Типы компрессорных машин, области их применения

Машины, предназначенные для перемещения и сжатия газов, называются компрессорными. Они являются потре­бителями значительной части энергии на промышленных предприятиях. Потенциал энергосбережения при производ­стве и потреблении сжатого газа, эксплуатации насосов и воз­духодувок на большинстве предприятий Беларуси оценива­ется в 50 % и более.

Наиболее эффективным путем реализации имеющегося потен­циала в этой сфере является за­мена оборудования, установлен­ного в период, когда энергетичес­кая составляющая в себестоимо­сти продукции практически не учитывалась, мощность установок завышалась, что приводи­ло к значительному перерасходу энергии при изменении ре­жима работы. Кроме того, на многих предприятиях из-за продолжительной эксплуатации износ контактных поверх­ностей и нарушение компрессии привели к снижению КПД компрессорных машин.

В зависимости от потребностей конкретного производства в количестве и качестве (чистота, влажность) получаемого сжатого газа используются несколько типов компрессорных машин, основной характеристикой которых является степень сжатия. Степенью сжатия называют отношение конечно­го давления Р, создаваемого компрессорной машиной, к на­чальному давлению Р_н, при котором происходит всасывание газа. В зависимости от степени сжатия различают:

вентиляторы (PJP_n< 1,1) - для перемещения большого количества газов;

газодувки (1,1 < Р_к/Р_я< 3,0) - для перемещения газов при относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети;

компрессоры (Р_к/Р_п > 3,0) - для создания высоких давлений;

вакуум-насосы - для отсасывания газов при давлении ниже 10⁵ Па.

По принципу действия компрессорные машины делятся на поршневые, ротационные, центробежные и осевые.

В поршневых машинах сжатие газа происходит в ре­зультате уменьшения объема, в котором заключен газ, при возвратно-поступательном движении поршня.

Сжатие газа в рота­ционных машинах обус-ловлено уменьшением объема, в котором он зак­лючен, при вращении экс­центрично расположенно­го ротора.

В центробежных машинах энергия переда­ется потоку газа силовым воздействием лопаток ра­бочего колеса, в результате чего происходит сжатие и повышение кинетической

энергии газа. Эта энергия преобразуется в энергию газа вы­сокого давления в неподвижных элементах машины.

В осевых машинах газ сжимается при движении его вдоль оси рабочего колеса и направляющего аппарата. Осе­вые компрессоры, отличающиеся компактностью и высоким КПД, используются при высоких подачах (80 000 м³/ч и бо­лее) и небольших давлениях (до 6-Ю⁵ Па).

Область применения вакуум-насосов определя­ется величиной создавае­мого ими вакуума.

Мокрые поршневые вакуум-насосы создают разрежение 80-85 % от абсолютного, а наиболее совершенные конструкции этих машин - 93-97 %. Сухие поршневые вакуум-насосы с выравниванием давления могут обеспечивать разрежение, равное 99,9 %. Предельный вакуум, создаваемый ротационными вакуум-насосами с вырав­ниванием давления, составляет 98-99 %, без выравнивания давления - 95-96 %.

Для получения остаточного давления не более 0,05-0,1 мм рт. ст. используют специальные конструкции рота­ционных вакуум-насосов. Так, двухступенчатые машины обеспечивают остаточное давление до 0,005 мм рт. ст., а трехступенчатые - до 0,001 мм рт. ст.

Для получения умеренного разрежения (до 90-95 %) и пе­ремещения агрессивных, взрывоопасных и влажных газов и паров на химических предприятиях широкое применение нашли водокольцевые вакуум-насосы, обладающие по сравнению с поршневыми всеми достоинствами и преиму­ществами центробежных машин, но имеющие более низ­кий КПД. Создаваемое ими разрежение ограничено вели­чиной парциального давления пара рабочей жидкости, за­висящего от температуры.

Разрежение 95-99,8 % достигается с помощью много­ступенчатых пароструйных вакуум-насосов. К их достоинствам следует отнести простоту устройства и отсут­ствие движущихся частей, в связи с чем они могут приме­няться для отсасывания химически активных газов. Для установки пароструйных насосов не требуется ни привод, ни фундаменты, поэтому их можно использовать практически в любом месте. Недостатки пароструйных вакуум-насосов: значительный расход пара и возможность смешения отса­сываемого газа с паром.