Компрессор, как объект диагностирования

 

Устройство, принцип работы и техническая характеристика

 

Компрессор (от лат. compressio - сжатие) - устройство для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, паров хладагента и т. д.).

Из объёмных компрессоров наибольшее распространение получили поршневые с возвратно - поступательным движением поршня (рис. 2.1).

Поршневые компрессоры имеют вращательный или колебательный привод; в последних вместо асинхронного двигателя и кривошипно-шатунного механизма применяют электромагнит, взаимодействующий с постоянным магнитом. Поршневые компрессоры подразделяются на непрямоточные, у которых всасывающий и нагнетательный клапаны расположены в крышке цилиндра, и прямоточные, всасывающий клапан которых установлен в дне поршня.

 

Рисунок 2.1 - Схема поршневого компрессора

 

Рабочий процесс в поршневом компрессоре осуществляется за четыре этапа:

расширение газа во вредном пространстве цилиндра компрессора (в клапанах и околоклапанном пространстве, в зазоре между крышкой цилиндра и плоскостью АА, соответствующей крайнему положению поршня);

всасывание (расширение и всасывание происходят при движении поршня от плоскости АА до плоскости ВВ на длине хода поршня s; при этом всасывающий клапан открывается не сразу, а лишь после того, как газ, находящийся во вредном пространстве цилиндра, расширится, и его давление станет меньше давления во всасывающей линии, в этот момент откроется клапан 3, и газ начнет поступать в цилиндр компрессора);

сжатие (происходит при движении поршня от плоскости ВВ до плоскости СС);

нагнетание (происходит при движении поршня от плоскости СС до плоскости АА; нагнетание газа в трубопровод начинается тогда, когда давление газа в цилиндре превысит давление в нагнетательной линии, в этот момент откроется клапан 4, и газ начнет поступать в трубопровод).

Подачей компрессора называют oбъем или массу газа, проходящего за единицу времени по линии всасывания или линии нагнетания компрессора. Расход газа на нагнетании всегда меньше, чем на всасывании, за счет утечек газа через неплотности.

Компрессор КТ-6

Компрессор КТ-6 - двухступенчатый, трехцилиндровый. поршневой с W- образным расположением цилиндров.

Компрессор КТ-6 состоит из корпуса (картера) 13, двух цилиндров 29 низкого давления (ЦНД), имеющих угол развала 120°. одного цилиндра 6 высокого давления (ЦВД) и холодильника 8 радиаторного типа с предохранительным клапаном 10, узла шатунов 7 и поршней 2, 5.

 

Рисунок 2.1.1 - Компрессор КТ-6

 

Корпус 18 имеет три привалочных фланца для установки цилиндров и два люка для доступа к деталям, находящимся внутри. Сбоку к корпусу прикреплен масляный насос 20 с редукционным клапаном 21, а в нижней части корпуса помещен сетчатый масляный фильтр 25. Передняя часть корпуса (со стороны привода) закрыта съемной крышкой, в которой расположен один из двух шарикоподшипников коленчатого вала 19. Второй шарикоподшипник расположен в корпусе со стороны масляного насоса. Все три цилиндра имеют ребра: ЦВД выполнен с горизонтальным оребрением для лучшей теплоотдачи, а ЦНД имеют вертикальные ребра для придания цилиндрам большей жесткости. В верхней части цилиндров расположены клапанные коробки 1 и 4. Система смазки компрессора комбинированная: под давлением смазываются шатунная шейка коленчатого вала, пальцы прицепных шатунов и поршневые пальцы; остальные детали смазываются разбрызгиванием. Масло заливается в картер компрессора через отверстие в боковой крышке, закрываемое пробкой 27 (или через патрубок сапуна 3). Уровень масла контролируется маслоуказателем автомобильного типа.

Подача смазки осуществляется масляным насосом лопастного типа. Масляный насос состоит из крышки, корпуса и фланца, соединенных четырьмя шпильками и центрируемых двумя штифтами.

Цилиндры низкого давления расположены так, что в то время когда в левом цилиндре происходит всасывание воздуха, в правом происходит его нагнетание в холодильник, и наоборот. Из холодильника воздух всасывается в цилиндр высокого давления, где происходит его дальнейшее сжатие.

Таблица 1 - Технические характеристики компрессора

Наименование параметров	Норма для компрессора
Тип компрессора	W-образный, поршневой двухступенчатый, однорядный с воздушным охлаждением оборудован устройством для перевода на холостой ход.
Производительность по всасыванию, м³/мин	5,3
Давление нагнетания, кгс/см²	9
Частота вращения коленчатого вала, об/мин	850
Мощность потребляемая при частоте вращения, кВт:
850 об/мин	44,1
750 об/мин	39
440 об/мин	22,8
Количество цилиндров	3
Охлаждение компрессора	воздушное
Режим работы при давлении нагнетания ПВ, %:
5 кгс/см²	100
9 кгс/см²	50
Направление вращения коленчатого вала (смотреть со стороны привода) - по часовой стрелке (КТ7 - против часовой стрелки).
Привод - от электродвигателя или ДВС через эластичную муфту
Габаритные размеры, мм:	КТ6; КТ7	КТ6Эл
длина	760	760
ширина	1320	1255
высота	1050	1050
Масса (без масла и ЗИП), кг	610	600

 

Особенности эксплуатации компрессора

 

Длительная нормальная работа компрессора может быть обеспечена только при соответствующем уходе за ним, заключающемся в соблюдении предусмотренных технической характеристикой параметров его работы; внимательном ежедневном наблюдении за состоянием и работой компрессора и его узлов; своевременном устранении неисправностей и принятии профилактических мер для их предупреждения. В процессе эксплуатации нужно следить за сохранением установленной величины зазоров между сопрягаемыми подвижными деталями компрессора, так как при увеличенных зазорах начинается ускоренный износ деталей. Увеличение зазоров сопровождается появлением стуков и одновременным снижением давления масла в компрессоре.

ПОДГОТОВКА К ПУСКУ

Проверить уровень масла в картере компрессора, который должен быть между рисками на маслоуказателе.

Для смазки применять масла, разрешаемые настоящим паспортом, так как применение других масел может вызвать повышенное нагарообразование на клапанах или полное стекание масла со стенок цилиндров.

Температура масла в компрессоре перед пуском должна быть не ниже +15 С.

Осмотрите компрессор для выявления течи масла, состояние креплений, соединений и пр.

ПУСК

После монтажа при первом пуске компрессор должен работать 10... 15 мин. при открытых кранах на главных воздушных резервуарах. После этого краны должны быть закрытыми и компрессор переведён в работу под нагрузкой.

При каждом пуске компрессора:

а) откройте сливные краны и продуйте холодильник;

б) по манометру, установленному на компрессоре, проверьте

давление масла, которое должен быть 1,5...6кгс/см (компрессор

должен быть прогрет).

в) убедитесь в отсутствии посторонних шумов и стуков;

КОНТРОЛЬ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ

Работа компрессора сопровождается шумом определённой низкой тональности. С переходом компрессора с рабочего на холостой ход и обратно (тепловозный режим) уровень шума незначительно меняется. Во время работы компрессора посторонний шум или стуки показывают, что в компрессоре появился дефект.

При работе компрессора периодически:

а) проверяйте на слух, не слышны ли в компрессоре повышенный шум и стуки;

б) по манометру, установленному на компрессоре, контролируйте давление масла;

в) проверяйте, не выбрасывает ли компрессор масло через воздушные фильтры.

 

Дефекты и неисправности КТ-6

 

Основная причина поломок компрессоров - некачественный монтаж, неправильная эксплуатация. Практика ремонта показала, что они обладают сравнительно низкой ремонтопригодностью. Наиболее распространенной причиной выхода компрессора из строя является износ и повреждение поверхностей трущихся деталей. Вследствие износа увеличиваются зазоры между деталями, нарушается правильность их взаимного расположения, возникают дополнительные динамические нагрузки. Это приводит к ухудшению эксплуатационных свойств компрессора, а в отдельных случаях и к полному выходу его из строя. Так износ деталей узла трения цилиндр-поршень уменьшает хладопроизводительность холодильного агрегата, узла трения коленвал-плунжер масленого насоса нарушает нормальный режим смазки, узла трения палец-поршень вызывает появление шума.

Дефекты цилиндра. Эффективность работы компрессора в большой степени зависит от состояния цилиндра. Износ рабочей поверхности характеризуется увеличением диаметра и искажением формы цилиндра. Даже при незначительном износе его зеркальная поверхность может оказаться матовой и на ней появятся риски, царапины, задиры. При значительном износе изменяется форма цилиндра: вместо цилиндрической она становится овальной, конической. Поршень плохо прижимается к стенкам изношенного цилиндра и частично пропускает пары холодильного агента из одной полости в другую, в результате понижается производительность компрессора и возникает повышенный шум. У изношенного цилиндра в верхней части нарушается нормальная смазка из-за стекания масла, поэтому диаметральный износ цилиндра по высоте оказывается наибольшим в верхней его части.

Дефекты поршня. В процессе эксплуатации поршня отверстие в бобышках для поршневого пальца увеличивается и искажается их форма. Рабочая поверхность поршня изнашивается неравномерно больше в плоскости, перпендикулярной оси вала, причем наибольший износ происходит в момент действия силы в конце хода поршня при сжатии холодильного агента. В результате увеличения размера отверстия под поршневой палец появляется стук в компрессоре.

Дефекты коленчатого вала. В процессе работы холодильного агрегата происходит неравномерный износ шеек вала, который зависит от характера нагрузки на вал. Наибольшая нагрузка имеет место в конце хода поршня при сжатии хладагента. Из-за неравномерного износа шейки вала в сечении становятся овальными. Возникающее при этом биение вала не только нарушает работу компрессора, но и приводит к быстрой разработке подшипника, сопровождаемой стуком. При овальности шатунной шейки вала будет происходить неравномерный износ головок шатуна. При совершении одного оборота вал прижимается к верхней головке во время прямого хода поршня и крышке нижней головки шатуна во время обратного хода. Поэтому зазор и ось шейки вала изменяют свое положение относительно центра нижней головки: они будут находиться соответственно выше или ниже центра. Овальность шатунной шейки вала увеличивает его биение. Это приводит к ускорению выработки, как головок шатуна, так и шатунной шейки. Шатунная шейка может быть перекошенной относительно оси вала. В таком случае возникают следующие дефекты: быстрая разработка верхней головки шатуна, местный износ рабочей поверхности цилиндра в верхней и нижней частях. Некачественная смазка или ее отсутствие приводят к задирам и схватыванию.

Дефекты подшипников скольжения. Из-за разработки подшипников скольжения зазор между статором и ротором электродвигателя может исчезнуть, и тогда они будут представлять собой трущуюся пару. Такое явление может привести к заклиниванию двигателя при его пуске в компрессорах.

Дефекты шатуна. Шатун при работе изнашивается неравномерно вследствие неодинаковой нагрузки на вал в течение одного оборота. Характер износа шатуна определяется износом шатунной шейки коленчатого вала. Изменение условий смазки предопределяет возникновение задиров и схватываний. Износ рабочей поверхности шатуна приводит к исчезновению смазочной канавки.

Дефекты клапанов. От качественной работы клапанов в значительной степени зависит производительность компрессора. Клапаны изготовляются из высококачественных материалов, однако они довольно быстро изнашиваются. Их основные дефекты: износ пластинки (коробление, выкрашивание) или рабочего пояса нагнетательного клапана. Вследствие этих дефектов ухудшается уплотняющая способность клапана, снижается хладопроизводительность компрессора и повышается температура нагнетания.

 

3. Методы и средства контроля и диагностики поршневых компрессоров

Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Обычно метод измерений обусловлен устройством средства измерений. Различают: дифференциальный, нулевой, контактный и бесконтактный методы измерений, а также методы сравнения с мерой и метод непосредственной оценки.