Устройство, классификация
Принцип действия поршневых компрессоров и насосов в основном одинаков: при возвратно – поступательном движении поршней или плунжеров происходит циклическое наполнение рабочих камер и выталкивание из них порций перекачиваемой среды. Однако характер рабочего процесса в компрессоре существенно иной, нежели в насосе. По устройству эти машины также значительно различаются. По системам охлаждения цилиндров и их смазки поршневые компрессоры родственны поршневым ДВС. Некоторые детали этих машин аналогичны.
Процесс повышения давления газа, как и в динамических компрессорах, может осуществляться последовательно в нескольких камерах многоступенчатого компрессора, прерываясь для промежуточного охлаждения.
По способу передачи движения рабочим органам поршневые компрессоры подразделяются на две группы: с механизмом движения (преимущественно кривошипно-шатунным) и свободно-поршневые. В свою очередь компрессоры первой группы можно разделить на обособленные и моноблочные.
Обособленный компрессор предназначен для привода от двигателя любого типа, соединенного непосредственно или через трансмиссию. Моноблочный компрессор с электрическим приводом отличается от обособленного тем, что ротор электродвигателя служит маховиком компрессора. Для этой цели предназначены двигатели, в которых статор и ротор меняются местами: наиболее массивная кольцевая часть электродвигателя служит ротором, а центральная - статором. В целях удешевления производства компрессоров их выпускают с унифицированными базами, представляющими собой совокупность нормализованных механизмов движения, систем его смазки, а для моноблочных машин - также и привода. Модификации компрессоров с одной базой, рассчитанные на различные давления и объемные расходы газа на входе, имеющие одинаковую мощность и длину хода поршней, различаются размерами цилиндров и числом ступеней сжатия. Унификация выгодна и для эксплуатации машин, так как упрощаются их обслуживание и ремонт. Кроме того, можно модифицировать компрессор в процессе эксплуатации. Такая необходимость возникает, например, когда падает давление газа на приеме компрессорной станции газового промысла и в связи с увеличением необходимой е приходится снижать объем всасываемого газа.
На рис. 14.1 приведен двухступенчатый компрессор завода «Борец» с унифицированной базой, которая состоит из станины, коленчатого вала с коренными подшипниками, шатунов, крейцкопфов, промежуточного холодильника, а также системы смазки и некоторых других частей машины. Цилиндр первой ступени большего диаметра расположен вертикально, а цилиндр второй ступени - горизонтально, причем нагнетательная линия направлена вниз, а не вверх, как в поршневых насосах, что необходимо здесь для удаления из цилиндра возможного конденсата. Цилиндры и крышки цилиндров имеют полости для циркуляции в них охлаждающей воды. Уплотнения поршневых штоков выполнены съёмными.
Рис. 4.16 Поршневой компрессор:
1 – станина; 2 – коленчатый вал; 3 – противовесы коленчатого вала; 4 – шатун;
5 – крейцкопф; 6 – направляющие крейцкопфа; 7 – цилиндр первой ступени;
8 – цилиндр второй ступени; 9 – поршень первой ступени; 10 – поршень
второй ступени; 11 – клапан всасывающий; 12 – клапан нагнетательный;
13 – сальник; 14 – промежуточный холодильник; 15 – дополнительная полость;
16 – присоединительный клапан; 17 – маховик
В поршневых компрессорах используют различные средства регулирования объемного расхода газа на входе. Одно из этих средств - искусственное увеличение «мёртвого» пространства в цилиндре. На рис. 4.16. видно, что в крышке цилиндра первой ступени устроена дополнительная полость, присоединяемая к основной с помощью клапана пневматического действия.
Смазка цилиндров минеральным маслом часто нежелательна или недопустима по различным причинам, в частности, если масло загрязняет перекачиваемый газ или вступает с ним в реакцию (кислород, хлор и др.), или если газ растворяется в масле и ухудшает его свойства, либо выделяет конденсат, смывающий масло со стенок цилиндра. При высоких температурах компрессорное масло разлагается и вызывает опасность взрыва.
Поэтому созданы компрессоры, не нуждающиеся в смазке цилиндров и сальников. Имеются три разновидности таких машин: с уплотняющими элементами поршня и сальников, не нуждающимися в смазке; с лабиринтным уплотнением; мембранные компрессоры.
Компрессоры с кривошипно-шатунным механизмом, обособленные от двигателя, различаются по типам. Тип определяется расположением осей цилиндров в пространстве - вертикальным, горизонтальным, угловым. К угловому типу относят машины с вертикально-горизонтальным (прямоугольный тип П) и с наклонным расположением цилиндров (V-образные, веерообразные).
Каждый тип компрессоров имеет свои достоинства.
Горизонтальный компрессор удобен для обслуживания и скрытого размещения аппаратуры и трубопроводов под машиной; демонтаж коренного вала и шатуна проводится легче, чем в компрессорах других типов. Эти преимущества особенно важны для крупных стационарных компрессоров.
Угловой тип - наилучший для компрессоров небольших размеров, в том числе предназначенных для передвижных компрессорных установок. Коленчатый вал таких компрессоров может быть уложен на подшипниках качения. При наклонном расположении цилиндров угловой компрессор компактен и удобен для монтажа.
Основное преимущество вертикальных компрессоров - равномерный износ цилиндров и поршней вследствие меньшего давления поршней на стенки цилиндров благодаря равномерному распределению смазки и оседанию твердых частиц на торце поршня. Это преимущество особенно выявляется в компрессорах без смазки или с неполной смазкой цилиндров.
Компрессоры одного типа различаются числом рядов цилиндров (равным числу шатунов), расположением цилиндров и ступеней, конструкцией кривошипно-шатунного механизма, который может быть крейцкопфным или бескрейцкопфным. Это - признаки схемы компрессора, которая предопределяет конструкцию машины, ее массу, габариты и стоимость, а также экономичность в эксплуатации, надежность, удобство обслуживания и ремонта.
/////На рис. 14.3, к изображена схема так называемого дифференциального блока поршней, применяемого в многоступенчатых компрессорах. Он удобен тем, что позволяет уменьшить число сальников и длину ряда цилиндров. Камеру с высоким давлением для снижения утечек газа через уплотнение поршня меньшего диаметра обычно располагают в торце блока.
Рис. 4.17. Схемы поршневых компрессоров:
I, II, III, IV,V – ступени сжатия; Ур – уравнительная полость
Для перекачивания попутных нефтяных и природных газов широко применяют моноблочные компрессоры с газовым ДВС - газомотокомпрессоры. Унифицированной базой компрессора здесь служит многоцилиндровый газовый двигатель с несколькими механизмами передачи движения к поршням компрессора (компрессорными отводами).
Поршни выпускают открытыми (тронковыми), дисковыми и ступенчатыми (рис. 4.18.). Их выполняют составными, сварными или сплошными из чугуна, стали
и алюминия. Поршневые кольца изготовляют из высококачественного перлитного
чугуна. Они бывают двух видов: уплотняющие и маслосъемные. Кольцо прижимается к цилиндру под действием разности давлений газа на внутренней и внешней цилиндрических поверхностях кольца, а также под действием сил упругости. На поршни малого диаметра кольца не могут быть надеты их расширением из-за недопустимых напряжений. В этом случае кольца составляют из нескольких частей и под них подкладывают кольцевые пружины (э с п а н деры). Поршневые кольца выполняют также из пластмассы (такой же, как в сальниках); ввиду недостаточной их упругости под пластмассовые кольца помещают эспандеры.
Рис. 4.18. Поршни компрессоров:
а – тронковый; б – дисковый; в - ступенчатый
Клапаны должны закрываться плотно и своевременно, оказывать малое аэродинамическое сопротивление, быть износоустойчивыми и прочными в условиях воздействия высоких температур и динамических нагрузок. В целях предельного снижения массы подвижных частей их изготовляют пластинчатыми. В зависимости от формы пластин и направления потока различают клапаны: кольцевые, ленточные, прямоточные, дисковые.
Рис. 4.19 Клапаны поршневых компрессоров
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 1037;