Схема поршневой компрессор: Поршневые компрессоры. Работа и принцип действия. Технические характеристики и применение

Поршневые компрессоры. Устройство, виды, характеристики поршневого компрессора.

Устройство и работа поршневого компрессора

Поршневые компрессоры по конструктивным признакам сходны с поршневыми насосами. Конструктивная схема одноступенчатого компрессора с цилиндром двойного действия и индикаторная диаграмма представлены на рис. 4. Цилиндр компрессора, закрытый с обеих сторон крышками, имеет две полости. В стенках цилиндра в специальных коробах расположены всасывающий и нагнетательный клапаны, которые открываются и закрываются автоматически под действием перепада давлений между рабочей полостью и соответствующей камерой (всасывающей либо нагнетательной).

Рис. 4. Одноступенчатый поршневой компрессор двустороннего действия:

а — общая схема: 1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — шток; — крейцкопф; 5 — шатун; 6 — кривошип; 7, 8 — всасывающий и нагнетающий клапаны; б — индикаторная диаграмма: 1…4 — точки процесса; Vр — объем расширения мертвого протстранства; Vв — действительный объем всасывания

Цилиндры поршневых компрессоров чаще всего охлаждаются водой. Для этого в них предусмотрена специальная водяная рубашка. Небольшие компрессоры выполняют с воздушным охлаждением, а их поршень соединен непосредственно с шатуном (бескрейцкопфные компрессоры). В месте прохода штока через крышку цилиндра помещается уплотнение, называемое сальником. Перепад давлений, обеспечивающий открытие клапанов и преодоление их гидравлических сопротивлений, определяет дополнительные затраты работы по сравнению с идеальным компрессорным циклом (см. заштрихованные площадки на индикаторной диаграмме).

В рабочей полости цилиндра в конце нагнетания всегда остается газ объемом Vм, который называется объемом мертвого пространства. Этот объем определяется в основном размерами зазора между поршнем, находящимся в крайнем положении, и крышкой цилиндра. Зазор необходим для исключения удара поршня о крышку. Отношение объема мертвого пространства Vм к рабочему объему Vh, называется относительным объемом мертвого пространства:

a = Vм/Vh.

В большинстве цилиндров компрессоров a 3—4 (рис. 4), поэтому всасывание газа начинается не в начале хода поршня, а в конце процесса расширения, т. е. в точке 4.

Характеристики поршневого компрессора и регулирование подачи

Компрессор обычно подключается к системе трубопроводов, на которых установлены запорные, регулирующие и другие устройства. Совокупность этих устройств и трубопроводов называется сетью. Гидравлические свойства сети определяются ее характеристикой, т. е. зависимостью между расходом Vc и давлением рc в сети. Характеристика большинства газовых сетей имеет вид параболы.

Одной из важных характеристик компрессора является зависимость между подачей V0 и рабочим давлением р2: р2 = f(V0). В расчетном режиме подача поршневого компрессора практически не зависит от развиваемого давления и характеристики р2 = f(V0) для различной частоты вращения близки к вертикальным линиям (рис. 5).

Рис. 5. Характеристики работы поршневого компрессора на различные сети и при различной частоте вращения вала (n¢0, n¢0¢)

Пересечение характеристик компрессора и сети определяет рабочую точку А и рабочие параметры машины — подачу и давление. Расход газа в сети по условиям работы потребителей обычно непостоянен. Во избежание резких колебаний давления газа в сети необходимо изменять подачу компрессоров так, чтобы она всегда соответствовала потреблению. Регулирование подачи компрессора в настоящее время осуществляется следующими способами: отключением одной или нескольких машин при их параллельной работе на сеть, изменением частоты вращения вала компрессора, изменением объема мертвого пространства цилиндра, дросселированием потока на всасывании и отжатием пластин всасывающего клапана.

Периодические остановы компрессора (отключение от сети) возможны лишь при значительном и, главное, длительном снижении потребления газа. Очень часто отключение компрессора приводит к чрезмерному перегреву электропривода и выходу его из строя.

Изменение частоты вращения вала пропорционально изменяет подачу и индикаторную мощность машины. Такое регулирование можно осуществить в установках с приводом от турбины, ДВС и электродвигателя постоянного тока. В последнее время для изменения частоты вращения вала ши роко используется применение на приводных двигателях тиристорных преобразователей частоты, что позволяет регулировать подачу компрессора.

Изменение объема мертвого пространства достигается подключением к цилиндру отдельной полости постоянного или переменного объема. Подключение дополнительного объема мертвого пространства уменьшает объем всасываемого газа. Такой способ регулирования применяется на новейших компрессорах со средней и большой подачей.

Дросселирование газа на всасывании осуществляется задвижкой. В результате падения давления перед компрессором объемы всасываемого газа и подачи уменьшаются, но при этом растут степень повышения давления в цилиндре и связанная с ней температура. Во

избежание воспламенения смазки, применяемой в цилиндрах, температура газа на нагнетании не должна превышать 160—170 °С. Схема регулирования такого типа показана на рис. 6.

Рис. 6. Автоматическое устройство для регулирования подачи дросселированием на всасывании:

1 — компрессор; 2 — трубка; 3 — баллон; — поршневой механизм; 5 — дроссельная заслонка

Если расход из баллона 3 в сеть уменьшается, то при данной подаче компрессора 1 давление в баллоне 3 возрастает и, передаваясь по трубке 2 в полость поршневого механизма 4, воздействует на поршень, который, сжимая пружину, прикрывает дроссельную заслонку 5. Подача компрессора уменьшается, сравниваясь с расходом газа из баллона. Регулирующее устройство может быть настроено на требующуюся подачу натяжением пружины поршневого механизма 4. Благодаря простоте и автоматичности действия этот способ регулирования широко применяется при высоких степенях сжатия, но энергетическая эффективность его невысока.

Рис. 7. Регулирование подачи отжиманием пластин всасывающего клапана:

1 — импульсная трубка; 2 — баллон; 3 — вилка; — поршневой механизм; 5 — поршень

Отжимание пластин всасывающего клапана как способ регулирования подачи осуществляется по схеме,

показанной на рис. 7. Если вследствие уменьшения расхода в сети давление в баллоне 2 повысится, то повышенное давление, передаваясь по импульсной трубке 1 к поршневому механизму 4, преодолеет натяжение пружины и подвинет вниз поршень 5. Шток поршня имеет на конце вилку 3, рожки которой будут препятствовать пластине всасывающего клапана садиться на седло. При этом сжатие и подача газа не произойдут, потому что всасывающий клапан будет открыт и газ из цилиндра будет выталкиваться во всасывающий трубопровод. Вследствие этого произойдет пропуск сжатия и подачи. Это будет продолжаться до тех пор, пока давление в баллоне 2 не понизится и поршень 5 не приведет вилку 3 в нормальное положение, не препятствующее пластине клапана К плотно садиться на место. Таким образом, уменьшение подачи компрессора достигается здесь пропусками подачи. Это очень простой способ регулирования, но энергетическая эффективность его мала, так как на холостой ход при пропуске подачи затрачивается не менее 15% полной мощности. Такой способ регулирования применяется для компрессоров с любыми степенями сжатия и подачами.

Отжим клапанов линии всасывания в течение всего хода поршня приводит, как указывалось, к пропускам подачи, т.е. к снижению подачи компрессора до нуля. В настоящее время применяют отжим клапанов на части хода поршня, получая возможность плавного изменения подачи от номинальной до 0,1 номинальной.

Многоступенчатые компрессоры

Одноступенчатые поршневые компрессоры с водяным охлаждением цилиндра применяют в основном для сжатия газов до давления менее 0,6 МПа. Более высокое давление получают в многоступенчатых компрессорах с охлаждением газа в холодильнике после каждой ступени.

При сжатии газа температура его повышается. В табл. 6 приведены конечные температуры воздуха, сжимаемого при различных условиях в компрессоре от начальной температуры t1 = 293 К. Так как компрессорные смазочные масла имеют температуру вспышки 3—533 К, то конечная

температура сжатия 3—493 К, получаемая при степени повышения давления eр= р2 / р1 = 8, является опасной. Электрические разряды невысокого потенциала, возникающие в проточной части компрессоров, могут вызвать возгорание нагара и затем, при достаточной концентрации масляных паров в воздухе, взрыв компрессора. Это ограничивает степень повышения давления в одном цилиндре компрессора.

Таблица 6. Температура сжатия при адиабатном и политропном процессах

В современных компрессорах с водяным охлаждением степень повышения давления в одном цилиндре выше семи встречается редко. В отечественных конструкциях большой подачи eр ≤ Если ep > 7, то процесс сжатия ведут в нескольких последовательно включенных полостях — ступенях давления — и при переходе из одной ступени в другую газ охлаждают в промежуточных охладителях.

Для достижения заданного значения eр принимают следующее число ступеней z:

Увеличение числа ступеней усложняет конструкцию и увеличивает стоимость компрессора. Это обстоятельство обусловливает предел увеличения количества ступеней современных компрессоров.

Многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением приближает рабочий процесс компрессора к изотермическому, поэтому при заданной степени повышения давления компрессора применение ступенчатого сжатия обеспечивает существенную экономию мощности приводного двигателя.

В многоступенчатых компрессорах с числом ступеней z при одинаковых работах отдельных ступеней изотермическая мощность компрессора определяется по формуле

Мощность на валу компрессора при указанном условии

Если работа отдельных ступеней неодинакова, то мощность на валу компрессора определяется как сумма отдельных ступеней.

В табл. 7—4.11 представлены характеристики поршневых компрессоров отечественного и зарубежного производства.

Таблица 7. Технические характеристики поршневых компрессоров ОАО «Мелитопольский компрессор»

Таблица 8. Технические характеристики поршневых компрессоров ALUP (ременных двухступенчатых) фирмы «ABAC Group»

Таблица 9. Технические характеристики поршневых компрессоров компании «Ингерсолл-рэнд»

Таблица 10. Технические характеристики поршневых компрессоров малой производительности ЗАО «ВВТ»

Таблица 11. Компрессоры маслосмазываемые поршневые с V-образной компоновкой фирмы «Атлас Копко»

Для компрессоров LE, LT 15, LT 20 уровень шума указан следующим образом: компрессор на ресивере без кожуха/компрессор в кожухе на ресивере/компрессор в кожухе на раме.

Для компрессоров LT 30 уровень шума указан следующим образом: компрессор без кожуха на раме/компрессор в кожухе на раме.

Схема компрессоров поршневых — Справочник химика 21

    Поршневые компрессоры. Поршневые компрессоры по принципу действия делят на компрессоры простого (одинарного) и двойного действия, а по числу ступеней сжатия — на одно-, двух-и многоступенчатые. Многоступенчатые компрессоры применяют для сжатия газов свыше 0,7 МПа. На рис. П1-19 приведены схемы компрессоров. [c.108]






    На рис. 132 даны схемы компрессорных установок с гидравлическими приводами. На рис. 132, а показана установка с горизонтальным поршневым насосом и вертикальным двухрядным расположением сервомотора и компрессора. Поршневой насос 5 соединяется с сервомоторами 2 трубопроводами 1. [c.241]








    В схему поршневого компрессора входят база, т. е. число н взаимное расположение рядов компрессора распределение ступеней между рядами и внутри ряда крейцкопф (если он есть). Схема компрессора зависит от его назначения, производительности, давления, специальных требований и т. д. Так, компрессоры транспортные и передвижных установок должны быть легкими, компактными, хорошо уравновешенными крупные поршневые компрессоры — экономичными и надежными. В зависимости от того, как составлена схема компрессора, она влияет на величину утечки газа, износ поршней, степень уравновешенности, размеры маховика и т. д. По этим причинам число используемых схем очень велико. [c.110]

    В третьем издании книги приведены новейшие конструктивные схемы многоступенчатых поршневых компрессоров и дан их анализ, рассмотрены типовые конструкции и отмечены присущие им особенности. Расширен ряд разделов теории компрессоров, приведены новые зависимости для выполнения термодинамических расчетов и проектирования систем регулирования производительности. [c.2]

    Расположение ступеней и утечки газа. Схему компрессора выбирают так, чтобы диаметр поршня ступеней высокого давления был минимальным. Этим снижают не только утечку газа, но и работу трения поршневых колец. Для уменьшения диаметра ступень высокого давления располагают в торце дифференциального блока. При выборе порядка ступеней в блоке цилиндров руководствуются также тем, чтобы сальник по возможности не приходился на ступени высокого давления. [c.129]

    Можно указать несколько путей снижения поршневых сил, позволяющих во многих случаях применить меньшую базу. К ним относятся уравнивание поршневых сил перераспределением сжатия или изменением схемы компрессора увеличение числа ступеней сжатия увеличение частоты вращения вала уменьшение мертвых пространств и диаметра цилиндров у всех или некоторых ступеней компрессора. Если допустимо изменить задание, следует выбрать производительность компрессора такой, чтобы поршневые силы соответствовали нормализованной базе. [c.671]

    При выборе базы надо учитывать следующее правило при неизменной производительности, одинаковом числе ступеней и средней скорости поршня сумма всех поршневых сил постоянна, независимо от числа рядов. При равенстве суммы сил поршневая сила ряда обратно пропорциональна числу рядов. Если принять его различным, то следует наметить соответствующую каждому числу рядов схему компрессора и сопоставить расчётные поршневые силы с допустимыми для базы. Сравнивая результаты, определяют число рядов, при котором база будет использована полнее. [c.677]

    В термодинамическом расчете, который подразделяется на предварительный и поверочный, вычисляют или уточняют основные параметры компрессора. Предварительный термодинамический расчет выполняют в начальной стадии проектирования. В нем выбирают схему компрессора, находят поршневую силу, определяют допустимую частоту вращения, ход порщня, диаметры цилиндров и штоков и предварительно вычисляют потребляемую мощность. В начале проектирования еще неизвестны относительные мертвые пространства в цилиндрах и нет данных для вычисления [c.682]

    Если требуется сжимать газ до более высокого давления, применяют многоступенчатые компрессоры с промежуточным охлаждением газа между ступенями в выносных водяных холодильниках. При этом степень- сжатия в каждой ступени не превышает указанного выше предела. На рис. 6-4 представлена схема двухступенчатого поршневого компрессора с промежуточным охлаждением газа между ступенями. Параллельно расположенные [c.54]

    Установка поршневых компрессоров и вакуум-насосов. Обычно компрессоры, воздуходувки и вакуум-насосы устанавливают Б отдельных помещениях—машинных отделениях. Схема установки поршневого компрессора изображена на рис. 77. [c.144]






    На рис. 6-3 дана схема одноступенчатого поршневого компрессора двойного действия (цилиндр работает двумя сторонами) с водяной охлаждающей рубашкой. [c.54]






    При повышении давления на приеме производительность установки повышается (в отличие от схемы с поршневыми компрессорами) по двум причинам. Во-первых, она увеличивается вместе с плотностью газа на всасывании таким образом, что при сохранении отношения давлений в компрессоре производительность и плотность на всасывании пропорциональны. В действительности условием работы компрессоров является сохранение давления нагнетания, поэтому отношение давлений в компрессоре уменьшается вместе с ростом давления всасывания. Следовательно, во-вторых, производительность компрессора повышается еш е и потому, что из-за пологости характеристики, связываюш,ей отношение давлений с массовым расходом, рабочая точка смещается в сторону больших расходов. Из этого следует, что повышение давления всасывания на 1% приводит к повышению производительности более чем на 1 %. [c.151]

    На рис. 76 изображены схема цилиндра поршневого компрессора и его теоретический цикл в координатах р V. [c.173]

    Схема цилиндра поршневого компрессора показана иа рис. 168- [c.254]

    На рис. 238 показана схема установки поршневого компрессора. Компрессор 1 устанавливают в специальном помещении, а ресивер 2 чаще монтируется вне помещения. Сжатый газ из компрессора в ресивер подается по нагнетательному трубопроводу, имеющему обратный клапан 6. Этот клапан предотвращает опорожнение ресивера 2 при неожиданной остановке компрессора. Ресивер снабжают предохранительным клапаном 4, манометром 5 и спускным краном 3. Если давление в ресивере поднимается выше нормы, например при уменьшении получения газа потребителем, излишек газа сбрасывается через предохранительный клапан 4 в атмосферу или в специальную сбросную линию. Влагу и масло, оседающие в ресивере, удаляют через кран 3. Давление газа в ресивере контролируют по манометру 5, выведенному в компрессорное отделение. [c.311]

    Работа двухтактного дизеля с компрессором рассмотрена при описании схемы свободно поршневых дизель-компрессорных установок. [c.241]

    На рис. 261 показана схема установки поршневого компрессора. Компрессор 1 устанавливают в специальном помещении, а ресивер 2 чаще монтируется вне помещения. Сжатый газ из компрессора в ресивер подается по нагнетательному трубопроводу, имеющему обратный клапан 6. Этот клапан предотвращает опорожнение ресивера 2 при неожиданной остановке компрессора. Ресивер снабжают предохранительным клапаном 4, манометром 5 и спускным краном 3. Если давление в ресивере поднимается выше нормы, например, при уменьшении получения газа потребителем, 286 [c.286]

    Компрессор 2ВМ2.5-12/9 (рис. 12.6) выполнен двухступенчатым, горизонтальным на двухрядной оппозитной унифицированной базе с номинальной поршневой силой 2,5 т. В каждом ряду размещено по одному цилиндру двойного действия. При выборе конструктивной схемы компрессора в основу положены требования надежности и экономичности в работе, простоты монтажа, обслуживания и ремонта, компактности и унификации выбранной схемы с компрессорами завода-изготовителя. Компрессор состоит [c.327]

    В поршневом компрессоре сжатие газа происходит в результате движения поршня в цилиндре компрессора. Схема действия этого компрессора аналогична схеме действия поршневого насооа. [c.136]

    На основании имеющихся данных можно рекомендовать в схемах с поршневыми, винтовыми маслозаполненными и ротационными компрессорами поддерживать рабочую концентрацию масла в испарителях из гладких труб = (4 6) %, а из труб с покрытиями возможно меньшую. [c.140]

    Помимо перечисленных разработаны также другие схемы автоматизации поршневых компрессоров 2ВП-10 8, 105ВП-30/8 и некоторых других. Так, например, схема автоматизации компрессора 2ВП-10/8 с приводом от асинхронного двигателя состоит из следующих узлов включения питания, пуска и остановки электродвигателя компрессора, автоматической защитной блокировки и сигнализации и автоматического регулирования давления. Схема обеспечивает звуковую и световую сигнализации о повышении температуры сжатого воздуха после первой и второй ступеней сжатия о повышении температуры обмоток статора электродвигателя компрессора. [c.209]

Конструктивная схема и принцип действия поршневого компрессора

Все поршневые компрессоры выполнены по единой схеме, показанной на рис. 5.1.

Конструктивными элементами компрессора являются: поршень 1, и 2, цилиндр 3, всасывающие и нагнетательные клапаны 4 и 5. Поршень совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение, который приводится в движение от двигателя через коленчатый вал и шатун. Цилиндр имеет водяное или воздушное охлаждение. Клапаны выполнены пружинными, невозвратными, самодействующими.

ЦИКЛ РАБОТЫ КОМПРЕССОРА. При ходе сжатия давление в цилиндре несколько превышает давление нагнетания. Под этим давлением открывается нагруженный пружиной невозвратный нагнетательный клапан, и воздух проходит в нагнетательный трубопровод при почти постоянном давлении. В конце хода под действием разницы давлений над и под клапаном, также в результате воздействия пружины нагнетательный клапан закрывается и в зазор между поршнем и крышкой цилиндра отсекается небольшое количество воздуха высокого давления. При ходе всасывания этот воздух расширяется, и давление в цилиндре снижается до тех пор, пока не откроется нагруженный пружиной всасывающий клапан. Затем цикл повторяется.

При ходе поршня нагнетания объем цилиндра уменьшается, давление газа в нем увеличивается (сжатие газа). Сжатие происходит до тех пор, пока давление газа не увеличится до давления Р₂, достаточного для преодоления силы упругости пружины нагнетательного клапана. При дальнейшем движении поршня газ через открытый нагнетательный клапан будет вытесняться (нагнетаться) в систему. Процесс нагнетания происходит до тех пор, пока поршень не придет в ВМТ. При последующем ходе поршня нагнетательный клапан автоматически закрывается и все процессы повторяются.

Литература

Вспомогательные механизмы и судовые системы. Э. В. КОРНИЛОВ, П. В. БОЙКО, Э. И. ГОЛОФАСТОВ (2009)

Похожие статьи

Метки: Компрессоры

Для того, чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.

Устройство компрессора воздушного поршневого схема

Компрессор (от латинского слова compressio – сжатие) – энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Компрессорная установка – это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).

Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.

Объёмные компрессоры

В компрессорах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура компрессоров данного типа разнообразна (более десятка видов), основные из которых: поршневые, винтовые, роторно-шесте-рён- чатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Рис. 1. Классификация объемных компрессоров

Поршневые компрессоры (рис. 2-3) могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.

Роторные компрессоры – это машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационнопластинчатые, жидкостно-кольцевые, бывают и другие конструкции.

Рис. 2. Схема работы поршневого компрессора

Рис. 3. Поршневой компрессор: 1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – рабочий цилиндр; 5 – крышка цилиндра; 6 – нагнетательный трубопровод; 7 – нагнетательный клапан; 8 – воздухозаборник; 9 – всасывающий клапан; 10 – труба для подвода охлаждающей воды

Рис. 4. Одноступенчатый поршневой компрессор одинарного действия

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W – образным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора (рис. 3) заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

Для предотвращения самовозгорания смазки компрессоры оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически самым выгодным. Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7 – 8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений – выше 10 Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них – регулирование изменением частоты вращения вала.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессора в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуумнасосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры (рис. 5), имеющие ротор 2 с пазами, в которые свободно входят пластины 3, ротор расположен в цилиндре корпуса 4 эксцентрично. При его вращении по часовой стрелке пространства, ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра возрастать корпуса, в левой части компрессора будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через отверстие 1. В правой части компрессора объёмы этих пространств уменьшаются, находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из компрессора в холодильник 5 или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротационного компрессора охлаждается водой, для подвода и отвода которой предусмотрены трубы 6 и 7. Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6.

Рис. 5. Ротационный пластинчатый компрессор: 1 – отверстие для всасывания воздуха; 2 – ротор; 3 – пластина; 4 – корпус; 5 – холодильник; 6 и 7 – трубы для отвода и подвода охлаждающей воды

Винтовые компрессоры

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной пленкой. Трущихся элементов нет.

Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200-300 тысяч часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока.

Пластинчато-роторные компрессоры

Конструкция пластинчато-роторного блока состоит из одного ротора, статора и минимум восьми пластин, масса которых, а соответственно и толщина ограничены. На пластину в процессе работы действуют силы: центробежная и трения/упругости масляной пленки.

Так как масляная пленка нормализуется и становится равномерной и достаточной лишь после нескольких минут работы компрессора, то во время стартов и остановов идет трение пластин о статор и соответственно повышенный их износ и выработка.

Чем большее давление должен нагнетать такой блок, тем большая разницы давлений в соседних камерах сжатия, и тем большая должна быть центробежная сила для недопущения перетоков сжимаемого воздуха из камеры с большим давлением в камеру с меньшим. В свою очередь, чем больше центробежная сила, тем больше и сила трения в моменты пуска и остановки и тем тоньше масляная пленка во время работы – это является основной причиной, почему данная технология получила широкое распространение в области вакуума (то есть давление до 1 бара) и в области нагнетания давления до 0,3-0,4 МПа.

Так как масляная пленка между пластинами и статором имеет толщину всего несколько микрон, то любая пыль, тем более твердые частички крупнее размеров, выступают как абразив, который царапает статор и делает выработку по пластинам. Это приводит к тому, что возникают перепуски сжимаемого воздуха из одной камеры сжатия в другую и производительность заметно падает.

В отличие от небольших вакуумных насосов, где широко применяется пластинчато-роторная технология, в компрессорах большой производительности и давлением выше 0,5 МПа со временем необходимо будет менять весь блок в сборе, так как замена отдельно пластин эффективна лишь в случае восстановления геометрии статора, а такие большие статоры восстановлению (шлифовке) не подлежат.

Производители обычно не дают никаких данных по ресурсу пластинчато-роторного блока, так как он очень сильно зависит от качества воздуха и режима работы компрессора. Для газовых компрессоров, качающих газ практически не останавливаясь круглый год, ресурс может действительно достигать и более 100 тысяч часов потому, что масляная пленка равномерна и достаточна все время работы без остановок.

А при промышленном использовании, где разбор воздуха крайне неравномерен и компрессор запускают и останавливают десятки раз в день, большую часть времени нормальной для работы масляной пленки внутри блока нет, что является причиной агрессивного износа пластин. В таком случае ресурс блока не более 25 тысяч часов.

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

Производительность компрессоров

Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа сжатого в единицу времени (м3/мин, м3/час). Производительность обычно считают по показателям, приведённым к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу, эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом, но при большой разнице, например, у поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в 2 раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом. Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа заметно превышает атмосферное.

Агрегатирование компрессоров

Агрегатирование представляет собой процесс установки компрессора и двигателя на раму. В связи с тем, что компрессоры поршневого типа характеризуются неравномерной тряской, результатом которой при отсутствии соответствующего основания или опоры становится чрезмерная вибрация, агрегатирование должно выполняться с учетом качественно спроектированного фундамента.

Самым первым вариантом выпуска компрессорной установки был поршневой компрессор. Он нашёл очень широкое применение и широко используется на сегодняшний день, за счёт высоких показателей производительности и не прихотливости в обслуживании. Может успешно эксплуатироваться как в небольших мастерских, так и в промышленном производстве.

Принцип работы и устройство компрессоров поршневого типа зависит непосредственно от вида компрессорной установки, и могут отличаться по:

• количеству цилиндров (с одним цилиндром, с двумя цилиндрами, с тремя цилиндрами)
• расположению цилиндров (W-образные, V-образные, рядные)
• количеству ступеней сжатия (одноступенчатые, многоступенчатые)

Все компрессоры имеют базовый вариант оснащения, который присущ большинству типов компрессорных установок.

Поршневые компрессора с одним цилиндром являются самой простой компрессорной установкой. В состав входят элементы: цилиндр, поршень, два клапана – один для нагнетания, другой для всасывания воздуха, которые располагаются в крышке цилиндра. Во время работы компрессорной установки, шатун, непосредственно соединенный с вращающимся коленвалом, передает на поршень ограниченные движения по камере сжатия. В процессе происходит увеличение объема, находящегося между клапанами и нижней части поршня, в результате чего происходит разрежение.

Превышая сопротивление пластины, которая закрывает всасывающий клапан, атмосферный воздух открывает его и поступает в цилиндр по всасывающему патрубку.

В процессе возвратного действия поршня происходит сжимание воздуха и возрастание его давления. Клапан, через который нагнетается воздух и также удерживаемый пластиной, открывается потоком воздуха, который находится под высоким давлением. Далее сжатый воздух поступает в нагнетательный патрубок. Питание компрессорной установки может производиться от электрического двигателя или при помощи бензинового или дизельного моторов.

При таком принципе работы компрессорной установки получается максимально эффективная работа. Но имеется минус, который выражается в том, что подаваемый сжатый воздух имеет неравномерный характер и поступает с пульсациями. Для сглаживания пульсаций компрессорная установка снабжена ресивером.

В одноступенчатых двухцилиндровых компрессорных установках работа цилиндров происходит в противофазе, в следствии чего они всасывают воздух поочередно. Установки оснащаются двумя одинаковыми по размеру цилиндрами. Далее воздух сжимается до максимального уровня и вытесняется в нагнетающую часть оборудования. Затем для сглаживания пульсаций поступает в ресивер.

Двухступенчатые двухцилиндровые компрессорные установки, оснащены цилиндрами различных размеров. Процесс сжатия воздуха до необходимого уровня происходит в цилиндре первой ступени. Далее воздух поступает в межступенчатый охладитель, для охлаждения до необходимого уровня. Далее, попадая в цилиндр второй ступени, воздух дожимается. Это позволяет получить максимальный уровень давления воздуха.

Медная трубка обеспечивает охлаждение сжатого воздуха на промежутке между цилиндрами двух ступеней, что позволяет оптимизировать процесс сжатия и значительно повысить КПД всей компрессорной установки. Размеры обоих цилиндров подбираются так, чтобы одинаковая работа проводилась на всех ступенях сжатия воздуха.

Двухступенчатые поршневые компрессоры позволяют получить более высокий уровень работы компрессорной установки по сравнению с одноступенчатыми установками. Преимущества очевидны: затрачивается минимальное количество энергии при одинаковой мощности двигателя одноступенчатой и двухступенчатой компрессорной установки. Температура в цилиндрах двухступенчатых установок ниже, чем в компрессорах одноступенчатого типа. Производительность двухступенчатых компрессорных установок обычно на 20 процентов больше, чем у одноступенчатых аналогов.

Компрессоры поршневого типа отличаются своей простотой, длительным сроком эксплуатации в сочетании с высокой эффективностью работы оборудования. Всё это в целом сделало компрессоры поршневые одними из наиболее популярных, как в частном, так и в промышленном использовании.

Компрессор EXTEL V-0.25/8 100L
(с опциями)

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

Схема — поршневой компрессор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Схема — поршневой компрессор

Cтраница 1

Схема поршневых компрессоров зависит от его назначения, условий эксплуатации, производительности, конечного давления, числа ступеней и распределения давления между ними.
 [1]

На рис. 6 показана схема поршневого компрессора, состоящего из цилиндра 6, в котором предусмотрены всасывающий / и нагнетательный 4 патрубки, соединенные с полостью сжатия посредством всасывающего 2 и нагнетательного 3 клапанов.
 [3]

На рис. 41 показана схема двухступенчатого поршневого компрессора.
 [5]

На рис. 117 представлена схема поршневого компрессора простого действия. В цилиндре / расположен поршень 2, который под действием кривошипного механизма совершает возвратно-поступательное движение. На крышке 12 цилиндра расположены всасывающий 7 и нагнетательный клапан, которые составляют механизм распределения, регулирующий поступление газа в цилиндр и подачу его из цилиндра в нагнетательный трубопровод.
 [6]

На рис. 6.12 представлена схема поршневого компрессора простого действия. В цилиндре расположен поршень, который под действием кривошипно-шатунного механизма совершает возвратно-поступательное движение. На крыше цилиндра расположены всасывающий и нагнетательный клапаны. Всасывающий клапан открывается в сторону поршня, а нагнетательный в сторону нагнетательного трубопровода. Оба клапана составляют механизм распределения, регулирующий поступление газа в цилиндр и подачу его из цилиндра в нагнетатель ный трубопровод.
 [7]

На рис. 1.49, а представлена схема поршневого компрессора.
 [9]

На рис. 248, а показана схема поршневого компрессора.
 [11]

Таким образом, несмотря на то, что схема поршневого компрессора не отличается от схемы поршневого насоса, рабочие процессы в этих двух машинах различны. В результате сжимаемости воздуха рабочие процессы в цилиндре компрессора более сложны, так как в нем, помимо всасывания и нагнетания, происходит еще сжатие или расширение воздуха и связанное с этим изменение его температуры.
 [12]

Если требуется сжимать газ до более высокого давления, применяют многоступенчатые компрессоры с промежуточным охлаждением газа между ступенями в выносных водяных холодильниках. При этом степень — сжатия в каждой ступени не превышает указанного выше предела. На рис. 6 — 4 представлена схема двухступенчатого поршневого компрессора с промежуточным охлаждением газа между ступенями.
 [14]

Страницы:  

   1

   2

Ремонт компрессоров | Ремонт компрессоров

    Поршневые компрессоры являются машинами объемного действия,
предназначенные для сжатия и перемещения газов по трубопроводам. В объемных поршневых компрессорах давление газа
повышается за счет уменьшения пространства (в цилиндре поршневого блока), в котором находится газ. Для повышения производительности поршневых компрессоров необходимо увеличить размеры цилиндра н других
узлов компрессора. При этом возрастает масса узлов, совершающих возвратно
поступательное движение и соответственно действующие на них силы инерции.
Поэтому при увеличении размеров поршневых компрессоров необходимо снижать
скорость движения поршня.

На рис. 117
представлена схема поршневого компрессора простого действия. В цилиндре 1
расположен поршень 2, который под действием кривошипного механизма
совершает возвратно-поступательное движение. На крышке 12 цилиндра расположены всасывающий 7 и нагнетательный клапан, которые составляют механизм
распределения, регулирующий поступление газа в цилиндр и подачу его из цилиндра
в нагнетательный трубопровод.

При движении
поршня вниз давление между цилиндром и поршнем меньше, чем давление во
всасывающем патрубке. При открытии всасывающего клапана газ попадает в цилиндр.
Когда поршень достигает крайнего нижнего положения, давление в цилиндре и
всасывающем трубопроводе практически выравнивается. Клапан под действием
пружины прижимается к седлу и перекрывает отверстие, соединяющее полость
цилиндра со всасывающим трубопроводом. В течение всего периода всасывания отверстие
нагнетательного клапана закрыто.

При движении
поршня вверх происходит сжатие газа, находящегося в цилиндре. Когда
давление газа станет больше, чем в нагнетательном трубопроводе, нагнетательный клапан,
откроется и газ «вытолкнется» из цилиндра. Этот процесс будет про исходить до тех пор, пока
поршень не займет крайнее верхнее положение, тогда нагнетательный клапан
закрывается и процессы всасывания и нагнетания повторяются.

    Процессы
всасывания и нагнетания совершаемые за один оборот коленчатого вала, составляют
полный цикл работы компрессора. Компрессор описанной выше конструкции
называется одноступенчатым компрессором простого действия. Недостатком такого
компрессора является то, что полезная работа совершается только при движении поршня в
одном на правлении.

Pис.117. Схема
вертикального одноступенчатого компрессора простого действия:

I — цилиндр; 2
-поршень; 3-рубашка для охлаждения цилиндра; 4-шатун; 5- криво

шип коленчатого вала; 6
-станина — картер; 7 —  всасывающий  клапан; 8 — всасываю

щий патрубок;  9- 
нагнетательный патрубок;   10 -
нагнетательный клапан;  11-рубашка для
охлаждения крышки. 12 — крышка цилиндра

    Более
экономичной и производительной
работой является конструкция компрессоров
так называемого двойного действия (рис. 118). Компрессор двойного
действия работает следующим образом. Когда поршень движется вправо, а
левой части
цилиндра создается разрежение.

    Газ через левый всасывающий клапан, 15 поступает
в цилиндр. Одновременно в правой части цилиндра происходит сжатие газа, вошедшего в рабочее
пространство в предыдущем
цикле, и выталкивание его через
правый нагнетательный клапан 4 в
нагнетательный трубопровод 3.

Рис.118. Схема
горизонтального одноступенчатого компрессора двойного действия:

1- цилиндр; 2- поршень; 3 — нагнетательный
патрубок; 4 — нагнетательный клапан; 5-задняя крышка цилиндра; 6 — сальник;  7 — шток; 8 — ползун;

9 — шатун; 10 — кривошип коленчатого
вала; 11 — коленчатый вал;

 12 — станина; 13,17и18- рубашки
соответственно для охлаждения задней и
передней крышек цилиндра; 14 — всасывающий патрубок; 15 — всасывающие клапаны; 16 — передняя
крышка цилиндра

        При
движении поршня влево всасывание происходит через правый всасывающий клапан, а выталкивание сжатого газа через левый нагнетательный клапан. В этом случае обе
стороны поршня являются рабочими.

    Компрессоры простого и
двойного действия могут иметь один или несколько цилиндров. Компрессор, который
имеет несколько цилиндров, работающих параллельно и выталкивающих сжатый газ в один и тот же нагнетательный коллектор, называется
многоцилиндровым одноступенчатым компрессором.

    Если в компрессоре
несколько цилиндров работают последовательно, т. е. сжатый воздух из одного цилиндра поступает для дальнейшего сжатия в следующий, то такой
компрессор называется
многоступенчатым. Если же в каждой рабочей полости компрессора давление повышается (от давления во всасывающей полости до давления в нагнетательном
трубопроводе), то независимо от числа цилиндров и рабочих полостей такой компрессор
является одноступенчатым.

    Рассмотрим работу
механизма движения одноступенчатого компрессора (рис. 118), под действием
которого поршень совершает возвратно-поступательное движение. Шатун 9 служит
для передачи
движения от кривошипа 10 коленчатого вала 11. Вращательное движение
вала преобразуется в возвратно-поступательное. Ползун 8 — деталь
скользящая в прямолинейных направляющих, жестко связанная со штоком 7 и шарнирно — с шатуном 9. Ползун
передает продольные усилия на шток, а по перечные- на направляющие. В
бесползунных компрессорах движение от вала поршню передается шатуном. Шток 7 служит
для соединения поршня 2 с
поршнем 8.

     Одноступенчатый поршневой компрессор. Сжатие и
перемещение
газов в компрессорах происходит
за счет того, что газ в рабочем
пространстве поршневого компрессора
сжимается под действием перемещающегося поршня.

    Процесс
сжатия — расширения газа в компрессоре изображают обычно на
диаграммах в координатах р-V. Рассмотрим теоретический процесс работы поршневого компрессора
(рис. 119). Поршень из крайнего правого
положения (точка 1) начинает двигаться влево. Впускной клапан В закрывается, и начинается процесс сжатия газа в
рабочем пространстве компрессора. Этот процесс, который на диаграмме
соответствует кривой 1-2, характеризуется уменьшением объема рабочего
пространства и возрастанием давления газа. Когда
поршень достигает точки 2, давление газа в рабочем пространстве компрессора уравновешивается давлением
в напорном трубопроводе. В этом случае открывается выпускной клапан В₁
и происходит выталкивание газа из
рабочего пространства компрессора в
напорный трубопровод при постоянном давлении (кривая 2-3). Точка 3
соответствует крайнему левому положению
поршня. Так как рассматривается теоретический цикл, то необходимо исходить из предположения, что весь газ,
находившийся в рабочем пространстве
компрессора, выталкивается в напорный трубопровод. В этом случае как только начинается обратное движение поршня (вправо), происходит мгновенное
снижение давления. Как только
давление достигнет значения р₁ , откроется впускной клапан В.
Этот процесс на р-V-диаграмме соответствует линии 3-4.

    По мере перемещения поршня вправо происходит процесс всасывания газа, т. е. процесс
заполнения газом рабочего
пространства компрессора, который на р-V-диаграмме изображается
линией 4-1. Полученная диаграмма называется теоретической индикаторной диаграммой работы поршневого компрессора.

     Процесс
всасывания и нагнетания происходит при постоянном давлении, а в процессе
сжатия изменяются давление и объем. Известно,
что при сжатии газ нагревается и температура его повышается. Если при этом газ
не обменивается теплотой с окружающей средой,
то такое сжатие называется адиабатным. Уравнение адиабатного процесса
имеет вид

             pV^K=const,                                                                                             (144)

где k -показатель адиабаты.

В том случае, когда
теплота нагретого от сжатия газа отбирается, можно создать условия, при которых газ
будет сжимать ся при постоянной температуре. В этом случае процесс сжатия называется
изотермным. Уравнение изотермного процесса определяется выражением

              pVⁿ=const.                                                                                          (145)

    Таким образом рассмотрены два процесса, происходящих
при сжатии газа: отвод теплоты полностью
отсутствует и вся теплота от газа забирается. Но возможны и такие
процессы сжатия, при которых отбирается не
вся теплота. В этом случае термодинамический процесс сжатия называется политропным. Уравнение политропного процесса определяется выражением

             pVⁿ=const,                                                                                          (146)

             1<n<k.

В многоступенчатых компрессорах   при одинаковой работе каждой ступени изотермическая мощность

             N_из=(_p1V1G_Дln p₂/p₁)/Z.                                                                 (170)

Мощность на валу

                             N_в
= N_изб / (ƞ_изƞ_м) .                                                          (171)

    Если работа каждой
ступени многоступенчатого компрессора неодинакова, то мощность компрессора
равна сумме мощностей
отдельных ступеней.

    Действительная
индикаторная диаграмма. Для анализа реального рабочего процесса, происходящего в
компрессоре, используют индикаторные диаграммы, получаемые при помощи специального прибора -
индикатора (рис. 125). Индикатор со стоит из цилиндра 3, пружины 4, штифта
5, направляющих 6, штока
7 и рычага 8.

    Перемещение
поршня в цилиндре индикатора пропорционально давлению газа в цилиндре 1
компрессора. При перемещении ленты диаграммы в направляющих 6 под действием рычага 5 и штока 7,
связанных с поршнем 2 компрессора, обеспечивается взаимосвязь между
давлением и объемом в цилиндре компрессора и вычерчивается замкнутая кривая
(см. рис. 120), характеризующая ход рабочего процесса в компрессоре. Эту кривую называют действительной индикаторной
диаграммой. С помощью этой кривой можно
определить подачу, потребляемую мощность и неисправности компрессора.

    Для определения
потребляемой мощности посредством планиметра измеряют площадь индикаторной диаграммы.
Разделив площадь на длину
диаграммы, вычисляют среднее индикаторное давление компрессора.

    Для
выполнения указанных расчетов необходимо знать перемещение штифта при
изменении давления на одну единицу измерения. Эти данные, а также данные о
максимальном давлении, на котором может работать пружина, приведены в пас порте прибора.
     

Схемы поршневых компрессоров.

    Выбор схемы
компрессора зависит от назначения компрессора, условий эксплуатации, подачи,
рабочего давления, числа ступеней и распределения давления между ними. От схемы
компрессора в значительной степени зависят размеры, масса и динамическая
уравновешенность машины.

    Схема компрессора
характеризуется следующими параметрами: числом ступеней, кратностью подачи,
расположением цилиндров,
конструкцией механизма движения  (рис.
126).

Рис. 126. Схема поршневых компрессоров:

а — одноцилиндровый
двойного действия; б — двухступенчатый дифференциальный; в -
двухцилиндровый трехступенчатый; г — двухцилиндровый одноступенчатый; д
— трехцилиндровый
двухступенчатый V-образны; е — двухцилиндровый двухступенчатый угло вой; ж — двухцилиндровый двухступенчатый
оппозитный; а — однорядный двухцилиндровый  двухступенчатый;

^{__________________ —} движение 
газа    при  прямом 
ходе    поршня;

—  —   —  —  движение газа при обратном ходе поршня; J-III
— номера ступеней

    По характеру
расположения осей цилиндров компрессоры подразделяют на три основные
группы: вертикальные, горизонтальные и угловые.

    В вертикальных
компрессорах смазочный материал, поступающий в цилиндр, равномерно
распределяется по рабочей поверхности,
а попадающие вместе с ним или газом твердые частицы
оседают не на цилиндрической, а на торцовой поверхности поршня, которая не соприкасается с внутренней
поверхностью цилиндра. Поэтому
вертикальные компрессоры меньше из нашиваются
и имеют лучшую герметичность уплотнений.

    Силы инерции возвратно-поступательно движущихся
масс в вертикальных компрессорах на фундамент действуют вертикаль но, что
повышает устойчивость компрессоров и позволяет использовать фундаменты меньшей
массы. Отмеченные преимущества позволяют выполнять вертикальные компрессоры более быстроходными.

    Горизонтальные
компрессоры лишены преимуществ вертикальных машин. Однако, они более просты в
обслуживании.Наиболее совершенными с точки зрения динамической
устойчивости являются угловые компрессоры. Эти компрессоры выполняют
высокооборотными, их фундаменты имеют большую массу.

    Перечисленные
особенности поршневых компрессоров предо­пределяют области их применения.
Вертикальная схема наиболее целесообразна для высокооборотных компрессоров с
малым числом
ступеней. Горизонтальная схема используется в основном для относительно тихоходных
стационарных компрессоров большой подачи. Угловая схема обычно применяется для
передвижных компрессорных
установок.

     По числу рядов
цилиндров компрессоры подразделяют на однорядные и многорядные. Число рядов цилиндров в
компрессоре обусловлено расположением осей цилиндров, а число степеней — подачей и
рабочим давлением компрессора. Основное преимущество
однорядных компрессоров заключается
в их простой конструкции.

      Многоступенчатые
горизонтальные компрессоры обычно выполняют по однорядной или двухрядной схеме, а
компрессоры, имеющие более пяти ступеней,- по двухрядной схеме.

    К наиболее
прогрессивным схемам относятся горизонтальные компрессоры с оппозитным
(взаимнопротивоположным) расположением цилиндров относительно вала в двух или более
рядах (рис. 127).

Рис. 127. Схемы баз компрессоров:

Где а и б — оппозитных W-образных с
движением поршней соответственно взаимно противоположным и однонаправленным; в
— оппозитного Н-образного.

    Совокупность
узлов кривошипно-шатунного механизма пор­шневого компрессора называют его
базой. Оппозитное
испол­нение
баз характеризуется расположением шатунов и ползунов по обе стороны коленчатого вала.

    В комплект
узлов, повторяющихся в ряде компрессоров, вхо­дят станина с коренными
подшипниками и направляющими ползуна, коленчатый вал, шатуны,
ползуны, узлы смазочной системы кривошипно-шатунного механизма.

Поршневой компрессор — промышленный, воздушный, среднего, высокого давления

Компрессор поршневой – это компрессор объемного действия, предназначенный для сжатия и подачи воздуха или газа под высоким давлением. Компрессия происходит посредством снижения объема воздуха при движении поршня в цилиндре.

Содержание:

1. Воздушный компрессор поршневой
2. Конструкция поршневых компрессоров
3. Схема подключения поршневого компрессора
4. Поршневые промышленные компрессоры
5. Компрессор высокого давления поршневой
6. Поршневые компрессоры среднего давления
7. Ремонт компрессоров поршневых

Как работает поршневой компрессор, зависит от соблюдения правил эксплуатации, современного проведения технического обслуживания и диагностики возможных неисправностей.

Воздушный компрессор поршневой

Компрессор поршневой представляет собой устройство для сжатия и подачи воздуха или газов (аргон, азот, хлор, метан и прочие). В зависимости от этого выделяют два типа устройств – воздушный поршневой компрессор и газовый.

Воздушный компрессор поршневой

Также бывают следующие типы поршневых компрессоров:

• Коаксиальные и ременные. Первые – с прямым приводом через соединительную муфту, вторые – с ременным приводом.
• Масляные и безмасляные поршневые компрессоры. Первые имеют большую мощность, но воздух на выходе содержит масляную эмульсию. Кроме того, такие устройства нуждаются в регулярном обслуживании – по мере необходимости нужно доливать масло для поршневых компрессоров. В безмасляных компрессорах исходящий воздух получается высокого качества.
• По числу ступеней выделяют одноступенчатые, двухступенчатые поршневые компрессоры и так далее (максимальное число ступеней равно 7).
• По количеству цилиндровых узлов – одно-, двух-, трех- и многоцилиндровые.
• По числу поршней – однопоршневые, 2-поршневые и 3-поршневые компрессоры.
• По возможности передвижения — стационарные и передвижные поршневые компрессоры. Передвижной компрессор устанавливается на устойчивые колесики и легко транспортируется.

Также возможна классификация поршневых компрессоров по производительности (малой, средней и высокой), по типу охлаждения (водяное и воздушное) и по другим критериям.

Принцип действия поршневого компрессора заключается в уменьшении объема газа за счет перемещения сжимающегося элемента – поршня. Устройство может сжать воздух в 6 раз, то есть, увеличить давление входящего воздуха в 6 раз. Для получения исходящего давления выше 6 атмосфер, выполняется многоступенчатое сжатие – сжатый воздух поступает в еще один компрессор, где вторично сжимается.

Анализировать процесс сжатия можно посредством индикаторной диаграммы поршневого компрессора. Она демонстрирует зависимость давления от объема газа в цилиндре и помогает провести соответствующие расчеты. Измеряется динамометрическим индикатором, который присоединяется к компрессору.

Для поддержания постоянного конечного давления необходимо выполнять регулирование производительности поршневого компрессора (на время останавливать двигатель, меня частоту вращения вала и так далее).

Конструкция поршневых компрессоров

Конструкция поршневых компрессоров

В конструкцию поршневых компрессоров входят следующие элементы:

• цилиндр;
• картер и блок-картер поршневого компрессора;
• поршень;
• уплотнение вала;
• клапаны;
• двигатель;
• система смазки.

Принцип работы поршневого компрессора заключается в механическом сжатии и продвижении воздуха. Поршень непрерывно двигается вверх-вниз. При движении поршня вниз в цилиндре появляется свободное пространство, наблюдается перепад давления. За счет этого раскрывается впускной клапан, в камеру сжатия всасывается воздух.

Когда поршень занимает самую нижнюю точку, в камере сжатия наблюдается наибольший объем, впускной клапан закрывается. При движении поршня вверх давление воздуха повышается – при его увеличении до оптимальных размеров воздух выводится из камеры сжатия, открывается нагнетательный клапан.

КПД поршневого компрессора зависит от объема цилиндра, скорости движения поршня и плотности его прилегания к стенкам. Также производительность оборудования зависит от смазки, которая обеспечивает движение поршня в цилиндре с оптимальной скоростью.

Устройство поршневого компрессора также может включать систему автоматического управления. При уменьшении давления в системе ниже нужного уровня, компрессор автоматически включается, а при превышении максимального уровня – отключается.

Схема подключения поршневого компрессора

Схема подключения поршневого компрессора

Стандартная схема подключения поршневого компрессора, следующая:

1. Соединить внешний конденсатор и реле давления. Полученную конструкцию поместить в корпус. Можно включить в схему выключатель, чтобы была возможность включать/выключать устройство.
2. В корпусе компрессора у основания просверлить отверстие нужного диаметра и зафиксировать конструкцию, состоящую из конденсатора и реле.
3. Подключить 2 провода к рабочему конденсатору. Для этого демонтировать конденсатор, снять защитный колпачок и отсоединить провода. Протянуть 2 провода от внешнего блока и подключить их. По окончании вышеописанных манипуляций зафиксировать рабочий конденсатор на место.
4. Подсоединить провод к переключателю давления. Для этого протянуть провод от внешнего входа через отверстие ввода и подсоединить его к контакту.
5. Установить время задержки на реле, после чего можно включать компрессор для обкатки.

Реле применяется в устройстве воздушного поршневого компрессора для сохранения в ресивере оптимального давления воздуха. При однофазном двигателе применяется реле на 220В, при трехфазном – на 380В.

Для обеспечения автоматического режима работы компрессора можно включить в схему реле времени. Его подключение нужно выполнить так, чтобы при включении компрессора реле работало установленное время, а потом выключалось, отключая при этом пусковой конденсатор.

Поршневые промышленные компрессоры

Поршневые промышленные компрессоры применяются в различных сферах промышленности – металлургии, нефтегазовой/нефтехимической промышленностях, при производстве удобрений и многих других. Также такие устройства подходят для небольших мастерских и частных производств.

Поршневые промышленные компрессоры

Ниже представлен рейтинг лучших производителей поршневых компрессоров по мнению потребителей:

1. Fubag (Фубаг). Немецкая компания, выпускающая профессиональное оборудование для строительства и ремонта. Является одним из ведущих европейских производителей и экспортирует продукцию во многие страны мира. Оборудование проходит многоуровневый контроль качества и соответствует международным стандартам ISO.
2. Remeza. Белорусская компания, основана в 1989 году. Производит широкий ассортимент компрессорного оборудования и комплектующих для него. Поршневые компрессоры Ремеза соответствуют европейским стандартам, а также техническим регламентам Таможенного союза и Украины.
3. Kaeser kompressoren. Немецкая компания, действующая с 1919 года. Занимается производством в основном винтовых компрессоров. Филиалы фирмы есть во многих европейских государствах.
4. ABAC. Итальянская компания, выпускающая электрические, воздушные поршневые компрессоры высокого качества, которые соответствуют мировым стандартам ISO.

Если говорить о поршневых компрессорах российского производства, можно выделить оборудование Бежецкого компрессорного завода «АСО». Здесь производится продукция не только для России, но и для всех стран СНГ. Потребители отмечают высокую надежность, простоту эксплуатации и возможность проведения ремонта за счет наличия в продаже нужных запчастей.

Компрессор высокого давления поршневой

Особенность поршневых компрессоров высокого давления заключается в применении многоступенчатого сжатия, которое проводится в несколько циклов. Выполняется повторное или многократное сжатие воздуха до достижения оптимального давления внутри системы.

Компрессор высокого давления поршневой

Воздух закачивается в первую камеру сжатия, где давление повышается. Затем процесс повторяется в следующей камере. Также допускается предварительное сжатие воздушной среды и ее закачивание в таком виде в компрессор – это выполняется для экономии энергии.

Эксплуатация поршневого компрессора такого типа возможна при давлении до 100 МПа (1МПа=9,86 атмосфер). Также обязательно присутствует система охлаждения, не допускающая повышение температуры воздуха до критического предела.

Поршневые компрессоры среднего давления

Поршневые компрессоры среднего давления

Компрессоры среднего давления работают в диапазоне 1,5-10 МПа. Применение поршневых компрессоров среднего давления возможно в разных сферах промышленности, но чаще всего их используют в:

• нефтехимическом производстве;
• машиностроении;
• холодильных установках и прочих отраслях.

Также такое оборудование используются в бытовых условиях.

Ремонт компрессоров поршневых

Не рекомендуется выполнять ремонт поршневых компрессоров самостоятельно, иначе можно повредить оборудование. Лучше сразу отвести устройство в сервисный центр.

Ремонт компрессоров поршневых

Но некоторые поломки поршневых компрессоров можно устранить своими руками:

• Если проскальзывает ремень, его необходимо очистить от всех загрязнений и натянуть.
• В случае остановки компрессора нужно проверить цепь питания.
• Если из ресивера в воздухопровод проникает воздух, необходимо снять головку клапана поршневого компрессора и заменить прокладку.
• При понижении уровня масла в поршневом компрессоре до критических значений, долить смазочную жидкость (только для масляных устройств). Использовать исключительно компрессорные масла, а не моторные.

Чтобы продлить срок эксплуатации поршневого компрессора и обеспечить его нормальную работу, необходимо проводить его регулярное обслуживание. Важно своевременно заменять воздушный фильтр, так как со временем он перестает выполнять свои функции, поэтому частицы мусора из окружающей среды могут проникать внутрь компрессора.

Основы поршневого компрессора

Поршневой компрессор — это объемная машина, в которой поршень используется для сжатия газа и подачи его под высоким давлением.

Часто они являются одними из самых важных и дорогих систем на производстве и заслуживают особого внимания. От этого типа оборудования зависят газопроводы, нефтехимические заводы, нефтеперерабатывающие заводы и многие другие отрасли промышленности.

Из-за множества факторов, включая, но не ограничиваясь, качеством исходной спецификации / дизайна, адекватностью методов обслуживания и эксплуатационными факторами, промышленные предприятия могут ожидать от своих собственных установок сильно различающихся затрат на жизненный цикл и надежности.

Различные компрессоры есть практически на каждом промышленном объекте. Типы сжатых газов включают следующие:

• Воздух для сжатого инструмента и систем сжатого воздуха

• Водород, кислород и др. Для химической обработки

• Фракции легких углеводородов в нефтепереработке

• Различные газы для хранения или передачи

• Другие приложения

Существуют две основные классификации промышленных компрессоров: прерывистые (объемные), включая поршневые и роторные; и непрерывный поток, включая центробежный и осевой типы потока.

Поршневые компрессоры обычно используются там, где требуются высокие степени сжатия (отношение давления нагнетания к давлению всасывания) на ступень без высоких скоростей потока, а технологическая жидкость относительно сухая.

Компрессоры влажного газа обычно бывают центробежными. Для применений с высоким расходом и низкой степенью сжатия лучше всего подходят осевые компрессоры. Роторные типы в первую очередь используются в системах со сжатым воздухом, хотя другие типы компрессоров также используются в пневматических системах.

Базовая конструкция

Основные компоненты типичной поршневой компрессорной системы можно увидеть на рисунках 1 и 2. Следует отметить, что автор никогда не видел «типовой» компрессорной установки и признает существование многих исключений.

Цилиндры сжатия (рис. 1), также известные как ступени, которых в конкретной конструкции может быть от одной до шести или более, обеспечивают удержание технологического газа во время сжатия.

Поршень совершает возвратно-поступательное движение для сжатия газа.Устройства могут быть одностороннего или двойного действия. (В конструкции двойного действия сжатие происходит с обеих сторон поршня как при движении вперед, так и назад.)

Некоторые цилиндры двойного действия в системах высокого давления будут иметь поршневой шток с обеих сторон поршня, чтобы обеспечить равную площадь поверхности и уравновесить нагрузки. Тандемное расположение цилиндров помогает минимизировать динамические нагрузки за счет размещения цилиндров попарно, соединенных с общим коленчатым валом, таким образом, чтобы движения поршней противодействовали друг другу.

Давление газа ограничено, а износ дорогих компонентов сведен к минимуму за счет использования одноразовых поршневых колец и направляющих лент соответственно. Они изготовлены из сравнительно мягких металлов по сравнению с металлами поршней и цилиндров / гильз или таких материалов, как политетрафторэтилен (ПТФЭ).

Рисунок 2 A. Рама и ходовая часть HSE с двухходовой опорой

Рисунок 2 B. Двухходовая рама HSE и ходовая часть

Большинство конструкций оборудования включает блочные системы смазки с принудительной подачей; однако при нулевом допуске технологического процесса на унос масла используются конструкции без смазки.

Цилиндры для более крупных применений (типичное значение отсечки составляет 300 л.с.) оснащены каналами для охлаждающей жидкости для термосифонных или циркуляционных систем типа охлаждающей жидкости, тогда как некоторые небольшие домашние и производственные компрессоры обычно имеют воздушное охлаждение. Цилиндры большого размера обычно снабжены сменными гильзами, которые запрессовываются в канал ствола, и могут включать стопорный штифт.

Технологический газ втягивается в цилиндр, сжимается, удерживается и затем выпускается механическими клапанами, которые обычно работают автоматически за счет перепада давления.В зависимости от конструкции системы цилиндры могут иметь один или несколько всасывающих и нагнетательных клапанов.

Разгрузочные устройства и зазоры представляют собой специальные клапаны, которые регулируют процент полной нагрузки, которую несет компрессор при заданной скорости вращения его привода. Разгрузчики управляют работой всасывающих клапанов, позволяя газу рециркулировать.

Клапаны с зазором в кармане изменяют пространство головки блока цилиндров (зазорный объем). Они могут быть фиксированного или переменного объема. Эти устройства выходят за рамки данной статьи.

Распорка (иногда называемая собачьей будкой) представляет собой конструктивный элемент, соединяющий раму компрессора с цилиндром. Смешивание жидкостей между цилиндром и промежуточной частью следует избегать. Сальниковые кольца сдерживают давление газа внутри цилиндра и предотвращают попадание масла в цилиндр, вытирая масло со штока поршня по его ходу.

Через проставку обычно удаляется воздух из наиболее опасного материала в системе, которым часто является газ, сжатый в баллоне.Уплотнительные кольца предназначены для удержания газа внутри цилиндра, но при высоком давлении возможно, что часть сжатого газа выйдет за уплотнительные кольца.

Ходовая часть, размещенная в раме компрессора (рис. 2), состоит из крейцкопфа и шатуна, которые соединяют шток поршня с коленчатым валом, преобразуя его вращательное движение в возвратно-поступательное линейное движение.

Коленчатый вал оснащен противовесами для уравновешивания динамических сил, создаваемых движением тяжелых поршней.Он поддерживается в раме компрессора подшипниками скольжения на нескольких шейках. Также предусмотрен маховик для сохранения инерции вращения и обеспечения механического преимущества для ручного вращения узла.

Некоторые компрессоры смазывают ходовую часть своей рамы с помощью встроенного масляного насоса с приводом от вала, в то время как другие снабжены более обширными системами смазки, смонтированными на салазках. Все правильно спроектированные системы будут обеспечивать не только циркуляцию масла к критическим трибоповерхностям оборудования, но также контроль температуры смазочного материала, фильтрацию и некоторые меры контрольно-измерительной аппаратуры и резервирования.

Всасываемые газы обычно проходят через всасывающие сетчатые фильтры и сепараторы для удаления уносимых частиц, влаги и жидкой фазы технологической жидкости, которые могут вызвать серьезные повреждения клапанов компрессора и других критических компонентов и даже угрожать целостности цилиндра с катастрофическими последствиями.

Газ также может быть предварительно нагрет для перевода жидкого технологического газа в паровую фазу. Интеркулеры обеспечивают возможность отвода тепла от технологического газа между ступенями сжатия.(См. Следующий раздел: Термодинамический цикл.) Эти теплообменники могут быть частью системы (систем) охлаждения масла и / или цилиндра компрессора, или они могут быть подключены к системе охлаждающей воды установки.

На стороне нагнетания сосуды высокого давления служат гасителями пульсаций, обеспечивая емкость системы для выравнивания пульсаций потока и давления, соответствующих тактам сжатия поршня.

Как правило, поршневые компрессоры представляют собой относительно низкоскоростные устройства и приводятся в действие прямым или ременным приводом от электродвигателя, с регулятором привода с регулируемой скоростью или без него.

Часто двигатель изготавливается как единое целое с компрессором, а вал двигателя и коленчатый вал компрессора представляют собой одно целое, что устраняет необходимость в муфте. Редукторы редукторного типа используются в различных установках.

Иногда, хотя и реже, они приводятся в действие паровыми турбинами или другими источниками энергии, такими как природный газ или дизельные двигатели. Общая конструкция системы и выбранный тип привода будут влиять на смазку этих периферийных систем.

Термодинамический цикл

Для понимания науки о поршневых компрессорах необходимо объяснение нескольких основных термодинамических принципов. Сжатие происходит внутри цилиндра в виде цикла из четырех частей, который происходит при каждом продвижении и отступлении поршня (два хода за цикл).

Четыре части цикла — это сжатие, нагнетание, расширение и впуск. Они показаны графически, причем давление в зависимости от объема отображается на так называемой диаграмме P-V (Рисунок 3).

Рисунок 3. Впуск

По завершении предыдущего цикла поршень полностью возвращается в цилиндр в точке V1, объем которого заполнен технологическим газом при условиях всасывания (давление P1 и температура T1), а всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты. .

Это представлено точкой 1 (нулем) на диаграмме P-V. По мере продвижения поршня объем цилиндра уменьшается. Это вызывает повышение давления и температуры газа до тех пор, пока давление в цилиндре не достигнет давления в нагнетательном коллекторе.В это время начинают открываться нагнетательные клапаны, отмеченные на схеме точкой 2.

При открытии выпускных клапанов давление остается фиксированным на уровне P2 в течение оставшейся части рабочего хода, поскольку объем продолжает уменьшаться для выпускной части цикла. Поршень на мгновение останавливается в точке V2 перед изменением направления.

Обратите внимание, что остается некоторый минимальный объем, известный как объем зазора. Это пространство, остающееся внутри цилиндра, когда поршень находится в наиболее продвинутом положении во время своего хода.Некоторый минимальный зазор необходим для предотвращения контакта поршня с головкой, и изменение этого объема является основным параметром производительности компрессора. Цикл сейчас в точке 3.

Затем происходит расширение, когда небольшой объем газа в зазоре расширяется до давления чуть ниже давления всасывания, чему способствует закрытие выпускных клапанов и отступление поршня. Это пункт 4.

Когда достигается P1, впускные клапаны открываются, позволяя свежей заправке поступать в цилиндр для впуска и последней стадии цикла.Еще раз, давление остается постоянным при изменении объема. Это знаменует возврат к точке 1.

Понимание этого цикла является ключом к диагностике проблем компрессора, а также к пониманию эффективности компрессора, требований к мощности, работы клапана и т. Д. Эти знания можно получить, анализируя информацию о процессе и отслеживая влияние этих элементов на цикл.

Что такое поршневой воздушный компрессор?

Поршневой воздушный компрессор

— это поршневой воздушный компрессор, в котором воздух всасывается в камеру и сжимается с помощью возвратно-поступательного поршня.Он называется компрессором прямого вытеснения, потому что воздух сначала всасывается в камеру, а затем достигается сжатие за счет уменьшения площади камеры. Площадь уменьшается поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение.

Принцип работы

В поршневом воздушном компрессоре, когда поршень движется к НМТ, воздух всасывается в цилиндр из атмосферы, и когда он движется к ВМТ, сжатие воздуха начинается и продолжается, и давление увеличивается.Когда давление увеличивается до проектного предела, он толкает нагнетательный клапан, чтобы открыться, и сжатый воздух подается в резервуар для хранения.

Основные детали

1. Поршень: Он совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре и отвечает за сжатие воздуха.
2. Цилиндр: Это камера, в которой сжимается воздух.
3. Шатун: Он соединяет поршень и коленчатый вал.
4. Коленчатый вал: Он соединен с валом электродвигателя. И передает свое вращательное движение на поршень.
5. Всасывающий клапан: Воздух всасывается через всасывающий клапан, когда поршень движется в НМТ.
6. Нагнетательный клапан: Сжатый воздух выпускается через нагнетательный клапан в накопительный бак.

Рабочий

Поршневой компрессор приводится в действие электродвигателем, дизельным / газовым двигателями.

• Когда питание включено, электродвигатель начинает вращаться, а также вращает коленчатый вал, прикрепленный к нему. Поршень начинает совершать возвратно-поступательное движение внутри цилиндра.
• По мере того, как поршень движется вниз (в направлении НМТ), воздух из атмосферы попадает в камеру цилиндра.
• Теперь поршень, достигнув НМТ, начинает двигаться вверх (т. Е. В сторону ВМТ), начинается сжатие воздуха и его давление начинает увеличиваться.
• Когда давление внутри цилиндра превышает давление выпускного клапана, выпускной клапан открывается, и сжатый воздух подается в резервуар для хранения воздуха, откуда он используется для работы.

Типы поршневых воздушных компрессоров

1. одностороннего действия
2. двойного действия
3. Одноступенчатый воздушный компрессор
4. Двухступенчатый воздушный компрессор

1. Одностороннего действия

В поршневом воздушном компрессоре одностороннего действия только одна сторона поршня используется для сжатия воздуха, а другая сторона соединена с картером и не используется для сжатия.

2. Двойного действия

В компрессорах этого типа обе стороны поршня используются для сжатия воздуха.Когда всасывание происходит с одной стороны, сжатие происходит с другой стороны. При каждом такте поршня происходит как всасывание, так и сжатие.

3. Одноступенчатый

В одноступенчатом поршневом воздушном компрессоре сжатие воздуха происходит в одном цилиндре. В первом такте он всасывает воздух из атмосферы, а во втором такте сжимает его и доставляет в резервуар для хранения.

4. Двухступенчатый поршневой воздушный компрессор

В компрессорах этого типа сжатие воздуха происходит в два этапа: i.е. воздух сначала до некоторой степени сжимается в одном цилиндре, а затем передается во второй цилиндр для дальнейшего сжатия. Наконец, сжатый воздух хранится в резервуаре.

Это краткое введение о поршневом воздушном компрессоре — основные части, работа и типы. Если вы обнаружите, что что-то отсутствует или неверно, напишите нам или оставьте комментарий Если понравилась эта статья, не забудьте поставить лайк и поделиться ею.

Основы компрессоров

: поршневые — Air Compressor Works, Inc.

Поршневые компрессоры обычно называют поршневыми компрессорами. Вы видите их повсюду. В любом автомобильном магазине они есть на продажу, в Home Depot и Lowe’s они есть в проходе.

В предыдущем посте мы заявили, что поршневые компрессоры — это компрессоры прямого вытеснения, которые используют поршень в камере, называемой цилиндром, для уменьшения объема и увеличения давления. Затем они были разделены на двойного действия, одностороннего действия и диафрагму. Их называют «возвратно-поступательными», потому что поршень совершает возвратно-поступательное движение.Их также для краткости называют рецептами.

Двигатель в вашем автомобиле работает по тому же принципу, но наоборот. Сгорание газа толкает поршень, а не поршень толкает газ.

Поршневые компрессоры одностороннего действия

Это те, с которыми вы, вероятно, наиболее знакомы. Вот что они делают:

Есть впускной или всасывающий клапан и нагнетательный клапан. Оба являются односторонними клапанами, и оба подпружинены, поэтому для их открытия требуется определенное усилие.Впускной клапан только пропускает воздух в цилиндр, а выпускной клапан только выпускает воздух. Когда поршень движется вниз через цилиндр, воздух всасывается во впускной клапан. Когда поршень движется вверх через цилиндр, впускной клапан закрывается, а выпускной патрубок не открывается, пока не будет приложено определенное усилие. Это заставляет воздух задерживаться внутри, в то время как объем уменьшается, увеличивая давление. Когда давления достаточно, чтобы открыть выпускной клапан, воздух выходит под более высоким давлением.

Компрессоры одностороннего действия имеют клапаны только в верхней части цилиндра, поэтому на каждый оборот коленчатого вала приходится один цикл сжатия.

Это воздушные компрессоры, которые вы видите повсюду:

Одна из причин заключается в том, что они недорогие по сравнению с другими технологиями. Кроме того, они отлично подходят для кратковременных рабочих циклов. По сравнению с вращающимся винтом, они обычно требуют меньшего обслуживания и просты в обслуживании. Это делает их отличным выбором, когда вы используете сжатый воздух ниже 100 кубических футов в минуту, а вам нужно 40 фунтов на квадратный дюйм или более.

Поршневые компрессоры двухстороннего действия

Рапорные компрессоры двойного действия

похожи на компрессоры одностороннего действия, но имеют впускной и выпускной клапаны с обеих сторон цилиндра. Это дает вам два цикла сжатия на каждый оборот коленчатого вала.

Поршневые компрессоры двойного действия — одни из самых эффективных компрессоров из когда-либо созданных, но они не так распространены, как раньше. Они все еще существуют, но очень большие. Редко можно увидеть машину ниже 100 л.с.В свое время их называли землетрясениями, потому что находясь рядом с ними, вы чувствовали себя так, как будто попали в землетрясение. Если бы у компрессора не было правильного фундамента и виброизоляции, он мог бы снести здание, в котором он находился. Раньше они были рабочими лошадками на производственных предприятиях, но в последние 20-30 лет эту роль взял на себя винтовой винт. компрессоры.

Мембранные поршневые компрессоры

Мембранный компрессор аналогичен компрессору одностороннего действия.Разница в том, что вместо поршня, движущегося внутри цилиндра, поршень перемещает диафрагму, которая сжимается и расширяется.

Говоря о сжатом воздухе, диафрагменные насосы занимают определенную нишу на рынке, поэтому вы не увидите многих. Однако эта технология очень популярна для других типов носителей.

Вы, наверное, видели где-то снаружи мембранный насос, перекачивающий воду.

Вернуться к поршневым компрессорам простого действия …… ..

Поскольку они являются наиболее распространенными в категории получателей, остальная часть этого сообщения в блоге будет о них.Часть материала применима к другим технологиям, а часть — нет.

Многоступенчатая

Часто реципиентные компрессоры имеют несколько ступеней. Не следует путать с несколькими цилиндрами. Компрессор может иметь несколько цилиндров, но только одноступенчатый. Многоступенчатый компрессор нагнетает воздух до одного давления, а затем использует другой цилиндр меньшего диаметра для перекачки до более высокого давления. Обычно воздух между ступенями охлаждается с помощью промежуточного охладителя.Этот интеркулер представляет собой ребристую трубку, которая проходит от одной головки к другой или от одной стороны головки к другой. Иногда можно увидеть полноценный теплообменник, похожий на радиатор.

Опять же, вы не можете сказать, сколько ступеней у компрессора, просто посчитав количество цилиндров. Компрессор может иметь 20 цилиндров и по-прежнему иметь только одну ступень. Многоступенчатость делает его наличие цилиндров разного размера (внутреннего диаметра). Если все цилиндры одинакового размера, то это одноступенчатый.

Так зачем мне одноступенчатый или двухступенчатый насос?

Не беспокойтесь о том, сколько ступеней у компрессора; просто посмотрите на давление, которое оно на вас оказывает. Производитель добавит необходимое количество ступеней, чтобы получить желаемое давление. Не заходите в магазин компрессоров и не просите одноступенчатый или двухступенчатый компрессор — или какую-то конкретную ступень, если на то пошло. Скажите им, сколько фунтов на квадратный дюйм вам нужно (вместе с CFM, это другой разговор).

Двухступенчатый насос может достигать более высокого давления, чем одноступенчатый насос той же конструкции. Обычно для рекипов одностороннего действия максимальное давление для одной ступени составляет около 125 фунтов на квадратный дюйм. В двухступенчатом варианте вы можете получить давление до 175 фунтов на квадратный дюйм с насосом со смазкой разбрызгиванием или до 250 фунтов на квадратный дюйм с насосом со смазкой под давлением. Хотя некоторые специализированные двухступенчатые насосы могут развить давление до 580 фунтов на квадратный дюйм.

Большинству клиентов, которым нужен небольшой приемник одностороннего действия, обычно не требуется давление более 90 фунтов на квадратный дюйм, если только они не заправляют грузовые шины.При одинаковой мощности одноступенчатый двигатель даст больше CFM, чем двухступенчатый. Тем не менее, большинство из тех, которые вы видите там, в промышленном диапазоне 5 л.с. и выше, будут двухступенчатыми. Для нас как дистрибьютора более экономично иметь на складе 2-ступенчатую, а разница в CFM минимальна. Покрываем все основания 2-х ступенчатым. Для действительно маленьких компрессоров, ниже 5 л.с., вы почти всегда увидите одноступенчатые.

Смазка

Поршневые компрессоры с масляной смазкой на сегодняшний день являются наиболее распространенными в диапазоне мощности 5–30 л.с.Мы более подробно рассмотрим назначение и преимущества смазки через неделю, но, если у вас нет применения медицинского воздуха и некоторых других специальных применений, масляная смазка, скорее всего, лучше для вас.

Существуют компрессоры со смазкой разбрызгиванием и компрессоры со смазкой под давлением.

Компрессор со смазкой разбрызгиванием использует рукоять на конце шатуна. Когда коленчатый вал вращается, обычно между 400 и 1000 об / мин, рукоять разбрызгивается на масло, заставляя масло распределяться по нижнему концу насоса.Большинство из них смазаны разбрызгиванием. Это очень простой и эффективный метод смазки насоса. Он также недорог в производстве, что снижает первоначальную стоимость компрессора. Практически во всех случаях приемник со смазкой разбрызгиванием должен иметь рабочий цикл только около 60%.

Компрессор со смазкой под давлением использует внутренний масляный насос для нагнетания масла вверх по шатуну, чтобы обеспечить смазку основных частей насоса. Насосу для работы потребуется определенное давление масла.На насосе вы увидите манометр, показывающий давление масла. У некоторых есть масляный фильтр, а у некоторых нет. Однако если вы видите масляный фильтр или манометр на картере насоса, значит, вы имеете дело с насосом для смазки под давлением. Насос со смазкой под давлением также может использовать ковш для разбрызгивания масла. Насосы со смазкой под давлением иногда могут рассчитывать на 100% рабочий цикл (в зависимости от степени сжатия). Насосы со смазкой под давлением в среднем служат дольше и имеют более продолжительный рабочий цикл, чем насосы со смазкой разбрызгиванием.Однако обычно они стоят намного дороже. Вы получаете то, за что платите, поэтому вам придется сбалансировать начальную стоимость с надежностью и продолжительностью использования.

Рабочий цикл

Рабочий цикл — одно из наиболее важных соображений при покупке компрессора для вашего бизнеса, , но он один из самых недооцененных. Если компрессор предназначен для вашего дома или ваш бизнес почти не использует компрессор, рабочий цикл не имеет большого значения. Однако, если вы часто используете компрессор или компрессор важен для вашего бизнеса, рабочий цикл чрезвычайно важен.

Рабочий цикл компрессора — это процент времени, в течение которого компрессор работает с полной нагрузкой. Другой процент или время, когда он должен быть выключен или работать без нагрузки. Если у вас есть разбрызгивающий насос, рабочий цикл должен составлять около 60%. Это означает, что при 10-часовом рабочем дне компрессор должен работать около 6 часов и отключаться около 4 часов. Конечно, компрессор не будет работать 6 часов подряд, а будет отключаться четыре часа подряд. Компрессор будет включаться и выключаться в зависимости от потребности в воздухе.Это должно составлять в среднем около 60% времени работы.

Итак, теперь давайте посмотрим на рабочий цикл при выборе компрессора. Если вы планируете приобрести компрессор для своего бизнеса, вы будете использовать его весь день, а вам потребуется 15 кубических футов в минуту практически на весь день. Если вы смотрите на поршневой компрессор для разбрызгивания масла, вам нужно взять эти 15 кубических футов в минуту и ​​разделить на 40%. Это дает вам 25 кубических футов в минуту. Ваш типичный поршень мощностью 5 л.с. составляет около 18 куб.

Если вы купили поршень 18CFM для смазки разбрызгиванием, исходя из того факта, что вам требовалось 15 куб. Фут / мин на весь день, вы сломаете насос примерно через 6 месяцев, а может и через год.Вам нужен поршень мощностью 7,5 л.с., который составляет около 25 кубических футов в минуту. В качестве альтернативы вы можете приобрести винтовой винт мощностью 5 л.с. и расходом 20 кубических футов в минуту. У винтового шнека 100% -ный рабочий цикл, но на начальном этапе он будет стоить в несколько раз дороже. Вы также можете получить поршень 5 л.с. для смазки под давлением, который, скорее всего, справится с большим рабочим циклом.

Если вам просто нужен быстрый всплеск 15 куб. Футов в минуту, который длился час или меньше, тогда вам будет достаточно брызг-смазки на основе этого куба в минуту. Однако, если вам нужен устойчивый поток в течение нескольких часов, вам необходимо учитывать рабочий цикл насоса.

Это распространенная ошибка, которую допускают многие компании. Ваша компрессорная компания должна быть обучена распознавать такую ​​ситуацию, поэтому для вашего бизнеса вам следует получить помощь от компрессорной компании с профессионально обученным торговым персоналом. В названии Home Depot есть слово «дом», и компрессоры там созданы для этого рынка. Вы часто увидите мелким шрифтом, что гарантия сокращается до 3 месяцев, если вы возьмете домашний компрессор и будете использовать его в своем бизнесе. Причина в рабочем цикле .

Я не выделяю Home Depot; то же самое и с их конкурентами. Нет ничего плохого в том, чтобы купить компрессор в большом магазине, если вы используете его дома — вам, вероятно, не понадобится промышленный компрессор для вашего гаража.

Компрессор «домашнего склада», вероятно, отлично подойдет для вашего дома. Однако в вашем бизнесе вам следует обратиться к профессионалам и позволить им правильно подобрать компрессор для вас.

На этом пока все по основам поршневого компрессора.В следующей статье мы рассмотрим винтовые компрессоры.

Microsoft Word — 1847731.docx

% PDF-1.5
%
97 0 объект
>
эндобдж
96 0 объект
> поток
application / pdf

2015-11-30T13: 48: 04 + 02: 00PScript5.dll Версия 5.2.22015-11-30T13: 48: 04 + 02: 00 Acrobat Distiller 11.0 (Windows) uuid: 30b2eb7c-0f0b-4ed5-b876-83d8981c3790uuid: 8472e4c1- dd24-430f-97ce-b5544f48a0b1

конечный поток
эндобдж
94 0 объект
>
эндобдж
91 0 объект
>
эндобдж
10 0 obj
>
эндобдж
1 0 объект
>
эндобдж
12 0 объект
>
эндобдж
16 0 объект
>
эндобдж
33 0 объект
>
эндобдж
48 0 объект
>
эндобдж
54 0 объект
>
эндобдж
58 0 объект
>
эндобдж
59 0 объект
> поток
h ެ [; o $ rW (iI`Ё0f \ $ ^, b ٿ> ~ Gv 󗚷TrJ [yg ~ l? nZw | ׏% 5 ii> & 9 {c-oŬDž |} fiPO [VƋ

Изучение воздушных компрессоров: поршневые компрессоры

← Когда аренда оборудования лучший выбор? Знакомство с воздушными компрессорами: винтовые роторы →

Опубликовано 30 апреля 2018 г. автором Сидни Тернуолд

Есть много различных типов воздушных компрессоров.Фактически, чтобы получить более подробную информацию о различных типах, прочтите нашу статью «Сжатый воздух 101: Типы компрессоров». Каждая модель компрессора работает немного по-своему и имеет определенные области применения, для которых она лучше всего подходит. Категории компрессоров происходят от метода сжатия воздуха. Следующие несколько сообщений в блоге серии «Изучение воздушных компрессоров» серии будут посвящены отдельной категории компрессоров. Каждый пост будет посвящен механике, применению и распространенным моделям конкретного типа компрессора.

Наша серия начинается с самого старого типа воздушного компрессора: поршневого компрессора .

Поршневой компрессор

Как работает поршневой компрессор?

Как один из самых простых и старых методов сжатия воздуха, поршневые компрессоры используются повсеместно. Как следует из названия, в этих компрессорах для сжатия воздуха используется движущийся поршень. Движение поршня сужает пространство вокруг себя, вытесняя воздух в меньшее пространство.При меньшем объеме воздуха, который может перемещаться, общее давление воздуха увеличивается.

Поршневые компрессоры могут быть одностороннего или двустороннего действия, в зависимости от настройки камеры сжатия. Установки одностороннего действия работают, только втягивая и сжимая воздух в одной секции цилиндра. Ход вверх сначала втягивает воздух, а затем ход вниз сжимает его.

Установки двойного действия позволяют сжимать воздух при каждом ходе. Когда одна часть цилиндра сжимается, другая сторона всасывает новый воздух.Когда ход меняет направление, воздух, который только что был введен, теперь сжимается. Затем с другой стороны поступает новый воздух. Эта установка полезна для создания большей мощности и прочности в системе.

Какие приложения должны это использовать?

Несмотря на то, что технологии сильно изменились за последние 50 лет или около того, поршневые компрессоры с возвратно-поступательным движением по-прежнему используются во многих сферах применения. Для многих универсальных приложений для сжатого воздуха требуется только поршень возвратно-поступательного действия.Любители, автосервисы и покупатели на дому найдут поршневые компрессоры для удовлетворения своих потребностей.

Относительно простая настройка этих машин делает обслуживание и ремонт относительно простыми. Здесь не так много взаимосвязанных компонентов, как у некоторых других моделей компрессоров, и часто блоки также менее дорогие. Однако поршневые компрессоры с возвратно-поступательным движением подходят не для всех областей применения и имеют определенные ограничения, такие как шум, которые следует учитывать перед покупкой.

Какие поршневые компрессоры доступны?

Поршневые компрессоры, как правило, представляют собой меньшие по размеру агрегаты, развивающие мощность только до 60 л.с., с типичным диапазоном в 2–30 л.с.

CASCO USA на складе:

Для дополнительных значений сжатого воздуха:

Эта запись была размещена в разделе «Промышленность». Добавьте в закладки постоянную ссылку.

← Когда аренда оборудования лучший выбор? Знакомство с воздушными компрессорами: винтовые роторы →

Работа воздушного компрессора

: описание двухступенчатой ​​системы и теория

Введение:

В моей последней статье мы обсудили теорию сжатия воздуха и причину сжатия воздуха по изоэнтропическому циклу.Теперь обсудим реальную работу воздушного компрессора с индикаторными диаграммами.

Операция:

Чтобы понять работу воздушного компрессора, предположим, что цикл и индикаторная диаграмма для простого одноступенчатого поршневого воздушного компрессора, как показано ниже. (Щелкните изображение, чтобы увеличить.)

Простой поршневой воздушный компрессор имеет поршень, который совершает возвратно-поступательное движение внутри стенки цилиндра и головки цилиндра. Поршень прикреплен к коленчатому валу с помощью шатуна, и, таким образом, вращение коленчатого вала заставляет поршень перемещаться вверх и вниз внутри цилиндра.Коленчатый вал установлен на картере. В головке блока цилиндров имеются карманы для клапанов, в которых закреплены всасывающий и нагнетательный клапаны.

Эти всасывающие и нагнетательные клапаны простого типа с перепадом давления. Они открываются и закрываются из-за разницы давлений по обе стороны от тарелок клапана.

1. Когда компрессор останавливается или простаивает в течение некоторого времени, всегда предполагается, что в пространстве цилиндра остался некоторый остаточный сжатый воздух. Этот остаточный воздух расширяется при движении поршня вниз.Давление в пространстве цилиндра падает в определенной точке по мере того, как поршень движется вниз, где давление внутри цилиндра становится меньше атмосферного. Таким образом, эта разница давлений открывает всасывающий или впускной клапан.

2. Это открытие впускного клапана позволяет свежему воздуху втягиваться в пространство цилиндра, поскольку поршень все еще продолжает двигаться в направлении вниз. Впускной клапан будет оставаться открытым до тех пор, пока не появится разница давлений между атмосферой и внутренним пространством цилиндра.Когда разница давлений начинает уменьшаться, впускной клапан начинает медленно закрываться.

Впускной клапан полностью закрывается, когда нет разницы давлений, а затем поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ) и начинает движение вверх. В этом положении впускной и нагнетательный клапаны остаются закрытыми. Таким образом, когда поршень движется вверх, давление начинает расти в пространстве цилиндра.

3. Нагнетательный клапан начинает открываться при разнице давлений между пространством цилиндра и воздушным ресивером.Предположим, что в воздушном ресивере давление 7 бар. Нагнетательный клапан не откроется, пока давление внутри цилиндра не станет немного выше 7 бар. По мере того, как поршень движется вверх, давление увеличивается, и в какой-то момент давление превышает 7 бар, в результате чего нагнетательный клапан открывается. Таким образом, сжатый воздух попадает в воздушный ресивер.

4. Когда поршень достигает верха, давление начинает падать, и нагнетательный клапан начинает закрываться. Остаточный сжатый воздух, оставшийся в пространстве, снова начинает расширяться, когда поршень движется вниз, продолжая следующий цикл.

Схема P-V:

Теоретическая диаграмма P-V воздушного компрессора может быть понята на диаграмме.

4-1:

Воздушный компрессор всасывает воздух из атмосферы. Атмосферное давление P1. Начальный объем, когда поршень находится вверху, равен нулю (при условии отсутствия зазора от ударов). Таким образом, когда поршень движется сверху вниз, в компрессор втягивается объем воздуха V1. Температура воздуха Т1.п = С). Давление воздуха увеличивается от P1 до P2. Громкость уменьшается с V1 до V2. Температура увеличивается от T1 до T2.

2-3:

Сжатый воздух с давлением P2, объемом V2 и температурой T2 выходит из компрессора в воздушный ресивер.

Вывод:

Таким образом, мы увидели фактическую работу воздушного компрессора и его теоретическую диаграмму P-V. В моей следующей статье мы обсудим проделанную работу и причины использования многоступенчатых воздушных компрессоров.Также вы узнаете некоторые важные причины дизайна, которые вы, возможно, никогда не встретили или не встретили ни в каких учебниках.

Изображение кредита:

Морские воздушные компрессоры от Wharton.

Этот пост из серии: Работа воздушного компрессора.

Прочтите здесь, чтобы узнать о теоретической и практической работе воздушного компрессора. Также узнайте о причинах вашего давнего вопроса и сомнений по поводу воздушных компрессоров и их работы. Оцените особенности дизайна и некоторые причины, которые вы никогда не найдете в учебниках.

1. Работа воздушного компрессора
2. Эксплуатация воздушных компрессоров. Часть 2
3. Влияние многоступенчатого воздушного компрессора

Значение, классификация, одноступенчатый, объем работ, эффективность и доставка воздуха без подачи

В этой статье мы обсудим следующее: — 1. Введение в воздушный компрессор 2. Классификация воздушного компрессора 3. Одноступенчатый / одноступенчатый поршневой воздушный компрессор 4. Объем работы 5. КПД 6. Фактическая диаграмма показателей 7.Бесплатная подача воздуха (FAD) 8. Многоступенчатый воздушный компрессор 9. Регулировка производительности.

В комплекте:

1. Введение в воздушный компрессор
2. Классификация воздушного компрессора
3. Одноступенчатый поршневой воздушный компрессор одностороннего действия
4. Ввод работы компрессора
5. КПД воздушного компрессора
6. Схема фактических показателей воздушного компрессора
7. Подача безвоздушного воздуха (FAD) воздушным компрессором
8. Многоступенчатый воздушный компрессор
9. Контроль производительности компрессоров

1.Введение в воздушный компрессор:

Воздушный компрессор — это энергопоглощающая машина, обеспечивающая подачу воздуха под высоким давлением. Он забирает воздух из атмосферы, сжимает его до высокого давления, и воздух высокого давления будет храниться в емкости для хранения (резервуаре), откуда его можно будет забрать для использования.

Воздух высокого давления широко используется в промышленности. Основные области применения сжатого воздуха:

1. Для накачки автомобильных шин.

2.Для чистки станков, генераторов и т. Д. В мастерских

3. Работать с перфораторами, перфораторами (пневмоинструментами).

4. Впрыснуть топливо в цилиндр дизельного двигателя.

5. Покраска распылением.

6. Привод в действие пневматических тормозов автомобилей.

7. Для эксплуатации пневмодвигателей / пневмодвигателей в шахтах.

(В шахтах двигатели внутреннего сгорания и электричество не используются из-за опасности возгорания. Поэтому используются машины с пневматическим приводом под высоким давлением).

2.Классификация воздушного компрессора:

Воздушные компрессоры можно в общих чертах классифицировать, как указано ниже:

(i) поршневые и

(ii) Роторный.

Принципиальные части поршневого воздушного компрессора такие же, как и у поршневого I.C. двигатель.

Воздушный компрессор также может быть:

(i) одинарного или двойного действия:

Воздух поступает в одну сторону поршня или воздух поступает в обе стороны поршня поочередно.

(ii) Одноступенчатый / многоступенчатый:

В случае одноступенчатого воздушного компрессора воздух сжимается полностью в одном цилиндре, тогда как в случае многоступенчатого воздушного компрессора воздух, в котором воздух сжимается в несколько этапов. И с каждой ступенью давление воздуха увеличивается.

3. Поршневой воздушный компрессор одноступенчатого / одностороннего действия:

Видно, что конструкция аналогична возвратно-поступательному I.C. двигатель. В этом случае кривошип компрессора приводится в движение посредством электродвигателя или выходного вала двигателя.

Во время такта всасывания поршень будет двигаться вниз, и давление в цилиндре упадет ниже атмосферного. В результате открывается впускной клапан и воздух забирается из атмосферы. Затем во время такта сжатия воздух будет сжиматься посредством движущегося вверх поршня и подаваться через нагнетательный клапан, когда давление в цилиндре превышает предварительно заданное значение нагнетательного клапана.

Клапаны компрессора и типы:

Клапаны компрессора автоматические, т. Е. Не предусмотрен механизм управления клапаном, но они срабатывают из-за разницы давлений.

Типы клапанов компрессора:

(i) Типы язычков

(ii) Тип пластины

(i) Клапаны язычкового типа:

На рисунке 15.3 показан язычковый клапан во время сжатия, давление воздуха увеличивается, и давление, развиваемое в точке (1), превышает давление в камере нагнетания, (2) затем пластина клапана (которая имеет 6-8 язычков) поднимается, и воздух поднимается. доставлен.

(ii) Клапаны пластинчатого типа:

Как показано на рис. 15.4, тарелка клапана удерживается между седлом клапана и кожухом клапана. Между тарелкой клапана и предохранительной пружиной предусмотрена пружина. Когда давление воздуха увеличивается в точке (1), пластина клапана поднимается против сжатия пружины, и воздух под высоким давлением подается в сторону (2).

Схема индикатора:

События, описанные для одноступенчатого воздушного компрессора, могут быть представлены на диаграмме P-V, как показано на рис.15.5. Схема нарисована для компрессора без зазора.

Зазорный объем:

Это объем пространства между головкой поршня и головкой блока цилиндров, когда поршень находится в ВМТ. Это предусмотрено для предотвращения попадания тепла поршня в головку блока цилиндров. Также в этом зазоре во время такта нагнетания будет задерживаться некоторый объем воздуха, когда поршень достигает ВМТ. Этот объем воздуха во время движения вниз расширяется и создает необходимый вакуум.

Во время такта всасывания заряд воздуха втягивается по 4-1 при постоянном давлении P ₁ , которое немного ниже P _атм . В точке 1 поршень завершает такт всасывания и начинает такт сжатия. Во время пуска оба закрытых клапана воздух будет сжиматься на 1-2. В точке 2 достигается давление P ₂ , которое немного превышает давление в ресивере.

В этот момент открывается нагнетательный клапан, и воздух подается по 2-3 штуки в ресивер.

Потребляемая мощность сети, необходимая для сжатия и подачи воздуха за цикл, задается областью 1-2-3-4 на диаграмме P-V.

Объем работы, выполняемой с воздухом, зависит от характера кривой сжатия. Если сжатие происходит очень быстро в непроводящем цилиндре, так что теплопередача равна нулю, то сжатие будет практически изоэнтропическим.

Если это происходит очень медленно и тепло сжатия отбирается из воздуха охлаждающей водой рубашки охлаждения, то сжатие приближается к изотермическому.

Однако на практике ни одно из этих условий не может быть выполнено, и фактическое сжатие будет находиться между этими двумя и называется политрофическим сжатием, как показано на рис. 15.6.

Из рис. 15.6 видно, что выполненная изоэнтропическая работа = Площадь 4-1-2′-3, а выполненная изотермическая работа = Область 4-1-2 ″ -3. Таким образом, если мы получим кривую изотермического сжатия, требуемые затраты труда будут минимальными.

Примечание: для процесса изотермического сжатия PV = C и n = 1

Для процесса изоэнтропического сжатия PV ^γ = C и γ = 1.4 для воздуха.

На практике мы достигаем процесса между этими двумя, и для цилиндров с водяным охлаждением значение n равно 1,3.

4. Затраты на работу компрессора:

Примечание:

Все выражения составлены так, чтобы давать положительные значения, поскольку нас интересует величина затраченной работы.

Выражение для ввода работы с учетом зазора:

Объем работы, необходимый для сжатия воздуха с зазором, определяется площадью 1-2-3-4.(См. Рис. 15.9)

5. КПД воздушного компрессора:

Изотермический КПД воздушного компрессора:

Определяется как отношение-

Меры или методы повышения изотермической эффективности:

(i) Эффективная система охлаждения:

Это может быть обеспечено с помощью ребер на цилиндре и головке цилиндров и обдува ребер воздухом.Когда воздух дует, он отводит тепло от сжатого воздуха и рассеивает его в атмосферу.

Во-вторых, рубашки для охлаждающей воды могут также быть предусмотрены вокруг цилиндра и головки цилиндров для компрессоров большого размера.

(ii) Многоступенчатый с промежуточными охладителями:

В этом методе сжатие воздуха осуществляется в две или более ступеней, то есть в двух или более цилиндрах. В каждом цилиндре увеличивается давление воздуха. Обычной практикой является установка промежуточных охладителей между цилиндрами многоступенчатого компрессора с целью охлаждения сжатого воздуха до температуры всасываемого (или атмосферного) воздуха перед его поступлением в следующий цилиндр.Именно это охлаждение между цилиндрами поддерживает сжатие, очень близкое к изотермическому.

(iii) Распыление:

В этом методе небольшое количество воды впрыскивается или распыляется в сжатый воздух. Он немедленно испаряется, поглощая тепло из воздуха, и тем самым поддерживает низкую температуру воздуха.

(iv) Подходящие размеры цилиндра:

Для обеспечения эффективной теплопередачи отношение поверхности к объему должно быть выше i.е., цилиндр с большим диам. и следует выбрать короткий ход. Но это имеет ограничение, поскольку увеличение диаметра увеличивает объем зазора и, следовательно, снижает объемный КПД.

Влияние зазора на объемный КПД:

Объем пространства между нагретым элементом поршня и головкой блока цилиндров, когда поршень находится в ВМТ, известен как объем зазора. В реальных компрессорах это предусмотрено для защиты поршня от удара о головку блока цилиндров.

События, происходящие в компрессоре с зазором, аналогичны событиям, происходящим в компрессоре без зазора.

На рис. 15.9 показана диаграмма P-V для одноступенчатого поршневого воздушного компрессора одностороннего действия с зазорами. В этом случае предполагается, что обе кривые сжатия и расширения являются политрофными по закону PV ⁿ = C.

Как показано на рис. 15.9, 1-2 — политрофическое сжатие, 2-3 — ход нагнетания. В точке 3 поршень достигает ВМТ, и подача воздуха под высоким давлением прекращается, и некоторое количество воздуха задерживается в объеме зазора при давлении нагнетания P ₂ .

Когда поршень движется вниз, этот воздух, захваченный в зазоре, расширяется в соответствии с PV ⁿ = C и создает необходимый вакуум. В точке 4 открывается впускной клапан, и фактический объем забираемого воздуха равен 4-1.

Изменение объемного КПД в зависимости от объема зазора и показателя политрофности показано на рис. 15.10.

Из этого рисунка заметим, что:

(i) С увеличением r η _объем уменьшается.

(ii) При увеличении n η _объем увеличивается.

(iii) С увеличением c η _объем уменьшается.

Примечание:

(i) η _об. от 60 до 85% и

(ii) Клиренс составляет от 4 до 10%

(iii) n колеблется от 1,25 до 1,35 для воздуха.

6

. Фактическая диаграмма индикатора воздушного компрессора:

В реальном воздушном компрессоре некоторое количество воздуха присутствует в зазоре.Этот воздух расширяется во время такта всасывания.

В точке 4 впускной клапан не открывается на практике из-за инерции клапана и перепада давления, необходимого для открытия клапана. Таким образом, давление падает до тех пор, пока клапан не откроется. Произойдет некоторый отскок клапана, и постепенно всасывание станет почти постоянным. Это отрицательное давление известно как депрессия на впуске.

Аналогичная ситуация имеет место в точке 2, т.е. в точке 2 давление должно увеличиться, иначе клапан не откроется.Фактическая работа, необходимая для сжатия и подачи воздуха, будет больше, чем теоретическая работа.

7. Подача свободного воздуха (FAD)

с помощью воздушного компрессора:

Это фактический объем воздуха, подаваемого воздушным компрессором, приведенный к условиям NTP или STP или условиям всасывания. Мы знаем это из уравнения неразрывности.

8. Многоступенчатый воздушный компрессор

:

Двухступенчатый воздушный компрессор с цилиндром с водяной рубашкой и промежуточным охладителем показан на рис.15.10 (i).

Всасывание в цилиндре низкого давления заканчивается на 1, и воздух политропно сжимается до 2 ‘. Цилиндр низкого давления затем подает воздух по 2 ′ — P ₂ к промежуточному охладителю. При этом воздух охлаждается до начальной температуры на входе T ₁ при постоянном давлении P ₂ за счет циркуляции холодной воды в промежуточном охладителе. Когда воздух охлаждается в промежуточном охладителе до начальной температуры T ₁ , охлаждение идеальное.

Воздух, когда он охлаждается при постоянном давлении, испытывает уменьшение объема с 2 ′ — P ₂ до P ₂ -2.Охлажденный воздух всасывается в цилиндр высокого давления по P ₂ -2 для сжатия II ступени, где он политропно сжимается до конечного давления P ₃ по 2-3 и затем подается с постоянным давлением P ₃ по 3 — П ₃ . (См. Рис. 15.10 (iii)).

На рисунке 15.10 (iv) показана комбинированная индикаторная диаграмма для цилиндра низкого и высокого давления двухступенчатого воздушного компрессора одностороннего действия с идеальным промежуточным охлаждением.

Диаграмма

LP показана как P ₁ — 1 — 2 ′ — P ₂ , а диаграмма HP показана как P ₀ — 2 — 3 — P ₃ .Уменьшение работы, требуемой из-за промежуточного охлаждения, показано заштрихованными значениями 2 — 3 — 3 ′ — 2 ′, когда промежуточное охлаждение идеальное, точка 2 лежит на изотермической линии 1 — 3 ″.

Работа, необходимая для цилиндра низкого давления / цикл.

Промежуточные и промежуточные охладители:

В интеркулерах воздух охлаждается между цилиндрами многоступенчатого компрессора. А в последующем воздух охлаждается после последнего баллона и перед поступлением в резервуар.

При последующем охлаждении нет экономии в работе как таковой, но при последующем охлаждении объем воздуха уменьшается. Таким образом, в резервуаре может храниться больше воздуха. Следовательно, емкость (масса воздуха, которую необходимо сохранить) воздуха увеличивается.

Идеальное давление интеркулера:

Можно отметить, что экономия работы увеличивается по мере увеличения промежуточного охлаждения. Когда промежуточное охлаждение идеальное, экономия работы максимальна, и работа компрессора определяется уравнением. (2).

Также можно отметить, что экономия работы также зависит от выбранного давления промежуточного охладителя P ₂ .Когда P ₁ и P ₃ фиксированы, наилучшее значение давления промежуточного охладителя P ₂ должно быть зафиксировано, чтобы обеспечить минимальную работу. Это значение P ₂ можно найти, дифференцируя уравнение. (2) w.r.t. П ₂ и приравняв его к нулю.

9. Контроль производительности компрессоров

:

Обычно компрессоры не работают на полную мощность. Они работают в зависимости от потребности в воздухе под высоким давлением.

Различные типы управления компрессорами:

(i) Дроссельная заслонка

(ii) Выдув воздуха в атмосферу

(i) Управление дроссельной заслонкой:

Когда потребность в воздухе высокого давления больше и когда меньшее количество воздуха присутствует в резервуаре резервуара, тогда меньшее давление резервуара будет действовать на поршень (1). Следовательно, из-за меньшего давления поршень движется вверх, и во время такта всасывания забирается больше воздуха, противоположная операция будет иметь место, когда потребность в высоком количестве воздуха меньше.