Поршневой компрессор устройство и принцип работы: Работа и принцип действия поршневого компрессора. Технические характеристики и применение.

Содержание

Поршневой компрессор – принцип работы одно- и многоцилиндровых + Видео

Как работает основной узел компрессора?

Основной узел поршневого нагнетательного оборудования – это непосредственно сам компрессор. В нем, собственно, и происходит сжатие среды, на работу с которой рассчитан агрегат. В компрессорах холодильников, например, это хладагент, а в различных нагнетателях воздуха – какой-либо газ (чаще всего воздух). Ниже и далее пойдет речь именно о последнем типе поршневого оборудования – о воздушных компрессорах.

Основной узел поршневого нагнетательного оборудования

Самый простой по конструкции компрессор – одноцилиндровый. В нем те же основные узлы, что и в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Это рабочий цилиндр, находящийся в нем поршень, закрепленный на шатуне, и клапаны, которые называются всасывающим и нагнетательным, в отличие от впускного и выпускного ДВС. Также есть коленчатый вал, к которому подсоединен шатун. В некоторых компрессорах, например, маломощных автомобильных для подкачки шин вместо кривошипно-коленчатого привода поршня стоит эксцентриковый.

Однако в ДВС поршень приводит через шатун во вращение коленвал. В компрессоре все наоборот. Вращающийся коленвал через шатун приводит в движение поршень. Последний, двигаясь возвратно-поступательно, сначала втягивает воздух в цилиндр, а затем сжимает и выталкивает из него.

Устройство поршневого компрессора

Первый цикл работы компрессора происходит при движении поршня в направлении от крышки цилиндра, в которой расположены клапаны. При этом внутренний объем цилиндра в этой его части (между стенками, крышкой с клапанами и поршнем) увеличивается. За счет этого происходит разряжение, преодолевающее жесткость пружины всасывающего клапана и открывающее его. Через него в цилиндр втягивается воздух. Нагнетательный клапан все это время плотно закрыт.

Когда поршень начинает двигаться в направлении крышки с клапанами, воздух начинает сжиматься, так как объем цилиндра в этой его части уменьшается. Под действием создаваемого при этом давления, превышающего атмосферное, и собственной пружины всасывающий клапан закрывается. Когда давление превысит значение, на которое рассчитана жесткость пружины нагнетательного клапана, тот открывается и выпускает из цилиндра воздух. Последний выходит под давлением, которое называется рабочим. Оно, как видно из описания работы компрессора, задается жесткостью пружины нагнетательного клапана.

Коаксиальные и аксиальные устройства

Кривошипно-коленчатому валу или эксцентриковому приводу компрессора сообщает вращение двигатель агрегата – электрический или внутреннего сгорания (дизельный либо бензиновый). По взаимному расположению мотора и компрессорной головки агрегаты делятся на 2 типа:

  • коаксиальные – двигатель и головка расположены на одной оси, а их валы соединены напрямую;
  • аксиальные – двигатель и головка установлены параллельно друг другу, и вал последней приводится во вращение через ременную передачу.

Коаксиальное устройство

Компрессорные агрегаты, от которых требуется поддержание на их выходе постоянного давления и равномерного расхода воздуха, оснащаются накопителем сжатого газа – ресивером. Он представляет собой прочную толстостенную стальную емкость. В таких агрегатах воздух с компрессорной головки сначала подается в ресивер, где накапливается, а уже из него расходуется по назначению.

О различных типах поршневых компрессоров

Поршневые агрегаты выпускают одно-, два- и многоцилиндровыми. Последние 2 типа по расположению цилиндров делят на V-, W-образные и рядные. Исполнение двух- и многоцилиндровых по осуществлению процесса сжатия бывает одноступенчатое и многоступенчатое (чаще всего 2-ступенчатое). Выбор нужного компрессора делают, исходя из предполагаемых работ с ним.

Как работает 1-цилиндровый, описано выше. Чтобы понять принцип функционирование остальных типов, достаточно рассмотреть 2-цилиндровый агрегат. В одноступенчатом компрессоре цилиндры (поршни) одинакового размера. Работают они в противофазе, поочередно всасывая, сжимая, а затем вытесняя воздух в линию нагнетания.

Двухцилиндровый агрегат

В 2-ступенчатом агрегате цилиндры разного размера. Наружный воздух всасывается имеющим больший диаметр. Он называется цилиндром 1-ой ступени или, по-другому, низкого давления. В нем воздух сжимается до какого-то промежуточного значения. Затем газ подается в межступенчатый охладитель (обычно медная трубка в специальном исполнении), где охлаждается, а потом в цилиндр высокого давления или, по-другому, 2-ой ступени (с поршнем меньшего диаметра). В нем воздух сжимается до максимального рабочего значения давления компрессора.

Размеры обоих цилиндров так подобраны, чтобы в каждом производилась примерно равнозначная работа по сжатию.

Промежуточное охлаждение воздуха необходимо, чтобы обеспечить максимальные КПД работы поршневой группы и давление компрессора. Ведь при сжатии газ нагревается. Вследствие этого он расширяется и начинает занимать больший объем в цилиндре 2-ой ступени. Охладившись в ресивере, воздух уменьшается в объеме, и при этом его давление падает.

Прессостат и манометр как дополнительное оснащение

Чтобы электрические агрегаты могли работать в автоматическом режиме – сами включаться и выключаться по мере необходимости, на них устанавливают прессостат (реле давления). Он размыкает электрическую цепь питания двигателя при достижении давления в ресивере максимального рабочего компрессора, и последний прекращает нагнетать воздух.

Как только давление в резервуаре снизится до предусмотренной производителем агрегата минимальной величины, прессостат обратно замыкает цепь, запуская электродвигатель. Все компрессоры оснащаются манометрами – для контроля давления на выходе агрегата и/или в ресивере. Последний обязательно оснащается предохранительным клапаном – для сброса избыточного воздуха.

Большинство профессиональных и промышленных агрегатов оборудованы:

  • фильтрами для очистки воздуха от масла, если компрессор масляный (со смазочной системой поршневой группы), и влаги;
  • клапаном для слива конденсата из ресивера.

На некоторых могут быть осушители воздуха, вентилятор для охлаждения компрессорной головки и другое дополнительное оснащение. Чем сложнее устройство, тем более трудным может оказаться ремонт компрессора.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Устройство поршневого компрессора | Статьи


Поршневые компрессоры являются одним из самых распространенных приборов данного типа. Устройства используются в различных сферах, начиная от текстильной отрасли и заканчивая химической промышленностью.

Устройство поршневых компрессоров и принцип их работы зависят от типа данных установок, которые могут быть различны:

  • по тиру расположения цилиндров в установке — рядные, а также V-, W-образные;
  • числу цилиндров — одно-, двух- и многоцилиндровые;
  • числу ступеней для сжатия воздуха — много- или одноступенчатые.

При этом поршневые установки имеют базовое оснащение, которое характерно для всех типов установок.

В состав поршневых установок входит ряд элементов:

  • поршень;
  • цилиндр;
  • два клапана (для всасывания и нагнетания воздуха), расположенные в крышке цилиндра.

В процессе работы устройства шатун, соединенный с коленчатым валом, осуществляет передачу ограниченного движения по камере сжатия на поршень. При этом происходит увеличение объема, находящегося между нижней частью поршня и клапанами, приводящее к разрежению. С постепенным повышением сопротивления пружины, закрывающей клапан, воздух открывает его и поступает в цилиндр через всасывающий патрубок.

Возвратное действие поршня приводит к тому, что воздух сжимается и возрастает его давление. При этом нагнетательный клапан, удерживаемый пружиной, открывается потоком воздуха, находящимся под давлением и попадающим в нагнетательный патрубок. Питание оборудования может происходить от электродвигателя или автономного двигателя, который, в свою очередь, может быть бензиновым или дизельным.

Такой принцип работы поршневых компрессоров позволяет достичь максимальной эффективности устройств. Однако существует и незначительный минус — сжатый воздух, который подается этой установкой, поступает не ровным потоком, а в виде импульсов. Для выравнивания пульсации и давления сжатого воздуха поршневые компрессоры дополняются ресиверами, которые позволяют минимизироваться риск перебоев как в давлении подаваемого воздуха, так и в работе устройства.

Вас может заинтересовать


Как работает поршневой компрессор | Устройство, конструкция и принцип работы поршневого компрессора

Компрессор необходим, чтобы сжимать холодильный агент от состояния кипения до испарения. Под этой деталью следует понимать один из главных частей холодильного оснащения. Помимо прочего, устройство и принцип работы поршневого компрессора подразумевает отсос пара из испарителя. Это необходимо для достижения температуры испарения хладагента, а также его пониженное давление. В результате этого нагнетается конденсатор. Благодаря всем этим действиям обеспечиваются оптимальная среда, чтобы газ стал плотнее.

Работа поршневого компрессора требует полный отсос пара. Это – главное условие, чтобы температура понизилась, а в испарителе образовалась температура кипения. Пар появляется в результате принятия тепла от среды, которая его охлаждает. По этой причине производительность испарителя и компрессора должны быть равны.

О производительности

Чтобы понять, как работает поршневой компрессор, нужно рассмотреть его производительность. Эффективность работы холодильной детали в отличие от газовой – это не только масса и объем пара, которые всасываются за определенное время. В эффективность учитывается холодопроизводительность агрегата. То есть значение имеет объем тепла, который воспринимается за конкретное количество времени.

Температурные показатели и давление

Устройство поршневого компрессора предполагает всасывание холодильного агента в виде пара. Последний отправляется при невысоких температурах и давлении от испарителя. После этого осуществляется его сжатие. Одновременно повышается температура и давление хладагента, который направляется к конденсатору. Возможны разные требования к функционированию оборудования. На завершающем этапе работы оборудования давление пара может составлять от 15 до 25 атмосфер. При этом температура достигает от 70 до 90 градусов по Цельсию.

Характеристики поршневых компрессоров подразумевают объем хладагента плюс степень его сжатия. Уровень сжатия выражается в соотношении предельного давления на выводе к его же максимальному уровню на входе.

Основная классификация и отличия между видами

В холодильных установках используется один из двух видов компрессоров:

  • винтовые, спиральные SCROLL, ротационные;
  • поршневые.

Если говорить о такой вещи, как поршневые компрессоры, принцип работы эти изделий заключается в возвратно-поступательных действиях для сдавливания и втягивания холодильного агента. В случае с первым видом, то тут тот же результат достигается за счет вращения пластин, винтов, спиралей.

Различия в конструкции оборудования

В последнее время конструкция поршневого компрессора приобрела максимальную популярность. Она может быть изготовлена в разных модификациях. По характеристикам конструкции детали и особенностям мотора компрессоры бывают:

  • открытые;
  • полугерметичные;
  • герметичные.

В оборудовании открытого типа мотор размещен снаружи. За рамки корпуса выведен вал с необходимыми сальниками. Двигатель с компрессором соединяется напрямую или через трансмиссию.

Полугерметичное оборудование подразумевает закрытый тип конструкции. Компрессоры напрямую соединяются, плюс располагаются в одном разборном контейнере по горизонтали. Их мощность находится в спектре от 30 до 300 кВт. Если имеет место повреждение, двигатель вытаскивают, чтобы получить доступ к поврежденным элементам. Такая техника часто используется в технике средней и максимальной производительности.

Герметичные компрессоры вместе с двигателем находятся в одном закрытом корпусе. У такой техники мощность не превышает 35 кВт. Часто применяются в оборудовании малой, а также средней производительности.

В герметичном и полугерметичном поршневом компрессоре принцип работы заключается еще и в охлаждении электродвигателе. Это происходит путем применения того же всасываемого хладагента.

Как отладить мощность оборудования?

Мощность оборудования регулируется путем режима пуска и стопа. Также возможна плавная отладка скорости вращения оборудования. Часто используется специальное оснащение под названием инвертор.

Если речь идет о полугерметичной технике, то там мощность может регулироваться перепуском газа с выхода на вход. Также возможно закрытие нескольких цилиндров или закрытие клапана, который всасывает.

Также принцип работы поршневого компрессора подразумевает использование однофазных с конденсаторным спуском либо трехфазные электромоторы. Это необходимо для привода детали. Выбор конкретного двигателя определяется мощностью.

У безмасляного поршневой компрессора принцип работы предполагает небольшие недостатки. Возможны пусковые нагрузки, плюс давление пара холодильного агента. По этой причине специалисты уверены, что у мотора должен быть запас производительности, чтобы запустить компрессор. Также обязана быть в наличии акустическая защита. Она позволит минимизировать степень шумности.

Защита от поломок

У компрессора поршневого принцип работы заключается в том, что число запусков может быть критичным. Оно влияет на его эксплуатационный период. По этой причине в ходе пуска возможно очень много отказов. По этой причине система управления оборудования ограничивает периоды между повторными пусками техники, а также между стопом и новым пуском. У поршневого компрессора принцип действия предполагает, что между остановками должно пройти, по крайней мере, несколько минут. Это убережет технику от выхода из строя.

Автор: Дмитрий Ратиев
Дата публикации: 13.02.2019

Принцип работы роторно-пластинчатого компрессора | НПП Ковинт

В данной статье мы рассказываем о принципе работы роторно-пластинчатого компрессора на основе компрессоров Hydrovane HV PEAS горизонтального типа.

Общее описание

Роторно-пластинчатые компрессоры относятся к компрессорам объемного действия, т.е. сжатие газа происходит за счет изменения объема полости сжатия. 

Схема основных элементов

Основные элементы роторно-пластинчатого компрессора изображены на рисунке ниже.

 

Роторно-пластинчатый компрессор

где:

«A» — точка входа воздуха в компрессор

«H» — впускной клапан

«B» — блок сжатия роторно-пластинчатого компрессора

«С» — масляный перепускной клапан

«D» — узел выхода воздушно-масляной смеси из блока сжатия

«G» — масло компрессора в статоре

«Е» — сепаратор тонкой очистки сжатого воздуха от масла

«F» — воздушно-масляный радиатор для охлаждения сжатого воздуха и масла

Контуры движения воздуха и масла

В компрессоре существует два контура движения. Это масляный контур (движение масла внутри компрессора) и воздушный контур (движение воздуха в компрессоре).

Синими стрелками изображено направление движения воздуха.

Красными стрелками изображено направление движения масла.

Контур красного цвета в нижней части рисунка — это масляный контур компрессора. В него входят термостатический клапан и масляный фильтр.

Принцип работы

При включении компрессора сжатый воздух поступает через воздушный фильтр, входное отверстие в торцевой крышке блока сжатия и всасывающий клапан (А).

Далее воздух поступает в блок сжатия (В).

В блоке сжатия (B) воздух сжимается за счет изменения объема камеры сжатия. Камера образуется с помощью статора, ротора и пластин, которые установлены в пазах ротора.

Масляный перепускной клапан (С) предназначен для предотвращения гидравлического удара и выброса излишков масла из камеры сжатия, которые могут остаться после остановки компрессора и, соответственно, перед его запуском.

Воздушно-масляная смесь выходит из блока сжатия (D) и двигается в его нижнюю часть. При выходе из блока сжатия масло отделяется от сжатого воздуха с помощью первичного маслоотделителя.

Масло по стенкам стекает в нижнюю часть блока сжатия (масло показано красным цветом).

Сжатый и предварительно очищенный воздух двигается в сепаратор тонкой очистки (Е), где происходит финальное отделение масла из сжатого воздуха до 3 мг/м3.

Очищенный воздух проходит через клапан поддержания давления (на рисунке цифрой не обозначен) и поступает в воздушно-масляный радиатор (F), где происходит охлаждение.

Далее сжатый воздух поступает в трубопровод к потребителю.

Циркуляция масла

Циркуляция масла происходит за счет разности давлений в разных точках внутри блока сжатия. Имеется два круга циркуляции масла — большой и малый.

Малый круг: масло двигается минуя воздушно-масляный радиатор (F) в случае первичного запуска компрессора, когда масло еще холодное.

Большой круг: масло двигается через воздушно-масляный радиатор (F) в том случае, когда температура масла достигает рабочих режимов (примерно 60-65 С). 

Видеобзор

Для наглядности мы записали небольшое видео с нашими комментариями по принципу работы роторно-пластинчатых компрессоров.

Все важные элементы разобраны в этом видео более подробно. Так же есть более подробное описание принципа работы роторно-пластинчатого компрессора.

 

 

Также мы публикуем симулятор Hydrovane, с помощью которого можно самостоятельно изучить потоки сжатого воздуха и циркуляции масла внутри компрессора в зависимости от потребления сжатого воздуха.

Для удобства просмотра рекомендую использовать браузеры Opera или Google Chrome (также потребуется последняя версия Addobe Flash Player). И не забудьте включить звук…

 

 

Все вопросы, связанные с принципом работы роторно-пластинчатых компрессоров, вы можете задать по электронной почте:

[email protected]

или оставив комментарий через форму ниже. Мы ответим в течение одного рабочего дня.

 

С уважением,

Константин Широких

 

Воздушный компрессор устройство и принцип работы

Компрессор представляет собой прибор, предназначенный для перекачки сжатого воздуха или газа. Он используется для обеспечения работы пневматического инструмента, циркуляции охлаждающего хладагента в замкнутом контуре и накачки давления в различные емкости. Данное оборудование широко используется в медицине, промышленности и быту. Его наличие позволяет выполнять широкий спектр действий.

Конструкция и разновидности по строению

Компрессор представляет собой воздушный насос, работающий в автоматическом режиме, который обеспечивает подачу воздуха или газа с избыточным давлением. Устройство может работать от электрического мотора или двигателя внутреннего сгорания. Конструкция нагнетателя часто предусматривает не только насос, но и специальный металлический ресивер для нагнетания давления. По принципу действия самого насоса, устройство может быть:

Существует также еще несколько технологических разновидностей устройств для нагнетания воздуха, но они являются более редко применимыми, в связи с дороговизной производства или низкой эффективностью работы.

Винтовой

Винтовой является дорогостоящей конструкцией, применяемой на промышленных объектах. В его основе лежит специальный шнек, который захватывает воздух или другой газ по принципу винта мясорубки. Для обеспечения более эффективного забора воздуха он смешивается с маслом, находящимся внутри нагнетателя. Получаемая смесь подается под давлением, после чего фильтруется и очищенный воздух подается на выход. Также существует более дорогие безмасляные конструкции, используемые химической и фармакологической промышленностью, а также в стоматологических клиниках, где важна чистота воздуха без наличия микрочастиц масла.

Винтовая конструкция является очень надежной, но в случае поломки затраты на ремонт могут достигать половина стоимости самого агрегата. Хотя прибор и имеет такой недостаток, но все же его преимущества довольно большие:

  • Низкий уровень шума.
  • Минимальный нагрев.
  • КПД доходит почти до 98%.
  • Низкое потребление энергии.
Поршневой

Поршневая конструкция является более бюджетной, поэтому большинство компрессоров сделаны именно по ее принципу. Она представляет собой двигатель, который при вращении поршня засасывает поток в камеру сжатия, после чего перекачивает его дальше по контуру. Специальный клапан в месте забора не позволяет воздуху выйти обратно через вход. Поршневое устройство являются менее надежными, но не дорогим при покупке и обслуживании.

Если сравнивать поршневую конструкцию с винтовой, то она проигрывает по всем параметрам, кроме габаритов и стоимости. Нужно отметить, что разница в цене между двумя видами настолько велика, что поршневой вариант выбирают даже несмотря на его недостатки:

  • Высокий уровень шума.
  • Низкий КПД.
  • Постоянный перегрев.
  • Вибрация при работе.
  • Частые поломки.
Мембранный

Мембранный компрессор в отличие от первых двух разновидностей применяется преимущественно на промышленных объектах для работы с различными газами. В быту такую конструкцию можно встретить в холодильных установках и на мини аэрографах. Очень редко в продаже можно увидеть и обычные бытовые нагнетатели данного типа. Принцип их действия заключается в том, что в результате колебательных движений двигателя осуществляется дребезжание гибких мембран, которые сжимают и разжимают газы, обеспечивая их передачу под высоким давлением. Данная конструкция является очень успешной. Она имеет ряд достоинств:

  • Компактный размер.
  • Создание высокого давления.
  • Предотвращение подачи механических примесей.
  • Не сложное техническое обслуживание.
  • Надежный корпус для предотвращения утечек газа.

Несмотря на перечисленные преимущества, такой тип, хотя и не является сложным и дорогостоящим в обслуживании, все же требует периодической замены мембраны, которая теряет свою эластичность, особенно при работе с агрессивными газами. Стоит также отметить, что хотя промышленные машины и имеют сравнительно небольшие габариты, но их корпус выполнен из толстостенной стали, что существенно влияет на массу оборудования.

Целевая разновидность компрессоров

Компрессоры отличаются между собой не только по принципу действия, но и по целевому предназначению. По данному критерию они делятся на следующие виды:

Газовые применяются для перекачки чистых газов и их смесей. Они устанавливаются на заправочных станциях для закачки баллонов кислородом, водородом и прочими веществами. Они не предназначены для работы с воздухом и имеют специальную конструкцию, которая не допускает образование электрической искры, что может быть опасным при работе с некоторыми взрывоопасными газами.

Воздушный компрессор является самым распространенным. Его можно встретить в автомастерских и на шиномонтаже. Именно такое устройство обеспечивает накачку колес автомобилей, а также подает сжатый воздух в краскопульт, применяемый для малярных задач. От воздушного нагнетателя работает пневматические инструменты, используемые строителями и автомеханиками.

Циркуляционные компрессоры являются узконаправленной разновидностью, основная задача которой состоит в обеспечении непрерывной перекачки воздуха или газа по замкнутому контуру. Такое устройство не имеет накопительного ресивера. Зачастую такие приборы используются для обеспечения циркуляции фреона или другого хладагента в холодильном оборудовании. Чаще всего для данных целей используется мембранная конструкция.

Какой компрессор выбрать для дома или работы

Для домашнего использования, применения в автомастерские или для решения строительных задач преимущественно выбираются воздушные поршневые компрессоры с накопительным ресивером. Они хотя и уступают стальным конструкциям по долговечности, но является сравнительно дешевыми и легкими. Большинство моделей, которые применяются для частных целей, можно с легкостью разместить в багажнике автомобиля.

Выбирая поршневой, или другой бытовой компрессор, следует обратить внимание на его рабочие характеристики:

  • Объем ресивера.
  • Производительность.
  • Мощность.
  • Давление.
  • Уровень шума.

Что касается объема ресивера, то он подбирается индивидуально в зависимости от использования устройства. Если планируется, что агрегат будет применяться исключительно для накачивания колес и редких несложных покрасочных работ, то вместительности в 24 л будет более чем достаточной. Если компрессор используется профессионально для масштабных малярных задач, когда важно поддержание заданного давления, то лучше всего выбирать устройства с ресивером от 50 л и выше. Это правило касается подключения пневматического строительного или слесарного оборудования. В противном случае после нескольких секунд работы, накопленный насосом воздух в ресивере выйдет, что позволит продолжить работу только после возобновления требуемого для инструмента давления.

Немаловажным фактором является и производительность. Если она высокая, то даже агрегат с небольшим ресивером станет вполне пригодным для выполнения профессиональных задач. Для комфортной работы не стоит брать оборудование, производительность которого ниже 150 л/минуту.

Чем мощнее компрессор, тем лучше, но стоит учитывать, что при увеличении данного показателя возрастает и уровень шума. Для домашнего устройства оптимальной считается мощность 1,5 кВт. Если объем ресивера составляет 50 литров и более, и если оборудование будет эксплуатироваться для выполнения профессиональных задач, то лучше отдать предпочтение прибору мощностью 2-2,5 кВт. Конечно, он не будет избыточно производительным, но в соотношении цены и эффективности этот вариант является оптимальным.

Что касается давления, то подавляющее большинство бытовых компрессоров нагнетают 8 бар. Этого более чем достаточно для выполнения практически любых задач. К примеру, для использования компрессора в покрасочных целях давления на выходе ставится 4-6 бар, то же самое касается и пневматического инструмента. Ну а если использовать прибор исключительно для накачки колес, то для легкового транспорта было бы достаточно компрессора с возможностью нагнетания давления до 3 бар. Также при выборе стоит обратить внимание, что чем мощнее прибор, тем он объемней, громче и тяжелее. Делая покупку, не стоит гнаться за производительностью, а отталкивается от целей, которые будут стоять перед оборудованием.

Как продлить жизнь компрессора

Для того чтобы оборудование работало как можно дольше, оно нуждается в несложном уходе. В первую очередь не рекомендовано оставлять ресивер под давлением после завершения работы. Для этого следует спустить закаченный воздух, что позволит увеличить срок службы прокладок и кранов.

Периодически, особенно в холодное время, необходимо выкручивать специальное сливное отверстие внизу ресивера для слива конденсата, который выделяется из пара. Особенно это важно, если компрессор используется для подключения краскопульта. В противном случае вместе с воздухом из него будут вылетать капли воды, что совершенно неприемлемо при малярных работах. Отсутствие влаги в ресивере надежная защита от коррозии. Ржавые частицы быстро забивают фильтрующие элементы, что снижают эффективность работы оборудования. При значительном появлении конденсата внутри ресивера создается характерный хлюпающий звук при раскачивании.

Еще одним немаловажным фактором, который негативно влияет на сохранение работоспособности компрессора, является перегрев. Поршневая конструкция является далеко не совершенной, поэтому при работе устройства создается сильное трение, что нагревает рабочие части прибора. Существенный перегрев может стать критичным, поэтому следует чередовать работу с перерывами. Мембранные и шнековые конструкции чувствительны к морозу, поэтому их лучше не включать при минусовой температуре.

Воздушный компрессор является универсальным и экономичным аппаратом, без которого невозможна работа различного пневматического оборудования, применяемого на производстве и в быту. Компрессоры могут быть как стационарными, так и передвижными, благодаря чему расширяется сфера использования данных агрегатов.

Область применения воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры широко используются во многих областях деятельности человека. Данные аппараты незаменимы при проведении монтажных, столярных, строительных и ремонтных работ. Также воздушные аппараты с успехом применяются и в быту. Например, бытовой агрегат может использоваться для подкачки шин, проведения покрасочных работ, аэрографии и т.д. Как правило, это компрессор, имеющий электрический двигатель, работающий от сети 220 В. Для профессионального использования лучше подойдет роторный масляный агрегат, имеющий повышенный срок службы и не требовательный к частому обслуживанию.

Высока востребованность воздушных компрессоров и в промышленной сфере, в отраслях, где требуется использование сжатого воздуха.

Существуют аппараты с высокой степенью очистки воздуха. Их применяют на “чистых” производствах, например, в химической, фармацевтической и пищевой промышленности, а также в сфере производства электроники.

Кроме всего, воздушные компрессоры нашли применение в нефте- и газодобывающих отраслях, в горнодобывающей промышленности, при добыче угля и камня.

Как устроен и работает воздушный компрессор

Устройство агрегата для сжатия воздуха определяется типом конструкции. Компрессоры бывают поршневые, роторные и мембранные. Наиболее широко распространены поршневые воздушные агрегаты, в которых воздух сжимается в цилиндре благодаря возвратно-поступательным движениям поршня внутри него.

Схема устройства

Устройство воздушного поршневого компрессора достаточно простое. Основной его элемент – это компрессорная головка. По своей конструкции она схожа с цилиндром двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Ниже приведена схема поршневого агрегата, на которой хорошо показано устройство последнего.

В состав компрессорного узла входят следующие элементы.

  1. Цилиндр. Это объем, в котором сжимается воздух.
  2. Поршень. Возвратно-поступательными движениями всасывает воздух в цилиндр либо сжимает его.
  3. Поршневые кольца. Устанавливаются на поршне и предназначены для повышения компрессии.
  4. Шатун. Связывает поршень с коленчатым валом, передавая ему возвратно-поступательные движения.
  5. Коленчатый вал. Благодаря своей конструкции обеспечивает ход шатуна вверх и вниз.
  6. Впускной и нагнетательный клапаны. Предназначены для впуска и выпуска воздуха из цилиндра. Но компрессорные клапаны отличаются от клапанов ДВС. Они изготовлены в виде пластин, прижимаемых пружиной. Открытие клапанов происходит не принудительно, как в ДВС, а вследствие перепада давлений в цилиндре.

Для уменьшения силы трения между кольцами поршня и цилиндром в компрессорную головку поступает масло. Но в таком случае на выходе из компрессора воздух имеет примеси смазки. Для их устранения на поршневом аппарате устанавливают сепаратор, в котором происходит разделение смеси на масло и воздух.

Если требуется особая чистота сжатого воздуха, например, в медицине или на производстве электроники, то конструкция поршневого агрегата не подразумевает использование масла. В таких аппаратах поршневые кольца выполнены из полимеров, а для уменьшения силы трения применяется графитовая смазка.

Поршневые агрегаты могут иметь 2 или больше цилиндров, расположенных V-образно. За счет этого повышается производительность оборудования.

Коленчатый вал приводится в движение от электродвигателя посредством ременного или прямого привода. При ременном приводе в конструкцию аппарата входят 2 шкива, один из которых устанавливается на валу двигателя, а второй — на валу поршневого блока. Второй шкив оснащается лопастями для охлаждения агрегата. В случае прямого привода валы двигателя и поршневого блока соединяются напрямую и находятся на одной оси.

Также в конструкцию поршневого компрессора входит еще один очень важный элемент – ресивер, представляющий собой металлическую емкость. Предназначен он для устранения пульсаций воздуха, выходящего из поршневого блока, и работает как накопительная емкость.

Благодаря ресиверу можно поддерживать давление на одном уровне и равномерно расходовать воздух. Для безопасности на ресивере устанавливают аварийный клапан сброса, срабатывающий при повышении давления в емкости до критических значений.

Чтобы компрессор мог работать в автоматическом режиме, на нем устанавливается реле давления (прессостат). Когда давление в ресивере достигает требуемых значений, реле размыкает контакт, и двигатель останавливается. И наоборот, при снижении давления в ресивере до установленного нижнего предела, прессостат замыкает контакты, и агрегат возобновляет работу.

Принцип действия

Принцип работы поршневого компрессора можно описать следующим образом.

  1. При запуске двигателя начинает вращаться коленчатый вал, передавая возвратно-поступательные движения посредством шатуна поршню.
  2. Поршень, двигаясь вниз, создает в цилиндре разрежение, под воздействием которого открывается впускной клапан. По причине разности давлений воздуха, он начинает засасываться в цилиндр. Но перед попаданием в камеру сжатия воздух проходит через фильтр очистки.
  3. Далее, поршень начинает движение вверх. При этом оба клапана находятся в закрытом состоянии. В момент сжатия в цилиндре начинает повышаться давление, и когда оно достигает определенного уровня, происходит открытие выпускного клапана.
  4. После открытия выпускного клапана сжатый воздух направляется в ресивер.
  5. При достижении определенного давления в ресивере срабатывает прессостат, и сжатие воздуха приостанавливается.
  6. Когда давление в ресивере снижается до установленных значений, прессостат снова запускает двигатель.

Распространенные неисправности и их устранение

Основные неисправности в работе воздушного компрессора, которые можно устранить своими руками, следующие:

  • двигатель не запускается;
  • двигатель гудит, но не запускается;
  • воздух (на выходе) имеет частицы воды;
  • падение производительности агрегата;
  • перегрев компрессорной головки;
  • перегрев агрегата;
  • стук в цилиндре;
  • стук в картере;
  • вытекание масла из картера;
  • заклинивание маховика;
  • ресивер не держит давление;
  • агрегат не развивает обороты.

Двигатель агрегата не запускается

Прежде всего, при отказе двигателя агрегата следует убедиться в наличии напряжения в сети. Также не лишним будет проверить кабель питания на предмет повреждений. Далее, проверяются предохранители, которые могут перегорать при скачке напряжения в сети. При обнаружении неисправности кабеля или предохранителей их следует заменить.

Также на запуск двигателя влияет реле давления. Если оно неправильно настроено, то агрегат перестает включаться. Чтобы проверить работу реле, необходимо выпустить воздух из ресивера и снова включить аппарат. Если двигатель заработал, то проведите правильную (согласно инструкции) регулировку реле давления.

В некоторых случаях, двигатель может не запускаться по причине срабатывания теплового реле. Обычно это происходит, если агрегат работает в интенсивном режиме, практически без остановок. Чтобы оборудование снова начало работать, необходимо дать ему немного времени для остывания.

Двигатель гудит, но не запускается

Гудение двигателя без вращения его ротора может быть по причине низкого напряжения в сети, из-за чего ему не хватает мощности для запуска. В таком случае проблему можно решить установкой стабилизатора напряжения.

Также двигатель не в силах провернуть коленчатый вал, если давление в ресивере слишком велико, и происходит сопротивление нагнетанию. Если это так, то необходимо немного стравить воздух из ресивера, после чего настроить или заменить реле давления. Повышенное давление в ресивере может возникать и при неисправном клапане сброса. Его нужно снять и прочистить, а в случае его разрушения – заменить.

Воздух на выходе имеет частицы воды

Если в выходящем из ресивера воздухе содержится влага, то качественно произвести покраску какой-либо поверхности не получится. Частицы воды могут присутствовать в сжатом воздухе в следующих случаях.

  1. В помещении, где работает агрегат, повышенная влажность. Необходимо обеспечить помещение хорошей вентиляцией или установить на компрессор влагоотделитель (см. рис. ниже).
  2. Скопилась вода в ресивере. Требуется регулярно сливать воду из ресивера через сливной клапан.
  3. Неисправен водоотделитель. Проблема решается заменой данного элемента.

Падение производительности агрегата

Производительность аппарата может снижаться, если прогорают или изнашиваются поршневые кольца. В результате снижается уровень компрессии, и аппарат не может работать в стандартном режиме. Если этот факт подтвердится при разборке цилиндра, то изношенные кольца следует заменить.

Падение производительности могут вызвать и клапанные пластины, если они сломались или зависли. Неисправные пластины следует заменить, а засорившиеся – промыть. Но самая частая причина, вызывающая потерю мощности агрегата – это засорение воздушного фильтра, который следует промывать регулярно.

Перегрев компрессорной головки

Поршневая головка может перегреваться при несвоевременной замене масла или при использовании смазочного материала, который не соответствует указанному в паспорте. В обоих случаях масло следует заменить на специальное компрессорное, с вязкостью, значение которой указано в паспорте к агрегату.

Также перегрев поршневой головки может вызываться чрезмерной затяжкой болтов шатуна, из-за чего масло плохо поступает на вкладыши. Неисправность устраняется ослаблением болтов шатуна.

Перегрев агрегата

В норме, агрегат может перегреваться при работе в интенсивном режиме или при повышенной температуре окружающего воздуха в помещении. Если при стандартном режиме работы и нормальной температуре в помещении агрегат все равно перегревается, то виновником неисправности может служить засорившийся воздушный фильтр. Его следует снять и промыть, после чего хорошо высушить.

Стук в цилиндре

Вызывается поломкой или износом поршневых колец по причине образования нагара. Обычно он появляется, если использовать некачественное масло.

Также стук в цилиндре может вызываться износом втулки головки шатуна или поршневого пальца. Чтобы устранить проблему, данные детали следует заменить на новые. При износе цилиндра и поршня ремонт воздушного компрессора заключается в растачивании цилиндра и замене поршня.

Стук в картере

Появление стука в картере при работе агрегата вызывается следующими поломками.

  1. Ослабли шатунные болты. Необходимо подтянуть болты с требуемым усилием.
  2. Вышли из строя подшипники коленчатого вала. Требуется поменять подшипники.
  3. Износились шатунные шейки коленвала и вкладышей шатуна. Устранение данных неисправностей заключается в обработке шатунных шеек до ремонтного размера. Вкладыши также меняются на аналогичные детали ремонтного размера.

Прочие неисправности

Если обнаружена течь масла из картера, то в первую очередь следует проверить и, при необходимости, заменить сальники. Если маховик не проворачивается, значит, поршень уперся в клапанную доску. Необходимо обеспечить зазор (0,2-0,6 мм) между поршнем и клапанной доской. При падении давления в ресивере, если агрегат выключен, следует прочистить или заменить обратный клапан.

Если компрессор плохо развивает обороты, то причина может крыться в ослаблении приводных ремней, натяжение которых следует усилить. Также мешать развить обороты двигателю может неисправный обратный клапан. Его следует заменить на новый.

Как заменить масло в воздушном компрессоре

Просчитать отработанные агрегатом моточасы достаточно сложно. Но все же рекомендуется, хотя бы приблизительно, вести их учет, поскольку своевременная замена масла в аппарате значительно продлевает срок его службы. В среднем, для нового устройства первая замена масла должна быть не позже, чем через 50 моточасов. Следующее обслуживание компрессора по замене смазки уже проводят через количество моточасов, указанное в инструкции к компрессору. В каждом случае, в зависимости от модели устройства, этот показатель будет отличаться.

Масло для воздушного компрессора лучше использовать фирменное, предназначенное именно для данного оборудования. Если фирменное масло найти сложно, то можно его заменить любым компрессорным маслом необходимой вязкости.

Важно! Простое машинное масло заливать в агрегат запрещается!

Итак, замена масла в аппарате для сжатия воздуха происходит следующим образом.

  1. Прежде всего, требуется отключить устройство от электросети, и полностью спустить воздух из ресивера. Стрелки на всех манометрах должны находиться на нуле.
  2. Изготовьте из пластиковой бутылки емкость, в которую будет сливаться смазка.
  3. Подставьте емкость под отверстие для слива смазки и открутите гайку-заглушку, закрывающую его. В норме, смазка не должна быть слишком осветленной или темной. Светлая смазка говорит о том, что в нее попадает влага. Слишком темное масло – результат перегрева агрегата.
  4. После того, как смазка перестанет вытекать из картера, закрутите гайку обратно.
  5. Далее, открутите и снимите сапун из заливного отверстия картера.
  6. Залейте смазку в картер. Заливать масло удобнее через лейку, чтобы исключить его проливание. Залейте такое количество смазки, чтобы она достигла контрольной отметки в смотровом окне.

В дальнейшем, следует постоянно контролировать уровень масла в картере, и, при необходимости, доливать его.

Поршневые компрессоры применяются в самых разных областях промышленности и частной технической деятельности человека. Агрегаты этого типа используются на крупных предприятиях, в небольших цехах, гаражных мастерских и строительных объектах.

Устройство и предназначение поршневого компрессора

По принципу работы поршневой компрессор относится к машинам объемного сжатия. В этих агрегатах компрессия выполняется методом уменьшения объема, в котором заключена газообразная среда.

Рабочее движение – ход поршня внутри цилиндра. Конструкция поршневого компрессора определяет его предназначение. Эти машины не рассчитаны на круглосуточную нагрузку. У аппаратов бытового назначения длительность рабочего цикла составляет не более 20 мину, затем отдых, пока не остынет поршневая.

Полупрофессиональные версии разработаны, чтобы функционировать в режиме 50/50. Только промышленные модификации способны отработать без остановки восьмичасовую смену.

Устройство поршневого компрессора: основные узлы

Агрегаты этого типа состоят из нескольких основных узлов, отвечающих за определенные функции:

Двигатель, как правило, – электрический. Создает рабочую силу. На компрессоры устанавливают и бензиновые или дизельные силовые установки, но это редкость.

Передача. Приводит в движение поршневую группу, передавая работу от мотора. Бывает клиноременная, либо прямая.

Блок цилиндров. Ведомая часть, которая непосредственно выполняет сжатие воздушной или газовой массы.

Ресивер. Емкость для хранения запаса сжатого воздуха. Устанавливается практически на всех моделях. Часто выполняет функцию станины.

Узлы поршневого компрессора скомпонованы в слаженную систему с помощью контрольно-измерительных приборов и автоматики. Вспомогательные устройства обеспечивают безопасность, а также позволяют работать агрегату в автоматическом режиме.

Двигатель

Электродвигатель устанавливается на площадке, которая крепится к ресиверу. В легких моделях используются однофазные электромоторы. Для мощных аппаратов требуются трехфазные двигатели. Силовая установка генерирует крутящий момент, который передается на коленчатый вал механизма сжатия.

Передача

Клиноременная передача состоит из двух шкивов. На двигателе установлен ведущий, на поршневой головке – ведомый. Ремни соединяют обе детали в один узел. На ведомом шкиве установлен храповик, который служит для сохранения плавности хода передачи, а также играет роль элемента охлаждения.

В маломощных компактных компрессорах реализован механизм прямой или коаксиальной передачи. Крутящий момент от двигателя передается непосредственно на коленвал цилиндропоршневой головки. Достоинство решения только одно – компактность. Прямая передача уступает ременной по эксплуатационным и рабочим характеристикам.

Блок цилиндров

В этом узле происходит непосредственное сжатие воздуха или газа. Условно можно сказать, что кинематика поршня схожа с движением аналогичной детали двигателя внутреннего сгорания. В четырехтактном моторе во втором такте происходит сжатие воздушно-топливной смеси, в компрессоре аналогично протекает процесс нагнетания воздуха. Когда поршень опускается, в освобождающееся пространство через впускной клапан всасывается воздух из атмосферы.

В результате вращения коленвала поршень проходит точку возврата и начинает движение вверх. Впускной клапан затворяется. Шатун продолжает двигать поршень, объем уменьшается, давление растет. Когда уровень компрессии достигает определенного значения, открывается нагнетательный клапан. Рабочая среда под давлением вытесняется в пневмомагистраль.

По-другому можно сказать, что в компрессоре поршни и коленвал поменялись ролями. В моторе поршневой стакан – это ведущий элемент, коленвал – ведомый. В компрессоре, наоборот, кривошипно-шатунный механизм сообщает движение поршню.

Ресивер

Резервуар для сжатого воздуха или газа устанавливается практически на всех моделях поршневых компрессоров. Он выполняет две функции.

Первая – большой объем воздуха в емкости гасит пульсацию давления, возникающую из-за возвратно-поступательного движения поршня.

Вторая функция – обеспечение кратковременно-повторного режима работы.

Компрессор заполняет ресивер, после чего останавливается. Пока потребителю подается депонированный сжатый воздух из емкости, двигатель и цилиндропоршневая головка остывают. В противном случае аппарат перегреется, произойдет авария.

Различия конструктива

Альтернативы конструкций, применяемые при производстве поршневых компрессоров:

с ременной либо коаксиальной передачей

маслозаполненные и безмасляные.

Каждое конструктивное решение направлено на достижение определенной цели.

Прямая передача

Коаксиальный привод разработан, чтобы уменьшить вес и габариты конструкции. Это решение позволяет отказаться от громоздких шкивов, ремней и храповика. Крутящий момент передается напрямую с вала двигателя на кривошипно-шатунный механизм блока цилндров. Недостаток этой конструкции – затрудненное охлаждение.

Режим работы техники с прямым приводом не бывает больше 1:2, то есть 20 минут она работает, 40 – отдыхает. Иногда соотношение еще меньше – до 1:4. Здесь имеется в виду беспрерывная работа!

Клиноременная передача

Это традиционная конструкция, использующаяся с первых образцов поршневых компрессоров. С тех пор были внесены лишь незначительные усовершенствования.

Массивный храповик обеспечивает общую плавность работы цилиндропоршневой группы. Это первое преимущество. Храповик имеет форму колеса. В современных моделях спицы выполнены в форме лопастей, которые создают воздушный поток, направленный на поршневую головку.

Дополнительное охлаждение – второй плюс.

Третье преимущество – простота обслуживания и ремонта. Износу в основном подвергаются ремни, которые легко заменить. В процессе эксплуатации следует следить за их натяжением, при необходимости подтягивать. Чтобы выполнить эти действия не нужно разбирать компрессор.

Маслозаполненные и безмасляные

Здесь все просто. В компрессорах сухого сжатия масло не используется. Технический нефтепродукт выполняет функцию смазки, охлаждения и защиты от коррозии. Лишенный такой защиты безмасляный агрегат способен работать не более 15 минут в час. Затем ему надо остыть. Эта особенность ограничивает сферу применения подобной техники.

Основное достоинство безмасляного поршневого компрессора – полное отсутствие масла в вырабатываемом сжатом воздухе. Такое преимущество востребовано при обеспечении работы медицинских инструментов, при производстве продуктов питания, медикаментов и упаковочных материалов.

Еще одно достоинство – простота обслуживания: не нужно менять масло и фильтры. Масляные аппараты рассчитаны на более продолжительную работу. Разрешенный период непрерывного нагнетания может составлять от 20 минут в час до полного рабочего дня. Главная причина – использование масла. Эта жидкость выполняет несколько функций:

смазывает детали для уменьшения трения

охлаждает механизмы

уплотняет технологические зазоры

удаляет продукты износа компонентов цилиндропоршневой группы

защищает от коррозии.

Единственный недостаток использования компрессорного масла – загрязнение рабочей среды микроскопическими каплями жидкости. Однако современные системы подготовки воздуха могут на 99,9% удалить эти примеси.

Теги: устройство поршневого компрессора, устройство поршневого компрессора основные узлы, устройство и принцип действия поршневого компрессора, устройство и работа поршневого компрессора, схема устройства поршневого компрессора, компрессора поршневые устройство и предназначение

Поршневой компрессор устройство и принцип работы

Воздушные поршневые компрессоры — бюджетные энергосберегающие установки, предназначенные для производства и подачи сжатого воздуха. Сегодня это наиболее популярный вид пневматического оборудования, используемый уже больше 100 лет. Его применяют в машиностроении, строительстве, текстильной, холодильной и химической промышленности, в бытовом хозяйстве.

Поршневые воздушные компрессоры классифицируются на следующие виды:

  • электрические;
  • бензиновые;
  • дизельные.

По типу привода:

  • с прямым;
  • с ременным.

По степени сжимания воздуха:

  • высокого давления;
  • низкого давления.

По количеству цилиндров:

  • одноцилиндровые;
  • двухцилиндровые;
  • многоцилиндровые.

Одно из главных достоинств агрегатов данного класса — простая конструкция и цена, которая существенно ниже, чем у другой аналогичной техники. Если все это дополнить своевременным техническим обслуживанием, ресурс и без того практичного и функционального оборудования будет практически неограниченным.

Воздушные поршневые компрессоры — преимущества

  • Простая надежная эксплуатация;
  • Огромный рабочий ресурс;
  • Высокая степень безопасности;
  • Стойкость к внешним воздействиям;
  • Большие возможности управления;
  • Отсутствие опасных выбросов;
  • Высокоточные выходные параметры;
  • Низкая закупочная цена;
  • Дешевый ремонт.

Машины поршневого типа — это самый выгодный вариант для работы в кратковременном режиме на небольших производствах. В данных условиях они намного экономичнее винтовых моделей, поскольку требуют минимальных затрат на обслуживание при длительной непрерывной эксплуатации. Но при этом эффективно выполняют свои функции на сложных объектах.

Поэтому, когда бюджет ограничен, а технологические процессы связаны с постоянными пусками и остановками, идеальный вариант — приобрести поршневой компрессор. Такое решение поможет сэкономить деньги и обеспечить производство недорогим, надежным и безотказным оборудованием.

Какие бывают поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры бывают нескольких типов, опишем их ниже.

Воздушный


Едва ли не номер один в мире компрессорных установок, которые начал использовать человек – поршневой воздушный компрессор. Его популярность обусловлена простотой строения как механизма, так и принципа действия. Работа с ним также проста и не требует особых навыков. Его официальное название – компрессорная установка объемного сжатия.

За многие десятилетия его базовая конструкция не претерпела особых изменений. Это корпус из чугуна, а внутри него находится цилиндр. В механизме также есть собственно поршень, сделанный таким образом, чтобы оставался маленький зазор и два клапана. Каждый из них имеет свое назначение: один из них всасывающий, второй предназначен для питания.

Судовой


Компрессоры с поршневой системой нередко применяются на больших двухтактных дизелях на судах. Их используют для наддува и продувки. Дело в том, что двухтактный дизель сам по себе не способен завестись и функционировать. Для полноценной работы ему нужна дополнительная подача воздуха, под давлением больше, чем атмосфера.

Присоединенный к мотору и работающий в такт с ним, поршневой компрессор подает дополнительные объемы воздуха.

Безмасляный


Этот вид компрессора используют там, где необходима подача чистого, без примеси смазочных материалов, воздуха или другого газа. Этот воздух будет без следов масляной эмульсии. Это не означает, что устройство поршневого компрессора работает совсем без смазки, просто масло не пересекается с воздушными потками. Под них обычно берут двигатель мощностью 1,1 кВт. Он имеет дополнительные позитивные характеристики:

  • Малый размер;
  • Не нуждается в частом обслуживании;
  • Возможна транспортировка и перемещение в любом положении.

Динамические компрессоры

В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие компрессоры бывают центробежные (рис. 6) и осевые (рис. 7).

Рис. 6. Центробежный компрессор: 1 — вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 — рабочие колёса; 3 и 7 — кольцевые диффузоры; 4 — обратный направляющий канал; 5 — направляющий аппарат; 12 и 13 — каналы для подвода газа из холодильников; 14 — канал для всасывания газа

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессор и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25-30, а у промышленных компрессоров — 8-12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280-500 м/сек. Важная особенность центробежных компрессоров (а также осевых) — зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также КПД от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессоров отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляет различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и другими.

Рис. 7. Осевой компрессор: 1 — канал для подачи сжатого газа; 2 — корпус; 3 — канал для всасывания газа; 4 — ротор; 5 — направляющие лопатки; 6 — рабочие лопатки

Осевой компрессор (рис. 7) имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6, на внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5, всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессорах между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2-1,3, то есть значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но КПД у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых компрессоров осуществляется так же, как и центробежных. Осевые компрессоры применяют в составе газотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому КПД и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически самому выгодному в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессоры обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Турбокомпрессоры — это динамические машины, в которых сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей.

Прочие классификации

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты — с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя они бывают с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдаленных районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов. С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока, напряжением 110-120 Вольт (или 230-240 Вольт). В зависимости от размера и назначения, компрессоры могут быть стационарными или портативными. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

— вакуум-компрессоры, газодувки — машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше. Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,01-0,1 МПа), в некоторых специальных исполнениях — до 200 кПа (0,2 МПа). В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10-50 кПа, а в отдельных случаях — до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума;

— компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;

— компрессоры среднего давления — от 1,2 до 10 МПа;

— компрессоры высокого давления — от 10 до 100 МПа.

— компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Рис. 8. Пример чертежей компрессора

Как он работает

Вышеперечисленные виды компрессоров с поршневой системой имеют несколько разные принципы работы.

Воздушный


Принцип работы прост. Цикл его работы состоит всего на всего из двух движений поршня. Когда происходит поступательное движение, газ всасывается в рабочий цилиндр. Когда поршень совершает движение назад, газ сжимается, и происходит это в цилиндре. Таким образом, сила давления нарастает.

Пока это все совершается, всасывающий клапан закрывается, и к работе подключается клапан нагнетания. Он выталкивает сжатый газ в магистраль. Вот весь цикл работы воздушного поршневого компрессора. Как видно, схема действия несложная.

Судовой


Поршень компрессора имеет такой механизм привода, что движение компрессорного поршня синхронно к движению поршня дизеля. У судовых дизелей с таким приспособлением вращаются с совсем небольшой частотой. Как правило, она не превышает 180-200 об/мин. По этой причине компрессор достигает высокого значения КПД.

За и против

Аппараты имеют несколько заметных минусов:

  1. Принцип работы вышеописанных устройств, кроме винтового, таит в себе один минус. Сжатый воздух или другой газ выходят из аппарата в виде импульсов, а не ровным потоком. Чтобы предотвратить это ненужное явление, используют дополнительный компонент, который называется ресивер. Ресивер сглаживает пульсацию, а также выравнивает давление газа.
  2. При работе поршневой компрессор создает много шума. Это происходит из-за особенностей его строения. Не шумят только установки, где положение цилиндров оппозитное.
  3. Также аппараты сильно вибрируют. Если у них большие габариты, приходится помещать их на прочный фундамент из бетона.

Но существует и множество положительных моментов:

  1. Легко ремонтируются.
  2. Просты в использовании.
  3. Могут иметь совсем небольшие габариты.
  4. Многофункциональны – используются практически во всех сферах жизни.

Как это устроено

В основе поршневого компрессора – несколько ключевых элементов: цилиндр, поршень, два клапана – для нагнетания и всасывания воздуха, шатун и коленчатый вал – для передачи движения по камере сжатия. Конструкция поршневой головки напоминает двигатель внутреннего сгорания. Коленчатый вал приводится в движение от работы электродвигателя. В процессе работы всех составляющих объем воздуха, поступающего в пространство между клапанами и нижней частью поршня, увеличивается, что приводит к разрежению. Сопротивление пружины внутри превышается, из-за чего закрывается клапан, который выполняет всасывающие функции. По всасывающему патрубку атмосферный воздух поступает в цилиндр. Возвратное же действие поршня ведет к сжиманию воздуха и повышению его давления. Нагнетательный клапан открывается, сжатый воздух поступает в соответствующий патрубок. В действие поршневый компрессор приводит электродвигатель или автономный двигатель – бензиновый или дизельный.

Два хода поршня обычно принимается за один оборот вала, при котором в каждом цилиндре успевает совершится полный рабочий цикл агрегата. При движении поршня вправо – в конденсаторе образуется разрежение, при возвращении назад – сжимание, и так – цикл постоянно повторяется.

Именно такой принцип работы поршневых компрессоров обеспечивает максимально эффективную работу агрегата. Правда, сжатый воздух при этом поступает импульсами, в связи с поступательными движениями внутри механизма, что поклонники других видов компрессоров относят к минусам конструкции. Для выравнивания давления сжатого воздуха агрегаты по большей части используются с соответствующими ресиверами, которые исключают возможность перебоев в давлении.

Ресивер представляет собой стальную емкость, внутри него установлен специальный клапан для сброса давления в случае, если вдруг его допустимое значение превышается. Есть ошибочное мнение, что величина ресивера как-то влияет на качество работы компрессора. Но это – не больше, чем миф, так как объем этой составляющей не может влиять на производительность агрегата, так что величина ресивера может быть любой, главное – чтобы он идеально подходил конкретной модели компрессора.

Чтобы обеспечивать работу поршневого компрессора в автоматическом режиме, в устройстве агрегата есть прессостат, или реле давления. При достижении заданного давления эта составляющая размыкает контакты и останавливает двигатель, а при снижении – замыкает и запускает оборудование.

Чтобы значительно снизить износ поршня и стенок цилиндров, в узел цилиндра подают масло. Это ухудшает качество подаваемого воздуха, ведь к нему примешиваются мелкие частички жидкости. Если на выходе необходим воздух без примеси, дополнительно используется сепаратор для масла, который устанавливается в линию подачи. Эта деталь помогает убрать из воздушного потока частички масла.

На крупных промышленных предприятиях, как правило, используется сразу пара поршневых компрессоров: пока один агрегат работает, второй находится в резерве. Это обеспечивает беспрерывную эксплуатацию на заводе в случае, если «ведущему» компрессору понадобится ремонт или сервисное обслуживание.

Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров

Самые важные из правил безопасности при работе с поршневыми компрессорами. Нужно проводить постоянное наблюдение за тем, чтобы герметичность сборочных единиц была соблюдена, при том абсолютно всех единиц. Особенное внимание следует уделять тем сборочным элементам, которые вынуждены переносить сильное давление.

Каждую смену необходимо осматривать предохранительные клапаны, и приборы, с помощью которых проводят замеры, а также и автоматику на предмет дефектов и неисправностей. Это важный принцип безопасности персонала и техники.

Вспоминать чистить фильтры для масла в системе смазочной циркуляции, равно как и приемную стенку насоса. Для этого нужно установить сроки, руководствуясь предписаниями в инструкции, но как минимум раз в 50 дней.

В видео рассказывается про эксплуатацию поршневого компрессора

Основные узлы и детали поршневых компрессоров

Коленчатые валы

Коленчатый вал предназначен для передачи вращательного движения от привода к шатуну. Он является одной из главных деталей поршневого компрессора. В холодильных компрессорах валы обычно выполнены с двумя шатунными шейками, смещенными друг относительно друга на (рисунок 9)

Рисунок 9 – Коленчатые валы в сборе

а-компрессора АУ45; б-компрессора П110

1-шестерня промежуточная ; 2-валик промежуточной шестерни; 3-гайка; 4-шестерня привода маслонасоса; 5-упорное кольцо; 6-крышка корпуса; 7-корпус подшипника; 8-подшипник качения; 9-заглушка; 10-коленчатый вал; 11-пробка.

На щеках вала имеются литые съемные противовесы, которые служат для уравновешивания сил и моментов инерции.

В некоторых малых компрессорах применяются консольные или эксцентриковые валы, двухколенные. Валы выполняют цельноковаными, штампованными или литыми. Для компрессоров с принудительной смазкой коленчатые валы изготавливают со специальными просверленными масляными каналами. При смазке разбрызгиванием на валу (иногда на шатунах) устанавливают захватывающие устройства.

Для коленчатых валов применяют высококачественную углеродистую сталь 40, 45 или легированную сталь 40Х с последующей термообработкой. Поверхность шатунных и коренных шеек доводят до твердости 48-62НRС.

Картеры

Картеры и блок-картеры являются основной несущей конструкцией поршневых компрессоров. В них расположены коленчатый вал, шатунно-поршневая группа и система смазки. Основные требования, предъявляемые к картерам-достаточная прочность и жесткость. Картеры и блок-картеры воспринимают силы, возникающие при работе компрессора и передают на фундамент реакцию от крутящего момента, неуравновешенные силы и моменты от сил инерции движущихся масс, а также вес компрессора. Для наблюдения за уровнем масла в картере предусмотрено смотровое окно, а для обеспечения доступа к кривошипно-шатунному механизму и масляному насосу имеются боковые и торцевые съемные крышки.

Картеры изготавливают обычно литыми из чугуна СЧ18 или СЧ21, иногда сварными из стального листа. В малых компрессорах транспортных машин для уменьшения массы применяют алюминиевые сплавы.

Цилиндры

В цилиндрах осуществляются рабочие процессы компрессора: разряжение, всасывание, сжатие и нагнетание пара холодильного агента. В крейцкопфных компрессорах цилиндры выполняются в виде самостоятельных отливок, в которых размещают нагнетательные и всасывающие клапаны. Цилиндры бескрейцкопфных блок-картерных компрессоров имеют сменные гильзы на скользящей посадке. Стенки цилиндров воспринимают силы от давления пара холодильного агента, а также силы со стороны поршней (горизонтальные составляющие веса и инерционные силы).

Цилиндры и гильзы цилиндров (рисунок 10) выполняют из чугуна СЧ21 или СЧ24 легированного присадками. Их твердость находится в пределах НВ 170-241.

Рисунок 10 – Гильзы компрессоров

а – прямоточного компрессора АУ-45; б – непрямоточного компрессора П110

Поршни

Поршень предназначен для создания разряжения в цилиндре компрессора при увеличении его внутреннего объема и сжатия пара хладагента при уменьшении внутреннего объема. По конструкции различают дифференциальные, дисковые и тронковые поршни.

Дифференциальные поршни (рисунок 11а) применяют в компрессорах многоступенчатого сжатия. Поршни изготавливают как цельными, так и составными. Двухступенчатые дифференциальные поршни горизонтальных компрессоров выполняют подвешенными на штоке. Более сложные поршни делают скользящими по поверхности цилиндра. Компрессоры с дифференциальными поршнями применяют в основном для сжатия различных газов и в холодильной технике большого практического значения не получили.

Дисковые поршни используются в крейцкопфных холодильных компрессорах (рисунок 11б). Дисковые поршни делают обычно полыми и днища соединяют между собой ребрами. Высота поршня компрессора небольшая и определяется из условия размещения на нем уплотнительных колец.

Рисунок 11 – Поршни компрессоров

а – дифференциальный; б – дисковый; в – тронковый непроходной; г – тронковый проходной.

Поршни крейцкопфных компрессоров могут подвешиваться на штоке или опираться на рабочую поверхность цилиндра. В последнем случае дисковый поршень снабжают дополнительной несущей поверхностью, воспринимающей вес поршня.

Тронковые поршни применяют в холодильных бескрейцкопфных компрессорах, они соединяются непосредственно с шатуном при помощи поршневого пальца. В непрямоточных бескрейцкопфных компрессорах применяют тронковые непроходные поршни, которые имеют вид перевернутого вверх дном стакана (рисунок 11в). На верхней части поршня имеются канавки для уплотнительных и маслосъемных колец. В отечественных конструкциях принято применять два-три уплотнительных и одно маслосъемное кольцо. Прямоточные бескрейцкопфные компрессоры снабжены тронковыми проходными поршнями. Проходной поршень не имеет дна, вместо которого устанавливается клапанная доска с всасывающими клапанами (рисунок 11г). Форма поршня удлиненная, где предусмотрены окна или каналы для прохода пара холодильного агента из всасывающего трубопровода к всасывающим клапанам.

Тронковые поршни выполняют из высококачественных чугунов СЧ21, СЧ24 или алюминиевых сплавов АЛ10В, АЛ30. Для малых поршней (диаметром до 50мм) без уплотнительных колец применяют чугун, алюминиевые сплавы или низкоуглеродистую автоматную сталь.

Поршневые кольца

Поршневые кольца бывают двух типов: уплотнительные и маслосъемные.

Рисунок 12 – Поршневые уплотнительные кольца.

Уплотнительные (компрессионные) кольца (рисунок 12) предназначены для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром с целью уменьшения утечек пара из полости сжатия в полость всасывания. Уплотнение обеспечивается упругостью колец или экспандеров, давлением пара в канавку поршня и лабиринтным действием набора колец.

Маслосъемные кольца служат для удаления со стенок цилиндра смазочного масла, уменьшая тем самым попадание его в нагнетательную полость и теплообменные аппараты.

Рисунок 13 – Маслосъемное поршневое кольцо

а — коническое; б — с проточенной поршневой канавкой.

Наиболее распространенными являются два типа маслосъемных колец: конические (рисунок 13а) и с проточной кольцевой канавкой (рисунок 13б). Действие конического кольца основано на том, что при переходе поршня вверх масло попадает в клиновидный зазор и остается на стенках цилиндра. При обратном движении поршня вниз, масло снимается кольцом с зеркала цилиндра, собирается в канавку под кольцом и через отверстия в поршне стекает внутрь поршня, а затем в картер. У кольца с проточкой на внешней поверхности сделана кольцевая канавка, в которую входит ряд отверстий, просверленных в стенке поршня. Данное кольцо обеспечивает стекание масла в картер как при ходе поршня вверх, так и при его ходе вниз.

Рисунок 14 – Виды замков поршневых колец

а – прямой; б – косой; в – в нахлёстку

Для удобства сборки все поршневые кольца имеют разрез, называемый замком. Различают следующие конструкции замков: прямой, косой и в нахлестку (рисунок 14). В рабочем состоянии замок имеет некоторый зазор для компенсации теплового расширения материала, через который происходит основная перетечка пара. В связи с этим лучшими являются замки внахлестку, но изготовление их значительно дороже. В холодильных компрессорах в основном используются кольца с прямым и косым замком.

Поршневые кольца выполняют из чугуна СЧ24 или композиционных соединений ТНК2-Г5 (на основе капрона), Ф40С8Г4, Ф4К-20, флубона 4 (на основе фторопласта). В последнем случае для упругости колец применяют специальные радиальные или тангенциальные экспандеры, которые размещены в канавке поршня и прижимают кольца к цилиндру. Неметаллические материалы имеют сравнительно низкий коэффициент трения и существенно снижают износ зеркала цилиндра.

Шатуны

Шатун (рисунок 15) служит для преобразования вращательного движения коленчатого вала в поступательное движение поршня. Он соединяет шатунную шейку вала с поршнем или крейцкопфом. Шатун состоит из трех частей: верхней (поршневой) головки, стержня и нижней (шатунной) головки. Верхняя головка шатуна выполняется неразъемной с запрессованной бронзовой или латунной втулкой. Нижняя головка при коленчатом вале – разъемная, скрепленная шатунными болтами.

Для снижения коэффициента трения и предотвращения износа шатуна в нижней головке применяются съемные вкладыши из сплавов на базе олова (баббиты), из алюминиевых сплавов и сплавов из свинцовых бронз.

В малых холодильных компрессорах применяются также цельноалюминиевые и бронзовые шатуны, которые не имеют ни втулок ни вкладышей. Таким шатунам соответствует прямой вал с эксцентриком. Форма разъема (с прямым или косым разъемом) предусматривает свободный проход шатунно-поршневой группы через цилиндр при сборке и ремонте компрессора.

Шатуны со сменными вкладышами изготавливают из конструкционной углеродистой стали 40 или 45.

Рисунок 15 – Шатуны поршневого компрессора

а-с косым разъемом; б-с прямым разъемом;

Клапаны

Всасывающий и нагнетательный клапаны осуществляют газораспределение пара холодильного агента при работе компрессора.

Всасывающий клапан предназначен для пропуска пара хладона из полости всасывания в полость цилиндра при движении поршня сверху вниз. Он открывается при достижении давления в цилиндре несколько ниже (до 0,3 ) давления всасывания. Когда давление в цилиндре выше давления всасывания – клапан закрыт.

Нагнетательный клапан служит для выпуска пара холодильного агента из полости цилиндра в нагнетательную полость при движении поршня снизу вверх. Он открывается при достижении давления в цилиндре выше (до 0,7 ) давления нагнетания. При давлении в цилиндре ниже давления нагнетания – клапан закрыт.

В компрессоре клапаны могут располагаться различным образом: в крышке цилиндра, радиально по бокам цилиндра, по бокам непосредственно у зеркала, в днище поршня и т. д.

Основными элементами любого клапана являются пластина, седло, на котором лежит пластина, закрывая сечение для прохода, и направляющая пластина (розетка) для ограничения подъема над седлом. Во многих компрессорах пластины прижимаются к седлу пружиной.

В холодильных компрессорах применяются кольцевые, полосовые, пятачковые и лепестковые клапаны. Эти клапаны, как правило, самодействующие, то есть открываются под действием разности давлений с двух сторон, а закрываются под действием упругой пластины или пружины.

Кольцевые клапаны применяются в основном в средних и крупных непрямоточных компрессорах. Пластины клапанов имеют кольцевую форму, толщина которой равна мм. Для обеспечения своевременного закрывания клапана по периметру пластины размещены цилиндрические стальные пружины.

Рисунок 16 – Нагнетательный клапан с пятачковой пружиной

1 — розетка; 2 — направляющая втулка.

Пятачковые клапаны применяются чаще всего в компрессорах малой и средней производительности (рисунок 16). Пластины пятачковых клапанов имеют круглую форму (форму пятака) и прижимаются к седлу при помощи рабочей пружины. Клапаны такого типа имеют лучшую статическую полость, что играет положительную роль в автоматизированных компрессорах.

Полосовые клапаны используются преимущественно в прямоточных компрессорах. В них всасывающие полосовые клапаны расположены в верхней части поршня (рисунок 17). Пластина клапана, свободно лежащая на седле, при подъеме прижимается к ограничителю, форма которого соответствует линии прогиба, равномерно нагруженной балки на двух опорах. Эти клапаны имеют малый относительный мертвый объем.

Рисунок 17 – Полосовой нагнетательный клапан компрессора АУ200

1 — седло; 2 — розетка; 3 — пластина; 4 — ограничитель; 5 — штифт; 6 — болт; 7 — шайба стопорная.

Лепестковые клапаны представляют собой пластины различной конфигурации. Пластины, как правило, консольного типа, закреплены с одной стороны штифтами. Другой конец пластины свободно поднимается над клапанной доской, пропуская пар. Такие клапаны используются в компрессорах малой производительности.

Для предотвращения аварии при попадании жидкости в полость цилиндра служит буферная пружина. Она обеспечивает возможность увеличения подъема клапанной пластины в случае влажного хода компрессора.

Седла и розетки клапанов выполняются из термообработанной углеродистой стали 45,40Х, из высококачественного чугуна СЧ21 или стального литья по выполненным моделям. Для клапанов применяются листовые хромистые легированные стали Х18Н9Т, 70С2ХА, 30ХГСА и др. с термической обработкой, с обработкой в расплаве синтетических сплавов или стали электрошлакового переплава.

Крейцкопфы

Крейцкопф служит для соединения штока с шатуном и является частью кривошипно-шатунного механизма крейцкопфного компрессора. Он соединяется со штоком с помощью специального болтового соединения, а с шатуном-с помощью пальца. Крейцкопф воспринимает на себя все боковые нагрузки, действующие на шатуннопоршневую группу.

Корпус крейцкопфа отливают из стали 40,45, а башмаки — из серого чугуна СЧ21 с баббитовой заливкой. Палец крейцкопфа изготавливают из углеродистой стали 20 и 45 или 20Х и 40Х.

Штоки

Штоки применяются для соединения поршня с крейцкопфом в крейцкопфных компрессорах. В современных конструкциях компрессоров применяются в основном штоки, представляющие собой цилиндрическую деталь с участками различного диаметра. На переднем штоке (со стороны крейцкопфа) выполнена резьба, с помощью которой он закрепляется в крейцкопфе. Для фиксации поршня на штоке предусмотрен упорный цилиндрический бурт и специальная гайка, которая навинчивается на задний конец штока (со стороны поршня).

Шток изготавливается из углеродистой стали 20,35 и 40.

Сальники

Сальники служат в бескрейцкопфных компрессорах для уплотнения вала, выступающего из картера, а в крейцкопфных — также и для уплотнения штока. Правильная работа сальников обеспечивает герметичность компрессора и надежность его работы.

Сальники штоков крейцкопфных компрессоров выполняются многокамерными с разрезными чугунными или алюминиевыми кольцами. На наружной поверхности колец имеются пружины, которые стягивают разъемные части кольца и прижимают их радиально к штоку. Смазку сальника и штока крейцкопфного компрессора производят от насоса-дубликатора через специальный фонарь.

Для уплотнения выходного кольца коленчатого вала компрессора применяют сальники с кольцами торцевого трения. Они состоят из двух трущихся колец, одно из которых вращается вместе с валом, а другое неподвижное, плотно соединенное с крышкой сальника. Кольца прижимаются друг к другу или с помощью сильфона или с помощью пружин. Плотность и герметичность между кольцами достигается за счет силы сильфона (сильфонные сальники) или пружины, которая давит на вращающееся кольцо.

Односторонние сальники применяются в компрессорах со смазкой разбрызгиванием, двухсторонние с принудительной системой смазки для создания избыточного давления в полости сальника (рисунок 18).

В качестве пар трения применяют закаленную легированную сталь 15Х, 20Х и один из следующих материалов: фосфористую бронзу, чугун, композиционный материал на основе графита, пластмассу. В настоящее время наиболее часто используется пара трения сталь – композиционный материал на основе графита АГ-1500Б83, АПГ-Б83, которые имеют наименьший коэффициент трения и могут работать без смазки.

Рисунок 18 – Сальник компрессора П80

1-неподвижное металлографитовое кольцо; 2-вращающееся с валом (подвижное) стальное кольцо; 3,9-штифты; 4-крышка сальника; 5-шарик; 6-нажимное кольцо; 7-резиновое кольцо; 8-прокладка; 10-пружина;11-ведущее кольцо (обойма).

Системы смазки компрессора

Смазка компрессора необходима для снижения коэффициента трения и отвода теплоты от кинематических пар. Смазка уменьшает износ и нагрев движущихся частей компрессора, снижает расход потребляемой энергии, а также создает дополнительную плотность в сальниках, поршневых кольцах и клапанах.

Для смазки бескрейцкопфных компрессоров, работающих на фреоне, используются масла ХФ, ХС, ХМ и др. Аммиачные компрессоры смазываются маслом марок ХА. В крейцкопфных компрессорах для смазки открытого кривошипно-шатунного механизма применяется масло “Индустриальное-45” или машинное — марки СУ.

В современных холодильных поршневых компрессорах применяют различные системы смазки — разбрызгиванием (барботажная смазка), принудительная и комбинированная.

Смазку разбрызгиванием применяют обычно в малых компрессорах. В них часть нижних головок шатунов или противовесов погружена в масляную ванну картера. При вращении коленчатого вала масло разбрызгивается по всему внутреннему объему компрессора, смазывается тем самым все поверхности трения.

В компрессорах большой производительности для смазки трущихся поверхностей применяется принудительная смазка с помощью масляного насоса, который приводится в движение от коленчатого вала. Масло насосом подается в полость сальника, а оттуда по специальным отверстиям в коленчатом вале направляется к шатунным шейкам (рисунок 19).

Рисунок 19 – Принудительная система смазки поршневого компрессора.

1-масляный насос; 2-всасывающая масляная трубка; 3-нагнетательная масляная трубка; 4-фильтр грубой очистки масла; 5-фильтр тонкой очистки масла; 6-жидкое смазочное масло; 7-масляные каналы коленчатого вала; 8-входное отверстие коленчатого вала; 9-выходные отверстия в шатунных шейках.

Для смазки втулки верхней головки шатуна и поршневого пальца предусматриваются специальные сверления в стержне шатуна или отдельные трубки, через которые масло поступает от шатунной шейки коленчатого вала. В качестве масляных насосов используются центробежные, шестеренчатые, ротационные или плунжерные насосы, приводимые в действие от коленчатого вала, через зубчатую передачу.

Комбинированная система смазки используется в компрессорах средней производительности и в некоторых крупных компрессорах. Здесь кривошипно-шатунный механизм смазывается принудительно от масляного насоса, а шатунно-поршневая группа и стенки цилиндра смазываются за счет масляного тумана.

Схема принудительной подачи масла от шестеренчатого насоса к нижним головкам шатунов, через сверления в коленчатом валу показана на рис.19.

В крейцкопфных компрессорах смазку кривошипного механизма производят от масляного насоса, а зеркало цилиндров, поверхности трения поршней и сальники штоков — многоплунжерными дубликаторами. Дубликаторы и насосы приводятся в действие индивидуальными электроприводами.

Марка компрессоров

Каждому типоразмеру компрессоров соответствует свое определенное обозначение-марка компрессора.

В марку, согласно ГОСТам, входит буква, обозначающая холодильный агент, расположение цилиндров, степень герметичности компрессора, число ступеней сжатия, температурный режим работы, стандартная холодопроизводительность и др. Холодильный агент в марке обозначается начальной буквой его названия: аммиак-А; фреон-Ф и т.д. Направление осей цилиндров показывается буквами В, О, У, УУ, что соответствует обозначению:

В— вертикальный,О— оппозитный, У— Vобразный, УУ— веерообразный.

Буквы Г и БС показывают, что компрессор герметичный (Г) или бессальниковый (БС), сальниковый компрессор буквой не обозначают. Режим работы герметичных компрессоров показывается: буквой В-высокотемпературный, С-среднетемпературный и Н-низкотемпературный. После буквенных обозначений в конце марки пишется число, показывающее холодопроизводительность компрессора при стандартном температурном режиме. За цифрами могут быть буквы РЭ, означающие, что компрессор с электромагнитным регулированием производительности.нце марки пишется чисый, С-среднетемпературный и Н-низкотемпературный.

Что делать при поломке?

  • Разорвался маслопровод – придется попотеть и исправить маслопровод.
  • Произошло повреждение перепускного клапана масляного насоса – чинить его нет смысла, надо купить новый.
  • Отсутствует масло – влить фильтрованное масло обязательно той же марки, что уже есть в картере.
  • Засорилась сетка, в функционал которой входит прием смазки в масляном насосе – как только компрессор остановится, приемную сетку нужно снять, почистить и установить назад.
  • При засорении фильтра для смазочных материалов его достаточно просто почистить.
  • Износились шатунные е подшипники – их надо подтянуть, если не получается, то заменить вкладыши. Нужно помнить, что их следует подогнать по валу.
  • В масло попала вода – придется заменить масло, затем в обязательном порядке просушить систему.

На видео показан один из случаев ремонта

Принцип работы поршневого компрессора достаточно прост даже для того, что бы его оператором был человек без специальной технической подготовки. Легко поддающиеся ремонту, они при этом имеют большой рабочий ресурс. Устройства используются повсеместно – начиная от научных лабораторий и медицины, заканчивая полупрофессиональным строительством.

И
пока не придумано ничего лучшего, поршневые компрессоры остаются лидерами среди устройств, которые увеличивают давление газов и жидкостей.

Устройство и принцип работы компрессора

Воздушные компрессоры – это оборудование, которое работает на сжатом воздухе и подает его к другим пневматическим установкам и инструменту.


Чтобы выбрать правильно воздушный компрессор, нужно учитывать разновидность работ, для которых он будет использоваться, особенности конструкции агрегата, а также технические свойства оборудования.

Современные компрессоры делят сегодня на несколько категорий, а самыми востребованными среди пользователей, являются поршневые и винтовые агрегаты. Все компрессорные установки имеют как похожие конструктивные элементы, так и индивидуальные, за счет чего покупатели выбирают компрессоры, с учетом потребностей.

Устройство винтового компрессора 

Винтовые компрессоры востребованы в промышленности, потому что этому типу оборудования присущи особые характеристики. Специальный винтовой блок, в конструкции которого находятся 2 ротора, ведущего и ведомого, представляют собой главный элемент агрегатов. 

При эксплуатации, воздух, проходящий через фильтр и клапан, поступает в центральный блок, где смешивается с маслом, за счет чего устраняются воздушные пузырьки.

После этого, воздушно-масляная смесь подается в пневматический отсек и дальше в специальный сепаратор, где происходит отделение масла, а чистый сжатый воздух подается уже непосредственно в пневматическое оборудование.

Зубья двух роторов находятся внутри компрессора в зацеплении, а полости создают объем, куда поступает воздух во время винтового вращения. Роторы вращаются в противоположных направлениях, за счет чего уменьшается объем и повышается уровень нагнетания рабочего давления.

Благодаря такой конструкции винтового компрессора, обеспечивается повышенная эффективность, постоянная подача сжатой воздушной смеси и долговечность использования, независимо от интенсивности эксплуатации.

Устройство поршневого компрессора

Основное отличие поршневой компрессорной установки от винтовой, заключается в упрощенном принципе работы.

С учетом индивидуальных функций, элементы поршневого компрессора, делят на несколько основных групп: 

  • Цилиндровая
  • Поршневая
  • Регулирующая
  • Смазочная
  • Механизмы движения
  • Охлаждающая
  • Детали и крепежи для стационарной установки компрессора

Корпус поршневого агрегата изготавливают из чугуна, алюминия и других сплавов, а в конструкции встроены вертикальные или горизонтальные цилиндры.

Главными элементами оборудования являются 1 поршень и 2 клапана, обеспечивающие нагнетание и всасывание. Во время движения поршня, его поступательные движения обеспечивают эффективное всасывание чистого воздуха, а за счет возвратных он сжимается. При повышении давления, клапан закрывается и сжатый воздух подается в пневматическое оборудование.

Конструкция любой модели поршневого компрессора, выделяется простыми, но довольно эффективными эксплуатационными свойствами и характеристиками, за счет чего оборудование востребовано на производстве и масштабных строительных проектах. Такие установки выбирают не только крупные строительные организации, но и частные пользователи, использующие для бытовых нужд различные типы пневматического инструмента и оборудования.

Ознакомиться с ассортиментом компрессоров можно по ссылке

поршневой компрессор. Как это работает, использование, плюсы и минусы.

Вы можете видеть поршневые компрессоры повсюду, в стоматологической клинике (для работы крошечных инструментов), в автомобильных гаражах, мастерских, малярных мастерских и т. д. Поршневой компрессор — это экономичный способ получить сжатый воздух для работы своих инструментов/приборов. .

Поршневой компрессор может использоваться для сжатия различных газов в разных отраслях промышленности, однако для простоты мы рассмотрим здесь «поршневой воздушный компрессор», чтобы объяснить некоторые понятия.

В этой статье мы объясним вам, как работают поршневые компрессоры, различные типы поршневых компрессоров, типы клапанов, основные плюсы и минусы поршневых компрессоров и области применения поршневых компрессоров.

Что такое поршневой компрессор?


Поршневой компрессор имеет поршень, который перемещается вверх и вниз в цилиндре, всасывая воздух или газ при низком/атмосферном давлении и выталкивая их из нагнетательного клапана при повышенном давлении.Поршень приводится в движение коленчатым валом либо непосредственно через шатун, либо коленчатый вал приводит в движение крейцкопф через шатун, а крейцкопф перемещает поршень через поршневой шток.

Коленчатый вал может приводиться в движение электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. Использование двигателя внутреннего сгорания делает компрессор портативным.

Поршневые компрессоры называются поршневыми компрессорами, поскольку они выпускают постоянное количество газа за ход с фиксированной скоростью.Может быть более одного поршня/цилиндра. Конструкция поршневого компрессора напоминает двигатель вашего мотоцикла или автомобиля.

Поршневые компрессоры предпочтительны из-за высокой степени сжатия (соотношения давления газа на нагнетательном и всасывающем клапанах), сравнительно небольшого расхода и сухого газа.

Как работают поршневые компрессоры?

Конструкция поршневого компрессора аналогична двигателю вашего мотоцикла или автомобиля. Вместимость цилиндра поршневого компрессора обратно пропорциональна абсолютной температуре газа на входе клапана.Чем холоднее газ, тем больший объем поступает в цилиндр.

Положение поршня в его крайнем верхнем положении называется «Верхней мертвой точкой ( ВМТ )», а положение поршня в его крайнем нижнем положении называется «Нижней мертвой точкой ( НМТ )».

Зазорный карман: Когда поршень находится в ВМТ, между верхней частью поршня и внутренней поверхностью головки цилиндров будет зазор. Функция зазора в поршневом компрессоре состоит в том, чтобы избежать удара поршня о головку блока цилиндров.

Поршневой компрессор имеет два клапана в верхней части цилиндра, и клапаны находятся в закрытом состоянии из-за усилия пружины. Клапан пропускает поток только в одном направлении .

Всасывающий (впускной) клапан позволяет воздуху поступать в цилиндр, а выпускной (выпускной) клапан позволяет воздуху выходить из цилиндра. В зависимости от сжимаемого газа входная линия может иметь аксессуары, включая воздушный фильтр, если сжимаемым газом является воздух.

Когда поршень перемещается от ВМТ к НМТ, давление в цилиндре падает ниже атмосферного, и из-за разницы давлений на всасывающем клапане всасывающий клапан преодолевает усилие пружины и открывается, пропуская воздух в цилиндр.Если газ представляет собой воздух, он поступает в цилиндр при атмосферном давлении через воздушный фильтр.

Поршень теперь движется от НМТ к ВМТ, воздух медленно сжимается (давление газа будет увеличиваться при приложении силы для уменьшения его объема), всасывающий клапан закрывается, и когда поршень приближается к ВМТ, давление воздуха / газа достаточно, чтобы преодолеть усилие пружины выпускного клапана, и, следовательно, выпускной клапан открывается, чтобы позволить воздуху / газу выйти из цилиндра при повышенном давлении.Цилиндр становится пустым, выпускной клапан закрывается, и поршень движется к НМТ.

Выпускной клапан подсоединяется к трубе, а сжатый воздух или газ можно либо использовать напрямую, либо хранить в резервуаре для последующего использования.

Детали поршневого компрессора

Основными частями поршневого компрессора являются цилиндр, поршень, поршневые кольца, шатун, всасывающий и нагнетательный клапаны, а также коленчатый вал. Рассмотрим подробно каждый из этих пунктов.

Поршень

Вы видели функцию поршня в предыдущих абзацах. Поршень приводится либо непосредственно коленчатым валом через шатун, либо через крейцкопф и поршневой шток.

Обычный материал для поршня — чугун. Поршни меньшего размера изготавливаются из цельного чугуна, а большие поршни (диаметром более 7ʺ) выполнены полыми. Поршни из углеродного материала используются для сжатия газов, где нежелательно присутствие смазочного масла (например, кислорода).

Поршень снабжен сменными поршневыми кольцами. При работе поршневого компрессора поршень нагревается и расширяется, поэтому между цилиндром и поршнем должен сохраняться достаточный зазор.

Поршневые кольца

Поршневые кольца

предназначены для обеспечения уплотнения между цилиндром и поршнем и минимизации утечек. Поршневые кольца обычно изготавливаются с зазором или могут состоять из нескольких сегментов. Поршневое кольцо с зазором выдвигается и расширяется при нагревании.

Используются поршневые кольца из таких материалов, как чугун, бронза, тефлон, а иногда также используются чугунные кольца с тефлоновым или баббитовым поясом. быть из тефлона). Поршневые кольца уменьшают или минимизируют утечку газа между поршнем и гильзой цилиндра (или цилиндром).

Цилиндр

Баллон соединен с всасывающим и нагнетательным клапаном и обеспечивает всасывание и сжатие газа.Из-за сжатия газа и непрерывного движения поршня внутри цилиндра выделяется тепло, что ограничивает максимальное давление сжатого газа. Ваш поршневой компрессор обычно имеет систему охлаждения цилиндра.

Материал баллона зависит от рабочего давления. Чугун является обычным выбором для давления до 1000 фунтов на квадратный дюйм, а чугун с шаровидным графитом — от 1000 до 1500 фунтов на квадратный дюйм. Литая сталь и кованая сталь используются для давления выше 1500 фунтов на квадратный дюйм.

Для увеличения срока службы цилиндра в цилиндр запрессованы сменные гильзы цилиндров.Однако фиксация гильзы цилиндра снижает эффект охлаждения рубашки и уменьшает объем цилиндра (и, следовательно, мощность).

Износоустойчивость трущихся друг о друга деталей, т.е. цилиндровые и поршневые кольца, уплотнительные кольца и т. д. является важным фактором при выборе материала.

Головка цилиндра и головка кривошипа : Концы цилиндра поршневого компрессора имеют головки цилиндров и головку кривошипа. Верхняя головка цилиндра может иметь жидкостную рубашку для охлаждения цилиндра.

Соединительный стержень

Обычно изготавливается из стальной поковки и соединяет поршень или крейцкопф с коленчатым валом.

Траверса

Если у вас поршневой компрессор меньшей производительности, вы можете видеть, что поршень напрямую связан с коленчатым валом шатуном. Однако такое расположение создает боковую силу на поршень (из-за движения шатуна). Эту боковую силу можно допустить, если ваш поршневой компрессор небольшой, однако в случае компрессора большего размера эта сила может вызвать сильный износ поршня и увеличить общее трение внутри двигателя.

Чтобы решить вышеуказанные проблемы, между ними вводится траверса. Крейцкопф представляет собой проточенную отливку, скользящую между направляющими; крейцкопф соединен с коленчатым валом через шатун и преобразует вращательное движение коленчатого вала в возвратно-поступательное движение. Другой конец крейцкопфа соединен с поршнем (через шток поршня) и заставляет поршень совершать возвратно-поступательное движение.

Коленчатый вал

Коленчатый вал компрессора изготовлен из стальной поковки.Он приводится в действие электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания и преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное движение. Коленчатый вал будет иметь противовесы для поддержания его динамической балансировки из-за эксцентричного движения и вращения в подшипниках скольжения. Маховик установлен на другом конце коленчатого вала для обеспечения механического преимущества, а также помогает ручному перемещению поршня (когда двигатель отсоединен) во время работ по техническому обслуживанию.

По сравнению с другими типами компрессоров поршневые компрессоры работают с относительно низкой частотой вращения, а привод может быть как ременным, так и прямым.Между электродвигателем и поршневым компрессором может быть установлен контроллер привода с регулируемой скоростью.

Распорка

Распорка отделяет цилиндр поршневого компрессора от рамы компрессора.

Клапаны

В поршневых компрессорах имеется два типа клапанов: всасывающий клапан и нагнетательный клапан.

  • Всасывающий (впускной) клапан: Через этот клапан в цилиндр поступает газ или воздух.
  • Выпускной (выпускной) клапан: Через этот клапан выпускается газ или воздух.

Всасывающие и выпускные клапаны являются подпружиненными односторонними клапанами, т.е. всасывающий клапан пропускает газ в цилиндр, а не наоборот, а выпускной клапан пропускает только сжатый газ из цилиндра.

Смазка компрессора

Поршневой компрессор имеет много движущихся частей, а именно. поршень движется в цилиндре, поршень соединен с коленчатым валом через шатун для перемещения вверх и вниз и т. д. и все они нуждаются в смазке.Как правило, они смазываются маслом и могут смазываться разбрызгиванием или с помощью масляного насоса.

Поршневой компрессор со смазкой под давлением обычно имеет повышенный или непрерывный рабочий цикл, и насос нагнетает масло в шатун для смазки всех основных частей компрессора. Смазочное масло помогает уменьшить трение и выделение тепла.

Прочие основные части поршневого компрессора:

  1. Трубы: Это трубы, соединяющие нагнетание компрессора с точкой использования сжатого газа или ресивером, в котором временно хранится сжатый газ перед его потреблением (например, ресивер в поршневом воздушном компрессоре).
  2. Реле давления: Определяет пределы давления отсечки поршневого компрессора и посылает сигнал в электрическую цепь, чтобы отключить или восстановить подачу электрического тока в электродвигатель
  3. Разгрузочный клапан: Разгрузочный клапан обеспечивает плавный перезапуск компрессора.

Как выбрать поршневой компрессор?

Если вы хотите приобрести поршневой компрессор, скажем, для сжатого воздуха, вот ключевые моменты, которые вы должны указать

  • Мощность двигателя (л.с.)
  • Номинальное давление в фунтах на квадратный дюйм или бар (фунтов на квадратный дюйм и 1 бар = 14.5 фунтов на квадратный дюйм)
  • Расход газа (может быть в LPM (литры в минуту) или CFM (кубические футы в минуту) и 1 LPM = 0,0353 CFT) и
  • Емкость накопительного бака, если вам нужен накопительный бак, подключенный к компрессору.

CFM/LPM — это объем воздуха, подаваемый компрессором на выпускной клапан, а PSI/Bar — это мера давления воздуха.

Например; Вы можете сказать: « Мне нужен поршневой воздушный компрессор, который подает 10 CFM воздуха (объем) при 90 PSI (сила воздуха) »

Рабочий цикл

Рабочий цикл — еще один важный фактор, который необходимо учитывать при выборе поршневого компрессора.Рабочий цикл указывает время, в течение которого компрессор может работать непрерывно, после чего он должен охлаждаться в течение фиксированного времени. Поршневой компрессор может иметь рабочий цикл 100 % (вы можете использовать его непрерывно) или переменный рабочий цикл (например, рабочий цикл 70 % означает, что в одночасовом цикле вы можете запустить компрессор в течение 42 минут с последующим охлаждением). период 18 минут).

Типы поршневых компрессоров

В зависимости от количества ступеней поршневые компрессоры можно разделить на три.

  • Одноступенчатые компрессоры
  • Двухступенчатые компрессоры и
  • Многоступенчатые компрессоры

Другой способ классификации компрессоров — по циклу сжатия. Под этим у нас есть,

  • Компрессор одностороннего действия и
  • Компрессоры двойного действия.

Другим вариантом является компрессор диафрагменного или мембранного типа, обеспечивающий сжатие без утечек.

Подробное объяснение всех этих вариантов можно найти в следующей части этого руководства; Типы поршневых компрессоров.

Основные плюсы и минусы

Ниже приведены некоторые из основных преимуществ поршневых компрессоров по сравнению с другими типами.

Преимущества поршневого компрессора

  • Первоначальные инвестиции в поршневой компрессор меньше по сравнению с другими типами компрессоров.
  • Поршневые компрессоры хороши для применений, где использование прерывистое (не непрерывное).
  • Поршневые воздушные компрессоры можно сделать компактными и портативными, подключить их к автомобильному аккумулятору и использовать для накачивания спущенной шины.
  • Конструкция поршневого компрессора проста, а техническое обслуживание сравнительно легко.
  • Несмотря на то, что количество деталей в поршневом компрессоре больше, запчасти относительно дешевы.
  • Возможен выбор поршневого компрессора с приводом от электродвигателя (подходит для мастерской или гаража, где доступно питание от сети) или от двигателя внутреннего сгорания (подходит для полевых работ, где питание от сети отсутствует).
  • Поршневые компрессоры подходят для работы под высоким давлением.

Недостатки поршневого компрессора

  • Высокий уровень вибрации и шума, приходится размещать в отдельном помещении с хорошим фундаментом.
  • Высокая температура сжатого воздуха на выпускном клапане.
  • Время простоя на техническое обслуживание может быть большим, так как количество быстроизнашивающихся деталей больше.

Применение поршневых компрессоров

  • Поршневой компрессор может сжимать широкий спектр газов, а именно.хладагент, водород, природный газ и т. д., и находит свое применение в различных отраслях промышленности.
  • Поршневые компрессоры используются для сжатия (i) кислорода, водорода, азота и т. д. в химической промышленности (ii) углеводородов на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах и (iii) сухих газов, где требуется высокая степень сжатия.
  • Воздушные поршневые компрессоры используются в мастерских для запуска пневматического оборудования, а именно. отрезные круги, шлифовальные круги, полировальные круги, инструменты для зачистки, сверла и т. д.
  • Поршневые воздушные компрессоры используются для приведения в действие пневматических инструментов, таких как гаечные ключи или накачка шин, в автомобильном гараже, а также для приведения в действие распылительного пистолета в малярном гараже.
  • Поршневые компрессоры используются для сжатия охлаждающего газа в холодильной системе.
  • Поршневые воздушные компрессоры можно сделать компактными и портативными, подключить их к автомобильному аккумулятору и использовать для накачивания спущенной шины.
  • Многие любители предпочитают иметь один поршневой воздушный компрессор в своем хобби-магазине или гараже, так как он имеет множество применений.

Заключение

Поршневые компрессоры очень универсальны, полезны и не сильно жмут ваш карман. Они очень полезны в вашем домашнем гараже, а также в коммерческих мастерских и на фабриках.

Поршневые компрессоры: методы запуска и контроля производительности — химическая инженерия

Существуют две основные причины, по которым используется регулирование производительности компрессора. Наиболее распространенной причиной является регулировка потока всасывания в соответствии с потребностями процесса. Вторая причина – экономия энергии.Как правило, регулирование производительности определяется давлением нагнетания компрессора. Методы управления производительностью компрессора используются для поддержания требуемой производительности при переменных условиях процесса [ 1 ].

В этой статье подробно представлены методы управления производительностью поршневых компрессоров. Этими методами являются байпасная рециркуляция, разгрузочные клапаны, зазорные карманы, бесступенчатые клапаны и приводы с регулируемой скоростью. Представлены преимущества и недостатки каждого метода, а также области их применения.

Кроме того, описаны вспомогательные устройства и комплекты, используемые в переходных режимах (а именно, при запуске, останове и обслуживании) и при нормальной работе. Объяснены валоповоротные устройства (шестерни), системы гидроподъёма, системы смазки рамы и системы смазки цилиндров. Наконец, представлена ​​рекомендуемая процедура пуска и останова поршневого компрессора в одиночной и параллельной работе, а также некоторые основные моменты, которые должны учитывать операторы установки.

 

Методы контроля производительности

Управление байпасом. Как следует из названия, этот метод управления использует внешний байпас вокруг компрессора для рециркуляции газа с выхода компрессора на вход или в атмосферу в случае воздушного компрессора. Точка отбора байпаса должна быть после теплообменника, чтобы охлажденный газ возвращался на всасывание. Если на выходе нет теплообменника, байпас должен разветвляться на всасывающую линию перед теплообменником.

В качестве альтернативы на байпасной линии может быть установлен охладитель. В любом случае байпас должен подсоединяться перед всасывающим патрубком, чтобы любой конденсат, возникающий в результате расширения, не мог попасть в компрессор. Байпасное управление предпочтительнее других методов управления из-за его плавности, простоты и низких первоначальных затрат. Однако это неэффективно, поскольку избыточная производительность компрессора распространяется через регулирующий клапан в линии рециркуляции. По этой причине этот метод обычно сопровождается использованием разгрузочных устройств впускных клапанов или зазоров, которые снижают производительность компрессора дискретными заранее определенными шагами [ 1–5 ].

В многоступенчатых компрессорах может использоваться байпас вокруг первой ступени или частичный байпас. Из-за уменьшения давления нагнетания абсолютная потребляемая мощность будет таким образом уменьшена, хотя массовый расход увеличится, как показано в уравнениях (1) и (2).

 

 

 

 

( 1 )

 

 

 

 

 

( 2 )

 

 

Где:

Вт = мощность компрессора

м = Номинальный массовый расход

M w = молекулярная масса газа

p 2 /p 1 = Коэффициент сжатия

K = Коэффициент удельной теплоемкости газа

T в = температура газа на входе

PD = Рабочий объем поршня компрессора

Q = Расход компрессора

C = Объем зазора компрессора

R = постоянная идеального газа

Следует помнить, что снижение расхода на второй ступени вызывает падение всех межступенчатых давлений и, следовательно, может привести к чрезмерно высоким перепадам давления и температурам нагнетания на последующих ступенях.Более того, такое смещение давления может вызвать перегрузку на последней ступени. Таким образом, должно быть ограничение на максимальный перепускаемый поток в многоступенчатом оборудовании. Минимальная мощность, которую можно получить, зависит от количества ступеней сжатия.

Чем больше ступеней используется для данной общей степени сжатия, тем шире достижимый диапазон регулирования.

Разгрузчики впускных клапанов. Клапанные разгрузчики представляют собой механизмы, удерживаемые открытыми или перепускающие один или несколько впускных клапанов цилиндров на каждом конце цилиндров двойного действия.Это обеспечивает полную разгрузку одного или обоих концов цилиндра. Для одноцилиндровой ступени компрессора клапанные разгрузчики могут обеспечить трехступенчатую разгрузку, обеспечивающую номинальную производительность цилиндра 100, 50 и 0%; и двухступенчатая разгрузка, обеспечивающая вместимость цилиндров 100 и 0%. Таким образом, учитывая наличие двух цилиндров на компрессор, производительность можно регулировать в пять ступеней: 100, 75, 50, 25 и 0%.

Трехступенчатое (100, 50 и 0%) регулирование производительности используется на некоторых машинах общего назначения, таких как воздушные компрессоры.Этот способ управления требует более циклического срабатывания разгрузчиков, чем пятиступенчатое управление. Поэтому трехступенчатое управление более вредно для узлов машин, особенно для клапанов.

Стандарт

API 618 [ 6 ] вводит три типа разгрузочных устройств: пальцевое, штекерное и портовое. Разгрузчик пальчикового типа не рекомендуется использовать, если подходят другие типы. Разгрузочные устройства штекерного типа должны быть установлены на дополнительных всасывающих патрубках. Необходимо предусмотреть минимальное количество ступеней разгрузочного клапана, чтобы максимизировать надежность компрессора.

Разгрузочные устройства должны иметь пневматический привод с помощью приборного воздуха и быть оборудованы индикацией позиционера. Привод разгрузчика также должен быть рассчитан на работу при минимальном давлении воздуха. Порты продувки азотом должны быть предусмотрены для всех типов. Набивка штока разгрузочного устройства должна быть снабжена фонарным кольцом и соединением с азотом для продувки газа утечки. Все продувочные и вентиляционные соединения должны подсоединяться к одному продувочному и вентиляционному соединению. Все линии к разгрузочным устройствам и от них должны быть изготовлены из нержавеющей стали AISI 316 L [ 6, 7 ].

Следует отметить, что существуют некоторые ограничения на размер привода при давлении всасывания выше 70 бар изб.

Прозрачные карманы. Рабочий объем цилиндра можно уменьшить за счет увеличения рабочего объема цилиндра; это делается с помощью зазорного кармана. Есть два типа карманов: фиксированные и переменные. Открытие кармана уменьшает объемный поток на входе в цилиндры за счет удержания дополнительного газа в большем объеме зазора в конце хода поршня.Следовательно, регулировка потока через зазор часто применяется только к головной части, что приводит к максимальному снижению производительности головной части на 50–60% и снижению общей производительности цилиндра двойного действия на 25–30% [ 8 ]. .

Клапанные разгрузчики

в сочетании с зазорами могут обеспечить пятиступенчатую разгрузку, обеспечивающую номинальную производительность цилиндра 100, 75, 50, 25 и 0% в компрессоре только с одним цилиндром. Это означает, что 75 % пропускной способности достигается за счет открытия зазора в головке, 50 % нагрузки за счет использования разгрузочного устройства клапана со стороны кривошипа, 25 % нагрузки за счет одновременного использования разгрузочного устройства затвора со стороны кривошипа и зазора в головке и Нулевая нагрузка достигается за счет активации разгрузочных клапанов на обоих концах цилиндра.

При степени сжатия ниже 1,7 объем кармана становится очень большим по отношению к размеру цилиндра, поэтому его не следует использовать в этом случае [ 2 ].

Пространственные карманы могут быть организованы для локального ручного управления, ручного/пневматического управления или автоматического/пневматического управления. Однако предпочтительным является автоматический/пневматический тип.

Использование зазоров обычно ограничивается услугами с давлением на входе в баллон менее 70 бар изб.

Бесступенчатая регулировка производительности. Система бесступенчатого регулирования производительности, известная как управление обратным потоком, может обеспечить диапазон производительности примерно от 100 до 40 % от номинальной производительности; однако в последнее время стали возможными более высокие коэффициенты отклонения. В этой системе разгрузочное устройство установлено на каждом всасывающем клапане. При частичных нагрузках разгрузочное устройство не позволяет впускному клапану закрыться, когда поршень находится в положении нижней мертвой точки, а контролируемо задерживает закрытие. Следовательно, количество газа, которое можно регулировать, возвращается во впускной коллектор компрессора до начала сжатия.По мере того, как скорость поршня увеличивается в такте сжатия, он выталкивает газ в обратном потоке обратно через впускной клапан все быстрее и быстрее. Это создает все большую и большую силу сопротивления газа на тарелке впускного клапана, которая в конечном итоге преодолевает силу разгрузочного устройства и закрывает впускной клапан. Применение этого вида контроля требует экономического обоснования. Как правило, это не рекомендуется из-за ограничений точности работы и последствий усталости пластины и седла клапана [ 7 ].

Дроссель на входе. Этот метод управления производительностью не рекомендуется, поскольку давление ниже нормального давления на входе вызывает более высокие нагрузки на шток поршня и температуру нагнетания. Следовательно, диапазон массового расхода, который может быть безопасно достигнут в этом отношении, обычно слишком низок, чтобы соответствовать потребностям процесса.

Привод с регулируемой скоростью. Поршневые компрессоры обычно должны работать на постоянной скорости, чтобы избежать возбуждения крутильных, акустических и механических резонансов.При использовании приводов с регулируемой скоростью все оборудование должно быть спроектировано так, чтобы безопасно работать во всем диапазоне рабочих скоростей, включая скорость движения [ 6 ]. Приводы газовых двигателей, которые могут работать в диапазоне скоростей от 75 до 100%, используют метод переменной скорости для управления потоком. Работа ниже 75% обычно выполняется с помощью байпасного управления и разгрузочных устройств впускного клапана или зазорных карманов [ 9–12 ].

Выгрузка при запуске. Обычно требуются некоторые средства разгрузки для запуска, поскольку у приводов отсутствует достаточный крутящий момент для ускорения вращающихся частей поезда под действием объемных сжимающих нагрузок.Разгрузчики впускных клапанов и внешние байпасы — два наиболее часто используемых метода разгрузки при запуске. Машина должна иметь возможность запуска с рабочим давлением всасывания на каждой ступени. Система разгрузки может быть спроектирована для автоматического срабатывания при падении напряжения для обеспечения непрерывности работы, когда требуется автоматическое повторное ускорение компрессоров с электроприводом.
 

 

Режимы работы компрессора

Автоматический режим. В автоматическом (автоматическом) режиме работы компрессор обеспечивает потребность всех основных процессов, включая все случаи работы, предусмотренные паспортом оборудования.В некоторых случаях также требуется работа с азотом для пуско-наладочных работ, очистки, проверки автоматических функций и проверки герметичности другого оборудования. В этом режиме машина управляется автоматически. При изменении компрессионного газа значения уставки корректируются только для новых условий без изменения процедуры управления.

Режим обслуживания. В этом режиме, когда компрессор остановлен, все вспомогательные приводы (например, вспомогательный масляный насос, водяные насосы и перепускные клапаны) могут запускаться оператором вручную.

Режим выключения. В этом режиме все драйверы не работают, а функции ожидания отключены. Этот режим будет активирован только тогда, когда компрессор не работает; в противном случае выбор режима выключения не повлияет на работу компрессора.

Выбор режима между автоматическим, выключенным и обслуживанием осуществляется внутри распределенной системы управления (DCS). Компрессор снабжен несколькими локальными приборными щитами (ЛИБ) с датчиками давления, температуры, расхода и уровня технологического газа, смазочного масла и других коммуникаций (таких как вода, воздух и азот) при работе компрессора на всех режимах.Кроме того, LIB показывает, доступны ли локальные станции управления двигателями для локального пуска и останова вспомогательного оборудования в режиме обслуживания. Вспомогательные двигатели также имеют локальные станции управления двигателями, расположенные в пределах нескольких метров от соответствующего двигателя вспомогательного привода. Визуализация и управление работой компрессора обычно осуществляется из центральной диспетчерской (CCR).
 

 

Вспомогательные системы компрессора

Устройство гидродомкрата. Для больших поршневых компрессоров и двигателей производители рассматривают возможность добавления дополнительной системы к оборудованию, чтобы уменьшить пусковой момент в подшипниках в переходных условиях (запуск, останов или техническое обслуживание). С этой целью после смазочного насоса обычно добавляют один масляный насос. Подъемный масляный насос обеспечивает длительное существование масляной пленки между подшипниками и поверхностями шейки (вала) в момент начала вращения.

Запирающее устройство. Компрессор должен быть оснащен валоповоротным устройством (валоповоротным устройством), которое может быть ручным, электрическим или пневматическим. Это устройство используется только для обслуживания, когда компрессор остановлен. Для компрессоров с номинальной мощностью, равной или превышающей 750 кВт (1000 л.с.), и требуемым крутящим моментом, равным или превышающим 1600 Нм (1200 футо-фунтов), следует рассматривать либо электрический, либо пневматический тип. Валоповорот вручную можно осуществить, повернув маховик. Валоповоротное устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы силы газа, действующие на поршни, не могли заставить компрессор ни ускоряться, ни вращаться в обратном направлении.При включенном запирающем устройстве запуск компрессора [ 6 ] невозможен.

Ручные запирающие устройства должны иметь функцию блокировки, тогда как пневматические и электрические устройства должны иметь соответствующие предохранительные выключатели или меры для блокировки с главным приводом. Кроме того, пневматическая система должна быть оборудована входным фильтром и масленкой для подачи воздуха, а также четырехходовым регулирующим клапаном для работы в прямом или обратном направлении.

Валоповоротное устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы обеспечивать валоповорот над машиной под давлением при давлении всасывания.Перед запуском запирающего устройства необходимо запустить гидроподъем компрессора и главного двигателя, а также обеспечить минимальное давление.

Валоповоротное устройство работает с помощью локальной кнопки (вперед и назад) на местной панели рядом с двигателем. Мотор валопровода работает только пока нажата одна из кнопок; отпускание кнопки останавливает валоповоротное устройство и блокирует кривошипно-шатунный механизм. По окончании технического обслуживания остановленное валоповоротное устройство должно быть возвращено в положение «свободное вращение колеса», которое отображается в системе РСУ.

Система смазки рамы компрессора. Система смазки рамы находится под давлением с помощью двух масляных насосов с электрическим приводом. Один используется для нормальной работы (основной насос), а второй находится в резервном режиме в качестве вспомогательного насоса для необходимых условий. В соответствии с API 618 разрешен главный насос с приводом от коленчатого вала, но для больших машин каждый масляный насос должен быть отдельно оснащен электродвигателем.

В автоматическом режиме главный масляный насос должен быть запущен до запуска главного двигателя компрессора.Как правило, время предварительной смазки устанавливается примерно на одну минуту. По истечении времени предварительной смазки активируется и отображается на РСУ условие запуска «Время предварительной смазки истекло».

Если ни аварийный сигнал низкого давления смазочного масла, ни аварийный сигнал низкого давления смазочного масла не активированы, допускается запуск гидроподъемного насоса, а затем и главного двигателя. Во время нормальной работы компрессора резервный масляный насос должен находиться в автоматическом режиме и запускаться автоматически при срабатывании аварийного сигнала низкого давления масла на РСУ.

Если сигнал низкого давления масла длится дольше заданного времени (обычно 2 с), главный двигатель компрессора должен быть немедленно остановлен путем отключения (отключения).

Поскольку компрессор обычно останавливается, запускается дополнительная смазка; это означает, что насос смазочного масла будет продолжать работать как минимум примерно 2 мин. По истечении времени дополнительной смазки и выполнении обычной последовательности останова масляный насос может быть либо остановлен оператором, либо продолжать работать.Обратите внимание, что в режиме обслуживания масляный насос рамы можно запустить отдельно.

Кроме того, оператор может включить нагреватель масла, нажав кнопку в РСУ. Если нагреватель включен, температура масла для смазки рамы регулируется переключателем внутри нагревателя. Обратите внимание, что температура масла в картере не должна превышать 70°C (160°F).

Из соображений безопасности нагреватель заблокирован и должен выключаться при срабатывании функции низкого уровня масла.Следует отметить, что во время работы компрессора нагреватель всегда должен быть остановлен.

Система смазки цилиндра компрессора. Система смазки цилиндра находится под давлением с помощью многоплунжерных масляных насосов с электрическим приводом (плунжер на точку) или методом делительного блока. Однако использование системы разделительных блоков не рекомендуется из-за сложности и низкой надежности.

Система смазки цилиндров будет запущена локально, если уровень масла в баке цилиндра выполнен (выше нижнего уровня).

По истечении времени предварительной смазки (приблизительно 2 минуты) условие запуска компрессора «время предварительной смазки цилиндра истекло» выполняется и отображается в РСУ, и начинается время избыточной смазки. Общее время работы насосов смазки цилиндра без работы главного двигателя суммируется через время смазки цилиндра.

Главный двигатель компрессора должен быть запущен в течение времени избыточной смазки (примерно 5 минут), чтобы предотвратить скопление масла в цилиндре.

Если общее время избыточной смазки истекло, а главный двигатель все еще не работает, будет активирована блокировка запуска главного двигателя компрессора, и на РСУ появится аварийный сигнал «удалите масло, скопившееся в цилиндрах, перед повторным запуском».

Сброс аварийного сигнала времени чрезмерной смазки выполняется путем медленного вращения компрессора на несколько оборотов (обычно два или три) с помощью валоповоротного устройства для распределения накопленного смазочного масла по цилиндрам компрессора. В это время аварийный сигнал можно сбросить в DCS вручную.

Во время переборки или обслуживания цилиндра смазка цилиндра не должна включаться.

При нормальной остановке компрессора время дополнительной смазки начинается примерно на 2 минуты, после чего масляный насос цилиндра автоматически отключается. При нажатии кнопки аварийной остановки масляный насос цилиндра немедленно останавливается, и последующая смазка не выполняется. Насосы смазочного масла цилиндров должны работать при работающем главном двигателе компрессора. В случае низкого расхода в РСУ сработает аварийный сигнал, а в случае низкого расхода будет активировано действие по отключению компрессора.

Кроме того, оператор может включить нагреватель масла, нажав кнопку в РСУ. Если нагреватель включен, температура масла для смазки цилиндра регулируется переключателем внутри корпуса нагревателя. Тепловая плотность нагревателя должна быть ограничена 2,3 Вт/см 2 (15 Вт/дюйм 2 ). Термовыключатель предотвращает перегрев. Переключатель перегрева активирует сигнал тревоги и выключает нагреватель. Из соображений безопасности нагреватель заблокирован и должен выключаться при срабатывании функции низкого уровня масла.

Система водяного охлаждения компрессора. Минимальный расход охлаждающей воды на цилиндры и уплотнения является одним из допустимых условий запуска главного двигателя. Если во время нормальной работы обнаруживается низкий расход, в РСУ срабатывает аварийный сигнал. В замкнутом цикле охлаждения давление в системе создается двумя водяными насосами с электрическим приводом. Один насос используется для нормальной работы (основной насос), а второй находится в резервном режиме в качестве вспомогательного для необходимых условий.Чтобы компрессор мог запуститься, необходимо запустить главный водяной насос, чтобы обеспечить минимально необходимый расход охлаждающей воды. Вспомогательные водяные насосы могут быть запущены до тех пор, пока в РСУ активирована сигнализация давления воды или низкого расхода.

Система продувки главного двигателя. Система продувки главного двигателя является независимой рабочей системой. В драйверах EExp двигатель становится взрывозащищенным за счет повышения давления в его клетке. Двигатель главного привода следует запускать только в том случае, если он продувался воздухом в течение периода времени, указанного изготовителем двигателя.(Время продувки составляет приблизительно от 30 до 60 минут).
 

 

Подготовка перед запуском

Перед запуском компрессора необходимо выполнить следующие проверки и условия в полевых условиях:

Проверьте, открыты ли клапаны подачи охлаждающей воды (для промежуточных охладителей газовой и масляной систем). Кроме того, технические характеристики охлаждающей воды, такие как расход, температура и давление, должны быть проверены с расчетными условиями с помощью местных контрольно-измерительных приборов.Проверить уровень масла в баках; он должен быть выше минимального уровня на смотровом стекле.

Проверьте, готовы ли к работе системы смазочного масла и находятся ли ручные клапаны в правильном положении.

Дренажные клапаны всех технологических трубопроводов и сосудов (включая демпферы пульсаций, межступенчатые охладители и барабаны-сепараторы) должны быть проверены на наличие жидкости. При наличии жидкости ее следует слить. В противном случае жидкость попадет в цилиндр и повредит компрессор при запуске главного двигателя.

Проверьте наличие всех вспомогательных средств, включая воздух КИПиА, гидравлическое масло (для приведения в действие клапанов высокого давления) и азот для продувки уплотнений под давлением.

Двигатель главного привода следует запускать только в том случае, если он был продут и истекло время предварительной смазки кривошипно-шатунного механизма и цилиндра. Это следует учитывать при запуске компрессора.

Проверить работоспособность всех цепей напряжения и системы отключения.

Масляные насосы можно запускать при минимальной температуре окружающей среды, а компрессор только при температуре смазочного масла выше минимальной температуры, рекомендованной производителем (около 15°C).Следовательно, подогреватель смазки рамы и цилиндра и система обогрева должны быть включены (температура, допускающая пуск двигателей).

Компрессор должен быть перекрыт запорным устройством (на два-три оборота) для обеспечения отсутствия жидкости в цилиндрах.

Система блокировки запуска. Перед запуском компрессора несколько параметров (таких как уровень, давление, температура и расход) проверяются и сравниваются со значениями уставок, указанными изготовителем компрессора в списке уставок (списки уставок включают уставки всех приборов приборов с указанием сигналы тревоги или отключения).После этого DCS может передать разрешение на запуск компрессора, и будет выполнен следующий шаг. Обратите внимание, что блокировки только препятствуют продолжению последовательности пуска или прерывают последовательность пуска, если не выполнены все указанные условия; блокировки не являются сигналами отключения.

В зависимости от требований производителя и пользователя система блокировки может быть разной, но описанные ниже блокировки (аварийные состояния) рассматриваются в большинстве приложений. Аварийный сигнал – это автоматически генерируемый сигнал из нештатного состояния, не приводящий к отключению компрессора.

Последовательность запуска будет прервана, если возникнет сигнал тревоги. Другими словами, аварийный сигнал запрещает запуск машины, пока он активен. Аварийные сигналы и предупреждения не останавливают компрессор. Причины аварийных сигналов должны быть исследованы и немедленно устранены операторами, иначе они могут привести к отключению машины (отключению). Компрессор готов к запуску, если ни один из следующих аварийных сигналов не активен:

• Низкий уровень масла в баке

• Низкий уровень масла в баке цилиндра

• Низкое давление всасывания

• Высокое давление нагнетания

• Низкое давление продувки уплотнения

• Низкий расход смазочного масла в цилиндре

• Низкое давление масла в кривошипно-шатунном механизме

• Низкая температура масла в кривошипно-шатунном механизме

• Высокий перепад давления в масляном фильтре

• Перепускные клапаны над ступенями открыты

• Валоповоротное устройство находится в безопасном положении (валоповоротное устройство отключено)

• Высокий уровень в сепараторах

• Низкий расход в системе охлаждения компрессора

• Компрессор был заблокирован минимум на 1 мин (обязательно, если перед этим истекло время избыточной смазки цилиндра)

• Время предварительной смазки насоса смазочного масла коленчатого вала истекло

• Время предварительной смазки цилиндра истекло

Отключение — это нестандартное состояние, требующее немедленного автоматического отключения компрессора во избежание повреждения оборудования и персонала.Обратите внимание, что перед отключением в РСУ будет отображаться аварийный сигнал для предупреждения операторов. Последующие отключения запускают обычную процедуру останова в любой момент работы.

Компрессор готов к запуску, если ни одно из следующих условий отключения не активно. Последовательность запуска будет прервана, если произойдет отключение.

• Высокая температура всасываемого газа

• Высокая температура нагнетаемого газа

• Низкое низкое давление газа на стороне всасывания

• Высокий уровень в сепараторах

• Высокая температура коренного подшипника

• Высокая высокая вибрация на корпусе компрессора и штоке Падение низкого низкого давления масла в подшипниках на входе

• Низкий расход смазочного масла в цилиндрах

Последовательность запуска компрессора в автоматическом режиме. Что касается принципа управления компрессорным агрегатом, его можно запустить с DCS или LCS (местной станции управления). После запуска все функции будут выполняться через РСУ автоматически. Контроллеры перепускных клапанов должны быть активированы оператором после успешного завершения последовательности запуска компрессора. Чтобы процедура запуска компрессора считалась успешной, положение ручных клапанов должно быть следующим:

• Запорные клапаны всасывания газа открыты

• Запорные клапаны сброса газа открыты

• Продувочный клапан и выпускной клапан в безопасное место, факел и атмосферу закрыты

• Открыты регулирующие клапаны и запорный клапан на сливе сепаратора

• Запорные клапаны для приборов давления открыты

• Байпас дренажа сепаратора закрыт

• Клапаны слива сепаратора переведены в автоматический режим, и их соответствующие блокировки активированы

Предварительные условия для последовательности запуска следующие:

1.Все обогреватели, в том числе масляные и обогреватель моторного отсека, должны быть включены.

2. Должен быть доступен продувочный воздух. Если время продувки главного двигателя истекло, в РСУ отображается сообщение «окончание продувки».

3. Компрессор перекрыт. Для этого необходимо сначала перевести компрессор в режим обслуживания в РСУ, а оператор в полевых условиях должен вручную включить блокирующее устройство. Затем запускается масляный насос рамы, а затем (с задержкой) запускаются масляные насосы компрессора/мотора, так как работа запорного устройства возможна только до тех пор, пока не сработает сигнализация давления масла на входе гидродомкрата.В это время валоповорот должен быть включен с местного пульта нажатием двух кнопок для работы валоповоротного механизма по часовой стрелке и в обратном направлении. Следует отметить, что ни одна из сигнализаций времени предварительной смазки, низкой температуры масла или давления смазочного масла не должна активироваться. По истечении времени валоположения (примерно 5 минут) оператор должен отключить валоповоротное устройство и удалить масло.

4. Нет аварийного сигнала низкого расхода охлаждающей воды.

5. Нет сигнализации о низком уровне на межштатных сепараторах.

6. Отсутствует сигнализация низкого уровня масла в резервуарах.

7. Нет аварийного сигнала высокой температуры на главном двигателе.

Разрешение на запуск. На этом этапе запускается масляный насос рамы, а также запускаются подпорные насосы главного двигателя и компрессора, если время предварительной смазки, низкая температура масла и сигналы низкого давления не активны. Кроме того, должны быть выполнены следующие условия:

• Нет аварийного сигнала низкого давления всасывания

• Нет аварийного сигнала высокого давления нагнетания

• Блокирующее устройство в безопасном положении (отключено)

Далее запустится насос смазки цилиндра, если выполнены все предварительные условия.Это также запустит таймер предварительной смазки цилиндра. Если время предварительной смазки цилиндра истекло, условие запуска компрессора «время предварительной смазки цилиндра прошло» выполнено и будет отображаться в РСУ, а затем начинается время избыточной смазки. Таймер смазки цилиндра должен быть запрограммирован как накопительный таймер. Если он не сброшен, он будет накапливать общее время работы насоса смазки цилиндра, пока главный двигатель не работает до предела времени избыточной смазки.В течение этого временного диапазона допускается несколько запусков, если они находятся в пределах времени избыточной смазки.

Если время избыточной смазки истекло, а главный двигатель не работает, последовательность запуска будет отменена, а в РСУ появится сигнал об удалении скопившегося масла. Скопившееся масло в цилиндрах необходимо удалить, повернув валоповоротное устройство перед началом очередной последовательности запуска.

Поскольку запуск насоса смазки цилиндра является последним шагом в последовательности запуска перед запуском двигателя, влияние на эксплуатационную готовность установки сведено к минимуму.

Если главный двигатель запускается до истечения времени избыточной смазки, нагреватели моторного отсека и нагреватели смазочного масла останавливаются одновременно. Кроме того, примерно на 2 минуты отключение по низкому давлению на всасывании компрессора будет отменено, чтобы обеспечить стабильное состояние без отключения машины. После этого переопределенная функция будет деактивирована.

Подкачивающий масляный насос будет остановлен через 1 мин после успешного запуска компрессора. В этом положении компрессор теперь работает без нагрузки.Чтобы получить желаемое давление нагнетания для каждой ступени, настройка перепускного клапана должна выполняться вручную. С этой целью перепускной клапан первой ступени должен автоматически контролировать давление всасывания. Обратите внимание, что возможность автоматического управления всеми перепускными клапанами будет деактивирована во время запуска. В это время постепенно закрывайте нагнетание второй ступени в перепускной клапан нагнетания первой ступени, пока не будет достигнуто требуемое давление нагнетания второй ступени. На последнем этапе желаемое давление достигается путем закрытия запорного клапана нагнетания.Таким образом, положение хода предыдущих перепускных клапанов медленно регулируется для регулирования давления между каждой ступенью. Таким образом, компрессор постоянно работает с производительностью 0 %, а положение перепускного клапана установлено на производительность 0 % (или диапазон регулирования 100 %). Очень важно закрывать перепускные клапаны медленно и постепенно, чтобы стабилизировать условия и предотвратить превышение давления нагнетания.

Обратите внимание, что в компрессорах, которые запускаются только методом байпаса, процедура запуска выполняется с полностью открытыми байпасными клапанами.Если также имеется разгрузочный клапан, перепускные клапаны полностью закрыты, а разгрузочные устройства открывают впускные клапаны до тех пор, пока компрессор не достигнет номинальной скорости при 0% производительности. Из-за повышения температуры всасывающего клапана в этом состоянии компрессор обычно работает максимум от 5 до 10 минут.

После этого шаг производительности увеличивают загрузкой каждой камеры цилиндра в последовательности, указанной в таблице 1 для компрессора с двумя цилиндрами двустороннего действия (ГЭ = головка цилиндра, CE = картер цилиндра).

Таблица 1. Последовательность загрузки компрессора с двумя цилиндрами двустороннего действия
Для нагрузки 0 % (X = загружен; 0 = не загружен)
  Цилиндр А Цилиндр В
Время (мин) ОН СЕ СЕ ОН
Максимум (5-10 мин) 0 0 0 0
Для нагрузки 25 % (X = загружено):
  Цилиндр А Цилиндр В
  ОН СЕ СЕ ОН
0 х 0 0 0
5 0 х 0 0
10 0 0 х 0
15 0 0 0 х
20 Возврат к 0 Мин.
Для 50% нагрузки (X = Нагружено):
  Цилиндр А Цилиндр В
Время (мин) ОН СЕ СЕ ОН
0 х 0 х 0
5 0 х 0 х
10 Возврат к 0 Мин.
Для нагрузки 75 % (X = загружено):
  Цилиндр А Цилиндр В
Время (мин) ОН СЕ СЕ ОН
0 х х х 0
5 0 х х х
10 х х 0 х
15 х 0 х х
20 Возврат к 0 Мин.
Для 0% нагрузки (X = Нагружен):
  Цилиндр А Цилиндр В
  ОН СЕ СЕ ОН
Без ограничений х х х х

По истечении определенного периода времени (настраивается от 5 до 15 минут) на каждом этапе работы активация электромагнитного клапана на разгрузочных устройствах будет автоматически переключаться.Это переключение предотвращает повышение температуры всасывающего клапана. Более того, если в заявке на покупку указано, что компрессор должен работать с производительностью 0% в течение длительного времени, компрессор должен работать с ступенчатой ​​производительностью 25%, а затем общий поток рециркулируется байпасным клапаном. Из-за дисбаланса минимальная нагрузка на каждую ступень может быть увеличена до 50%. Обратите внимание, что механическая стабильность компрессора должна иметь приоритет над потреблением энергии.
 

Перепускные клапаны

В этом разделе мы исследуем процедуру регулирования производительности поршневого компрессора с перепускными клапанами в два этапа.Как правило, каждая ступень управляется одним байпасным клапаном, который не зависит от других байпасных клапанов, но уставки клапанов настраиваются вместе и окончательно устанавливаются во время ввода компрессора в эксплуатацию. Согласно рекомендации API, максимальная прогнозируемая температура нагнетания на каждой ступени не должна превышать 150°C (300°F). Это ограничение применяется ко всем указанным условиям эксплуатации и нагрузки. Однако в реальных условиях производители компрессоров уменьшают это ограничение до 135°C (275°F).

Для контроля температуры нагнетания, коэффициента давления или дифференциального давления является параметром, который считается управляющей величиной. Разработчики упоминают соответствующие настройки в документе со списком уставок прибора.

На рис. 1 показан пример типичной диаграммы управления мощностью. На этом рисунке PCV — это клапан регулирования давления, а PT — датчик давления. Основной целью регулирования производительности является поддержание постоянного давления всасывания (PT1). Производительность компрессора регулируется байпасом первой ступени (PCV1) и байпасом второй ступени (PCV2).Если давление всасывания компрессора PT1 уменьшается, перепускной клапан первой ступени (PCV1) может быть постоянно открыт до процента хода (от 50 до 60%) до тех пор, пока давление всасывания (PT2) не превысит уставку минимального давления всасывания в вторая стадия.

Рис. 1. Здесь показана типичная установка для регулирования производительности двухступенчатого поршневого компрессора с использованием перепускных клапанов (PCV = клапан регулирования давления; PT = датчик давления).

Если давление всасывания (PT1) по-прежнему падает, контроллер откроет перепускной клапан второй и первой ступеней PCV2.Этот перепускной клапан будет постоянно открываться на 100%. Теперь байпас первой ступени (PCV1) сможет управлять основным давлением всасывания (PT1) параллельно с PCV2. Таким образом, необходимое давление достигается за счет газа высокого давления, который рециркулируется через перепускные клапаны первой и второй ступени.

Когда оба клапана полностью открыты, компрессор будет работать в режиме полной рециркуляции, пока давление всасывания снова не возрастет. Когда давление всасывания увеличивается, байпасы закрываются в обратном порядке.

Быстрое движение клапана вызывает быстрое изменение нагрузки на компрессор. Чтобы этого не произошло, характеристика байпаса является линейной, а скорость хода составляет примерно 2 мин; однако эту скорость можно отрегулировать во время ввода компрессора в эксплуатацию.

Обратите внимание, что в случае более высоких требований к производительности увеличение давления всасывания (PT1) может увеличить производительность компрессора.
 

 

Байпасные и разгрузочные клапаны

В большинстве технологических применений регулирование производительности компрессора осуществляется с помощью регулятора давления всасывания, воздействующего на перепускной клапан, и ступенчатого регулирования производительности (0, 25, 50, 75 и 100 %).Выбор шага зависит от уставок перепускных клапанов.

Повышение — это увеличение емкости на один шаг, например, с 25 до 50 %, а понижение — это уменьшение на один шаг, например, с 75 до 50 %.

Контроллер давления всасывания достигает баланса при открытии или закрытии перепускного клапана в зависимости от фактически настроенной ступенчатой ​​нагрузки (0–25–50–75–100%) и фактического расхода через компрессор. Если фактический байпасный расход меньше 30 % и превышает 5 %, при ступенчатом регулировании производительности не требуется повышения или понижения.Это означает, что в данном случае давление всасывания регулируется только перепускным клапаном ступени.

Если байпасный поток ниже 1 % или в течение времени (примерно 3 мин) ниже 5 %, байпасный поток очень мал, и, следовательно, регулятор давления всасывания не может поддерживать давление всасывания при полностью закрытом байпасе. Ступенчатое регулирование производительности должно повышать производительность компрессора более чем на 25 % за счет регулировки следующей более высокой ступени.

Повышение производительности компрессора вызовет кратковременное падение давления всасывания.Следовательно, считается, что задержка по времени (1 мин) предотвращает срабатывание аварийных сигналов или отключений по низкому или низкому давлению всасывания. Через определенное время давление всасывания снова станет стабильным и восстановит нормальное значение давления всасывания.

Если байпасный поток выше 35 % или в течение времени (примерно 3 мин) выше 30 %, байпасный поток очень высок, и компрессор тратит энергию впустую. Чтобы избежать ненужного байпасного потока, ступенчатое управление производительностью должно выполнять понижение мощности, снижая производительность компрессора на 25 %.Снижение производительности компрессора вызовет пик давления на всасывании. Следовательно, следует предусмотреть временную задержку (примерно 1 мин), чтобы предотвратить срабатывание аварийных сигналов или отключений по высокому или высокому давлению всасывания. По прошествии определенного времени давление всасывания снова станет стабильным и восстановит нормальное значение давления всасывания.

Минимальный автоматический шаг понижения будет равен 25%. Ступень производительности 0% используется только в последовательностях запуска и остановки компрессора.

Компрессор работает параллельно. Как правило, увеличение расхода на 10 % достигается за счет увеличения давления всасывания, но во многих случаях требуется два компрессора, чтобы направить достаточный расход после системы. Для этого один из контроллеров компрессора будет главным, а другой — подчиненным. Мастер принимает управляющие решения о контроле давления всасывания, а также о повышении и понижении производительности. Ведомый компрессор всегда следует решениям главного.

Чтобы запустить два компрессора, когда основная машина стабильно работает на 100 % мощности, ведомая машина должна быть запущена с нагрузкой 0 %. Затем, в течение нескольких шагов, производительность обоих максимально уравнивается. При этом на каждой ступени мощность главного компрессора (одна ступень) будет уменьшаться на 25 %, а впоследствии увеличиваться на 25 % мощности ведомой машины. Между тем следует учитывать достаточную временную задержку (примерно 1 мин) между каждым этапом, чтобы обеспечить стабильность потока при всасывании компрессоров.

Условия для критериев повышения и понижения такие же, как и для работы с одним компрессором, и показаны в таблице 2.

Таблица 2. Условия для повышающих и понижающих параллельных компрессоров
Повышающий шаг:
Нагрузка компрессора B (подчиненный) Нагрузка компрессора A (Главный)
  25% 50% 75% 100%
25% Уступ А Апстеп В Апстеп В Апстеп В
50% Уступ А Уступ А Апстеп В Апстеп В
75% Уступ А Уступ А Уступ А Апстеп В
100% Уступ А Уступ А Уступ А Нет действий
Понижение:
Сжать или загрузить B (подчиненный) Нагрузка компрессора A (Главный)
  25% 50% 75% 100%
25% Нет действий Нижняя ступень А Нижняя ступень А Нижняя ступень А
50% Нижняя ступенька B Нижняя ступенька B Нижняя ступень А Нижняя ступень А
75% Нижняя ступенька B Нижняя ступенька B Нижняя ступенька B Нижняя ступень А
100% Нижняя ступенька B Нижняя ступенька B Нижняя ступенька B Нижняя ступень А

Если оператор решит отключить один из двух работающих компрессоров, выбранный компрессор будет остановлен следующими автоматическими шагами с задержкой по времени (приблизительно 1 мин):

Нагрузка выбранного компрессора будет уменьшена на 25%.В то же время нагрузка на компрессор, который предполагается оставить в работе, будет увеличена на 25%. Этот метод будет повторяться до тех пор, пока выбранный компрессор не будет полностью разгружен (при 0% производительности).
 

 

Остановка компрессора

Как правило, рассматриваются три метода остановки компрессора в отношении допустимого времени капитального ремонта компрессорных агрегатов и уровня безопасности машины для защиты предприятия.

Нормальная остановка компрессора. Нормальное отключение вручную инициируется оператором из DCS или LCS, если компрессор необходимо остановить по таким причинам, как капитальный ремонт машины или техническое обслуживание агрегата. После этого автоматически будут предприняты следующие действия:

• Все перепускные клапаны будут открываться медленным линейным изменением до полностью открытого положения. Обратите внимание, что рампа должна устанавливаться достаточно медленно, чтобы избежать избыточного давления на нижних ступенях после перепускных клапанов

.

• Будет запущен гидроподпорный насос главного двигателя и компрессора

• Главный двигатель будет остановлен, и все регулирующие клапаны будут обесточены и вернутся в исходное положение, особенно перепускные клапаны, которые будут закрыты

• Запорный всасывающий клапан будет принудительно закрыт, а насос смазочного масла рамы и насос цилиндрового масла будут продолжать работать по истечении времени дополнительной смазки

• Подогрев масляного бака и обогреватель моторного отсека будут включены

• Наконец, запорный клапан нагнетания будет закрыт, и давление в компрессоре будет сброшено вручную с помощью предохранительных клапанов (клапанов сброса), установленных на каждой ступени

Автоматический останов при отключении. Автоматическое отключение компрессора используется для предотвращения повреждения оборудования и обеспечения безопасности персонала. Эта последовательность останова точно такая же, как и при обычной остановке, за исключением того, что перепускные клапаны не открываются на первом этапе.

Аварийная остановка. В случае опасности ручное нажатие кнопок аварийного отключения, расположенных вокруг машины или на панели аварийного отключения (ПАЗ), должно отключить все потребители электроэнергии (главный двигатель, масляные насосы, нагреватели, электромагнитные клапаны на байпасе). клапана и др.).Эта последовательность останова аналогична автоматической остановке, за исключением того, что масляные насосы рамы и цилиндра не требуют дополнительной смазки.
 

 

Заключительные замечания

Большинство поршневых компрессоров предназначены для работы с постоянной скоростью, чтобы избежать возбуждения критических скоростей кручения. Для всех применений с постоянной скоростью рекомендуется предусмотреть автоматическое управление байпасом. Для большей гибкости системы может быть предусмотрен разгрузочный клапан или карман, чтобы уменьшить потери мощности при снижении производительности.Кроме того, если применяется бесступенчатый метод, его следует дополнить устройством байпасного регулирования.

Под редакцией Джеральда Ондри

 

Ссылки

1. Блох, Хайнц и Соарес, Клэр, Машинное оборудование технологических установок, 2-е изд., Elsevier Science & Technology Books, ноябрь 1998 г.

2. Блох, Хайнц П. и Джон Дж. Хофнер, Эксплуатация и техническое обслуживание поршневых компрессоров, Gulf Publishing Co., 1996.

3. Блох, Хайнц П., Практическое руководство по технологии компрессоров, 2-е изд., John Wiley and Sons, 2006.

4. Хэнлон, Пол С., Справочник по компрессорам, McGraw-Hill, N.Y., 2001.

5. Хлумский Владимир, Поршневые и роторные компрессоры, СНТЛ- Издательство технической литературы, 1965.

6. Поршневой компрессор для нефтяной, химической и газовой промышленности, API 618, 5-е изд., декабрь 2007 г.

7. Юго-Западный научно-исследовательский институт, «Передовые технологии поршневых компрессоров», декабрь 2005 г.

8. Леонард, Стивен М., «Технология контроля летучих выбросов для цилиндров поршневых компрессоров», Dresser-Rand, Painted Post, NY

9. Джампаоло, Тони, Справочник по компрессорам: принципы и практика, Fairmont Press, 2010.

10. Форстхоффер, У.Э., Справочник Форстхоффера по передовой практике для вращающихся машин, Издательство Elsevier Science & Technology Books, 2011.

11. Forsthoffer, W.E., «Руководства по вращающемуся оборудованию Forsthoffer», Vol. 3, Elsevier Science & Technology Books, 2005.

12. Пишо, Пьер, Разработка приложений для компрессоров, Gulf Publishing Co., 1986.

Авторы

Али Ганбарианнаени — инженер по вращающемуся оборудованию в компании Nargan Engineers and Constructors Co. (Тегеран, CO 15 98 98 3116, Иран; тел.: +98-21-88-908-104-8; факс +98-21-88- 91-0173 Электронная почта: а[email protected] и [email protected]). Он специализируется на поршневых, центробежных и винтовых компрессорах, газовых и паровых турбинах, технологических насосах, двигателях и электрических машинах. Он получил B.S.M.E. степень Иранского университета науки и технологий (Тегеран, Иран).

Газалехсадат Газанфарихашеми — инженер по вращающемуся оборудованию в Sazeh Consultants Co. (Тегеран, CO 1587657413, Иран; тел.: +98-21-88-532-156-7; факс: +98-21-88-731-503; электронная почта : гх[email protected] и [email protected]). Она специализируется на поршневых и центробежных компрессорах, технологических насосах, двигателях и электрических машинах. Она получила B.S.ME. и М.С.М.Е. степени Технологического университета Шарифа (Тегеран, Иран).

Компрессор

и система сжатия। Рабочий директор। Классификация।

Техпроцесс 5 ноября 2020 г. Механический, технологический. 1,325 Просмотров

Компрессор — механическое устройство, с помощью которого повышают давление и плотность газа или пара.Многие типы компрессоров используются в полевых условиях, особенно в промышленности, например; Роторный компрессор, компрессор, система сжатия, воздушный компрессор, компрессор переменного тока, компрессор осушителя воздуха, холодильный компрессор и т. д. Знание того, как работает компрессор, и устранение неполадок воздушного компрессора или любого другого компрессора повышают рабочие навыки сотрудника.

# Цели компрессора: Давайте посмотрим, где находится компрессор и где он работает для нас.

  1. Компрессоры используются в установках по переработке аммиака для сырьевого газа, синтез-газа, холодильных систем и сжатия воздуха.
  2. Компрессор используется для сжатия углекислого газа на установках карбамида.
  3. В нефтегазовых компаниях компрессоры обычно используются для транспортировки и добычи газа.
  4. Компрессоры обычно используются в смесителях водорода и других углеводородов на нефтеперерабатывающих заводах или в процессах.
  5. На газоперерабатывающих заводах компрессор обычно используется для подачи газа, очистки газопроводов, повышения давления газа или перемещения газа из одного места в другое.
  6. На всех заводах, где есть пневматические инструменты, воздушный компрессор используется для сжатия воздуха, который используется в качестве источника движения для работы инструментов.
  7. Воздушные компрессоры и холодильные компрессоры используются, соответственно, на азотных установках и в процессах охлаждения.

# Классификация компрессора:

 

https://techproces.com/ Компрессор и компрессор /

 

# Теперь пусть или

# Что такое система сжатия?

Сжатие – это система или поток, посредством которых увеличиваются давление и плотность сжимаемых жидкостей.

Существует два типа сжатия:

  1. Изотермическое сжатие:

Компрессоры с двумя ступенями сжатия, между которыми происходит сжатие.

 

  1. Адиабатическое сжатие.

     

    Степень сжатия = Давление нагнетания компрессора / Давление всасывания компрессора.

    # Давайте теперь узнаем принцип работы компрессора объемного типа.

    Давление молекулы газа в объемном компрессоре увеличивается за счет физического сжатия. Например, теперь, когда мы думаем о ротационном компрессоре, мы видим, что давление молекул газа увеличивается благодаря смазочному или винтовому ротору внутри корпуса ротационного компрессора.Опять же, в поршневом компрессоре давление молекулы газа увеличивается внутри цилиндра.

    # Точно так же давайте теперь узнаем принцип работы компрессора динамического типа.

    Точно так же, если мы посмотрим на принцип работы компрессора динамического типа, мы увидим, что корпус и рабочее колесо центробежного компрессора используются для увеличения скорости молекулы газа.

    Эффективность компрессора = (эффективный том / фактический том) × 100

    # Различные основные части центробежного компрессора:

    01.Ротор:

    Все такие детали в центробежном компрессоре вращаются, что называется ротором.

    Вал является основным держателем вращающейся части. Он изготовлен из прочного металла. Он прикреплен к другим частям, таким как рабочее колесо, уравновешивающий барабан, упорное кольцо, подшипники, уплотнения.

    Рабочее колесо является важной частью центробежного компрессора. С помощью которых молекулы газа преобразуются в кинетическую энергию. Он состоит из пяти частей.
    1. Диск рабочего колеса,
    2. Ушко рабочего колеса.
    3. Контрдиск.
    4. Ширина рабочего колеса.
    5. Лопасть рабочего колеса.

    02. Упорное кольцо:

    Центробежные компрессоры имеют упорные или осевые подшипники. Что предотвращает осевое смещение ротора компрессора.

    03. Балансировочный барабан:

    В случае компрессоров эта часть называется балансировочным диском.В случае турбин эта часть называется уравновешивающим барабаном. В случае насоса эта часть называется уравновешивающим поршнем. Основная функция уравновешивающего барабана заключается в предотвращении осевого перемещения ротора компрессора.

    У компрессоров балансировочный диск или балансировочный барабан расположен посередине или справа. В случае компрессора высокого давления (более 40 кг) уравновешивающий диск находится посередине. В случае компрессоров низкого давления (нагрузка 40 кг) уравновешивающий диск или уравновешивающий барабан находятся в крайнем левом положении.Когда уравновешивающий диск или уравновешивающий барабан находятся в крайнем правом положении, линия всасывания компрессора присоединяется к правой стороне уравновешивающего диска или уравновешивающего барабана. В результате давление в этом пространстве равно всасыванию компрессора. В результате ротор компрессора не может двигаться в осевом направлении влево. Так работает уравновешивающий диск или уравновешивающий барабан компрессора

    04. Уплотнение:

    Молекулы газа под высоким давлением, находящиеся внутри герметичного компрессора, предотвращают движение молекул наружу или в направлении более низкое давление.Уплотнения используются в трех местах компрессора.
    • Сальниковое уплотнение,
    • Уплотнение конца рабочего колеса,
    • Уплотнение ступени.

    В компрессорах обычно используются три типа уплотнений.

    01. Твердое уплотнение (библиотечное уплотнение),
    02. Жидкостное уплотнение (сальник),
    03. Газовое уплотнение (азот).

     

    05.Корпус:

    3

    • горизонтально разделительный корпус (для низкого давления), вертикальный разъемный кожух (для выше 40 кг),

    • 2

      06. Дифрагма и диффузор:

      Мембрана и диффузор компрессора являются статической частью компрессора. Так же, как и остальные части компрессора расположены в корпусе, диффузор представляет собой полое пространство в нем. Где молекулы газа, выходящие из рабочего колеса, преобразуются в кинетическую энергию высокого давления.

      07. Подшипник:

      3

        3

        4

        радиальный подшипник (для минимизации радиальной нагрузки) ⇑⇓, Упорный подшипник (для минимизации осевой нагрузки) ⇐⇒,

        # Основные компоненты поршневого компрессора.

        1. цилиндр
        2. Поршень,
        3. Шток,
        4. крестовыми,
        5. Шатун,
        6. коленвала ,
        7. Штатная коробка / уплотнение штока,
        8. Клапаны

        4444Коленчатый вал:

        Коленчатый вал является важной частью поршневого компрессора, которая удерживает или соединяет систему привода и шатун.

        02. Шатун:

        Шатун Преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное.

        03. Крестовина:

        Передает возвратно-поступательное движение штоку поршня.

         

        # Я поделился ссылкой на несколько видео на YouTube, которые вам могут быть полезны.
        01. 3D-анимация принципа работы осевого компрессора
        02. Объяснение работы винтового компрессора с помощью анимации с полной детализацией Турбина и компрессор в перерабатывающей промышленности 02.
        Вопрос с ответом о турбине и компрессоре в перерабатывающей установке 01.
        Что такое компрессор и система сжатия? Принцип работы компрессора
        Процесс очистки сточных вод или сточных вод.
        Что такое сетчатый фильтр? Виды сита.
        Что такое смазка и свойства смазки?
        Паровая турбина и как она работает?
        Что такое разрывная мембрана и как она работает?
        Что такое температура воспламенения, точка дымления, точка замерзания, точка росы, точка вспышки, точка застывания, точка кипения, точка кипения?
        Другой тип котла. Работа котла и рабочий коэффициент.
        Кавитация и предотвращение кавитации насоса.
        Насосы и как это работает?
        Центробежный насос и поиск и устранение неисправностей.
        Давайте узнаем, что такое печать и виды печатей.
        Средства индивидуальной защиты (СИЗ). Виды СИЗ.
        Меры безопасности, связанные с замкнутым пространством.
        Опасность взрыва и как ее предотвратить?
        Как предотвратить пожар на рабочем месте?
        Несчастный случай и его предотвращение на производстве.
        Охрана труда и требования безопасности на производстве.
        Что такое газогидрат? Как это предотвратить?
        Что такое фильтр или сепаратор? Типы фильтров.
        Давайте узнаем о сантехнических фитингах или фитингах для труб.
        Что такое критическая точка, точка пульсации, точка текучести, анилиновая точка, тройная точка, тройная точка воды, точка плавления, точка самовоспламенения?

         

         

         

        Нравится:

        Нравится Загрузка…

        Связанные

        Машиностроение | Понимать типы компрессоров, чтобы сделать правильный выбор

        Для того, чтобы сделать лучший выбор, необходимо выработать фундаментальное понимание принципов работы каждого из трех типов компрессоров. Хотя все они выполняют по существу одну и ту же функцию — берут объем воздуха и сжимают его от одного давления до более высокого давления, их методы выполнения этого значительно различаются.Именно это различие в принципе действия делает каждый тип машины более или менее подходящим для определенных типов операций. В этой статье объясняются принципы, лежащие в основе каждого типа компрессора, и подробно рассматривается одна из наименее понятных конструкций — центробежный компрессор.

        Поршневые компрессоры

        Для большинства людей проще всего понять принципы работы поршневого компрессора. Также обычно называемый объемным компрессором, поршневой компрессор всасывает объем воздуха и через поршень, соединенный с коленчатым валом, нагнетает этот первоначальный объем воздуха в меньший объем (рис. 1).Проще говоря, основная физика этой операции такова:

        П1 х В1 = П2 х В2

        Где нижний индекс (1) относится к состоянию всасывания, а нижний индекс (2) относится к выпуску. В этом случае пропускная способность компрессора определяется объемом цилиндра, а отношение давлений регулируется ходом поршня.

        Поршневые воздушные компрессоры охватывают широкий диапазон производительности. Обычно они используются в устройствах мощностью от 1 до более чем 600 лошадиных сил.Практическим пределом для одноступенчатых поршневых компрессоров обычно считается соотношение от 5 до 6. То есть, если считается, что всасываемый воздух имеет давление около 15 фунтов на квадратный дюйм (абс.), предел нагнетания из одной ступени составляет около 85 фунтов на кв. дюйм (абс.). Для достижения более высокого давления нагнетания процесс просто повторяется во втором компрессоре, включенном последовательно с первым, для достижения двухступенчатого сжатия.

        Одним из преимуществ поршневого компрессора является его двухтактное действие. Сжатие может происходить с одной или обеих сторон поршня.Если только одна сторона поршня выполняет сжатие, процесс называется односторонним. Если используются обе стороны поршня, процесс называется двойным действием.

        Для обеспечения максимальной эффективности сжатия требуется эффективное уплотнение между скользящим поршнем и неподвижным цилиндром. Хотя в продаже имеются безмасляные поршневые компрессоры, чаще встречаются машины со смазкой (также называемые маслозаполненными).Подача смазочного масла в цилиндр уменьшает износ между поршнем и стенкой цилиндра, но имеет нежелательный эффект смешивания и переноса в поток сжатого воздуха. В результате, если процесс, использующий воздух, не допускает присутствия смазки в воздухе, требуется сепаратор, расположенный ниже по потоку, для удаления масла из воздушного потока.

        Как правило, размеры и выбор маслоотделителей определяются в зависимости от конечного использования воздуха. Это конечное использование определяет скорость удаления масла и эффективность.Например, если газ используется в пищевых или фармацевтических целях, может потребоваться дополнительный мембранный фильтр, чтобы соответствовать санитарным нормам. Основным преимуществом поршневых компрессоров является их простота и первоначальная низкая стоимость. Недостатком является периодичность технического обслуживания поршня и цилиндра и работы по замене этих деталей. С этой точки зрения необходимо учитывать доступность компрессора. В случае машин с масляной смазкой существенный недостаток дополнительных затрат на системы маслоотделения и техническое обслуживание этих систем для обеспечения качества воздуха, приемлемого для требуемого процесса, должен учитываться в стоимости владения.Из-за относительно жесткого характера присущих им рабочих характеристик поршневые компрессоры часто требуют более прочного фундамента, чем два других типа оборудования.

        Винтовые компрессоры

        Хотя винтовые компрессоры не так очевидны, как поршневые компрессоры, они также являются объемными компрессорами. Сжатие достигается за счет зацепления двух винтовых профилей ротора. Один ротор вырезается как охватываемый профиль, а другой — как охватывающий.Эти два ротора вращаются в противоположном направлении. В конфигурации с масляным заполнением охватываемый ротор приводит в движение охватывающий ротор, а в безмасляной конфигурации роторы поддерживаются в точной синхронизации с помощью зубчатой ​​передачи. Вид с торца этого устройства показан ниже на рисунке 2.

        Через впускное отверстие порция воздуха попадает между лепестками зацепления. Этот захваченный объем сжимается вдоль оси ротора в уменьшенный объем, пока не достигнет выходного отверстия, откуда он выгружается.

        Прохождение одиночного импульса давления через набор винтовых роторов показано на рис. 3. Здесь объем определяется физическим размером роторов, а также глубиной разреза в карманах. Степень сжатия определяется длиной ротора, которая определяет степень сжатия.

        Ротационно-винтовые компрессоры обычно используются в устройствах мощностью от 30 до 350 лошадиных сил. Обычно используемый в установках с воздухом от 125 до 150 фунтов на квадратный дюйм (изб.), практический предел давления нагнетания для винтовых воздушных компрессоров считается равным 250 фунтам на квадратный дюйм (изб.).

        Хотя винтовые компрессоры обычно конфигурируются как одноступенчатые, они также могут быть сконфигурированы для многоступенчатого сжатия. Это может быть выполнено с помощью нескольких винтов в одном корпусе, но также может быть выполнено в двух отдельных корпусах.

        Подобно поршневым компрессорам, если загрязнение маслом в процессе нежелательно или допустимо, после компрессора требуется сепаратор. Те же меры предосторожности, которые были описаны выше для поршневых компрессоров и удаления загрязняющих смазочных материалов из технологического воздуха, применимы к винтовым компрессорам, заполненным маслом.

        На рынке доступны безмасляные винтовые компрессоры

        . Они обеспечивают уплотнение между корпусами роторов и внешним корпусом с помощью прецизионно обработанных уплотнительных полос или истираемого покрытия как на охватываемых, так и на охватывающих роторах. Характеристики износа этих уплотнительных механизмов определяют скорость снижения производительности компрессора с течением времени.

        Основным преимуществом винтовых воздушных компрессоров является первоначальная низкая стоимость. Недостатком является частота технического обслуживания, которое часто влечет за собой полную замену или капитальный ремонт роторов или всей винтовой части.Кроме того, в случае машин с масляной смазкой штрафные расходы на оборудование, техническое обслуживание и мощность для удаления масла из потока сжатого воздуха также могут рассматриваться как пагубные.

        Центробежные компрессоры

        Хотя центробежные компрессоры достигают тех же результатов, что и ранее описанные типы компрессоров, они достигают этого совершенно по-другому. В то время как поршневые и винтовые компрессоры сжимают воздух, выдавливая воздух из большого объема в меньший, центробежные компрессоры повышают давление за счет увеличения скорости воздуха.По этой причине центробежные компрессоры называются динамическими компрессорами.

        Центробежные компрессоры повышают давление воздуха, сообщая ему скорость с помощью вращающегося рабочего колеса и преобразуя ее в давление. Каждая ступень сжатия в центробежном компрессоре состоит из вращающегося рабочего колеса и неподвижных впускной и выпускной частей. Через входное отверстие воздух направляется в «ушко» вращающейся крыльчатки. Рабочее колесо сообщает воздуху скорость и нагнетает его в диффузор, где скорость преобразуется в давление.На рис. 4 показаны типичные компоненты ступени центробежного компрессора.

        На практике на каждой ступени сжатия можно достичь коэффициента от 2,2 до 3,0 в воздушном транспорте. Из-за теплоты сжатия требуется межступенчатое охлаждение, которое может быть выполнено либо посредством охлаждения воздух-воздух, либо, чаще, охлаждением вода-воздух.

        Центробежные компрессоры безмасляные. Путь потока воздуха и масляная система независимы, разделены уплотнениями и воздушным пространством. Любая смазка, необходимая для подшипников или других механических компонентов, изолирована от воздушного потока.Преимущество этой функции заключается в том, что не требуется никакого разделения нисходящего потока. Центробежные компрессоры идеально подходят для процессов, в которых требуется незагрязненный воздух.

        Центробежные компрессоры известны своей способностью работать в течение длительного времени без необходимости технического обслуживания. Они имеют минимальное количество движущихся частей и не полагаются на контакт между частями для выполнения процесса сжатия. Уникальным преимуществом центробежных компрессоров благодаря их динамическому характеру является отсутствие пульсаций давления.Это делает их более тихими, чем их объемные аналоги, а также обеспечивает более плавную работу.

        В целом, центробежные компрессоры работают при очень низком уровне вибрации, что сводит к минимуму требования к фундаменту и связанным с ним опорам трубопроводов. Пульсационные баллоны или ресиверы не требуются после центробежных компрессоров, как в случае объемных компрессоров. В результате стоимость установки центробежных компрессоров ниже, чем объемных компрессоров.

        Итог…

        Каковы различные части поршневого компрессора?

        Каковы различные части поршневого компрессора?

         

        Когда речь идет о газовых, химических, нефтехимических и других промышленных процессах, поршневые компрессоры играют важную роль. Эти компрессоры являются наиболее известными и широко используемыми компрессорами прямого вытеснения, основанными на определенном наборе основных деталей. Итак, что же представляют собой эти части поршневого компрессора и для чего они нужны?

         

        Что такое поршневой компрессор?

        Поршневые компрессоры представляют собой объемные устройства, работающие по принципу возвратно-поступательного движения для подачи газа под высоким давлением.

        Это движение разрешено внутри устройства с помощью поршней. Как правило, поршневые компрессоры можно разделить на два типа: встроенные (низкая скорость) и раздельные (высокая скорость).

        В газовой промышленности большие поршневые двигатели используются для подачи газа под высоким давлением для бурения скважин, создания установок низкого давления и перемещения природного газа по трубопроводу.

         

        11 Типы деталей поршневого компрессора

        Поршневые компрессоры состоят из нескольких частей.Ниже мы обсудим эти части поршневого компрессора и их важность в каждом компрессоре.

         

        1. Цилиндры

        Детали поршневых компрессоров включают цилиндры. Эти цилиндры, применяемые в перерабатывающей промышленности, отделяются от рамы и вмещают пластины как нагнетательного, так и всасывающего клапана.

        Небольшие цилиндры высокого давления обычно изготавливаются из стали, а более крупные цилиндры низкого давления изготавливаются из чугуна. В других случаях можно использовать ковкий чугун, хотя для работы с углеводородами наиболее желательна сталь.

        Чтобы обеспечить возобновляемую поверхность и предотвратить чрезмерный износ цилиндра, большинство из них оснащены сменными вкладышами. Эта съемная поверхность предотвращает затраты на замену всего цилиндра, когда на нем есть задиры.

        Промышленные предприятия могут также оборудовать цилиндры охлаждением для снижения температуры, возникающей в цикле сжатия, часто с помощью водяной рубашки.

         

        2. Поршень

        Поршень часто называют сердцем поршневого компрессора.

        Обычно изготавливается из легких материалов, таких как алюминий, алюминиевые сплавы для уменьшения нагрузки на шток и тряски, а поршень отвечает за передачу энергии газу в цилиндре из картера.

        Во избежание утечек поршень часто оснащают скользящими самосмазывающимися уплотнениями, также известными как поршневые кольца. Эти кольца также помогают избежать износа и повысить эффективность за счет снижения силы трения.

         

        3. Шток поршня

        Продетый через поршень шток поршня отвечает за передачу возвратно-поступательного движения крейцкопфа в поршень.

        Этот компонент традиционно изготавливается из легированной стали. Там, где он проходит через набивку цилиндра, поверхность должна быть отполирована и закалена.

        Ограничения, установленные поставщиком компрессора, должны соблюдаться во избежание преждевременного износа, снижения эффективности, увеличения утечек и повышения затрат на техническое обслуживание.

         

        4. Распорка

        Этот разъемный корпус представляет собой элемент, соединяющий цилиндр и раму. Дистанция может состоять из нескольких отсеков и может быть открытой или закрытой, удлиненной, одинарной или двойной.

        Назначение этих деталей поршневого компрессора состоит в том, чтобы изолировать шток, который входит в картер, и получать смазку от цилиндра, контактирующего с газом.

        Этот шаг очень важен, потому что он предотвращает загрязнение и сохраняет синтетическую смазку в цилиндре.

         

        5. Уплотнение штока

        Подобно штоку поршня, уплотнение штока необходимо для предотвращения утечки газа при его прохождении через цилиндр и затвор кривошипа.Там, где необходим охлаждающий пакет, сальниковые коробки могут иметь рубашку для жидкого хладагента.

        Уплотнительные кольца

        расположены в верхней части узла уплотнения штока. Эти основные типы:

         

        • Опорное кольцо
        • Реле давления для радиального кольца
        • Касательное кольцо

         

        6. Коленчатый вал

        Поршневые компрессоры мощностью более 150 кВт (200 л.с.) обычно состоят из коленчатого вала, выкованного из стали.

        Для компенсации возвратно-поступательного и вращательного дисбаланса каждый коленчатый вал должен иметь съемный противовес.Однако при частоте вращения выше 800 об/мин коленчатый вал должен быть динамически сбалансирован.

         

        7. Подшипник

        Шатунные и коренные шатунные подшипники должны иметь стальную заднюю стенку и разрезные втулки.

        Подшипники качения можно использовать только в компонентах компрессора мощностью менее 150 кВт.

         

        8. Шатун

        Как и коленчатые валы, шатуны используются в компрессорах мощностью более 150 кВт (200 л.с.).

        Шатун, также изготовленный из кованой стали, также имеет просверленное отверстие для прохода масла. Этот компонент соединяет крейцкопф и коленчатый вал, преобразуя вращательное движение в возвратно-поступательное.

         

        9. Крестовина

        Каждый поршневой компрессор промышленного класса поставляется в комплекте с крейцкопфом.

        Этот компонент используется для направления поршней в отверстие цилиндра. Благодаря этому он обеспечивает большую емкость и большую прочность, обеспечивая при этом повышенный контроль переноса масла в цилиндр.

         

        10. Клапан

        Пожалуй, одной из наиболее важных частей поршневого компрессора являются клапаны с пружинным приводом, приводимые в действие газом. Обычно используется одна из этих трех конфигураций клапана:

         

        • Клапан пластинчатого типа – По сравнению с клапанами с концентрическими кольцами, пластинчатые клапаны схожи, кроме того факта, что они соединены в единый элемент. Преимуществом этого типа клапана является повышенный контроль над потоком. Одиночный элемент означает, что ребра, ранее доступные для удара, уменьшаются.Кроме того, конструкция позволяет использовать демпфирующие пластины. Недостатком является геометрическое использование, которое может привести к более высокой концентрации напряжений.

         

        • Клапан тарельчатого типа – Клапан этого типа состоит из уплотнительных элементов и нескольких портов одинакового размера. Преимущества включают высокую эффективность потока и обтекаемую форму. Этот клапан лучше всего работает в диапазоне средних температур и обычно используется в углеводородной области.

         

        • Клапан кольцевого типа – Как следует из названия, клапан кольцевого типа состоит из концентрических кольцевых клапанов.Эти клапаны имеют преимущество низкого напряжения, которое можно отнести к уменьшению концентрации напряжения пин. Единственным недостатком здесь является сложность поддержания равномерного управления потоком.

         

        11. Система смазки

        Как для средних, так и для тяжелых компрессоров требуется принудительная смазка.

        Основным компонентом здесь является бак для смазочного масла, клапан регулировки давления, охладитель смазочного масла, двойной масляный фильтр, главный масляный насос и сопутствующие аксессуары.

         

        Заключение

        Поршневые компрессоры предназначены для подачи природного газа из всасывающего коллектора в баллон для природного газа, который также называется компрессионным цилиндром.

        Весь этот процесс приводится в действие двигателем внутреннего сгорания. Когда срок службы компрессора увеличивается, системы уплотнения и кольца изнашиваются, что приводит к увеличению утечек. Таким образом, высококачественные компоненты и квалифицированная установка являются ключом к обеспечению баланса в этой важной системе.

        Основными компонентами деталей поршневых компрессоров промышленного типа являются:

         

        • Клапаны компрессора
        • Подшипники
        • Поршень
        • Коленчатый вал
        • Распорка
        • Рама
        • Цилиндр

         

        Если вы хотите получить дополнительную информацию о поршневых компрессорах, обратитесь к специалисту.

        Компрессоры BOGE Америка | Применение поршневого воздушного компрессора и опции

        Поршневой воздушный компрессор работает по принципу прямого вытеснения – он увеличивает давление воздуха за счет уменьшения объема.Эти устройства получают последовательные объемы воздуха, заключенного в замкнутом пространстве, и значительно повышают давление этого воздуха. Эта работа совершается за счет действия поршня внутри цилиндра как сжимающего и вытесняющего устройства. В BOGE мы предлагаем инновационные компрессорные технологии благодаря нашим высококачественным разработкам и производственным процессам.

        Области применения поршневых воздушных компрессоров

        Поршневые компрессоры предназначены для периодического использования и когда требуется небольшое количество воздуха.Они очень подходят для малого бизнеса и строительных работ, мастерских, домовладельцев и проектов «сделай сам». Использование поршневого воздушного компрессора может быть оптимальным выбором по сравнению с ротационным компрессором, если ваш компрессор, вероятно, будет простаивать около 33% времени. Роторные компрессоры могут плохо работать после длительных периодов простоя.

        Одинарного и двойного действия

        Одноступенчатые и двухступенчатые поршневые компрессоры доступны на коммерческом рынке.Одноступенчатые компрессоры чаще всего используются для выходного давления в диапазоне от 70 до 100 фунтов на кв. дюйм. Двухступенчатые компрессоры часто используются с более высоким давлением в диапазоне от 100 до 250 фунтов на квадратный дюйм.

        Важно отметить, что один 1 л.с. соответствует 4 куб. фут/мин при давлении 100 фунтов на кв. дюйм, а поршневые агрегаты обычно рассчитаны на мощность от 1 до 50 л.с. Винтовые и центробежные компрессоры обычно работают с мощностью 100 л.с. и выше.

        Поршневой воздушный компрессор одностороннего действия обеспечивает сжатие с использованием только одной стороны поршня.Компрессор двойного действия использует обе стороны поршня.

        Снижение нагрузки достигается при разгрузке отдельных цилиндров. Обычно это достигается за счет перепуска воздуха (снаружи или внутри компрессора) или дросселирования давления всасывания. Управление производительностью достигается за счет изменения скорости компрессоров с приводом от двигателя посредством управления потоком топлива.

        Различные опции

        Поршневые воздушные компрессоры доступны на рынке как с водяным, так и с воздушным охлаждением, со смазкой и без смазки, и могут работать в широком диапазоне настроек давления и производительности.

        Свяжитесь с нашей командой в BOGE сегодня для получения дополнительной информации о поршневых воздушных компрессорах, которые мы предлагаем.

        Роторно-винтовые компрессоры

        и поршневые воздушные компрессоры: инструменты США

        ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР ИЛИ ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР: КАКОЙ ПОДХОДИТ ВАМ?
        Автор: Джули Сюрпренант, отдел продаж

        Сжатый воздух служит источником энергии для многих различных производственных операций, и его часто предпочитают электричеству, поскольку он безопаснее и удобнее.Базовый компрессор преобразует мощность электрического, газового или дизельного двигателя в кинетическую энергию путем повышения давления и сжатия воздуха. Затем воздух выпускается короткими рывками.

        Только в автомобилестроении сжатый воздух ускоряет процессы, и кузовные мастерские полагаются на него в своей повседневной работе. Автомастерские используют сжатый воздух для быстрой накачки шин и отделочных работ, таких как покраска. Транспортные средства получают точную окраску в более короткие сроки с помощью краскораспылителей.Кроме того, большинство ручных инструментов, которые можно найти в автомастерских, работают на сжатом воздухе. В автомастерских воздушные компрессоры необходимы для плазменной резки и сварки, а также дрели, отвертки, гайковерты, крепежные и шлифовальные машины.

        В последнее время я продал много компрессоров, и меня всегда спрашивают, почему один лучше другого. В чем разница между ротационным винтовым компрессором и поршневым воздушным компрессором?

        Винтовые компрессоры

        , подобные этим от Tools USA, как правило, компактны и являются правильным выбором для вас, если ваше приложение требует воздуха в течение всего дня или имеет несколько смен, которые используют воздух на постоянной основе.Он имеет возможность работать весь день, каждый день.

        Ротационно-винтовые компрессоры идеальны там, где необходимы большие объемы воздуха под высоким давлением. Например, для крупных промышленных применений или для работы с мощными пневматическими инструментами, такими как отбойные молотки. Применения выше 30 л.с. и для воздуха до 150 фунтов на кв. дюйм.

        По данным Plant Engineering, винтовой компрессор при правильном обслуживании может обеспечить надежную работу в течение десяти лет. Этот тип компрессора, который работает с мощностью выше 30 лошадиных сил, также может сообщать вам, когда уровень масла низкий, и указывать интервалы замены масла в зависимости от рабочих температур.Это повысит надежность и долговечность вашего компрессора. Роторно-винтовой компрессор дешевле в обслуживании и дешевле при покупке.

        Поршневой воздушный компрессор или поршневой компрессор представляет собой компрессор малой мощности, предназначенный для применений, где важна надежность. Поршневые компрессоры лучше всего подходят для приложений, которым требуется воздух в течение более короткого времени и есть перерывы между использованиями. Поршневые компрессоры стоят дороже, шумнее в использовании, но более энергоэффективны.Затраты на электроэнергию снижаются на целых 20%!

        Если вы знаете, что будете полагаться на свой новый компрессор для ежедневного использования, Industrial Gold рекомендует вам рассмотреть вариант резервного компрессора. Поскольку компрессоры являются механическими устройствами, их необходимо обслуживать и ремонтировать с течением времени. При установке новой системы посмотрите на свои потребности в воздухе и убедитесь, что у вас есть резервная копия, которая сможет справиться как минимум с 50% вашего использования. Это позволит вам продолжать работу, в то время как главный компрессор обслуживается или обслуживается.

        Tools USA продает широкий ассортимент компрессоров, как вертикальных, так и горизонтальных… винтовых и поршневых. Мы с гордостью продаем полную линейку Industrial Gold, и все спецификации и модели доступны на нашем сайте.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *