При эксплуатации мощных центробежных компрессоров, в частности, компрессоров газоперекачивающих агрегатов, на некоторых режимах возникают проблемы с несущей способностью упорных подшипников. Еще в 1970-е гг. старший из авторов провел численное исследование влияния закрутки потока в зазорах "корпус - рабочее колесо". Показано, что в зазоре "рабочее колесо - покрывающий диск" поток вращается быстрее, чем в зазоре у основного диска. Причина в том, что в этот зазор поступает поток протечек лабиринтного уплотнения покрывающего диска. Поток вносит в зазор закрутку, созданную лопатками рабочего колеса. Центробежная сила вращающегося потока снижает давление в зазоре у покрывающего диска сильнее, чем в противоположном зазоре. Если затормозить поток в зазоре у покрывающего диска - осевая сила уменьшится. Но потери трения диска снизят КПД. Авторы сделали расчетное CFD-исследование влияния напряжения трения в зазоре "корпус - покрывающий диск" на осевую силу и КПД центробежной ступени. Расчеты ступени с диаметром рабочего колеса 409 мм сделаны при гидравлически гладкой стенке корпуса в зазоре у покрывающего диска и при шероховатости 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5 мм. При шероховатости 0.25 мм осевая сила уменьшилась на 21% ценой снижения КПД на 0.5% у ступени с коэффициентом расхода Ф = 0.0492. При шероховатости 1.5 мм КПД снизился на 0.9%, а осевая сила уменьшилась на 32.6%. CFD-расчеты конкретного компрессора могут показать, является ли торможение потока в зазоре у покрывающего диска конкурентным по отношению к другим. Специальный расчет показал роль протечки в лабиринтном уплотнении. При герметичном лабиринтном уплотнении КПД был бы выше на 0.9%, коэффициент теоретического напора выше 0.8%, осевая сила меньше 22.8%. Расчет показал также, что при коррозии стенок корпуса в пределах обоих зазоров потери трения на поверхностях тормозят поток, снижают КПД, но практически не влияют на осевую силу.

When operating powerful centrifugal compressors, in particular, pipeline compressors, some modes of operation pose problems with the thrust bearing capacity. Back in 1970, the senior of the authors carried out a numerical study of the effect of flow rotation in the housing-impeller gaps. It was shown that in the impeller-shroud gap the flow rotates faster than in the gap near the main disk. The reason is that the leakage flow of the labyrinth seal of the shroud enters this gap. The flow introduces the rotation created by the impeller blades. The authors made a compu-tational CFD study of the effect of friction stress in the housing-shroud gap on the thrust force and efficiency of the centrifugal stage. Calculations of a stage with an impeller diameter of 409 mm are made with a hydraulically smooth housing wall in the gap near the shroud at rough-ness of 0.25, 05, 0.75, 1.0, 1.5 mm. With a roughness of 0.25 mm, the axial force decreased by 21% at the cost of reducing the efficiency by 0.5% for a stage with a flow coefficient phi = 0.0492. With a roughness of 1.5 mm, the efficiency decreased by 0.9%, and the axial force de-creased by 32.6%. In exceptional cases and as a temporary measure to decrease the thrust force, it is possible to use deceleration of the flow in the gap at the shroud disk. A special calculation showed the role of leakage in the labyrinth seal. With a hermetic labyrinth seal, the efficiency would be higher by 0.9%, the loading factor would be higher by 0.8%, and the axial force would be less by 22.8%. The calculation also showed that during corrosion of the housing walls within both gaps, friction losses on the surfaces slow down the flow rotation in both gaps, reduce the efficiency, but have practically no impact on the thrust force.

Глобальная энергия. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2022 -. — Электрон. журнал. — Периодичность: 4 раза в год. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Глобальная энергия. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2022 -. Т. 28, № 4, 2022. — 1 файл (13,5 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j23-1.pdf>.