Компрессоры, их классификация и использование в различных отраслях промышленности

Компрессоры, их классификация и использование в различных отраслях промышленности

 

                                     Компрессоры – это машины, служащие для сжатия газа или воздуха на давление более 0,2 МПа. Они предназначены также для перемещения газа или воздуха по трубопроводам и аппаратам.

 Классификация компрессоров: 

А. по принципу действия компрессоры делятся на: объемные и динамические. К объемным относятся: поршневые, роторные (пластинчатые), а также винтовые с ротором переменного шага и мембранные, в которых мембрана играет роль поршня.

Динамические компрессоры (турбокомпрессоры) делятся:

- центробежные – с потоком газа, направленным радиально от центра к периферии;

- осевые с потоком газа, движущимся в осевом направлении при вращении колеса с лопатками.

Б. по назначению – в зависимостиот вида производства (химические, газоперекачивающие, общего назначения и др.).

В. По конечному давлению – 1) низкого давления, создающие давление газа (0,2 - 1,0 МПа); 2) среднего давления (1,0 - 10 МПа); 3) высокого давления (10 – 100 МПа); 4) сверхвысокого давления – свыше 100 МПа.

Г.   по производительности (подаче) – 1) с малой подачей (до 0,015 м³/с); 2) средней подачей (0,015 – 1500 м³/с); 3) большой подачей – свыше 1500 м³/с.

Д. по способу отвода тепла – 1) с воздушным охлаждением компрессора и сжимаемого газа; 2) водяным охлаждением компрессора и сжимаемого газа.

Е. – по типу привода различают: 1) с электроприводом; 2) паровой или газовой турбиной; 3) с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). 

Ж. по виду (способу) установки компрессоры подразделяются на: 1) стационарные (на фундаменте или специальных опорах); 2) передвижные (на шасси или раме).  

З. по степени сжатия – это отношение конечного давления Р₂, создаваемого компрессором, к начальному давлению – Р₁, при котором происходит всасывание газа, компрессорные машины различают:

а) вентиляторы – (Р₂/Р₁ менее 1,0) для перемещения больших объемов газа;

б) газодувки – (1,1≤ Р₂/Р₁ ≤3,0) для перемещения больших объемов газа при относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети; 

в) компрессоры – (Р₂/Р₁ ≥3,0) для создания высоких давлений;

г) вакуум- насосы - для отсасывания газов при давлении ниже атмосферного.   

 На рис. 6.1 приведены схемы поршневых компрессоров. Примечание. Сплошные линии указывают движение газа, происходящее в компрессоре в данный момент, штриховые линии - движение газа при обратном ходе поршня.  Римскими цифрами обозначены номера ступеней.

 

Рис. 6.1. Схемы поршневых компрессоров:  

а) компрессор двойного действия; б) с дифференциальным цилиндром; в) двухступенчатый;  г) одноступенчатый, двухрядный двойного действия; д) двухступенчатый, трехцилиндровый простого действия; е) угловой, двухступенчатый, двойного действия; ж) однорядный, двухступенчатый двойного действия; з) двухступенчатый двойного действия со встречным (оппозитным) движением поршней.

 

 

Поршневые компрессоры малой

Производительности

Поршневые компрессоры малой производительности в большинстве случаев являются многооборотными и бескрейцкофными. В этих машинах вал установлен в подшипниках качения, и смазка цилиндров осуществляется разбрызгиванием из картера. Выпускаются компрессоры стационарные и передвижные. Приводом для передвижных компрессоров служат двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели. Передвижные компрессоры выполняют с воздушным охлаждением Небольшие компрессоры, предназначенные для стационарных условий работы, выполняют как с воздушным, так и с водяным охлаждением.

 

Поршневые компрессоры средней

Производительности

Компрессоры средней производительности выпускаются горизонтальными, оппозитными, угловыми и вертикальными. 

Угловые компрессоры занимают меньшую площадь, хотя динамическая уравновешенность их хуже, чем оппозитных. Примером могут служить угловые вертикально-горизонтальные крейцкопфные компрессоры типа П (прямоугольные), которые чаще всего выполняют двухрядными. 

Условное обозначение (марка) компрессора характеризует основные параметры базы и машины. Например, марка 202ВП10/8 означает, что компрессор прямоугольного типа собран на угловой базе, в которой усилие на шток достигает 2 т, предназначен для сжатия воздуха, производительность компрессора 10 м³/мин, давление нагнетания 8 кгс/см². Цифра, стоящая перед нулем, означает, что компрессор модернизован и указывает номер модификации. В уловное обозначение компрессора без смазки вводится буква С после первой цифры, например 2С2ВП10/8.

 

Рис. 6.3 а.  Продольный разрез компрессора 205ВП30/8

 

 

 

Рис. 6.3 б. Поперечный разрез компрессора 205ВП30/8:

1 – шатун; 2 – сальник; 3 – поршень; 4 – клапан; 5 – промежуточный холодильник; 6 – шток; 7 – крейцкопф;  8 – направляющие крейцкопфа; 9 – рама;     10 – цилиндр; 11 – статор электродвигателя; 12 – коленчатый вал; 13 – ротор электродвигателя; 14 – подшипники.

 

 

На рис. 6.3 а,б, показаны продольный и поперечный разрезы компрессора 205ВП30/8. Компрессор двухступенчатый, служит для сжатия воздуха. Производительность компрессора 30 м³/мин, конечное давление 8 кгс/см².  Данный компрессор в основном используется на предприятиях нефтегазопереработки для обеспечения воздухом  привода приборов КИП и А, а также для иных технологических операций (продувка трубопроводов и аппаратов, а также их опрессовка и т.д.). 

Рама компрессора 9 представляет собой чугунную отливку коробчатой формы, на ней монтируют все остальные узлы машины. Для свободного доступа к узлам и деталям, требующим осмотра и ремонта, в раме имеются люки. К внутренним поперечным ребрам рамы крепят гильзы 8 - направляющие крейцкопфа. Гильзы выполнены из износостойкого чугуна и в случае износа легко заменяются. Нижняя часть рамы служит резервуаром для масла. Все отверстия и люки плотно закрывают крышками, а в месте, где коленчатый вал выступает наружу. Устанавливают уплотняющее войлочное кольцо, что исключает возможность загрязнения масла извне.

Рама компрессора отлита с фонарем, к которому крепят статор электродвигателя 11. Прямоугольные окна в фонаре предназначены для прохода окружающего воздуха через электродвигатель. 

Стальной штампованный коленчатый вал 12 компрессора имеет одно колено, к которому присоединяются оба шатуна. Вал установлен на двух роликовых подшипниках 14. На щеках коленчатого вала укреплены чугунные противовесы для уравновешивания инерционных усилий движущихся масс кривошипно-шатунного механизма. Спиральная шестерня, установленная на конце коленчатого вала, передает вращение масляным насосам. Ротор 13 электродвигателя насажен на конец коленчатого вала.  

Крейцкопф 7 выполнен за одно целое с башмаками и соединен со штоком 6 двумя закладными гайками, которые крепятся стопорными винтами. Гайки позволяют регулировать зазор между торцами поршня3 и цилиндра в крайних положениях поршня. Палец крейцкопфа при сборке запрессовывают в тело крейцкопфа и стопорят пружинным кольцом. В компрессорах установлены поршни облегченного типа.

Верхние головки штампованных шатунов 1 неразъемные. В них размещены игольчатые подшипники без внутренней обоймы. Нижние головки шатунов разъемные, с вкладышами, залитыми баббитом. Крышка нижней головки соединяется с телом шатуна двумя шатунными болтами из термически обработанной хромоникелевой стали.

Цилиндры и крышки цилиндров 10 охлаждаются водой. Во всех случаях, где это конструктивно оправдано, в цилиндры вставлены сменные рабочие гильзы, выполненные из специального износоустойчивого чугуна.

На компрессорах типа П применяют самодействующие пластинчатые клапаны 4 двух видов: кольцевые и прямоточные. В кольцевых клапанах пластины установлены перпендикулярно потоку газа и прижимаются к седлу пружинами, расположенными по окружности. Пластины изготовлены из легированной термически обработанной стали с повышенной износостойкостью и высокой ударной вязкостью. В прямоточных клапанах пластины установлены вдоль потока газа и прижимаются к седлам силами собственной упругости. Поток газа в этом клапане движется между пластиной и седлом, не изменяя своего направления. Кольцевые и прямоточные клапаны закреплены в гнездах упорными ботами и специальными нажимными стаканами, направляющими поток воздуха.

В цилиндрах компрессоров применяют самоуплотняющиеся сальники 2 с уплотняющими элементами различной конструкции. Ранее применялись сальники с чугунными и фторопластовыми уплотняющими кольцами. В настоящее время выпускают компрессоры с сальниками, имеющими конические уплотняющие элементы из различных антифрикционных композиций, состав которых входит фторопласт-4. Сальник этого типа состоит из нескольких последовательно расположенных секций, в каждой из которых кроме корпусной детали имеются уплотнительное, дроссельное и нажимное кольца и стягивающая их упругая муфта. Каждый пакет уплотняющих элементов поджимается с торца точечными кольцевыми пружинами, которые создают начальное уплотнение.

Между 1 и 11 ступенями всех многоступенчатых компрессоров расположен встроенный в раму промежуточный холодильник 5 с батареями из овальных оребренных трубок, которые отличаются незначительным сопротивлением протекающему газу, компактностью и легкостью. Между последующими ступенями установлены кожухотрубные холодильники из стальных трубок и холодильники типа «труба в трубе» с продольными ребрами. 

Смазка компрессоров осуществляется двумя независимыми маслосистемами. Первая система смазки - от многоплунжерного насоса (лубрикатора) – предназначена для подачи масла в цилиндры и сальники. В компрессорах без смазки эта система отсутствует. Вторая (циркуляционная) система предназначена для смазки кривошипно-шатунного механизма. В блок смазки входят: шестеренчатый масляный насос, щелевой фильтр и масляный охладитель. Конструкция масляного фильтра позволяет без остановки машины очищать фильтрующие элементы скрепками, поворачиваемыми рукояткой.

В компрессорах типа П применена открытая система водяного охлаждения. Вода, пройдя масляный и газовый холодильники и цилиндры, поступает в сливные воронки с открытыми окнами, через которые можно следить за количеством и температурой охлаждающей воды.  

У компрессоров общего назначения регулирование производительности осуществляется автоматически. При повышении давления в сети выше установленной нормы используют дополнительные мертвые пространства, вследствие чего производительность компрессора снижается до 60%  от номинальной. 

Система автоматики и защиты воздушных компрессоров обеспечивает:

- аварийную остановку приводного электродвигателя при падении давления смазки в механизме движения компрессора и повышении температуры воздуха на нагнетании каждой ступени выше допустимой;

- ступенчатое регулирование производительности (100 и 60%  от номинальной для компрессоров 202ВП10/8 и 205ВП30/8);

- выдачу информации о причине аварийной остановки.  

Для оперативного управления компрессором на диспетчерском щите имеются приборы сигнализации, приборы, контролирующие давление и температуру воздуха по ступеням компрессора, наличие напряжения, приборы, включающие электродвигатель и регулирующие производительность.

Система автоматики газовых компрессоров по своему решению и конструктивному исполнению значительно отличается от схем автоматики воздушных компрессоров. Это вызвано условиями эксплуатации газовых компрессоров во взрывоопасных помещениях. Автоматика обеспечивает защиту компрессора от аварии, отключая электродвигатель и одновременно подавая световой и звуковой сигналы в случаях:

- падения давления масла в циркуляционной системе смазки компрессора;

- прекращения подачи охлаждающей воды;

- отклонения давления газа на всасывании от допустимых величин;

- неправильного распределения давления газа по ступеням;

- превышения конечного давления;

- прекращения продувки электродвигателя. 

Схема автоматики предусматривает возможность подключения дополнительных сигнальных устройств, показывающих причину аварийной остановки компрессора, а также устройств, блокирующих электродвигатель компрессора при аварийных нарушениях технологического режима работы установки, в состав которых входит компрессор.   

 

Производительности

Компрессоры  большой мощности выполняют оппозитными. Широко распространены Г - и П - образные горизонтальные компрессоры, которые выпускались ранее. К крупным П -образным компрессорам относится унифицированный горизонтальный шестиступенчатый компрессор 1Г-266/320. Он служит для сжатия азотоводородной смеси или окиси углеродной водородно-газовых смесей. Производительность компрессора 13280 м³/ч, конечное давление 32,0 МПа, число оборотов 125 в минуту. Приводом служит синхронный электродвигатель мощностью 4000 кВт. Ротор электродвигателя смонтирован на коренном валу компрессора и одновременно является моховиком. Компрессор двухрядный. В ряду низкого давления расположены цилиндры 1 и 11 ступеней двойного действия, в ряду высокого давления – цилиндры остальных четырех ступеней. Цилиндры 111 ступени двойного действия, а 1У, У и У1 одинарного, они выполнены в одном дифференциальном блоке. 1У ступень состоит из двух полостей: передней и задней.  

 

 Коренной вал имеет два кривошипа, смещенные один относительно другого на 90^о. Вал закреплен в двух коренных подшипниках. Шатуны закрытого типа. Поршни 1 и 11 ступеней дисковые, подвешены на составных штоках, поршни остальных ступеней соединены в дифференциальный поршень скользящего типа. Поршень 1У ступени установлен на шарнирах. Крейцкопфы закрытые, с отъемными башмаками. Цилиндры первых трех ступеней чугунные, без втулок, с водяными рубашками. Цилиндры составного блока стальные, имеют чугунные втулки и съемные металлические кожухи для охлаждения. Уплотнение штоков осуществляется сальниками с металлической набивкой. Клапаны всех ступеней самодействующие, с кольцевыми пластинами. Регулирование производительности от100 до 70% осуществляется отжимом всасывающих клапанов на первой ступени. Компрессор имеет байпасные линии, соединяющие 1 ступень с 1, и 111 ступенью, а также 1 ступень с 1, У1 и 1У ступенями. Газ сжимается последовательно в шести ступенях до следующих давлений: в 1 ступени – 2 – 2,5 ат, во 11 – 9 – 10,5 ат, в 111 – 23 – 28 ат, в 1У – 55 – 70 ат, в У - 150 – 170 ат, в У1 – 320 ат. После каждой ступени сжатый газ охлаждается в холодильниках до температуры не выше 35^оС. Холодильники первых трех ступеней кожухотрубные, остальные типа «труба в трубе». Перед холодильниками 1У, У и У1 ступеней установлены буферные емкости, а после холодильников - влагомаслоотделители инерционного типа. Из влагомаслоотделителя 111 ступени газ направляется на очистку и возвращается после очистки через сепаратор на всасывание 1У ступени. Из влагомаслоотделителя У1 ступени газ, сжатый до 320 ат, направляется в технологические установки получения аммиака и спиртов. Коммуникации, межступенчатая и концевая аппаратура размещаются в подвале.

 

 

 

 

                                 

Рис. 6.4. Схема компрессора 6М40-320/320

  На предприятиях азотной промышленности успешно используются (рис.6.4) газовый шестиступенчатый горизонтальный оппозитные компрессор со встречным движением поршней 6М40-320/320, который служат для сжатия азото-водородной смеси в производстве аммиака и окисьуглеродоводородной смеси в производстве метанола, бутиловых и высших спиртов. Для привода компрессора используют синхронный электродвигатель мощностью 5000 кВт со скоростью вращения вала   300 об/мин.  

Производительность компрессора 18600 м³/ч, конечное давление 32,0 МПа. Компрессор имеет шесть ступеней сжатия и восемь цилиндров: по два цилиндра в 1 и У1 ступенях и по одному в остальных. Диаметр цилиндров 1 ступени 1000, 11 – 720, 111 – 420, 1У – 380, У – 270 и У1 – 100 мм. Диаметр штоков для всех ступеней 130 мм, ход поршня 450 мм. Цилиндры 1, 11 и 111 ступеней двойного действия с односторонними штоками. Цилиндры остальных ступеней одинарного действия. 

На рис. 6.5   показаны продольные разрезы по ступеням компрессора. Станина компрессора сборная, состоит из картера и шести направляющих. Картер 2 представляет собой чугунную отливку прямоугольной формы коробчатого сечения. Жесткость открытой верхней части картера обеспечена стяжными шпильками и П-образными распорами. Верхняя часть картера закрывается литыми крышками 8. Торцовая стенка картера со стороны электродвигателя закрыта чугунной крышкой. В ней имеется маслоуловитель, препятствующий проникновению масла по валу в электродвигатель. Второй торец картера закрыт крышкой, в который смонтирован реверсивный валоповоротный механизм с приводом от отдельного электродвигателя. Внутри картера размещены два коллектора для подвода смазки к коренным подшипникам.

 

 

 

Рис. 6.5. Продольные разрезы компрессора 6М40-320/320:  

1 – шатун; 2 – картер; 3 – направляющая крейцкопфа; 4 – крышка цилиндра;     5 – поршни; 6 – клапаны; 7 – сальники; 8 – крышка картера; 9 – шток; 10, 11 цилиндры; 12 – маслосниматель.

 

Коренные подшипники снабжены вкладышами, залитыми баббитом. Вкладыши выполнены из двух половин. В разъеме установлены прокладки для регулирования зазора в подшипниках.

Направляющие имеют параллели для крейцкопфа 3 и снабжены двумя фланцами для соединения с картером и цилиндром. Крейцкопфная часть направляющей выполнена с боковыми окнами для монтажа крейцкопфа и отделена от фонаря съемной перегородкой, в которой установлен маслосниматель 12. Смазка к параллелям подводится через каналы сверху и снизу. Отработанное масло по трубе самотеком поступает в картер и оттуда в маслобак системы циркуляционной смазки.

Цилиндры 1, 11 и 111 ступеней литые чугунные с водяными рубашками для охлаждения. Цилиндры 1У ступени 10, У и У1 ступеней 11 кованые с запресовнными чугунными втулками.

Сальники 7 штоков расположены в передних крышках 4 цилиндров. Сальники цилиндров первых трех ступеней имеют плоские чугунные уплотняющие элементы, 1У и У ступеней – конические баббитовые уплотнительные кольца.

Газ, просочившийся через сальники, собирается в коллекторе и отводится через маслоотделитель на всасывание 1 ступени. Компрессор имеет систему промывки сальников, которая обеспечивает дополнительную герметизацию сальников и эффективное охлаждение штоков. В систему промывки входят: насосный агрегат, состоящий из шестеренчатого насоса производительностью 50 л/мин с приводом от индивидуального электродвигателя; герметичный маслосборник емкостью 0,5 м³, снабженный змеевиком для подогрева масла, масляным фильтром и указателем уровня масла; холодильник, предназначенный для охлаждения промывочного масла. Для отвода газа, уносимого маслом, маслосборник соединен трубой с атмосферой.  

Клапаны 6 1, 11 и 11 ступеней прямоточные или дисковые, многопроходные; клапаны 1У, У, У1 ступеней кольцевые, пластинчатые. 

Поршни компрессора дисковые скользящие, с баббитовой заливкой опорной части. Для уменьшения силы трения поршни 1 ступени 5 выполнены сварными из стали. Поршни 11 и 111 ступеней чугунные; поршни 1У, У и У1 ступеней стальные составные. 

Штоки всех ступеней изготовлены из легированной стали 38Х10А с азотированной поверхностью.

Коленчатый вал семиопорный, диаметр коренных и шатунных шеек 360 мм. Шатунные шейки двух противолежащих рядов расположены под углом 180^о, а каждая пара колен относительно друг друга развернута на 120^о. Для подвода смазки к шатунным подшипникам в теле коленчатого вала имеются соответствующие каналы.  

С валом электродвигателя коленчатый вал соединяется жестко при помощи фланцевого соединения. На противоположном конце жестко крепится зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом валоповоротного механизма.  

Шатуны 1 стальные, кованные с разъемной кривошипной и неразъемной крейцкопфной головками, со стальными вкладышами, залитыми баббитом. Регулировка зазоров в подшипниках шатуна производится числом и толщиной прокладок. Смазка к кривошипному подшипнику шатуна подводится по каналам в коленчатом вале, к подшипнику крейцкопфной головки – по каналам в параллелях направляющей и крейцкопфа. Крейцкопфы стальные, литые, открытые, вильчатой формы, снабжены чугунными башмаками, залитыми баббитом. Регулировка зазоров между башмаками и параллелями направляющей осуществляется набором прокладок между корпусом и башмаками. Смазка к пальцу крейцкопфа подводится от параллелей направляющей через соответствующие каналы в корпусе крейцкопфа, башмаках и пальце крейцкопфа. Крепление корпуса крейцкопфа со штоком муфтовое. 

Регулирование производительности компрессора в пределах 30% производится путем присоединения дополнительных объемов к рабочим полостям 1 и 11 ступеней. Роль дополнительных объемов играют внутренние полости задних крышек цилиндров, которые сообщаются с рабочими полостями цилиндров при помощи перепускных клапанов. Управление клапанами ручное при помощи винтовых приводов. На каждой крышке имеется по два регулирующих устройства. Более глубокое снижение производительности до 70% и ниже производится перепуском сжатого газа по байпасной линии с нагнетания У1 на всасывание 1 ступени и с нагнетания 1 ступени на всасывание 1 ступени.  

Циркуляционная смазка обеспечивает: коренные подшипники, шатунные подшипники, параллели направляющих и крейцкопфные подшипники шатунов. Смазка осуществляется под давлением 3,5 5 ат, создаваемым винтовым насосом с приводом от индивидуального электродвигателя. Маслосборник снабжен сетками для предварительной грубой фильтрации масла. Достаточно большая емкость маслосборника   (3 м³) обеспечивает отстаивание масла от механических примесей. Слив отработанного масла из маслобака производится при помощи насоса. Для подогрева масла маслосборник имеет змеевик и соответствующую арматуру. Для поддержания давления масла в трубопроводе служит перепускной клапан пружинного типа. При повышении давления часть масла перепускается обратно в маслосборник.  

Масляный фильтр грубой очистки двухсекционный, сблокирован с трехходовым краном, посредством которого секции фильтра включаются в работу попеременно. Фильтр тонкой очистки масла служит для окончательной очистки масла от механических примесей. Холодильник для масла трубчатого типа с водяным охлаждением. Смазка цилиндров и сальников осуществляется масляными насосами. Каждый насосный агрегат обслуживает только один смазочный пункт компрессора. Привод маслонасосов осуществляется от индивидуального электродвигателя через редуктор. У каждого пункта подвода смазки к компрессору установлены обратные клапаны с контрольным краником, предназначенным для проверки подачи масла. 

Система охлаждения компрессора обеспечивает охлаждение цилиндров, их крышек, межступенчатых холодильников, масляных холодильников системы циркуляционной смазки и промывки сальников, холодильников уравнительных полостей и воздухоохладителей электродвигателя. Охлаждающая вода поступает в распределительный коллектор из общезаводской системы. На каждом ответвлении имеется запорная арматура для регулирования расхода воды. Сливная воронка предназначена для контроля за сливом и температурой воды от охлаждаемого узла. Слив воды контролируется визуально, а температура - ртутными термометрами. Контроль давления воды в водопроводе осуществляется по приборам, установленным на щите компрессора. Для спуска воды имеются краны, расположенные в наиболее низких местах водопровода.

Компрессор имеет систему автоматизации, которая выполняет следующие функции: 

- контроль параметров работы по приборам, установленным на щите компрессора в компрессорном зале, и по месту измерения;

- запись основных параметров на диспетчерском щите компрессора;

- световую и звуковую сигнализацию об отклонениях основных параметров от нормальных значений;

- защитные блокировки, не допускающие пуск и обеспечивающие остановку электродвигателя компрессора в случаях нарушения пускового и рабочего режимов;

- дистанционное управление запорной арматурой газопровода и водопровода больших сечений с местного щита компрессора.

Предусмотрена также система дистанционного программного пуска и остановки компрессора. 

 

Рис. 6.7. Двухрядный циркуляционный компрессор:

 1 – вал; 2 – передняя крышка; 3 – цилиндр; 4 – задняя крышка; 5 – всасывающий клапан; 6 – нагнетательный клапан.

 

На рис. 6.7показан двухрядный циркуляционный компрессор, применяемый в производствах циркуляционного синтеза многих сложных веществ. Производительность компрессора 680 м³/ч, максимальное давление 325 ат, перепад давления 30 ат. Компрессор состоит из двух рядов М и Б. Вал компрессора кривошипный, на утолщенной его части 1 размещен ротор электродвигателя мощностью 1100 л.с., с числом оборотов 122 в минуту. Цилиндр 3 двойного действия, откован из легированной стали прямоугольного сечения, снабжен рабочими втулками, закрывается передней 2 и задней 4 крышками. В корпусе цилиндра размещены два всасывающих 5 и два нагнетательных 6 кольцевых клапана. Компрессор имеет две самостоятельные системы смазки: циркуляционную для смазки механизма движения и точечную для подачи масла на сальники и цилиндры.

 

Рис. 6.8. Схемы компрессорных установок с гидравлическими приводами:

 1 – трубопроводы; 2 – сервомоторы; 3 – плунжер; 4 и 6 – компрессоры; 5 – поршневой насос; 7 – золотник; 8 – винтовой насос 9 – цилиндр сервомотора..

 

Регулирование производительности осуществляют, сочетая изменение числа оборотов одного двигателя с пуском или остановкой другого. В последних конструкциях этиленовых компрессоров второго каскада применяют гидравлические приводы, позволяющие регулировать производительность путем изменения хода или скорости движения поршня.   

На рис. 6.8, а,б даны схемы компрессорных установок с гидравлическими приводами. На рис.6,8, а показана установка с горизонтальным поршневым насосом и вертикальным двухрядным расположением сервомотора и компрессора. Поршневой насос 5 соединяется с сервомоторами 2 трубопроводами 1.   

Производительность компрессора 4 регулируется смещением вниз хода поршней сервомоторов и связанных с ними поршней компрессора, в результате чего увеличивается мертвое пространство в цилиндрах компрессора. Регулировать положение поршня сервомотора, а следовательно, и плунжера 3 компрессора можно перестановкой золотника, который полностью или частично открывает отверстие для выпуска масла. 

В установке, изображенной на рис. 6.8 б, горизонтальный цилиндр сервомотора 9 установлен между горизонтальными цилиндрами компрессора 6. Все цилиндры расположены в один ряд. Масло нагнетается в цилиндр сервомотора винтовым насосом 8. Попеременный впуск и выпуск масла осуществляется золотником 7, который приводится в движение системой передач от одного штоков агрегата. Производительность компрессора регулируют изменением числа оборотов насоса или перепуском масла в полость всасывания насоса.  

 

 

Рис. 6.9. Вертикальный трехцилиндровый кислородный компрессор без смазки цилиндров:

 1 – поршни; 2 – цилиндры; 3 – клапаны; 4 – фонарь; 5 – шток; 6 – ползуны; 7 – пальцы; 8 – шатун; 9 – коленчатый вал; 10 – противовесы  

 

Его производительность 40 м³/мин, конечное давление 76 ат, скорость вращения вала 345 об/мин, ход поршня 300 мм, диаметры цилиндров 580300/170 мм, мощность на валу 400 кВт. Цилиндры 2 изготовлены из специального каучука. Поршни 1 выполнены из бронзы АЖ-9-4, штоки 5 - из нержавеющей стали 3Х13, фонари 4, крышки клапанов и корпуса холодильников – из стали Х18НП, трубы газопровода – из меди М3. Клапаны 3 всех ступеней прямоточные, седла клапанов из латуни ЛЖМд-59-1-1, клапанные пластины из нержавеющей стали Х15Н9Ю. Поршневые и направляющие кольца изготовлены из графитопласта АФГМ, уплотняющие кольца сальников - из графита АО-1500. Коленчатый вал 9 уложен в четыре подшипника скольжения, на щеках его закреплены противовесы 10. Вильчатые ползуны 6 соединены с шатунами 8 пальцами 7.

 

Мембранные компрессоры

Мембранные компрессоры (рис.6.10) по своему устройству и принципу действия относятся к группе поршневых компрессоров, так как сжатие газа в них происходит в результате уменьшения объема камеры сжатия из-за поступательного движения поршня 2. Эти компрессоры имеют мембранный блок с расположенной в нем мембраной 4, зажатой по контуру между крышкой 7 и опорной плитой 3. В крышке находятся всасывающие 5 и нагнетательные 6 клапаны. 

Газовая полость, заключенная между крышкой и мембраной, является рабочей полостью компрессора. Для давлений до 4 ат мембрана может быть из прорезиненной ткани. Для более высоких давлений в качестве мембраны используют тонкую стальную пластину, движение которой сообщает масло, поступающее из гидравлического цилиндра в пространство под мембраной. Масло поступает через ряд отверстий малого диаметра в опорной плите. При работе гидропривода мембране сообщается колебательное движение, она прогибается то вверх, то вниз, производя всасывание и нагнетание газа. Таким образом, при работе компрессора мембрана полностью изолирует сжимаемый газ от внешней среды и от жидкости гидропривода. Производительность мембранных компрессоров от 1 до 100 м³/ч. Скорость вращения вала этих компрессоров в пределах от 250 до 500 об/мин. Малая величина мертвого пространства позволяет достичь высоких степеней сжатия в одной ступени. Для давления до 2,5 ат используют одноступенчатые компрессоры, до 250 ат – двухступенчатые и до 2000 ат - трехступенчатые.

 

 

 

Рис. 6.10. Мембранный компрессор МК – 20/220: 

1 – маховик; 2 – поршень; 3 – опорная плита; 4 – мембрана; 5 – всасывающий клапан; 6 – нагнетательный клапан; 7 – крышка; 8 – распределительный диск;           9 – масляный насос.

 

Компрессоры повышенной производительности выполняют иногда с двумя, тремя и четырьмя параллельно действующими мембранными блоками. Возможно также комбинированное выполнение компрессоров: цилиндры первых ступеней выполнены с фторопластовым уплотнением, а последняя ступень   - в мембранном блоке. 

Металлические мембраны из стали 1Х18Н9Т обычно выбирают толщиной в пределах 0,3 – 0,5 мм. Они работают в пределах упругих деформаций, их долговечность не превышает 500 – 1500 ч, что является недостатком этих компрессоров. При разрушении мембраны рабочая жидкость может попасть в сжимаемый газ. Во избежание этого и для повышения надежности работы компрессора применяют многослойные мембраны: на ступенях низкого давления - двухслойные и на ступенях высокого давления - с числом слоев три и более. 

Мембранные компрессоры используются в тех случаях, когда предъявляются особо жесткие требования к чистоте сжимаемого газа (не допускается присутствие паров смазочного масла, воды, пыли и т.д.).

 

 

6.11. Газомоторные компрессоры.

 

Газомоторные компрессоры – агрегаты, в которых поршневой компрессор и газовый двигатель размещены на одной станине, а передача мощности от газового двигателя к компрессору осуществляется общим коленчатым валом.

Преимущества поршневых компрессоров – высокое значение к.п.д. и степень повышения давления цилиндров одной ступени, максимальное давление сжатия, возможность эксплуатации в широком диапазоне изменения давлений компримируемого газа, возможность построения на базе одной модели различных компрессорных схем и сохранения мощности при изменении условий эксплуатации.

Важное достоинство поршневых компрессоров – незначительная чувствительность к изменению плотности компримируемого газа. В то же время динамическая неуравновешенность от возвратно-поступательного движения поршней компрессора оказывается причиной повышенной металлоемкости.  

Газомотокомпрессор типа 10ГКН (рис.6.10) с горизонтальным расположением компрессорных цилиндров и У- образным расположением цилиндров двигателя, имеет 10 – цилиндровый газовый двигатель, на базе которого разработаны модификации 10ГКМ, 10ГКМА, 10ГКН, 10ГКНА. Двигатель состоит из следующих основных частей: остова, кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения, системы подачи топлива, регулирования скорости, зажигания, автоматики, охлаждения, наддува, смазки, пуска.  

Остов представляет собой жесткую конструкцию, образованную фундаментной рамой, блоком силовых и продувочных цилиндров и предназначен для монтажа всех движущихся частей агрегата.  

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) - общий для двигателя и компрессора, состоит из коленчатого вала с противовесами, шатунов и поршней двигателя, шатунов и крейцкопфов компрессора. В газомотокомпрессоре 10ГКН предусмотрены поршни продувочных цилиндров.   

 

 

 

Рис.6.10. Газомотокомпрессор типа 10ГКН:

1 – компрессорный цилиндр; 2 – продувочный цилиндр; 3 – крейцкопф; 4 – шатун компрессорный; 5 – цилиндр двигателя; 6 – крышка цилиндров двигателя; 7 – выпускной коллектор; 8 – водоприемный коллектор; 9 – отводящий коллектор; 10 – клапан ручной регулировки газа двигателя; 11 – газовыпускной клапан; 12 – поршень двигателя; 13 – шатун цилиндра двигателя; 14 – масляный трубопровод; 15 - воздушный трубопровод.

 

 

Система подачи топлива предназначена для подачи топлива в цилиндры газового двигателя и регулирования его количества совместно с регулятором скорости, а также поддержания оптимального соотношения количества топливного газа и воздуха наддува на всем диапазоне нагрузок газомотокомпрессора.  

Она состоит из клапана соотношения «топливный газ - воздух наддува», газорегулирующего клапана с управлением от регулятора скорости, клапанов ручной регулировки и газовыпускных клапанов. 

Механизм газораспределения, предназначенный для впуска в цилиндр топливного газа, состоит из распределительного вала с пусковыми и топливными кулачками для каждого силового цилиндра, привода распределительного вала от коленчатого вала через цепную передачу и газовыпускных клапанов распределительного вала, механически связанных с