Устройство и назначение основных деталей и узлов компрессоров.

Все поршневые компрессоры состоят из аналогичных по назначению деталей и сборочных единиц.

Рама (станина) –базовая деталь компрессора на которой располагаются детали крипошипно-шатунного механизма, цилиндры, направляющие крайцкопфов и все вспомогательные узлы. Рама осуществляет внутреннюю силовую связь меду цилиндрами и коренными подшипниками, поэтому должна обладать достаточной прочностью и жесткостью.

Цилиндры компрессоров выполняют с воздушным или водяным охлаждением. Цилиндра должны быть жесткими. Их деформация усиливает износ рабочей поверхности зеркала цилиндра, поршня и поршневых колец и вызывает необходимость в увеличении зазова между поршнем и цилиндром.

Поршень– подвижная деталь машины, плотно перекрывающая поперечное сечение цилиндра и перемещающаяся в направлении его оси. В компрессорах применяются тронковые, дисковые и дифференциальны поршни.

Поршневые кольца предназначены для уплотнения зазора между поверхностями цилиндра и поршня, а также для отвода тепла от поршня в стенки цилиндра.

Сальник ( сальниковое уплотнение)–деталь машин, герметизирующая зазор между подвижной и неподвижной частями машина ( например, между штоком и крышкой цилиндра).

Клапан – механизм управления расходом газа. В компрессорах применяют различные типы и конструкции самодействующих клапанов: кольцевые, полосовые прямоточные и др. На каждом цилиндре компрессора устанавливают всасывающие и нагнетательные клапаны.

Шатун– деталь кривошипно-шатунного механизма, передающая движение поршня или крейцкопфа на кривошип коленчатого вала.

Крейцкопф– деталь кривошипно-шатунного механизма, скользящая в прямолинейных направляющих и прочно связанная со штоком поршня и шарнирно с шатуном.

Коленчатый вал – вращающее звено кривошипно-шатунного механизма, состоящее из нескольких соосных коренных шеек, опирающихся на подшипники или нескольких колен, каждое из которых составлено из двух щек и одной шейки, соединенной с шатуном

Компрессорная установка: устройство, работа и схема.

Компрессорная установка представляет собой совокупность устройств, которые устанавливаются единично или группами и снабжаются вспомогательным оборудованием и приборами, необходимыми для их нормальной эксплуатации.

Основным элементом такой системы является компрессор.

Компрессор — это технический агрегат, предназначенный для перемещения, сжатия или повышения давления газообразных сред.

Содержание статьи

Назначение

Назначение компрессорной установки состоит в получении сжатого воздуха или другого необходимого газа с целью использования его энергии.

Установки для повышения давления широко применяются в различных областях народного хозяйства. Они являются основой технологического оборудования для химического производства, применяются в транспортировании природного газа, а так же при добыче нефти и газа.

Стационарные компрессорные установки широко применяются на промышленных предприятиях в основном для обслуживания заданных технологических процессов. Зачастую такие установки полностью автоматизированы и снабжены специальной аппаратурой, которая информирует оператора о изменении режима работы.

Кроме того бывают и передвижные установки. Они монтируются на прицепе или автомобильном шасси и состоят из компрессора (воздушного или поршневого), двигателя и воздухозаборника оборудованного фильтром.

Воздушный или объёмный компрессор используется для перекачивания порций газа строго фиксированного объёма. Принцип работы такого агрегата основан на попеременном заполнении газом определенной камеры компрессора с последующим вытеснением газа далее в магистраль.

Поршневой компрессор обеспечивает перемещение газа благодаря возвратно-поступательному движению поршня в цилиндре по двухтактному принципу впуск, затем выпуск газа без какого-либо сжатия.

В последнее время широко используется винтовой компрессор — он представляет собой агрегат промышленного назначения, нагнетающий воздух посредством винтовой пары.

Винтовой компрессор оборудован двумя винтами, один из которых имеет вогнутую поверхность, второй – выпуклую. Винты и корпус компрессора вместе образуют объем рабочей камеры. В процессе вращения винтов размер камеры растет, а по мере удаления выступов на роторах от впадин осуществляется всасывание.

В определенный момент две поверхности образуют общий объем, который постепенно сокращается в результате движения элементов в направлении отверстия нагнетания и происходит вытеснение газа.

Устройство, схема, состав компрессорной установки

Давайте рассмотрим из чего состоит схема компрессорной установки:
1 — охладитель
2 — компрессор
3 — фильтр
4 — маслоуловитель
5 — ресивер
6,7 — коллекторы холодной и сбросной воды

Основным оборудованием являются компрессор с двигателем, маслоотделитель, охладители и ресивер(воздушный баллон). Вспомогательное оборудование включает фильтр на всасывающей трубе компрессора, предохранительные клапаны и контрольно-измерительную аппаратуру.

Каждый компрессор снабжается ресивером (воздушным или газовым баллоном), основное назначение которого состоит в выравнивании кратковременных колебаний давления в воздухопроводах.

Кроме того, ресивер служит для отделения влаги и паров масла из газа – с этой целью устанавливают сепарирующие устройства.

Ресиверы помещают снаружи помещения, потому что они взрывоопасны.

Кроме того в устройство компрессорной установки входят охладители газа. Они располагаются между ступенями компрессоров, и обычно представляют собой трубчатые вертикальные или горизонтальные теплообменники. В компрессорных установках небольшой производительности они располагаются непосредственно на цилиндровом блоке компрессора.

Схема компрессорной установки большой производительности позволяет расположить охладители вблизи компрессоров как отдельно стоящие аппараты.

С целью очистки газа, подаваемого компрессором и для поддержания в чистоте проточной полости, на всасывающей трубе компрессора ставят газовый фильтр.

Ранее применялись главным образом матерчатые фильтры. В настоящие время устанавливают масляные фильтры.

Они представляют собой цилиндрические или прямоугольные замкнутые резервуары, наполненные рыхлым материалом (металлическая стружка, кольца Рашига), смоченным в вязком масле. Поток газа, проходящий через слой такого материала, хорошо очищается от пыли.

Процедура промывки и регенерация фильтра очень просты, а сам он надёжен в эксплуатации.

Маслоотделители располагают между ступенями компрессора за охладителями. Их назначение – удалять из газа, подаваемого компрессором, взвешенные капельки масла, использованного в предыдущей ступени.

Действие маслоотделителей основано на выбрасывании частичек масла из потока под действием сил инерции, возникающих при изменениях движения газа. Маслоотделители бывают с рыхлой засыпкой как у воздушных фильтров или в виде цилиндрических центробежных аппаратов – циклонов.

Предохранительные клапаны устанавливаются между ступенями компрессора на промежуточных охладителях и ресивере. Их назначение состоит в предохранении установки от чрезмерного повышения давления. Предохранительные клапаны бывают грузовыми и пружинными.

Коммуникация компрессорной установки состоит из системы газопроводов и трубопроводов охлаждающей воды.

Большое значение для правильной эксплуатации компрессорной установки имеет контрольно-измерительная аппаратура, по показаниям которой судят о правильности работы установки.

В состав компрессорной установки входит и контрольно-измерительное оборудование.

Манометры устанавливают на промежуточных охладителях и ресивере для наблюдения за давлением газа, подаваемого компрессором. Для контроля за давлением масла в системе смазки ставится манометр на напорном патрубке масляного насоса.

Система охлаждения компрессорных установок состоит из коллекторов холодной и сбросной воды поз. 6 и 7.

Давление охлаждающей воды контролируется по манометру на коллекторе, от которого проводят водопроводы к отдельным компрессорам.

Охлаждение компрессорных установок осуществляется с помощью воды, наличие которой в системе обязательно контролируется по сливу воды в воронки на сбросном коллекторе.

Наличие охлаждающей воды в системе охлаждения обязательно контролируется по сливу воды в воронки на сбросном коллекторе.

Обязательному контролю подлежат температуры воздуха перед каждым охладителем и за ним, а так же конечная температура газа на выходе из компрессора: контролируются температуры охлаждающей воды в коллекторе и на выходе из рубашек цилиндров и всех охладителей.

В мелких установках контроль за температурой осуществляется ртутными термометрами, поставленными в гильзы с маслом.

В крупных компрессорных установках показания всех контрольно-измерительных приборов компрессоров передаются дистанционно на центральный щит. Сюда же поступают показания электрических приборов, контролирующих мощность, потребляемую электродвигателями компрессоров, а также показания расходомеров компрессоров.

Работа компрессорной установки

Работа компрессорной установки состоит из нескольких последовательных этапов:
во время всасывания воздух через воздушный фильтр попадает в рабочую полость цилиндра первой ступени
после сжатия в цилиндре, воздух через нагнетательный клапан поступает в охладитель
охлажденный в охладителе воздух направляется в цилиндр второй ступени и так далее пока не дойдет до последнего охладителя.
далее воздух попадает на маслоудалитель, в котором конденсат и масло удаляются методом периодической продувки.

Подробное описание и работа каждого элемента компрессорной установки приведены в разделе выше.

Видеоматериалы

Основные преимущества компрессорной установки это малые затраты энергии и экологичность. Такие установки способны работать с различными пневматическими агрегатами. Некоторые модели комплектуются устройствами для анализа газа.

Среди основных недостатков следует выделить большие габариты и ограничение в применении при отрицательных температурах.

Для работы на компрессорных установках требуется обученный и подготовленный персонал по специальности машинист компрессорной установки.

Основные узлы и детали компрессора

Основные узлы и детали поршневого компрессора

Цилиндры компрессора

Цилиндры компрессора для давления до 6 МПа изготавливаются литыми из чугуна, для давления до 15 МПа и более — литыми или кованными из стали. Цилиндры компрессоров с воздушным охлаждением имеют ребра на внешней поверхности, с водяным охлаждением — полости для охлаждающей воды (охлаждающие рубашки). Цилиндры могут иметь сменные втулки из износостойкого чугуна. Рабочая поверхность цилиндра должна быть хорошо обработана, иметь низкую шероховатость и высокую износостойкость.

Поршни компрессоров

Поршни компрессоров имеют различное исполнение. Это связано с тем, что в компрессоре большое значение имеют массы движущихся деталей: с увеличением массы увеличиваются силы инерции.

Поэтому поршни больших диаметров изготавливают полыми (тронковые поршни, рис. 3.9). Такой поршень цилиндра одинарного действия состоит из корпуса 1 поршневых уплотнительных колец 2, маслосъемных колец 3, препятствующих попаданию масла в полость сжатия, и пальца 4 для соединения с головкой шатуна в безкрейцкопфных компрессорах (см. рис. 3.8, д). Кроме того, поршни могут быть дисковыми (закрытого типа), ступенчатыми (дифференциального типа) — для работы в цилиндрах различного диаметра, и других конструктивных исполнений.

Рис. 3.9. Поршень компрессора

Материалом для поршней служат алюминиевые сплавы, чугун СЧ 24-44 или СЧ 28-48 и сталь. Поршневые кольца делают пружинящими с разрезом. Кольца делают из высококачественного перлитного чугуна.

В компрессорах без смазки цилиндров имеются опорные кольца, исключающие трение корпуса поршня о цилиндр, и уплотнительные поршневые кольца, обеспечивающие длительную работу при трении о цилиндр без смазки. Кольца в этом случае изготавливаются из пластмасс (фторопласт с коксом, графитофторопласты).

Клапан

Клапан служит для пропуска газа в одну сторону и исключения движения его в обратном направлении. Основными требованиями к клапану являются: плотность в закрытом состоянии, своевременное открытие при малом усилии и своевременное закрытие, малое сопротивление потоку газа и износоустойчивость.

В большинстве конструкций компрессоров применяют самодействующие всасывающие и нагнетательные клапаны, которые изготавливаются четырех типов:

• К — кольцевой — запорное устройство выполнено в виде кольца, расположенного перпендикулярно к направлению потока газа в клапане (рис. 3.10, а);
• Д — дисковый — запорное устройство выполнено в виде диска, снабженного дуговыми окнами для прохода газа, расположенного перпендикулярно к направлению потока газа в клапане;
• II — прямоточный — запорное устройство выполнено в виде пластины, расположенной параллельно направлению потока газа в клапане (рис. 3.10, б);
• Л — ленточный — запорное устройство выполнено в виде прямоугольной полосы или пластины с одним или несколькими параллельными окнами для прохода газа, расположенной перпендикулярно к потоку газа в клапане (рис. 3.10, в).

Р ис. 3.10. Клапаны поршневых компрессоров: а — кольцевой; б — прямоточный; в — ленточный; 1 — седло; 2 — ограничитель подъема запорного устройства; 3 — запорное устройство; 4 — пружина; 5 — стяжный болт

Прямоточные и ленточные клапаны используются при разности давлений на клапан не более 4 MПa, а кольцевые и дисковые — при разности давлений до 40 Мпа.

В кольцевом и дисковом клапанах запорное устройство 3 прижимается пружинами 4, расположенными в ограничителе подъема запорного устройства 2, к седлу клапана 1.

Прямоточные и ленточные клапаны не имеют пружин; запорное устройство, перекрывающее проходное сечение клапана, само обладает пружинящими свойствами и в результате разности давлений отгибается и открывает проходное сечение.

Кроме клапанов указанных типов применяются тарельчатые клапаны (запорное устройство выполнено в виде тарелки), клапаны с различными модификациями запорного устройства, комбинированные клапаны (объединяют в себе всасывающий и нагнетательный клапаны).

Седла и ограничители подъема изготавливаются в зависимости от давления в цилиндре компрессора из чугуна, стали, алюминиевых сплавов. Запорные устройства кольцевых и дисковых клапанов изготавливаются из износостойкой легированной стали с большой ударной вязкостью, подвергаются термической обработке, шлифуются и притираются по седлу клапана. Запорные устройства прямоточных и ленточных клапанов, а также пружины изготавливаются из пружинной стали.

Уплотнительные устройства в компрессоре

Уплотнительные устройства в компрессоре предназначаются для герметизации полости цилиндра у штока, вывода вала приводящего двигателя, штока регулятора вредного пространства цилиндра. В последних двух случаях используются уплотнения из мягкого материала, резиновые уплотнительные манжеты.

Уплотнительные устройства штоков выполняются с уплотнениями из различных материалов. На рис. 3.11 , а показано уплотнительное устройство штока с плоскими чугунными кольцами в качестве уплотнений. Сила, с которой газ прижимает кольца к штоку, является результатом разности давлений в уплотнительном устройстве и зазоре между кольцами и штоком.

Рис. 3.11. Уплотнительные устройства штоков

Уплотнительное устройство 1 расположено со стороны картера и препятствует попаданию масла из него в цилиндр. В обоймах 2 расположены дроссельное кольцо 3 и уплотнительные разрезные кольца 4 и 5, обеспечивающие компенсацию износа уплотняющей поверхности. Радиально разрезанное уплотнительное кольцо 4 не устраняет прохода газа, а перекрывает торцевые зазоры уплотнительного кольца 5, имеющего ступенчатые разрезы. Уплотнительные кольца прижимаются к штоку пружинами 6. Дроссельные кольца перекрывают разрезы уплотнительных колец, чем затрудняют проход газа через уплотнительное устройство и способствуют лучшему удержанию масла, которое подается в его полость по отверстию 7 с помощью лубрикатора.

Аналогичную конструкцию имеют уплотнительные устройства с плоскими фторопластовыми кольцами (рис. 3.11, б). Конструкция таких уплотнительных устройств не предусматривает подачи в них смазки и состоит из секций, каждая из которых включает: обойму 1, нажимное 2 и дроссельное 5 кольца, уплотнение 6, стягивающую упругую муфту 3, поджимающие пружины 4.

Уплотнения штоков компрессоров со смазкой цилиндров изготавливается из асбестового шнура, пропитанного суспензией фторопласта; компрессоров без смазки цилиндров — из тех же марок антифрикционных пластмасс, что и поршневые кольца. Нажимные и дроссельные кольца изготавливаются из стеклопластика, муфты из резины.

Для предотвращения попадания газа в атмосферу уплотнительные устройства выполняются с отводом газа протечки; применяются гидрозатворы, продувка уплотнительных устройств нейтральным газом (при подаче токсичных и взрывоопасных газов). В компрессорах для подачи газа с механическими примесями конструкция уплотнительных устройств предусматривает предохранение трущихся поверхностей от попадания абразивных частиц.