По способу передачи движения рабочим органам поршневые компрессоры подразделяются на две группы: с м е х а н и з м о м д в и ж е н и я (преимущественно кривошипно-шатунным) и с в о б о д н о – п о р ш н е в ы е. В свою очередь компрессоры первой группы можно разделить на обособленные и моноблочные.
Обособленный компрессор предназначен для привода от двигателя любого типа, соединенного непосредственно или через трансмиссию. Моноблочный компрессор с электрическим приводом отличается от обособленного тем, что ротор электродвигателя служит маховиком компрессора. Для этой цели предназначены двигатели, в которых статор и ротор меняются местами: наиболее массивная кольцевая часть электродвигателя служит ротором, а центральная — статором.
Компрессоры с кривошипно-шатунным механизмом, обособленные от двигателя, различаются по типам. Тип определяется расположением осей цилиндров в пространстве — вертикальным, горизонтальным, угловым. К угловому типу относят машины с вертикалыю-горнзонгальным (прямоугольный тип П) и с наклонным расположением цилиндров (V-образные, веерообразные).
Каждый тип компрессоров имеет свои достоинства. Гор и з о н т а л ь н ы й компрессор удобен для обслуживания и скрытого размещения аппаратуры и трубопроводов иод машиной; демонтаж коренного вала и шатуна проводится легче, чем в когл-прессорах других типов. Эти преимущества особенно важны для крупных стационарных компрессоров. Угловой тип — наилучший для компрессоров небольших размеров, в том числе предназначенных для передвижных компрессорных установок. Коленчатый вал таких компрессоров может быть уложен на подшипниках качения. При наклонном расположении цилиндров угловой компрессор компактен и удобен для монтажа. Основное преимущество вертикальных компрессоров — равномерный износ цилиндров и поршней вследствие меньшего давления поршней на стенки цилиндров благодаря равномерному распределению смазки и оседанию твердых частиц на торце поршня. Это преимущество особенно выявляется в компрессорах без смазки или с неполной смазкой цилиндров.
Компрессоры одного типа различаются числом рядов цилиндров (равным числу шатунов), расположением цилиндров и ступеней, конструкцией кривошипно-шатунного механизма, который может быть крейцкопфным или бескрейцкопфным. Это — признаки схемы компрессора, которая предопределяет конструкцию машины, ее массу, габариты и стоимость, а также экономичность в эксплуатации, надежность, удобство обслуживания и ремонта.
Различие требований, предъявляемых к компрессорам в зависимости от их назначения, отражено в разнообразии применяемых схем. Некоторые из них показаны на рис. 3.1 Уравнительная полость в отличие от рабочих камер не имеет клапанов и находится под действием постоянного давления газа для уменьшения усилия в поршневом штоке.
Рис. 3.1 Схемы поршневых компрессоров
I,II, III, IV, V — ступени сжатия; Ур — уравнительная полость
Бескрейцкопфные компрессоры (а—д) просты по конструкции и компактны, вследствие чего их применяют в передвижных установках. В крупных компрессорах сказываются недостатки этой схемы: пониженный механический к. п. д., большие утечки газа через поршневые кольца, повышенный унос масла из картера и насыщение им сжимаемого газа, неэффективное использование объема цилиндра (поршни одностороннего действия). Указанные недостатки устранены в схеме с крейцкопфом (е—к).
В схеме и со встречным движением поршней (оппозитный компрессор) колена вала каждой пары противолежащих рядов компрессора взаимно смещены на 180°. Здесь полностью уравновешены силы инерции поступательно движущихся масс, силы давления газа на поршни противоположны по направлению, вследствие чего коренные подшипники оказываются разгруженными. Тем самым уменьшается работа сил трения, а, следовательно, и износ подшипников п коренных шеек вала. Поскольку оппозитные компрессоры хорошо динамически уравновешены, частота вращения вала их более высокая. Это позволяет снизить массу (на 50—60% на единицу объемного расхода ) и габариты (по сравнению с неоппозитными горизонтальными компрессорами).
На рис. 3.1 к изображена схема так называемого дифференциального блока поршней, применяемого в многоступенчатых компрессорах. Он удобен тем, что позволяет уменьшить число сальников и длину ряда цилиндров. Камеру с высоким давлением для снижения утечек газа через уплотнение поршня меньшего диаметра обычно располагают в торце блока.
Свободно- поршневой компрессор — агрегат, в котором мощность от цилиндра двигателя к цилиндрам компрессора передается без промежуточного механизма, благодаря чему компрессорная установка становится компактной, а к. п. д. увеличивается.
Для перекачивания попутных нефтяных и природных газов на нефтяных и газовых промыслах промыслах широко применяют моноблочные компрессоры с газовым ДВС —г а з о м о т о к о м п р е с с о р ы. Эти мощные и сложные газоперекачивающие агрегаты (ГПА) применяют как в стационарных, так и в передвижных компрессорных станциях.
В газомотокомпрессоре. ГМ-8 (рис. 3.2 а) противоположное расположение компрессорных цилиндров и продувочных насосов двигателя благоприятствует уравновешенности агрегата в горизонтальной плоскости. К каждой шатунной шейке коленчатого вала присоединены по два шатуна: двигателя и компрессора или двигателя и продувочного насоса. Система смазки— циркуляционная для механизма движения и принудительная от лубрикаторов для всех цилиндров и сальников. Охлаждающая вода подается в блок цилиндров двигателя, при этом часть ее отводится на охлаждение компрессорных цилиндров.
Газомотокомпрессоры этого типа выпускаются следующих модификаций: ГМ-8/4-64; ГМ-8/1-9; ГМ-8/1-17 и т. д. Последняя цифра в шифре означает номинальное давление сжатого газа в кгс/см г , предпоследняя под дробной чертой — начальное давление, цифра 600 — мощность в л. с. у стационарных компрессоров (у передвижных она равна «400 кВт за счет привода вентиляторной установки; в шифре не указана).
Читайте также: Компрессор беркут для пневмы
Рис. 3.2 Схемы газомотокомпрессоров
а — с двусторонним расположением компрессорных цилиндров и продувочных насосов; б — с односторонним расположением компрессорных цилиндров; в — с односторонним расположением компрессорных цилиндров и продувочных насосов; г — с двусторонним расположением компрессорных цилиндров; / — поршень двигателя; 2 — поршень компрессора; 3 — крейцкопф; 4 — поршень продувочного насоса; 5 — направляющие крейцкопфа; 6 — фундаментная рама
Компрессорная станция КС-550 смонтирована в нескольких блоках на сварных рамах-салазках. Наиболее крупный блок — газомотоком-прессор ГМ-8 со щитом системы управления и контроля, пневмосистемой ее питания и другими составляющими. Второй блок содержит радиаторно-вентилятор-ную установку, компрессор и баллон пускового воздуха, водо-масляный бак. В трех небольших вспомогательных блоках размещены сепараторы, масляные фильтры, воздухоочиститель и глушитель выхлопа.
Для регулирования нагрузки на каждую ступень предусмотрены обводные линии с задвижками, соединяющие буферную емкость нагнетания с буферной емкостью всасывания первой ступени. Продувка конденсата производится из буферных емкостей нагнетания и сепараторов в общий коллектор. Радиаторно-вентиляторная установка для двух ступеней сжатия состоит из четырех секций охлаждения — водной, масляной и двух газовых. Каждая секция имеет радиатор из оребренных труб, внутри которых проходят потоки охлаждаемых сред, а снаружи — охлаждающий воздух.
Гидропривод вентиляторов состоит из роторных насосов, соединенных через редуктор с коленчатым валом, и гидромоторов, вращающих рабочие колеса вентиляторов. Масло поступает в насосы из масляного отделения водо-масляного бака, расположенного в верхней части радиаторно-вентиляторной установки и возвращается из гидромоторов через фильтр.
Газомотокомпрессор ЮГКН (рис. 3.2 в)предназначен для стационарных станций. Корпуса продувочных насосов двигателя одновременно служат направляющими крейцкопфов. К шатунным шейкам коленчатого вала крепятся только головки компрессорных шатунов, а шатуны двигателя — прицепные. Компрессоры этой марки выпускают с цилиндрами диаметром от 110 до 630 мм. В одноступенчатых машинах степень повышения давления е составляет 1,2—4,0 при максимальном давлении 12,2 МПа; при двух ступенях 8 равно 3—12,5, а конечное давление достигает 34, 5 МПа; при трех ступенях е более 20, а при четырех ступенях доходит до 75. Шифр ЮГКН 4/1-55 означает: компрессор с четырьмя ступенями сжатия от рн
Газомотокомп рессор МК-8 (рис. 3.2 б),как и ЮГКН, предназначен для стационарных установок. Двигатель этого компрессора имеет высокие показатели (к. п. д. = 0,36 вместо 0,27—0,29 у ГМ-8 и ЮГКН). Шатуны двигателя и компрессора выполнены отдельно. Они расположены попарно на первой, четвертой, шестой и восьмой шатунных шейках коленчатого вала. Продувочные насосы отсутствуют, и продувка двигателей осуществляется от турбокомпрессора.
Газомотокомпрессор ДР-12 — наиболее мощный и сложный из выпускаемых заводом «Двигатель Революции». Он состоит из двухтактного V-образного двигателя и шести компрессорных цилиндров, расположенных с обеих сторон базы.
3.3 Принцип действия и устройство поршневых компрессоров
Поршневые компрессоры по принципу действия и устройству подобны поршневым насосам. В них при возвратно-поступательном движении поршней или плунжеров происходит циклическое наполнение рабочих камер и выталкивание порций перекачиваемого газа. Однако, характер рабочего процесса в компрессоре существенно иной, чем в насосе из-за значительной сжимаемости газа. По устройству эти машины также значительно различаются. По системам охлаждения цилиндров и их смазки поршневые компрессоры аналогичны поршневым ДВС. Некоторые детали этих машин аналогичны.
Процесс повышения давления газа, как и в динамических компрессорах, может осуществляться последовательно в нескольких камерах многоступенчатого компрессора, прерываясь для промежуточного охлаждения. В целях удешевления производства компрессоров их выпускают с унифицированными базами, представляющими собой совокупность нормализованных механизмов движения, систем его смазки, а для моноблочных машин — также и привода. Модификации компрессоров с одной базой, рассчитанные на различные давления и объемные расходы газа на входе, имеющие одинаковую мощность и длину хода поршней, различаются размерами цилиндров и числом ступеней сжатия. Унификация выгодна и для эксплуатации машин, так как упрощаются их обслуживание и ремонт. Кроме того, можно модифицировать компрессор в процессе эксплуатации. Такая необходимость возникает, например, когда падает давление газа на приеме компрессорной станции газового промысла и в связи с увеличением необходимой приходится снижать объем всасываемого газа.
На рис. 3.3 приведен двухступенчатый компрессор завода «Борец» с унифицированной базой, которая состоит из станины, коленчатого вала с коренными подшипниками, шатунов, крейцкопфов, промежуточного холодильника, а также системы смазки и некоторых других частей машины.
Рис. 3.3 Поршневой компрессор
1 — станина; 2 — коленчатый пал; 3 — противовесы коленчатого вала; 4 — шатун; 5 — крейцкопф; 6 — направляющие крейцкопфа; 7 — цилиндр первой ступени; 8 — цилиндр второй ступени; .9 — поршень первой ступени; 10 — поршень второй ступени; 11 — клапан всасывающий; 12 — клапан нагнетательный; 13 — сальник; 14 — промежуточный холодильник; 15 — дополнительная полость; 16 — присоединительный клапан; 17 — маховик
Цилиндр первой ступени большего диаметра расположен вертикально, а цилиндр второй ступени — горизонтально, причем нагнетательная линия направлена вниз, а не вверх, как в поршневых насосах, что необходимо здесь для удаления из цилиндра возможного конденсата. Цилиндры и крышки цилиндров имеют полости для циркуляции в них охлаждающей воды. Уплотнения поршневых штоков выполнены съемными.
Читайте также: Двигатель из автомобильного компрессора кондиционера
В поршневых компрессорах используют различные средства регулирования объемного расхода газа на входе. Одно из этих средств — искусственное увеличение «мертвого» пространства в цилиндре. На рис. 3.3 видно, что в крышке цилиндра первой ступени устроена дополнительная полость, присоединяемая к основной с помощью клапана пневматического действия.
Смазка цилиндров минеральным маслом часто нежелательна или недопустима по различным причинам, в частности, если масло загрязняет перекачиваемый газ или вступает с ним в реакцию (кислород, хлор и др.), или если газ растворяется. При высоких температурах компрессорное масло разлагается и вызывает опасность взрыва. Поэтому созданы компрессоры, не нуждающиеся в смазке цилиндров и сальников.
Видео:Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
Поршневой компрессор: устройство, характеристики, принцип работы
Поршневой компрессор — это устройство, предназначенное для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.
Назначение поршневого компрессора заключается в подаче сжатого воздуха или газа под избыточным давлением, более 0,2 – 0,3 МПа.
Электрические поршневые компрессоры, воздействующие с помощью поршня на определенный замкнутый объем воздуха в цилиндре в период нагнетания, могут создавать значительную степень сжатия при относительно ограниченной подаче воздуха или газа.
Содержание статьи
Поршневой компрессор обладает высоким коэффициентом полезного действия и его применение наиболее целесообразно при давлении более 1 МПа и при малой подаче.
Компрессор поршневой центробежный конструктивно и по принципу действия похож на многоступенчатый центробежный насос. Отличие заключается в том, что рабочим телом является сжимаемый газ.
Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
Работа поршневого компрессора
Принцип работы поршневого компрессора похож на действие поршневого насоса. Отличием является то, что поршень насоса выталкивает жидкость в течение всего нагнетательного хода, а компрессор поршневой выталкивает воздух или газ лишь после того, как давление в цилиндре превысит давление в нагнетательной линии.
Принцип действия поршневого компрессора основан на совместной работе:
цилиндра;
поршня;
клапана нагнетания;
клапана всасывания;
шатуна;
коленчатого вала.
Всё начинается с того, что привод поршневого компрессора приводит в движение коленчатый вал. Работа поршневого компрессора состоит в подаче сжатого воздуха или газа под избыточным давлением и происходит это следующим образом.
При движении поршня вправо из крайнего левого положения всасывающий клапан k1 открыт и воздух всасывается в цилиндр. Давление на протяжении всего хода всасывания постоянно и равно атмосферному.
При ходе поршня из крайнего правого положения влево всасывающий клапан k1 закрывается и газ, замкнутый в левой полости цилиндра сжимается.
При достижении давления p2, равного давлению газа в нагнетательном сборнике, открывается нагнетательный клапан m1, и газ будет выталкиваться из цилиндра при постоянном давлении p2.
По окончании нагнетания, если принять полное опорожнение цилиндра от газа, начнется снова всасывание. При этом должно произойти мгновенное падение давления.
В зависимости от конструкции поршневые компрессоры бывают: простого и двойного действия.
Устройство поршневого компрессора
В устройство поршневого компрессора входят рабочий цилиндра и поршень, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра.
Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Компрессоры промышленные поршневые бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W — образным и другим расположением цилиндров.
В зависимости от назначения различается конструкция поршневого компрессора одинарного действия (когда поршень имеет одну рабочую сторону) и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами).
По степени сжатия газа бывают модели одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.
Схема работы поршневого компрессора заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения.
При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр поршневого компрессора.
При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.
По расположению цилиндров подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с наклонными цилиндрами.
По способу охлаждения – с воздушным и водяным охлаждением.
По числу ступеней сжатия компрессор бывает 2, 4 и 6 поршневой. При такой конструкции все цилиндры имеют одинаковый размер и процессы всасывания и сжатия воздуха происходят в каждом из цилиндров по очереди. Каждый элемент работает в противофазе.
Двухступенчатый поршневой компрессор напротив оборудуется цилиндрами разных размеров. Первая ступень сживает воздух, затем он попадает в межступенчатый охладитель, в качестве которого выступает медная трубка.
В такой трубке сжатый воздух охлаждается и сжимается ещё больше. Потом он попадает на вторую ступень и сжимается ещё больше. Достоинством такого типа установки является большой показатель КПД при меньшем расходе энергии.
Характеристика поршневого компрессора.
В зависимости от способа монтажа, который предусматривает конкретная модель обращают внимание на следующие характеристики компрессора.
Давление нагнетания – избыточное давление, которое способен обеспечить компрессор. В зависимости от модели этот параметр может достигать значения более 300 кгс/см 2
Производительность поршневых компрессоров – количество всасываемого и сжимаемого газа или воздуха. Этот параметр зависит от диаметра поршня, длины хода поршня и скорости вращения вала.
Читайте также: Защита двигателя компрессора от перегрева
Качество рабочего воздуха – такой показатель очень важен для оборудования используемого в промышленной отрасли, там где часто перекачиваемый воздух содержит примеси масла или других жидких сред.
Мощность поршневого компрессора относится в приводу конкретной модели и измеряется в килоВаттах. Отдельно такая характеристика считается редко, поскольку в подавляющем большинстве случаев покупателям интересна только производительность.
Шум является очень важной характеристикой, поскольку оборудование этого типа считается очень шумным. Этот параметр указывается в дБ. Для уменьшения показателя шума поршневой компрессор может оборудоваться специальным защитным кожухом.
Характеристика показывает, где будут использоваться поршневые компрессоры. В зависимости от конкретных показателей это могут быть:
на компрессорных установках для сжатия воздуха – оборудования низкого давления
поршневая компрессорная установка для сжижения газа, его разделения и транспортирования – модели среднего давления
на установках для синтеза газов – оборудование высокого давления.
В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования.
Регулирование подачи поршневого компрессора.
Наиболее простым и удобным способом регулировать поршневой компрессор по подаче, который сразу приходит на ум является изменение частоты вращения привода вала. Однако при более глубоком анализе выясняется, что такой способ применим только в том случает, если привод поршневого компрессора осуществляется от двигателя внутреннего сгорания.
При электроприводе, как одном из наиболее распространенных в настоящее время способе привода компрессоров, регулирование изменение частоты вращения оказывается неприемлемым как с конструктивных, так и с энергетических соображений.
Если приводной двигатель работает с постоянной частотой вращения, то регулирование подачи компрессора может быть осуществлено следующими способами.
1. Регулирование за счет полного или частичного принудительного открытия всасывающих клапанов. Это приводит к полному или частичному переводу поршневого компрессора на холостой ход. При полном открытии всасывающих клапанов сжатие газа в цилиндре не происходит и засасываемый газ снова выталкивается во всасывающую трубу. Если всасывающие клапаны закрываются не полностью или только на части хода поршня, то, подача газа уменьшается. В практике предпочтительнее, как из конструктивных, так и энергетических условий, применять полное открытие всасывающих клапанов на части хода поршня.
2. Регулирование за счет перепуска газа из нагнетательного трубопровода во всасывающий. Такой перепуск может быть свободным или дроссельным. При дроссельном способе регулирования происходит более плавное изменение подачи компрессора, но без уменьшения потребляемой мощности. Поэтому в практике чаще применяется более простой и более экономичный способ – свободный перепуск с помощью байпасного вентиля.
3. Регулирование за счет установки дросселя во всасывающем трубопроводе. Установка дросселя на всасывающем трубопроводе вызывает падение давления при всасывании компрессора. Значит, при неизменном давлении нагнетания степень сжатия будет увеличиваться, а объемный КПД уменьшаться. Следовательно будет уменьшаться и подача компрессора.
4. Регулирование за счет подключения дополнительного пространства. Если крышки компрессора сделать пустотелыми и разделить полости на несколько ячеек, подключаемых к вредному пространству, или каким-либо другим способом подключить к вредному пространству некоторый регулируемый объем, то общий объем вредного пространства будет переменным. В этом случае регулирование объема вредного пространства будет заключаться в подключении или отключении части или всего дополнительного вредного пространства.
Каждый из описанных выше способов регулирования подачи компрессоров разработан и может использоваться как в ручном варианте так и автоматическим способом, с помощью различных устройств. В наше время автоматические способы регулирования показывают достаточную надежность, поэтому ручное регулирование подачи компрессоров все больше уступает место автоматическому.
Типы поршневых компрессоров
По конструктивным особенностям и принципу действия встречаются различные типы поршневых компрессоров. Большим спросом пользуются центробежные модели. Применяются также ротационные компрессоры, которые конструктивно и по способу привода сходны с центробежными машинами, однако по принципу действия (вытеснение) они относятся к поршневым машинам.
Если оборудование установлено на шасси то такая модель считается мобильной, если нет, то это стационарные поршневые компрессоры.
Масляный поршневой компрессор
К масляным поршневым компрессорам относится оборудование, в котором применяется смазка при работе цилиндров. К этому типу оборудования относятся воздушные, винтовые, судовые и др.
Принцип работы такого оборудования довольно прост. Цикл работы заключается в движении поршня. Одним движением поршень уходит из цилиндра и газ поступает в освободившийся объем, при возвращении поршня – газ сжимается, при этом сила давления растет. Пока совершается этот процесс всасывающий клапан закрывается и в работу включается клапан нагнетания, который выталкивает газ в магистраль.
Безмасляный поршневой компрессор
Безмасляные поршневые компрессоры используются тогда, когда необходима подача чистого воздуха или газа без риска попадания в них примесей смазочного материала.
Оборудования такого типа не требует масло для поршневых компрессоров, но это не значит, что оно работает без смазки. Конструктивно выполнено так, что масло не пересекается с воздушными потоками.
Первоначально это достигалось тем, что в корпусе компрессора делали специальные лабиринтные уплотнения. Такая конструкция не нашла широкого применения и в настоящее время безмасляные поршневые компрессоры комплектуются кольцами, выполненными из специальных композитных материалов.
Несмотря на особенности конструкции оборудование этого типа способно работать без ремонта более продолжительные периоды, чем компрессоры с использованием смазки цилиндров.
- 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
Поршневой компрессорСкачать
Все о компрессорахСкачать
Видеоурок "Классификация компрессоров"Скачать
Центробежный компрессорСкачать
Холодильный компрессор | Как это устроено? | DiscoveryСкачать
Какой компрессор лучше? Достоинства, недостатки, сравнение компрессоров.Скачать
Поршневой компрессорСкачать
9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
Типы и принцип работы поршневых насосовСкачать
Поршневой воздушный компрессорСкачать
Принцип работы спиральных компрессоровСкачать
Принцип работы поршневых компрессоров ManeuropСкачать
Низкотемпературные машины. Лекция 1. Общая классификация компрессоровСкачать
Принцип работы винтового компрессораСкачать
Как работает ротационный компрессор Принцип работы ротационного компрессораСкачать
Структура поршневого холодильного компрессора BitzerСкачать
Лекция 5. Компрессоры кондиционеровСкачать
Отличия компрессоров: поршневой и винтовойСкачать
