Компрессоры их типы и назначение. (Компрессоры, классификация)

Конструкция цилиндрово-поршневой группы компрессора.

   Наиболее распространены и многообразны по конструктивному выполнению, схемам и компоновкам поршневые компрессоры; их различают по устройству кривошипно-шатунного механизма (крейцкопфные и бескрейцкопфные), устройству и расположению цилиндров (простого и двойного действия, L-, У- и Ш-образные, горизонтальные и вертикальные, оппозитные, со ступенчатым поршнем и т. д.), числу ступеней сжатия.

На рис.1 показаны типовые конструктивные схемы поршневых компрессоров: крейцкопфные (крейцкопф-ползун с шарниром) — с двусторонним всасыванием и бескрейцкопфные — одностороннего всасывания (мощностью до 100 кВт). По расположению цилиндров поршневые компрессоры подразделяют на вертикальные, горизонтальные и угловые. Угловые компрессоры подразделяют на прямоугольные (или L-образные, когда ряды цилиндров расположены вертикально и горизонтально, т. е. угол между их осями составляет 90°), а также У-образные и Ш-образные — машины с наклонными цилиндрами, установленными У- и Ш-образно. Оппозитные компрессоры представляют собой горизонтальные машины с встречным движением поршней и расположением цилиндров по обе стороны вала; они отличаются высокой динамической уравновешенностью, меньшими габаритами и массой, и поэтому практически полностью вытеснили традиционный тип крупного горизонтального компрессора. Для машин малой и средней производительности основными являются два типа компрессора: прямоугольный и У-образный.

     По числу ступеней сжатия различают одно-, двух- и многоступенчатые компрессоры. Многоступенчатое сжатие позволяет уменьшить температуру сжатого газа, увеличить КПД машины, снизить поршневые силы.

 

 

 

Рис. 1. Схемы типовых конструкций поршневых компрессоров и двигателей-компрессоров:

а) — бескрейцкопфные (одностороннее всасывание):

1 — вертикальный; 2 — У-типа; 3 — Ш-типа; 4 — горизонтальный оппозитный (корпусного типа);

5 — вертикальный со ступенчатым поршнем; 6 — двигатель-компрессор L-типа; 7 — двигатель-компрессор Ш-типа;

б) — крейцкопфные (с двусторонним всасыванием):

1 — в одну линию; 2 — L-типа; 3 — У-типа; 4 — Ш-типа; 5 — горизонтальный оппозитный;

6 — горизонтальный со ступенчатым поршнем; 7 — двигатель-компрессор L-типа

 

Охлаждение компрессоров. Схемы подачи охлаждающей воды.

Понятие об арматуре, имеющей электро-, гидро- и пневмопривод.(стр.30)

Трубопроводы всысывающих, нагнетательных магистральных сортаменту и размерам должны соответствовать рабочей среде, давлению и температуре. Различают трубопроводы:

1) основные – газ транспортируется от фильтра до газосборника: 2) системы охлаждения для подачи воды от коллектора к аппратам, цилиндрам и.т.д.; 3) смазочных систем.

Арматура по назначению: 1) запорная – вентили, задвижки и краны; 2) предохранительеая - клапаны (обратные и предохранительные); 3) регулирующая – регуляторы, конденсатоотвотчики, клапаны (смесительные и распределительные).

Характеристики арматуры Р_у  - условное давление (Т_н), Д_у- условный проход (Д_внутр)

Материал арматуры - бронза до 1,3 МПа, чугун до 2,5 МПа и 300⁰С, стальная > 300⁰С.

 

Понятие о байпасных линиях.

   Байпас это обводная линия, предназначена для создания обходного пути для движения чего либо (газ, вода, электричество) на время обслуживания, ремонта или ненужности основного пути (насос, радиатор отопления, источник бесперебойного питания, потребитель).

 

          

        Рис. 1 – Схема байпасирования цилиндров компрессора:

 1 – компрессор; 2 – байпасная линия; 3 – электромагнитный вентиль; 4 – обратный клапан.

    Регулирование производительности многоцилиндрового компрессора обеспечивается часто разгрузкой одного или большего количества цилиндров, т. е. выключения их из работы. Один из способов заключается в байпасирования пара из полости нагнетания одного или большего количества цилиндров обратно во всасывающий трубопровод (рис. 1). Когда давление всасывания понижается до заданного значения, электромагнитный вентиль на байпасном трубопроводе, включаемый от реле давления, открывается, и пар, нагнетаемый из одного или большего количества цилиндров, байпасируется обратно во всасывающий трубопровод, где смешивается со всасываемым паром. Нагнетаемый из разгруженного цилиндра пар продолжает байпасироваться во всасывающий трубопровод до тех пор, пока давление всасывания не повысится до установки выключения реле. Электромагнитный вентиль обесточится, байпасный трубопровод перекрывается, и компрессор начинает работать с полной производительностью.

 

Подготовка компрессора к производству работ.

    Перед пуском компрессора необходимо:

– открыть вентили и задвижки между компрессором и резервуарами, а также вентили для продувки ресивера, холодильника и водомаслоотделителя;

–     открыть краны водного охлаждения и проверить поступление воды к компрессору и цилиндру;

–   выпустить воду, которая осталась в резервуаре для сжатого воздуха;

–  продуть фильтры;

–   проверить в маслёнках наличие масла для смазки цилиндров, подшипников, коленчатого вала и других узлов, а также убедиться в поступлении его к местам смазки;

– проверить качество и уровень масла в картере компрессора и приводного двигателя;

–    открыть вентиль на нагнетательном трубопроводе, чтобы не допустить аварии и несчастных случаев.

Открывать задвижку на всасывающем трубопроводе или переводить регулятор давления в рабочее положение следует постепенно, после достижения компрессором нормального числа оборотов.

 

Компрессоры их типы и назначение. (Компрессоры, классификация)

Компрессор – машина для повышения давления и перемещения газа.

Компрессорная установка – совокупность компрессора, привода, аппаратов, трубопроводов и оборудования. Необходимого для осуществления повышения давления и перемещения газа.

Компрессоры используются в энергетике, машиностроении, строительстве, в химической, нефтехимической, металлургической и горной промышленности. Сжатый воздух может расходоваться для привода в движение различных машин и механизмов (пневматические инструменты, в горном и строительном деле, для привода в движение механических пневматических тормозов, грузоподъемные краны), для создания разрежения в технологических аппаратах, для перемещения газов по трубопроводам. В технологических производствах, связанных с процессами, протекающими в газовых средах, компрессоры должны создавать необходимое давление в системах и развивать подачу определенного количества газа, являющегося сырьем.

    Компрессоры классифицируются по ряду характерных признаков.

По назначению компрессоры классифицируются

 - по отраслям техники или производства, для которых они предназначены (химические, энергетические, общего назначения и т.д.,

 - по роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный и т.д.),

 - по непосредственному назначению (пускового воздуха, гаражные, тормозные и. д.)

По производительности каждый тип компрессоров имеют свою классификацию. Например, поршневые компрессоры классифицируются:

Микропроцессоры – производительность до 10 дм³/с;

малой производительности – от 10 до 100 дм³/с;

средней – от 100 до 1000 дм³/с;

большой – свыше 1000 дм³/с.

По конечному давлению различают:

вакуум компрессоры – машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного и нагнетают до атмосферного и выше;

газодувки – машины, предназначенные для нагнетания газа при давлении до 0,3 МПа;

компрессоры низкого давления – предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,3 до 1,2 МПа,

среднего – от 1,2 до 10 МПа,

высокого - от 10 до 100 МПа,

сверхвысокого давления - предназначенные для сжатия газа свыше 100 МПа.

По    системе охлаждения: без искусственного ох­лаждения; с воздушным охлаждением; с внутренним водяным охлаждением; с внешним охлаждением в одном, двух и т. д. промежуточных охладителях; охлаждаемые впрыскиванием жидкости.

По типу приводного двигателя: с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания или паровой или газовой турбины (турбокомпрессор).  Для удобства монтажа и уменьшения габаритов компрессорной установки двигатель и компрессор часто объединяют в одном агрегате. Для этой цели применяют фланцевые электродвигатели или электродвигатели, ротор которых насаживается на вал компрессора.

По условиям эксплуатации: стационарные (с массивным фундаментом и постоянным обслуживанием); пере­движные (перемещаемые при эксплуатации, иногда без постоян­ного обслуживания); автономные (с собственными вспомогатель­ными системами, включенными в состав агрегата);

По принципу действия. Под принципом действия понимают совокупность физических явлений, используемых для повышения давления газа, и способа подвода энергии к газу.

По принципу действия компрессоры подразделяются на объемные и динамические (лопастные). По конструктивному признаку объёмные компрессоры подразделяются на поршневые и роторные, а лопастные – на центробежные и осевые.

Для получения высоких давлений при небольшой производительности используют компрессоры объемного типа (исключая компрессоры Рутса), а для получения больших расходов при относительно малом давлении — компрессоры динамического типа.

 

Объемные компрессоры: возвратно-поступательного действия ( поршневой и мембранный) и ротационные (пластинчатые, винтовые, Рутса)

  В объемных компрессорах, работающих по принципу вытеснения, воздух замыкают в рабочей камере и затем уменьшают ее объем, после чего рабочая камера соединяется с отводящим (нагнетательным) трубопроводом.

 Поршневой компрессор

 

 

Рис. 1. Поршневой компрессор:1- всасывающий клапан; 2 – цилиндр; 3 - поршень; 4 - приводной вал; 5 - кривошипно-шатунный механизм; 6 – крышка; 7 – нагнетательный клапан.

Для увеличения производительности иногда применяют поршневые компрессоры двойного действия (рис. 2).

 

  Мембранный компрессор

В мембранном компрессоре процесс получения сжатого воздуха

происходит в принципе так же, как и в поршневом, стой лишь разницей, что в нем подвижной поршень заменен жестко закрепленной гибкой мембраной. Замкнутый объем изменяется за счет деформации мембраны при возвратно-поступательном движении штока.

 

Рис. Мембранный компрессор:1-впускной (всасывающий) клапан; 2-нагнетательный клапан; 3-копус головки; 4-мембрана; 5-соеденительный шток;

6-коленчатый вал; 7-шатун; 8-вал электродвигателя.

  Принцип действия мембранного компрессора заключается в том, что сжатие воздуха происходит за счет движения пластины, которая приводится в движение шатуном. При движении пластины (мембраны) вниз, создается разряжение, открывая впускной клапан. При достижении мембраной нижней точки клапан закрывается и начинается процесс сжатия. Далее - пластина поднимается, и, как только в полости сжатия достигнуто максимальное давление открывается нагнетательный клапан. После того, как сжатый воздух будет вытеснен из полости сжатия (верхняя точка мембраны), клапан закрывается.

                  Ротационные компрессоры

В их конструкции отсутствуют клапаны и кривошипно-шатунный механизм. Ротационный пластинчатый компрессор.

 

 

          

Рис.  Пластинчатый (шиберный) компрессор: 1 – статор; 2 – подвижные пластинки; 3- ротор.

В радиальных пазах ротора размещены подвижные пластины, которые под действием центробежной силы при вращении ротора выдвигаются из пазов и плотно прижимаются к внутренней цилиндрической поверхности статора. Вращающиеся пластины делят пространство между ротором и статором на рабочие камеры, объем которых меняется по мере вращения ротора. За один оборот ротора объем рабочих камер вначале увеличивается (при этом пластины выдвигаются из пазов), а затем уменьшается (при этом пластины задвигаются в пазы).

 

    

Рис.  Пластинчатый компрессор: 1 - корпус; 2 ротор; 3 - пластина; 4 камера сжатия; 5 - охлаждающая рубашка; 6. 7 - всасывающий и нагнетательный патрубки.

 

Винтовой компрессор.

  В винтовых компрессорах  рабочие камеры образуются корпусом и двумя винтообразными роторами, связанными между собой парой цилиндрических шестерен и имеющими зубья различные профиля. При вращении ведущего ротора его зубья входят в зацепление с зубьями на ведомом роторе и вытесняют находящийся в камерах сжатый газ, перемещая его в продольном направлении.

 Рис.. Винтовой компрессор: 1 - корпус; 2, 3 - ведущий и ведомый винтовые роторы; 4 - шестерни.

                                            

      

    

 

  Компрессор Рутса

 

 

       

     Рис. Компрессор Рутса: 1- спрофилированные вытеснители; 2 - шестерни; 3 – корпус.

  Рабочими органами такого компрессора служат два синхронно вращающихся специально спрофилированных вытеснителя. Воздух, попадая в рабочие камеры, образованные между вытеснителями и корпусом, переносится из зоны всасывания в зону нагнетания. Рабочие органы не находятся в зацеплении друг с другом, а синхронизация их вращения осуществляется шестернями, расположенными в специальном отделении корпуса и находящимися в зацеплении между собой.

 

              Динамические компрессоры

В динамических компрессорах воздух поступает на рабочий орган, сообщающий ему кинетическую энергию, которая на выходе компрессора преобразуется в потенциальную.

Центробежный компрессор

В центробежных компрессорах (турбокомпрессорах) основным элементом конструкции служат расположенное в спиральном отводе 2 рабочее колесо 1, представляющее собой диск со специально спрофилированными лопатками

В центробежном компрессоре (рис.8.) со спиральным кожухом перемещаемая среда, двигаясь в осевом направлении через всасывающий коллектор, попадает на вращающееся рабочее колесо, снабженное лопатками, изменяет направление своего движения к периферии колеса, закручивается в направлении вращения, поступает в спиральный кожух и затем через отверстие выходит из нагнетателя. Рабочее колесо сидит на валу и приводится во вращение приводом. Вал вращается в подшипниках, укрепленных на станине или непосредственно на кожухе.

          

         Рис. Схема центробежного компрессора:

       1 - входной патрубок; 2 - рабочее колесо; 3 – корпус (улитка);

                     4 - нагнетательный патрубок; 5 - лопатка.

 

    Всасываемый воздух поступает в осевом направлении к центру колеса. При вращении ротора лопатки раскручивают воздух и одновременно вовлекают его в относительное движение по образованным ими каналам. Под действием центробежной силы воздух движется от центра колеса к периферии. Таким образом, потоку воздуха сообщается кинетическая энергия, которая при протекании его по специально спрофилированным направляющим и отводящим устройствам преобразуется в энергию давления. Как правило, центробежные компрессоры изготавляют многоступенчатыми, т. е. с несколькими рабочими колесами, устанавливаемыми на одном валу. Требуемая степень сжатия воздуха обеспечивается его последовательной подачей с выхода одного колеса на вход другого.

 

 

 Осевой компрессор

  Основной конструктивный элемент — вращающийся ротор 1, на поверхности которого укреплены рабочие лопатки 2

            

Осевой компрессор имеет ротор, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток.                             

    

 Рис. 6. Осевой компрессор: 1, 2 - статор и его лопатки; 3, 4 ротор и его лопатки; 5, 6 - направляющий и спрямляющий аппараты; 7 – диффузор (устройство для торможении потока газа и повышения давления); 8, 9 - всасывающий и нагнетательный патрубки.

 

      Основными параметрами, характеризующими работу компрессора, являются объёмная подача    (исчисляется обычно при условиях всасывания), начальное p ₁ и конечное p ₂ давления или степень повышения давления ε = p ₂ / p ₁, частота вращения n и мощность N на валу компрессора.

Основные характеристики компрессорных машин

Тип	Назначение	Подача м3 / мин	Степень повышения давления	Частота вращения n, об/мин
поршневые	Компрессоры	0 - 500	2,5 - 1000	100 - 3000
роторные	Компрессоры	0 - 500	3 - 12	300 - 15000
центроежные	Компрессоры	100 - 4000	3 - 20	1500 - 45000
осевые	Компрессоры	100 - 15000	2 - 20	500 – 20000

 

.