Типы компрессоров - преимущества и недостатки

Турбокомпрессоры – это центробежные машины. Сжатие воздуха до требуемого давления осуществляется лопастными колесами, расположенными на валу внутри цилиндрического кожуха.

Чем больше таких колес последовательно насажено на вал, тем большее давление создает турбокомпрессор. Для получения давления 0,8 МПа требуется 8-10 колес. Поэтому они выпускаются только до давлений 0,80-1,20 МПа. При более высоких давлениях они получаются сложными и громоздкими.

Турбокомпрессоры – очень быстроходные машины. Частота вращения вала составляет 6,8-166,6 с^-1 (4500-10000 об/мин).

В турбокомпрессоре нет трущихся или смазываемых частей, поэтому воздух, сжатый в нем, не содержит паров масла, а это очень важно.

Турбокомпрессоры – это малогабаритные, быстроходные и высокопроизводительные машины. Они обычно выпускаются производительностью 1,1-55,5 м³/с (4000-20000 м³/ч). Изотермический к.п.д. из достигает 65%. На более низкую производительность из выпускать не имеет смысла, т.к. при высокой скорости вращения нужно делать очень маленькие лопатки, а это резко снижает к.п.д.

Турбокомпрессоры имеют следующие преимущества перед поршневыми:

1. Большая частота вращения и большая производительность;

2. Меньшие габариты и масса;

3. Отсутствие клапанов;

4. Равномерная подача воздуха и отсутствие масла в нем.

Недостатки:

1. Более низкий к.п.д.

2. Ограниченное давление сжатия 0,8-1,2 МПа;

3. Неустойчивость режимов при нормальной работе;

4. Из-за наличия больших промежуточных охладителей возникает необходимость в устройстве подвального помещения в машинном зале для их размещения.

Выбор типа компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции.

Важное значение при проектировании компрессорных станций имеет правильный выбор типа и числа компрессоров.

Выбор типа, марки, количества и производительности компрессоров, устанавливаемых в машинном зале компрессорной станции, производится на основе:

1. Средней расчетной и максимальной длительной нагрузок на компрессорную станцию;

2. Требуемого давления сжатого воздуха у потребителя;

3. Принятого способа подачи сжатого воздуха пневмоприемниками;

4. Сведений о типах и марках компрессоров, выпускаемых нашей промышленностью.

Пункт первый рассмотрен в предыдущем параграфе. Об остальных пунктах можно сказать следующее. Выбирая компрессор по давлению, необходимо следить за тем, чтобы конечное давление сжатого воздуха не превышало требуемого давления у потребителей более чем на 0,30-0,40 МПа, т.к. редуцирование воздуха снижает экономичность. При конечном давлении 0,6 МПа применяются одноступенчатые компрессоры, до 2,0 МПа – двухступенчатые, до 22 МПа – пятиступенчатые.

Если несколько компрессоров работают на одну сеть, то для экономии электроэнергии и удобства эксплуатации необходимо из выбирать с одинаковым конечным давлением сжатия.

Если потребители требуют сжатый воздух различных параметров, то вопрос о выборе давления у компрессоров решается на основе технико-экономических сравнений. Или все компрессоры выбираются на максимальное требуемое давление, а потребители, которым требуется меньшее давление сжатого воздуха, редуцируют его. При этом расход электрической энергии на сжатие воздуха максимальный, но требуются минимальные капитальные затраты на сооружение разводящей сети. Или же прокладываются отдельные воздухопроводы для потребителей, потребляющих воздух различного давления, и каждая группа потребителей удовлетворяется от своих компрессоров. Расход электрической энергии при этом уменьшается, но т.к. ни один воздуховод, а несколько, то резко возрастают капитальные затраты.

Принятый способ подачи воздуха влияет на выбор компрессоров следующим образом. Если после компрессоров стоят воздухосборники или ресиверы достаточной емкости, которые могут выполнять роль аккумуляторов, то компрессоры выбираются на среднюю расчетную нагрузку компрессорной станции, а если компрессоры работают непосредственно на сеть (турбокомпрессоры), то производительность компрессоров должна выбираться на максимально длительную нагрузку.

Выбирая компрессор, следует учитывать, что при больших потреблениях – более 8,33 м³/с (500 м³/мин) воздуха низкого давления следует применять турбокомпрессоры, а при больших давлениях только поршневые.

Выбирая тип поршневых компрессоров, следует большое внимание уделять расположению цилиндров, его габаритам, массе наиболее тяжелой части.

Габариты и расположение цилиндров влияют на площадь и высоту машинного зала, а также на объем здания.

Так применение вертикальных, V-образных и прямоугольных компрессоров требует большей высоты здания, а горизонтальных – большей площади.

Масса наиболее тяжелой части компрессора влияет на выбор грузоподъемных устройств, на размеры и стоимость фундаментов и т.д.

Если сравнивать вертикальные и горизонтальные компрессоры, то можно сказать, сто вертикальные компрессоры имеют следующие преимущества: большую быстроходность, больший механический к.п.д., более легкий фундамент, меньшую массу и габариты в плане, более дешевый привод. Однако они менее долговечны вследствие высокооборотности и требуют большой высоты.

Горизонтальные компрессоры более легки и надежны в эксплуатации, требуют меньшей высоты, арматура и трубопроводы могут размещаться под полом. Но они требуют большей площади и фундаментов.

До недавнего времени основным типом горизонтальных компрессоров являлся низкооборотный одно- или двухрядный компрессор с односторонним расположением цилиндров относительно вала.

В настоящее время они вытесняются горизонтальными многорядными оппозиционными компрессорами с цилиндрами, расположенными по обе стороны вала. Компрессорам этого типа присущи основные положительные качества горизонтальных компрессоров.

Наряду с этим оппозиционные компрессоры имеют ряд других существенных преимуществ. Они могут выполняться многорядными, что обеспечивает большое удобство монтажа и обслуживания.

Взаимопротивоположное расположение цилиндров значительно повышает динамическую уравновешенность компрессора, что позволяет увеличить скорость вращения вала в 2-2,5 раза. В результате этого компрессоры, а также и электродвигатели для их привода примерно на 50-60% легче и меньше по габаритам.

Оппозитные компрессоры имеют и недостатки, присущие быстроходным машинам: более тяжелые условия работы сальников и поршневых колец при более высокой частоте вращения вала, что существенно при наличии цилиндров высокого давления; снижение срока службы клапанных пластин и других деталей компрессора, работающих на усталость.