Видео:Суперчарджер. Приводной компрессор | Science Garage На РусскомСкачать
Двигатели внутреннего сгорания для привода компрессорных машин
В нефтяной и газовой промышленности для привода компрессоров широко применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых в которых в качестве горючего используется газ.
Принцип действия двигателя внутреннего сгорания основан на том, что при сжигании газа, сжатого в цилиндре двигателя, в камере сгорания между цилиндром и поршнем образуются продукты сгорания. Энергия этих продуктов, находящихся под давлением и имеющих высокую температуру, воспринимается поршнем, который под ее воздействием начинает перемещаться. Прямолинейное движение поршня преобразовывается кривошипно-шатунным механизмом во вращательное движение коленчатого вала.
Для осуществления рабочего процесса в цилиндр двигателя вместе с топливом попадают воздух, необходимый для сжигания топлива, полученную смесь (рабочую смесь) сжимают и воспламеняют. Газы, образовавшиеся при сгорании и отдавшие свою энергию поршню, переместив его из верхнего в нижнее положение, удаляются из цилиндра. Заем в цилиндр поступает новая порция топлива с воздухом. Эти процессы, повторяющиеся все время, называются рабочим циклом двигателя.
Часть рабочего цикла двигателя, происходящая за один ход поршня, называется тактом. По способу заполнения цилиндра топливом и воздухом различают двигатели четырех и двухтактные.
Рассмотрим рабочий процесс четырехтактного двигателя. Анализ тактов начнем, предположив, что поршень находится в верхней мертвой точке (в.м.т.), вал двигателя начал вращаться, а поршень 2 (рис 10.3) продвигается вниз к нижней мертвой точке (н.м.т.). В этом случае пространство в цилиндре 3 над поршнем увеличивается, создается расширение, одновременно газораспределительный механизм 6 открывает впускной клапан 5, в результате чего рабочая смесь заполняет цилиндр. Этот такт называется всасыванием. Поршень достигает н.м.т., всасывание прекращается, всасывающий клапан закрывается. Пройдя эту точку, поршень начинает двигаться вверх, в это время впускной 5 и выхлопной 7 клапаны закрыты, рабочая смесь в цилиндре будет, сжиматься. Этот такт носит название такта сжатия (рис. 10.3). В конце такта сжатии на свечу, ввинченную в цилиндр, подается ток высокого напряжения, и образующаяся при ее сжигании, которое происходит при закрытых клапанах, выделяющееся тепло повышает температуру газов приблизительно до 2000 0 С, соответственно увеличивая их давление. Поршень под действием этого давления двигается вниз. Этот такт называется рабочим (рис. 10.3, в).
Так как коленчатый вал 4 в силу инерции кривошипно-шатунного механизма продолжает вращаться, шатун 3 вновь поднимает поршень из н.м.т. в в.м.т. В это время газораспределительный механизм открывает выхлопной клапан, и поршень, проходя между электродами свечи, которая воспламеняет сжатую рабочую среду, выталкивает продукты сгорания, подготавливая цилиндр к заполнению новой порцией рабочей смеси. Этот такт называется выхлопом (рис. 10.3, г). После этого как поршень займет положение в в.м.т. рабочий процесс двигателя повторяется сначала.
Рис. 10.3 Схема работы четырехтактного двигателя
Рабочий процесс двухтактного двигателя рассмотрим, начиная с рабочего хода, т.е. с того момента, когда поршень под действием силы давления газа станет перемещаться вниз от в.м.т. Рабочий ход (рис. 10.4, а) будет продолжаться до тех пор, пока поршень не спуститься настолько, что откроет выхлопные окна, расположенные в нижней части цилиндра. После этого продукты сгорания вытесняются из цилиндра (рис. 10.4, б). Поршень, спускаясь, открывает продувные окна (рис 10.4, в), воздух , сжатый с помощью продувочного компрессора, поступает в цилиндр, вытесняя остатки продуктов сгорания. Выхлоп и продувка продолжаются до тех пор, пока поршень, возвращаясь в в.м.т. не закроет продувных и выхлопных окон (рис 10.4, г). Во время сжатия в цилиндр через специальный клапан под давлением подается необходимое количество топливного газа. Эта порция газа смешивается с воздухом, находящимся в цилиндре, и в конце сжатия поджигается запальной свечой.
Рис. 10.4 Схема работы двухтактного двигателя
Читайте также: Компрессор дэу нексия н 150
Для осуществления рабочего цикла двигатель должен иметь следующие узлы: цилиндр с поршнем, кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, систему питания, систему зажигания. Кроме того, двухтактный двигатель имеет внешний продувочный компрессор. Для нормальной работы трущиеся детали должны смазываться, а детали, подвергающиеся сильному нагреву, охлаждаться.
Назначение кривошипно-шатунного механизма – преобразовать возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Газораспределительный механизм служит для своевременного пуска в цилиндр горючей смеси и выпуска из него отработавших газов. Четырехтактный двигатель состоит из распределительного вала с кулачками, приводимого во вращение от шестиступеньчатого привода с частотой, в 2 раза меньшей, чем у коленчатого вала двигателя; системы толкателей; пружин и рычагов, впускного и выхлопного клапанов. При вращении вала кулачки через систему заставляют впускные и выхлопные клапаны открываться и закрываться.
Двухтактные двигатели могут иметь распределительный вал (вращающийся с частотой, равной частоте вращения коленчатого), а могут и не иметь. В последнем случае кулачковые шайбы, управляющие толкателями, устанавливают непосредственно на валу.
Система питания двигателя топливом различна для двух –и четырехтактных двигателей: у первых через впускной (инженерной) клапан в цилиндр подается горючий газ, образующий, перемешиваясь с воздухом, оставшимся в цилиндре после продувки, рабочую смесь; у вторых через впускные клапаны в цилиндр подается готовая рабочая смесь.
Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя от электрической искры, проскакивающей в нужный момент между электродами запальной свечи. Эта система состоит из генератора, вырабатывающего ток и направляющего его поочередно к каждой из запальных свечей, и запальных свечей, воспламеняющих в нужный момент рабочую смесь. В систему зажигания включены автоматические предохранительные устройства, реле температуры, реле давления масла, реле предельных оборотов, реле температуры охлаждающей воды. Эти устройства предназначены для выключения системы при неполадках.
Мощность, развиваемая двигателем, должны быть равной мощности, потребляемой компрессором. Если это условие не будет соблюдено, то агрегат либо останавливается, либо пойдет “вразнос”, и тогда, вследствие чрезмерного увеличения сил инерции, произойдет авария. Для регулирования частотой вращения вала двигателя применяют специальные устройства.
Передача энергии от поршневого двигателя внутреннего сгорания компрессору может осуществляться двумя способами:
1. через муфту (двигатель присоединяется к вальному компрессору);
2. с помощью двух- или четырехтактного двигателя, выполненного заодно с компрессором. Такой агрегат называется газомотокомпрессором.
Возможность регулирования производительности компрессора изменением частоты вращения вала – одно из основных преимуществ привода от поршневых двигателей внутреннего сгорания. В этом случае агрегат снабжают комбинированной системой регулирования, в которой первоначальное снижение производительности достигается уменьшением частоты скорости вращения вала, т.е. воздействием на двигатель, а дальнейшее снижение – воздействием на компрессор.
Так как максимальный момент двигателя не совпадает по времени с максимальным моментом компрессора, последний для пуска необходимо разгрузить.
В том случае, если поршневой компрессор приводится в действие двигателем внутреннего сгорания, основное движение которого также возвратно-поступательное, между цилиндром компрессора и двигателем нет необходимости устанавливать вспомогательные преобразовательные механизмы. Агрегат, в котором мощность от цилиндра двигателя к цилиндрам компрессора передается без промежуточного механизма, называют свободно-поршневым дизель-компрессором (СПДК).
Читайте также: Как включить компрессор патриот
Принцип действия СПДК (рис 10.5) следующий. Давление газов расширяющихся в цилиндре 1 двухтактного дизеля, сообщает движение двум противоположно расположенным поршням 2, синхронно перемещающимся к внешним мертвым точкам (крайним положениям механизма). По мере сжатия газа в цилиндрах компрессора противодействие поршням возрастает. При некотором их положении силы давления сжатого газа превышают движущие силы дизеля, уменьшающиеся по ходу поршней. Поршни останавливаются, а затем под давлением газа, оставшегося в “мертвых” пространствах 3 цилиндров компрессора, происходит возврат поршней к внутренним мертвым точкам. Каждая из полостей 4 цилиндра служит продувочным насосом дизеля. Для синхронизации движения поршней дизель-комрессор снабжен особыми механизмами, ра4змещенными по бокам дизеля. Компрессор запускается сжатым воздухом.
Рис. 10.5 Схема свободно-поршневого дизель-кмпрессора
Свободно-поршневой компрессор хорошо уравновешен, благодаря чему не нуждается в фундаменте, — качество, особенно ценное для портативных установок, применяемых в северных районах, а также на морских месторождениях нефти и газа.
Видео:Увеличение производительности воздушного компрессора своими руками .Скачать
Электрические двигатели для привода компрессоров
В современных компрессорных установках электродвигатель применяют вследствие простоты устройства и обслуживания, постоянной готовности к действию, надежности в работе, компактности конструкции.
В тоже время при использовании электродвигателей переменного токе затруднено ил невозможно применение наиболее экономного способа регулирования компрессоров – изменением частоты вращения. Для таких случаев предусмотрены электродвигатели специального исполнения – со ступенчатым изменением частоты вращения и с дополнительным сопротивления в цепи ротора, что неэкономично, или с применением между двигателем и компрессором гидромуфты.
Режим работы электродвигателей можно также регулировать изменением частоты питающего электродвигатель тока.
В большинстве случаев для привода компрессора (как поршневых, так и динамических) используют трехфазные электродвигатели переменного тока. Тип комплектующего электродвигателя указан в каталогах или технических условиях на поставку компрессорного агрегата.
Существующие типы синхронных и асинхронных электродвигателей, используемых для привода компрессоров, различаются по принципу действия и по особенностям их запуска.
Основной тип асинхронных машин – двигатель с короткозамкнутым ротором, который отличается простой конструкцией ротора, что облегчает его изготовление и обеспечивает высокую надежность работы. Однако двигатели этого типа имеют относительно небольшой пусковой момент.
При непосредственном включении в сеть пусковой ток в зависимости от установленной мощности короткозамкнутого двигателя равен трех — шестикратному значению тока при номинальной нагрузке. Поэтому единственным препятствием к непосредственному включению, при котором отпадает надобность в сложной пусковой аппаратуре, может быть лишь электрическая сеть.
Асинхронный двигатель с фазовым ротором (с контактными кольцами) в отличие от короткозамкнутого имеет ротор с трехфазной обмоткой. При запуске в цепь обмотки ротора включают пусковой или регулировочный реостат. Когда частота вращения вала двигатели достигает нормального значения, пусковой реостат вращения вала двигателя достигает нормального значения, пусковой реостат выключается, и концы обмотки ротора замыкаются накоротко. Этим заканчивается пусковой период, после чего работа осуществляется, как у двигателя с короткозамкнутым ротором.
Синхронный двигатель состоит из ротора с полюсами, несущими обмотку возбуждения, и статора с трехфазной обмоткой. Ток возбуждения подводится к полюсам ротора через щетки и контактные кольца от внешнего источника постоянного тока. Магнитная связь между ротором и полем статора и служит синхронизирующей силой.
Читайте также: Компрессоры воздушные air blower
Ротор синхронного двигателя имеет кроме полюсов, еще короткозамкнутую асинхронную обмотку, с помощью которой осуществляется пуск двигателя. Возбуждение полюсов ротора включается после того, как ротор разовьет полную асинхронную частоту вращения. Пусковой ток синхронного двигателя равен трех- четырехкратному значению номинального, т.е. приблизительно равен пусковому току короткозамкнутого асинхронного двигателя.
Важной особенностью синхронных двигателей является их способность работать с коэффициентом мощности (cos φ), равным единице. Это основное преимущество таких двигателей, определяющее их применение, несмотря на более высокую стоимость.
В современных поршневых компрессорных установках электродвигатель помещает соосно валу компрессора, осуществляя непосредственную передачу движения. Такие безредукторные передачи широко применяют в связи с переводом компрессорных машин на угловые и особенно оппозитные базы. В этом случае частота вращения вала двигателя и компрессора и компрессора одинакова. У электродвигателей для привода компрессоров малой подачи n=1000÷1500 об/мин, средней подачи n=600÷750 об/мин и большой подачи n=350÷600 об/мин.
Для компрессоров мощностью до 100 кВт применяют асинхронные двигатели переменного тока преимущественно с короткозамкнутым ротором. Для компрессоров большей мощности используют электродвигатели с фазовым ротором, а для компрессоров мощностью свыше 500 кВт – синхронные двигатели.
Частота вращения вала асинхронных двигателей ниже, чем у синхронных, приблизительно на 2÷4 %.
Электродвигатель нормализованного ряда, расположенный соосно компрессору, соединяют с валом компрессора через муфту. Более целесообразным для поршневых компрессоров является фланцевый двигатель, статор которого крепится к стенке компрессора, а ротор насаживают консольно на удлиненный конец коленчатого. При таком выполнении значительно упрощается конструкция электродвигателя, сокращаются размеры вдоль вала, и облегчается монтаж на месте установки. При этом ротор, насаженный на вал компрессора, достаточно массивен, чтобы служить маховиком. Если маховой момент ротора недостаточен, к нему присоединяют на фланце добавочное маховое кольцо. При таком монтаже электродвигателей следует помнить, что суммарный прогиб вала от воздействия собственной массы, массы установленного на его консоли ротора и ассиметричного действия магнитных сил на ротор не должен превышать 10% предусмотренного зазора меду ротором и статором.
Как при асинхронном, так и при синхронном приводах пуск компрессора производят в разгруженном состоянии. При разгруженного компрессора противодействующий момент обычно составляет 20÷30% номинального (рабочего). Разгрузку компрессора при пуске осуществляют либо перепуском газа во всасывающую линию, либо (в поршневых компрессорах) отжимом газа всасывающими клапанами.
При сжатии в компрессоре взрывоопасных газов и при его установке в помещении необходимо применять электродвигатели во взрывоопасном исполнении. Выбор типа электрических двигателей для работы в таких условиях должен быть выполнен по специальным правилам. Двигатели компрессоров большой и средней мощности, изготовление которых во взрывоопасном исполнении затруднено, выполняют с продувкой чистым воздухом под избыточным давлением. Применяют системы с открытым и замкнутым циклом. В случае открытого цикла продувку осуществляют чистым воздухом, который забирают вне здания, а затем выпускают наружу. В случае замкнутого цикла используют циркулирующий воздух, который на выходе из двигателя подвергают охлаждению, а утечки пополняют чистым воздухом. Применение систем продувки предусматривает блокировку, гарантирующую предварительный запуск вентилятора обдувки до запуска главного двигателя.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📽️ Видео
Асинхронные и Синхронные двигатели и генераторы. Мощный #энерголикбез ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙСкачать
Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
Какой компрессор лучше: безмасляный, ременный или коаксиальныйСкачать
Турбина или Компрессор? Суперчарджер против Турбочарджера!Скачать
ТУРБИНА И КОМПРЕССОР. Устройство, анимация, советы эксплуатации.Скачать
Чем отличается безмасляный компрессор от масляного . Какой лучше купить в гаражСкачать
Компрессор с Бензиновым двигателем + автоматикаСкачать
Инверторный двигатель | Принцип работы | Плюсы и минусыСкачать
Все что нужно знать о мощности компрессора!Скачать
Компрессор ЗИЛ + мотор от стиральной машиныСкачать
Как выбрать компрессор. Ременной привод и прямой привод.Скачать
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬСкачать
Как выбрать компрессор для гаража или строительства?Скачать
Устройство и принцип работы компрессора кондиционераСкачать
Какой компрессор лучше? Что нужно знать о компрессоре для гаража? Какой компрессор для покраски автоСкачать
Компрессор! Как выбрать Суперчарджер! Roots Lysholm или CentrifugalСкачать
Рейтинг ТОП-5 воздушных компрессоров | Лучшие в соотношении цена-качество в 2023 годуСкачать
Компрессор с бензиновым двигателем 1000л/минСкачать
