижает производительность при высоких степенях сжатия.

Изотермическая мощность Nиз = P1 × Qд × ln(ε) / 60 - теоретический минимум. Индикаторная Ni = Nиз / ηиз, где ηиз = 0,70-0,80 (одноступенчатые) до 0,85 (многоступенчатые). Мощность на валу N = Ni / ηмех при ηмех = 0,90-0,95. Установленная мощность электродвигателя с запасом 1,1-1,2.

Температура нагнетания T2 = T1 × ε^((k-1)/k). Для воздуха при ε=3 температура повышается с 20°C до 150°C. Превышение 150°C требует промежуточного охлаждения.

Материалы и безопасность

API 618 устанавливает требования к материалам с ультразвуковым или радиографическим контролем литья. Для сред с H2S применяют материалы по NACE MR0175/ISO 15156:2020. Детали для водородсодержащих сред устойчивы к водородному охрупчиванию.

Каждая ступень оснащается предохранительным клапаном на 110% максимального давления. Аварийный останов при превышении вибрации, температуры, давления масла. Дистанционная втулка: тип А для инертных газов, тип В для легковоспламеняющихся, тип С для токсичных с дополнительным уплотнением. Компрессоры для взрывоопасных газов соответствуют IEC 60079 с детектированием горючих газов.