Холодильные компрессоры

Компрессор — основной и наиболее сложный агрегат паровой компрессорной холодильной машины. Он предназначен для постоянного отсасывания пара, образующегося в испарителе при кипении хладагента, сжатия и нагнетания его в конденсатор. Холодильные компрессоры, предназначенные для работы в широком диапазоне давлений всасывания и нагнетания, считаются универсальными. Это компрессоры одноступенчатых холодильных машин. В судовых установках кондиционирования воздуха чаще всего применяются поршневые компрессоры, а иногда, при очень большой холодопроизводительности,— центробежные. Кроме того, в судовом холодильном оборудовании иногда используются ротационные, а в последнее время и винтовые компрессоры.

Обычно судовые поршневые холодильные компрессоры выполняются многоцилиндровыми с линейным и угловым расположением цилиндров: одно-, двух-, трех- и четырехрядными, бескрейцкопфными (одинарного действия), блок-картерными (одна отливка блока цилиндров и картера) или картерными с непосредственным приводом от электродвигателя через муфту или с электроприводом посредством ременной передачи. Они бывают прямоточными или непрямоточными, причем в последнее время применяются в основном непрямоточные холодильные компрессоры с периферийным расположением всасывающих клапанов, что отражает современные тенденции в развитии холодильного компрессоростроения. Непрямоточные компрессоры с периферийным расположением всасывающих клапанов выгодно отличаются от компрессоров первых двух типов увеличенным проходным сечением клапанов и, следовательно, малыми дроссельными потерями в них, меньшей массой поршня и малыми потерями мощности на трение в цилиндро-поршневой группе, меньшим ходом поршня и повышенной частотой вращения.

По степени герметичности поршневые холодильные компрессоры подразделяются на герметичные со встроенным электродвигателем в общем с компрессором герметичном кожухе, бессальниковые со встроенным электродвигателем, но с разъемным кожухом и сальниковые (открытые). При этом наблюдается тенденция к созданию герметичных компрессоров не только малой, но средней и большой холодопроизводительности. Объем герметичных компрессоров примерно вдвое, а масса на 25—40% меньше, чем открытых, что достигается в основном устранением корпуса электродвигателя, сальника и соединительной муфты.

Благодаря герметичности, применению подшипников скольжения и снабжению корпуса специальной звукоизоляцией значительно снижается уровень шума во время работы компрессора. Это наряду с повышением надежности вследствие исключения сальника и т.д. является важным, а иногда и решающим преимуществом герметичных компрессоров, применяемых, в частности, в судовых автономных кондиционерах, а также в промышленных холодильных камерах.

Различная холодопроизводительность ряда унифицированных компрессоров типа ФГП при постоянной синхронной частоте вращения 1500 об/мин получена за счет изменения числа и диаметра цилиндров и хода поршня. Унификация компрессоров проведена по шатунно-поршневым группам (поршень, палец, шатун) и газораспределительным устройствам (всасывающие и нагнетательные клапаны, клапанные доски, головки цилиндров). Корпус компрессора стальной (сталь 20), а его блок-картер представляет собой отливку из алюминиево-магниевого сплава АЛ28, включающую в себя цилиндры, верхний подшипник и посадочные места под статор электродвигателя в нижний подшипник.

Эксцентриковый вал, изготовленный из стали и цементированный, закаленный, имеет две коренные и одну шатунную шейки. Верхняя шейка переходит в консольную часть, на которую насажен ротор электродвигателя. Вал имеет специальные сверления, по которым при вращении под действием центробежной силы масло подается к шейкам вала, имеющим канавки для смазки. Для обеспечения уравновешивания на торцы шатунной шейки вала устанавливают два противовеса.

Поршень, изготовленный из стали 45, по цилиндрической поверхности хромирован (для повышения износостойкости). Он соединяется с простым (в одно- и двухцилиндровых компрессорах) или с вильчатым (в четырехцилиндровых компрессорах) шатуном, изготовленным из стали 45, при помощи пальца, который запрессовывается в верхнюю головку шатуна, а в бобышки поршня входит с зазором. Клапанная группа состоит из клапанной доски, которая имеет всасывающие и нагнетательные отверстия с кольцевыми седлами для всасывающего и нагнетательного клапанов пластинчатого типа.

Головка цилиндра компрессора изготовляется из легкого сплава, имеет фигурную перемычку, отделяющую всасывающую полость от нагнетательной. Со стороны нагнетательной полости имеется резьбовое отверстие для навешивания ресивера. Для снижения шума от пульсации хладагента на всасывании и нагнетании в компрессоре установлены глушители. Герметичный корпус компрессора состоит из двух частей — верхней и нижней. Обе части выполняются штампованными из листовой стали. Блок-картер компрессора плотно вставляют в герметичный корпус, а так как всасывающий патрубок расположен сверху, то всасываемый в компрессор фреон проходит через электродвигатель и охлаждает его, а затем поступает во всасывающую полость головки цилиндра. В верхней части герметичного корпуса расположена клеммная коробка. В его нижней части имеются лапы, с помощью которых компрессор устанавливают на амортизаторах пружинного типа с резиновыми демпфирующими прокладками в чиллере.

Для двухцилиндрового компрессора принята оппозитная схема расположения цилиндров с одной эксцентриковой шейкой -вала и с углом развала цилиндров 180°. Для четырехцилиндрового компрессора — крестообразная схема с одной эксцентриковой шейкой вала и углом развала цилиндров 90°. Полное уравновешивание сил инерции и максимально возможная равномерность тангенциальной диаграммы при такой схеме достигается установкой противовесов.

Системы охлаждения

Системы охлаждения предназначены для отвода теплоты от различных механизмов, устройств, приборов и рабочих сред в теплообменных аппаратах.

Рабочими охлаждающими средами с СЭУ является забортная и пресная вода, масло, топливо и воздух.

Исходя из этого на судах применяют двухконтурные системы охлаждения: в низкотемпературном контуре используется забортная вода, а в высокотемпературном – пресная.°Вода по сравнению с прочими охлаждающими средами имеет большую теплоемкость и при скорости 0,5-3,0 м/с высокий коэффициент теплоотдачи. Это легкодоступная охлаждающая среда и поэтому широко применяется в энергоустановках всех типов. Однако в воде содержатся растворимые соли, микроорганизмы и другие примеси, выпадающие в осадок при нагревании. Особенно много солей и примесей в морской забортной воде, поэтому ее нагрев выше 55С. °С, а при повышенном давлении – более 100°Пресная вода допускает нагрев в системах охлаждения при атмосферном давлении до 80-90.

Атмосферный воздух, как охлаждающая среда, имеет по сравнению с водой в 4 раза меньшую теплоемкость. Поэтому в системах охлаждение его требуемое количество весьма существенно и подается воздух со скоростью до 10 м/с и более. Это создает дополнительные проблемы, связанные с затратами энергии и поэтому воздух используется только в тех случаях, когда нельзя применять жидкие охлаждающие среды. Например, в электрических машинах используются только воздух для их охлаждения.

В судовых дизельных установках применяются три типа систем охлаждения – проточная, замкнутая и центральная.

Проточная система охлаждения забортной водой в ДЭУ используется для двигателей небольшой мощности, их редукторов, компрессоров сжатого воздуха, подшипников и для всех теплообменников.

Замкнутая система судовых ДЭУ применяется обычно для отвода теплоты от деталей двигателей, а проточная – для охлаждения рабочих сред в теплообменниках (масла, воздуха).

Применение замкнутой системы охлаждения пресной водой исключает коррозию деталей дизелей, позволяет повышать температуру в системе баз интенсификации образования накипи.

Для охлаждения современных судовых дизелей применяют исключительно замкнутые системы охлаждения, в которых используется пресная вода, циркулирующая по замкнутому контуру. Нагретую пресную воду пропускают через охладитель, прокачиваемый забортной водой. Это позволяет поддерживать необходимый температурный режим.

Центральная система водяного охлаждения отличается тем, что она имеет только один теплообменник, охлаждаемый забортной водой. Остальные холодильники, включая холодильник пресной воды охлаждения цилиндров двигателя, охлаждаются от системы пресной воды низкой температуры.