Компрессоры динамического принципа действия

Компрессоры динамического принципа действия

Основными рабочими органами турбокомпрессоров являются колеса. В них механическая энергия от лопаток передается пару холодильного агента. В зависимости от направления движения потока за рабочим колесом, компрессоры бывают осевые, вихревые, центробежные и др. Наибольшее распространение получили центробежные компрессоры.

Конструкция и принцип действия центробежного компрессора

Конструкция центробежного компрессора

Компрессор (Рисунок 41 и Рисунок 42) состоит из корпуса с горизонтальным разъемом и верхней крышки. В корпусе и крышке на опорных подшипниках вращается вал. На валу насажено одно или несколько рабочих колес. В компрессоре кроме вала и рабочих колес все остальные элементы неподвижные.

За рабочими колесами в корпусе и крышке расположены диффузоры. Диффузор представляет собой объем между боковыми поверхностями. За диффузором имеется участок кольцевого поворота. После участка кольцевого поворота расположен обратный направляющий аппарат (ОНА). В ОНА имеются лопатки, причем угол закрутки лопаток противоположный углу закрутки рабочего колеса. Рабочее колесо, диффузор, участок кольцевого поворота, ОНА составляют одну ступень сжатия в компрессоре.

В компрессоре столько ступеней сжатия, сколько рабочих колес. В каждой ступени сжатия давление повышается на небольшую величину. Для аммиака на 0,5-1 атмосферы, для хладонов – на 1-2 атмосферы.

Перед первым рабочим колесом имеется специальное входное устройство в виде улитки или спирали Архимеда (Рисунок 43).

Рисунок 41 – Аммиачный центробежный компрессор

1,9-верхняя и нижняя половины; 2-ротор; 3,5-пакеты диафрагм; 4,10-лабиринтные уплотнения; 6,12-входные регулирующие аппараты; 7-торцовое уплотнение; 8-опорный подшипник; 11-опорно-упорный подшипник.

Рисунок 42 – Хладоновый центробежный компрессор со встроенным мультипликатором.

1-коронная шестерня; 2-корпус сателлитов; 3-мультипликатор; 4-входной регулирующий аппарат; 5-рабочие колеса; 6-думмис; 7-опорно-упорный подшипник; 8-ротор; 9—11-диафрагмы; 12-опорный подшипник; 13-неразъемный корпус; 14-торцовое уплотнение; 15-центральная шестерня;

Рисунок 43 – Улитка центробежного компрессора

а–поперечный разрез и схема течения; б-к –формы каналов.

Между собой ступени уплотняются бесконтактными лабиринтными уплотнениями (Рисунок 44). Для предотвращения осевого сдвига вала на нем установлен разгрузочный поршень-думмис.

Рисунок 44 – Типы лабиринтных уплотнений.

Принцип действия

Пар холодильного агента после испарителя поступает во входное устройство, где ему придается осевое направление. Далее после входного устройства поток поступает на лопатки первого рабочего колеса со стороны вала. Рабочее колесо вращается с большой скоростью 10-12 тыс. оборотов в минуту, захватывает его и придает ему механическую энергию. На лопатках рабочего колеса возникают центробежные силы инерции. Под действием центробежных сил инерции поток выбрасывается с лопаток рабочего колеса в диффузор в радиальном направлении. В диффузоре резко снижается скорость и увеличивается давление. Из диффузора поток поступает в участок кольцевого поворота, где его направление меняется на противоположное (на 180 градусов). После участка кольцевого поворота поток холодильного агента направляется на лопатки обратно направляющего аппарата (ОНА). В ОНА происходит раскручивание потока и придание потоку осевого направления. Из ОНА первой ступени поток в осевом направлении поступает на лопатки второго рабочего колеса и все процессы повторяются. После диффузора последней ступени пар выбрасывается в выходное устройство компрессора.

Рисунок 45 – Двухступенчатый холодильный центробежный компрессор.

а1…а6 – диаметры окружностей, вписанных во входные и выходные сечения каналов.

Рисунок 46 — Схема движения газа в ступени центробежного компрессора.

1 – вал, 2 — лопатка рабочего колеса, 3 – диски рабочего колеса,

4 – лопатка диффузора, 5 – обратный направляющий аппарат

Рисунок 47 – Протечки в ступени центробежного компрессора

Динамические компрессоры.

Центробежные компрессоры. Центробежные компрессоры по принципу действия аналогичны центробежным насосам. Они имеют одно или несколько лопастных колес, при вращении которых развивается центробежная сила, сообщающая газу кинетическую энергию, преобразующуюся затем в энергию давления. В данном случае рабочим телом, в отличие от центробежных насосов, является газ, сжатие которого сопровождается уменьшением объема. По величине создаваемого избыточного давления центробежные компрессоры носят следующие наименования:

турбокомпрессоры — рабочее давление более 0,3 МПа;

турбогазодувки — от 0,01 до 0,3 МПа;

вентиляторы — до 0,01 МПа.

Турбогазодувки отличаются от турбокомпрессоров числом рабочих колес (ступеней сжатия): первые имеют 1 — 4, а вторые до 16 и более.

Турбогазодувки и турбокомпрессоры. Одноступенчатая тербогазодувка показана на рис.7.35.

Рис.7.34. Схема одноступенчатой турбогазодувки:

1 — корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — направляющий аппарат; 4 — всасывающий патрубок; 5 — нагнетательный патрубок.

Работает турбогазодувка следующим образом. В спиралевидном корпусе 1 вращается рабочее колесо 2 с лопастями внутри направляющего аппарата 3, в котором происходит преобразование кинетической энергии газа в потенциальную энергию давления. Направляющий аппарат представляет собой два кольцевых диска соединенных между собой лопатками с наклоном, противоположным наклону лопастей рабочего колеса.

Схема многоступенчатой турбогазодувки представлена на рис.7.35.

Рис.7.35. Схема многоступенчатой турбогазодувки:

1 — корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — направляющий аппарат; 4 — обратный канал.

Работает она следующим образом. Газ, пройдя через первое колесо 1 и направляющий аппарат 3 с более высоким давлением поступает через обратный канал 4 на следующее рабочее колесо. Диаметры рабочих колес турбогазодувки постоянны, но ширину их с учетом изменения объема газ при сжатии уменьшают в направлении от первого колеса к последнему. Таким путем достигается возможность сжатия газа в каждой последующей ступени без изменения скорости вращения и формы лопастей рабочих колес.

Степень сжатия в турбогазодувках не превышает 3, поэтому в турбогазодувках сжимаемый газ между ступенями не охлаждают.

Для получения более высоких степеней сжатия, чем в турбогазодувках, применяют турбокомпрессоры, по устройству аналогичные турбогазодувкам, но имеющие значительно большее число рабочих колес. В турбокомпрессорах по мере перехода к ступеням более высокого давления уменьшается не только ширина, но и диаметр рабочих колес. В связи с значительной степенью сжатия газа в турбокомпрессорах и соответствующим увеличением температуры газа производят его охлаждение, которое осуществляют путем подачи холодной воды в специальные каналы внутри корпуса, либо в выносных промежуточных холодильниках. Давление нагнетания в турбокомпрессорах достигает 2,5 — 3,0 МПа.

Центробежные вентиляторы. Центробежные вентиляторы условно делятся по величине избыточного давления на вентиляторы низкого давления (р < 10 3 Па); среднего давления (р=10 3 — 3×10 3 Па) и высокого давления (р= 3×10 3 — 10 4 Па).

Рис.7.36. Схема центробежного вентилятора низкого давления:

1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3, 4 – всасывающий и нагнетательный патрубки.

На рис.7.36 показана схема вентилятора низкого давления. В спиралеобразном корпусе 1 вентилятора вращается рабочее колесо 2 с большим числом лопаток. Отношение ширины лопатки к ее длине зависит от развиваемого давления и является наименьшим для вентиляторов высокого давления. Газ поступает по оси вентилятора через патрубок 3 и удаляется из корпуса вентилятора через нагнетательный патрубок 4. Лопатки вентилятора обычно выполняют загнутыми вперед (угол b2> 90°, см.рис.7.3), или загнутыми назад (b2< 90°) по направлению вращения колеса. При лопатках, загнутых вперед, заданный напор получают при меньшей окружной скорости колеса, соответственно, при меньшем его диаметре, чем при лопатках загнутых назад; однако гидравлическое сопротивление последних ниже.

Рабочие колеса вентиляторов низкого и среднего давления, обладающих большими производительностями, имеют относительно большую ширину. Для того, чтобы обеспечить прочность и жесткость широких колес, окружная скорость их ограничивается (не более 30 — 50 м/с). Поэтому рабочие колеса таких вентиляторов изготавливаются с лопатками, загнутыми вперед (b2= 120° — 150°), не считаясь с понижением гидравлического к.п.д. hгвентилятора.

У вентиляторов высокого давления, обладающих меньшей производительностью, ширина колес относительно невелика. Поэтому их лопатки обычно загнуты назад.

Характеристики центробежных вентиляторов подобны характеристикам центробежных насосов (см. рис.7.6), а зависимость производительности, напора и мощности от числа оборотов выражается уравнениями (7.27) — (7.28). Рабочий режим устанавливается по точке пересечения характеристики центробежного вентилятора с характеристикой сети (см. рис.7.8). Мощность на валу вентилятора Nвнаходят по уравнению

где — производительность вентилятора, м 3 /с; Н — напор вентилятора, м; r — плотность газа, кг/м3; hв= lгhvhмех— к.п.д. вентилятора, определяемый произведением коэффициентов подачи lv, гидравлического lги механического lмехк.п.д.

Напор вентилятора Н рассчитывают с помощью уравнения (7.12) или определяют по рабочей точке (см. рис.7.8).

Осевые компрессоры и вентиляторы. Схема осевого компрессора показана на рис.7.37.

Рис.7.37. Схема осевого компрессора:

1 — корпус; 2 — ротор; 3 — лопасти; 4 — направляющий аппарат.

В корпусе 1 вращается с большой скоростью ротор 2 на котором расположены лопасти 3, имеющие форму винтовой поверхности. Газ захватывается лопастями и перемещается вдоль оси компрессора, получая при этом от лопастей и вращательное движение. Для устранения вращательного движения газа на внутренней поверхности корпуса укреплены неподвижные лопатки, образующий направляющий аппарат 4 по каналам которых газ поступает в напорный патрубок. Осевые компрессоры имеют значительное число ступеней (10 — 20) и работают без охлаждения газа. Они имеют высокий к.п.д., обеспечивают высокую производительность (более 20 м 3 /c), но создаваемое ими давление не превышает 0,5 — 0,6 МПа.

Осевые вентиляторы имеют сходство с осевым компрессором в том, что газ в нем движется вдоль оси вентилятора.

На рис.7.38 изображена схема осевого вентилятора. Такой вентилятор имеет корпус 1 в виде короткого участка цилиндрической трубы, в котором расположено рабочее колесо пропеллер с лопатками 2, изогнутыми по винтовой поверхности. При вращении рабочего колеса лопатки захватывают газ и перемещают его вдоль оси колеса. Вследствие низкого сопротивления, оказываемого вентилятором движущемуся потоку газа, и незначительности потерь на трение газа о лопатки, к.п.д осевых вентиляторов существенно выше, чем у центробежных.

Рис.7.38. Схема осевого вентилятора:

1 – корпус; 2 – пропеллер с лопатками.

В то же время напор, развиваемый осевыми вентиляторами, в 3 — 4 раза меньше, чем у центробежных вентиляторов, поэтому осевые вентиляторы применяют для перемещения больших количеств газа при незначительном сопротивлении сети.

Вакуум-насосы

Ряд процессов химической технологии осуществляется под вакуумом (например, сублимационная сушка, молекулярная дистилляция и др.)

По величине остаточного давления различают низкий, средний и высокий вакуум.

При низком вакууме преобладают столкновения молекул газа между собой. Длина свободного пробега молекул газа l значительно меньше линейного размера сосуда, в котором заключен газ, d (l << d).

При среднем вакууме число соударений молекул газа между собой и число столкновений молекул со стенкой сосуда примерно равны (l » d).

При высоком вакууме преобладают столкновения молекул газа со стенками сосуда (l >> d).

При понижении давления длина свободного пробега молекул увеличивается в значительной степени. Так при давлении 133,3 × 10 -3 Па l » 10 см, а при давлении 133,3 × 10 -11 Па l » 10 км.

На практике при низком вакууме часто применяется единица измерения «процент вакуума», причем

где Р — остаточное давление в сосуде, из которого откачивается газ, Па.

Вакуум — насосы и их характеристики. Вакуум — насосами (вакуумными компрессорами) называются устройства, которые откачивают газ из производственной емкости с давлением ниже атмосферного и, сжимая его, выталкивают в атмосферу. В данном разделе мы будем рассматривать только вакуум насосы двух типов, применяемых в промышленности: объемные и динамические.

Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 2846 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Принцип работы безмасляного компрессора b rjvghtccjhyjuj j,jheljdfybz

Различные модификации компрессорных установок находят широкое применение практически во всех сферах хозяйства. Это оборудование отличается экономичностью, при определенных условиях способно некоторое время функционировать без подключения к электросети. Из-за особенностей конструкции все компрессоры делятся на масляные (поршневые) и безмасляные.

В поршневых моделях сжимаемый воздух и движущиеся части охлаждаются за счет прямого поступления масла в систему. Из-за этого сжатый воздух содержит примеси микрокапель смазывающей жидкости. Безмасляные компрессоры лишены этого недостатка, но имеют более сложную конструкцию.

Особенности устройства безмасляных компрессоров

Конструкция безмасляных установок во многом схода с поршневыми моделями. Она включает в себя:

1. Коленчатый вал.
2. Поршневую группу.
3. Силовой агрегат.

Главная особенность состоит в конструкции компрессора и принципах функционирования системы очистки. В таких установках предусмотрены отдельные каналы для подачи смазки и прохождения воздушных потоков.

При этом масло также применяется, но подается напрямую в систему очистки, а не заливается в картер. Поэтому термин «безмасляный» в данном случае не совсем верен и не отражает в полной мере особенности работы компрессора.

Принципы функционирования

Благодаря отделению масла от потоков воздуха безмасляный компрессор генерирует на 100% чистый поток сжатого воздуха без малейших примесей смазывающей жидкости. Так как для смазки роторов в таком оборудовании не используется масло, к их производству предъявляются повышенные требования. Для их оптимальной работы должен присутствовать минимальный воздушный зазор, поэтому их изготавливают с применением крайне малых допусков.

Корпус такого ротора охлаждает вода либо масло, циркулирующие в отдельных каналах. Такое охлаждение менее эффективно, так как снижает температуру только корпуса агрегата, сам воздух не охлаждается.

В результате достигнуть такой же степени компрессии как в масляном компрессоре не выйдет. Для увеличения степени сжатия без перегрева продеться использовать сдвоенный либо строенный винтовой блок.

Последовательность работы безмасляного компрессора

Принципиально работу безмасляного агрегата можно разделить на несколько важных этапов. Если вас заинтересовала данная тема, то подробнее узнать о компрессорном оборудование https://kombas.ru/. В их число входит:

• Поступление наружного воздуха. Он всасывается через специальный клапан и обязательно проходит через входной фильтр. Это позволяет отсеять пыль и грязь, защитить внутренние механизмы установки. Компрессор работает только при открытии входного клапана. Если клапан закрыт – соединение с внешней средой отсутствует, и установка находится в ненагруженном режиме.
• Ступень низкого давления. В ней давление воздуха повышается до 2,5 бар. В процессе сжатия температура атмосферного газа растет, на выходе из этой ступени может достигать 180 С. Такие высокие температуры обусловлены особенностями работы системы охлаждения, которая не способна охладить проходящий через установку воздух.
• Интеркулер. В этом устройстве происходит охлаждение сжатого воздуха до приемлемой температуры (20-30 С). Совместно с ним используют и влагоотделитель, так как при охлаждении сжатого воздуха образуется избыток влаги.
• Ступень высокого давления. В этой части агрегата воздушный поток подвергается дальнейшему сжатию до давления в 7-13 бар. Итоговое давление зависит от технических характеристик компрессора и выбранного режима работы.
• Охладитель. После нового сжатия воздух снова разогревается до температур около 140-170 С и требует охлаждения. Перед поступлением в охлаждающую установку поток воздуха проходит через запирающий клапан. Это устройство гарантирует, что воздух не поступит обратно в компрессор после его остановки.

Особенности работы компрессора

Безмасляная воздушная система достаточно проста, но для правильной работы агрегата необходимо соблюдение нескольких условий. Обе ступени повышения давления должны находиться в филигранном балансе. Весь поступающий от камеры низкого давления газ должен всасываться в камеру высокого давления. Если баланс не будет соблюден – в интеркулере начнет нарастать давление, что снизит его эффективность и может привести к поломке.

Еще одна причина, по которой устройство может сломаться – выход за расчетные пределы давления. Если оно будет слишком большим на выходе из первой ступени, это приведет к быстрому износу и поломке всего компрессора.

Функционирование коробки передач

Для нормальной работы безмасляный компрессор нуждается в коробке передач. Она необходима для работы с приводом двух компрессоров и электромотора. Это устройство имеет высокую цену, достаточно сильно шумит, требует смазки и склонно к перегреву. Коробка передач – наиболее уязвимая часть безмасляного компрессора. Присутствие этой детали во многом обуславливает более высокую цену и низкую эффективность этих агрегатов.

Для смазки шестеренок и подшипников находящихся в коробке передач необходимо масло. Также оно потребуется для охлаждения ступеней компрессии и некоторых других элементов устройства. Поступает масло в коробку передач не напрямую, перед этим оно проходит через специальный фильтр, удаляющий загрязнения, что обеспечивает защиту движущихся частей внутри агрегата.

Охлаждение безмасляного компрессора

Для охлаждения устройства используется воздушное либо водяное охлаждение. При воздушном – холодный наружный воздух охлаждает сжатый воздух и масло. Оно в свою очередь забирает тепло от внутренних механизмов компрессора.

В устройствах с водяным охлаждением с той же целью используются водные теплообменники. Вода забирает излишки тепла у сжатого воздуха и масла, а масло также охлаждает движущиеся части компрессора. Устройства с водяным охлаждением обычно более сложны, так как в них применяются два отдельных контура для воды и масла.

©Пенза-Взгляд, 2015–2016. Портал актуальных новостей «Пенза-Взгляд».

Новости Пензы. События, факты, мнения.

Использование материалов разрешено только с предварительного согласия правообладателей. Все права на фото-видео, графический и изобразительный контент принадлежат их авторам. Допустимо цитирование не более 30% от исходного текста. Полностью дублировать материалы запрещено (в том числе с использованием RSS). При цитировании материалов гиперссылка на penzavzglyad.ru обязательна.

Редакция не несет ответственности за содержание блогов и комментариев, а также не предоставляет справочной информации. Позиция «Пенза-Взгляд» не всегда совпадает с мнением авторов статей, опубликованных на интернет-портале.

Динамические компрессоры принцип работы

Природный газ широко используется для отопления домов, производства электроэнергии и в качестве основного сырья, используемого в производстве многих видов химической продукции. Природный газ, как и нефть, относится к полезным ископаемым. Он, так же как и нефть, образуется в земной коре в результате рзложения растений и животных, которые жили на Земле миллионы лет назад. Газ может залегать на значительной глубине (от 1000 м до нескольких километров) в виде отдельных крупных скоплений (газовая залежь) или в виде газовой шапки в нефтегазовом месторождении, или в растворенном состоянии в нефти или воде.

В земной коре (преимущественно в районах распространения многолетнемерзлых пород, а также под дном Мирового океана) газ может переходить и в твердое состояние, соединяясь с пластовой водой при гидростатических давлениях (до 250 атм. ) и сравнительно низких температурах (до 295°К, или примерно 22 °С).

В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. В России объём добычи природного газа в 2005 году составил 548 млрд м³. Внутренним потребителям было поставлено 307 млрд м³. В 2009 году США впервые обогнали Россию не только по объему добытого газа (624 млрд м³ против 582,3 млрд м³), но и по объему добычи товарного газа, идущего на продажу. Это объясняется ростом добычи сланцевого газа.

Из недр земли газ извлекается с помощью скважин, затем транспортируется на перерабатывающие предприятия, где он очищается от примесей, а затем транспортируется в распределительные центры для доставки конечному потребителю.
В настоящее время основным видом транспорта газа является трубопроводный. С использованием различных типов и размеров компрессоров газ охлаждается и под давлением 75 атмосфер прокачивается по распределительным трубам диаметром до 1,4 метра. Через определённые промежутки вдоль трубопровода для охлаждения газа и подкачки его до 75 атм. сооружаются компрессорные станции. Огромный лабиринт труб дистрибьюторской сети доставляет газ на рынок в чистой, полезной форме.

В этой статье далее рассматриваются некоторые аспекты устройства газового компрессора, а также сведения о компрессорных смазочных материалах и жидкостях технического обслуживания. Кратко даны некоторые принципы анализа проблем влияния масла на работу компрессора.

Состав природного газа на устье скважины может быть различным и часто содержит различные композиции летучих углеводородов в дополнение к примесям, включающим двуокись углерода, сероводорода и азота. Коммерческие трубопроводы природного газа содержат преимущественно метан и меньшее количество этана, пропана, а иногда и незначительное количество бутана, как показано в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Состав природного газа из скважин

Полевые газовые скважины

Таблица 2. Температура выпускного газа для различных типов компрессоров

Газовые компрессоры
Компрессоры могут быть разделены на две основные категории — поршневые и ротационные. Все они относятся к типу объемного действия. Принципы их действия в основном аналогичны. Отличие состоит в том, что в поршневом компрессоре все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время, а в ротационном всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Компрессоры используются также для сжатия воздуха.

Поршневые компрессоры
При работе поршневого компрессора происходит физическое сокращения объемов газа, содержащегося в цилиндре за счет поступательного движения поршня. Когда объем газа уменьшается, соответственно увеличивается давление. Поток воздуха или газа в камеру и из нее обычно регулируется автоматическими клапанами, открывающимися и закрывающимися от разницы давления на каждой их стороне.

Поршневые компрессоры могут быть дополнительно классифицированы как компрессоры одностороннего или двойного действия. Компрессоры одностороннего действия обычно относятся к тронковому типу и имеют одну камеру. В компрессорах двойного действия сжатие происходит попеременно в двух камерах, расположенных с каждой стороны поршня.

Рассмотрим процесс смазки компрессора, разделив его для удобства на две части, которые должны быть смазаны. Это цилиндровая часть и ходовая часть. Цилиндровая часть включает поршни, поршневые кольца, цилиндровые пальцы, цилиндровые уплотнители и клапаны. Все детали, связанные с вождением конца крейцкопфа, основные шатунные и крейцкопфные подшипники относятся к ходовой части.

Уравнение, рекомендуемое для оценки количества масла, впрыскиваемого в цилиндр для смазки:

Q = BxSxNx62.8 / 10000000

Где В — диаметр цилиндра (дюймы), S — длина хода поршня (в дюймах), N — скорость вращения (оборотов в минуту)
и Q — норма расхода масла в квартах за 24-часовой рабочий день. (дюйм=25,4 мм; кварта=1,14 л)
Смазочный материал подается непосредственно в цилиндры и уплотнители с помощью механического насоса и смазочного устройства. Машины простого действия, которые, как правило, открыты для картера, используют впрыск смазки для смазывания цилиндров. Клапаны компрессора смазываются из автоматического распылителя смазки. По сравнению со смазкой цилиндровой части, смазка ходовых частей, как правило, гораздо проще, потому что нет контакта с газом. Производитель оборудования обычно указывает необходимую степень вязкости масла.

В процессе работы компрессора температура газа возрастает с увеличением давления, и если тепло не удаляется, смазка будет подвергаться воздействию высоких температур и подвергаться тяжелым разложениям. Поэтому компрессорные цилиндры оснащены охлаждающими рубашками. Охлаждающей жидкостью, как правило, служит вода или водно-гликолевый хладагент. Во многих случаях смазочные материалы выполняют и охлаждающую роль, потому что смазываемые детали подвергается воздействию сжатого газа при высоких температурах. Те же смазки можно использовать для охлаждения как цилиндровых, так и ходовых частей. Таким образом, смазки кроме смазывания, должны проявлять термическую и антиокислительную стабильность. В таблице 2 сравниваются диапазоны рабочих температур различных типов компрессоров.

Ротационные компрессоры
Ротационные компрессоры используют сжатие газа для уменьшения его объема и увеличения давления. Примерами этого типа компрессоров являются винтовые, роторно-кулачковые и роторно-пластинчатые компрессоры (рис. 1, 2 и 3).

Рисунок 1. Винтовой компрессор

Рисунок 2. Роторно-кулачковый компрессор

Рисунок 3. Роторно-пластинчатый компрессор

Винтовой компрессор, показанный на рисунке 1, состоит из двух сцепленных между собой роторов с зубчато-винтовыми лопастями. Процесс сжатия в винтовых компрессорах происходит в камерах, образующихся между боковыми поверхностями зубов рабочих винтов и корпусом винтового элемента. Торцы 2-х роторов, вращающихся в противоположных направлениях, открывают впускное отверстие, и газ поступает в компрессионную камеру. Газ всасывается и сжимается между роторами и картером, сформированным выступом одного ротора («папа») и желобом другого («мама»). По мере вращения роторов внутренний объем камеры постепенно уменьшается, сжимая газ. Достигнув заданной величины давления, газ выходит через выпускной канал, соединенный с трубопроводом.

Эти компрессоры доступны в виде сухого или влажного (маслонаполненного) типа.
Типовая конструкция компрессора сухого сжатия работает без подачи масла в рабочую полость. Ведущий и ведомый роторы расположены в корпусе, который может иметь водяную рубашку охлаждения. При отсутствии смазки касание винтов роторов недопустимо, поэтому между ними существует минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора. Большинство винтовых компрессоров относится к маслонаполненным. В них масло впрыскивается в компрессионную камеру через центральный канал. Масло смешивается с воздухом (или газом) и не позволяет роторам соприкасаться, герметизируя зазоры между ними и предотвращая газовую рекомпрессию. Она возникает, когда под высоким давлением горячий газ выходит через уплотнение между роторами или через другие неплотности и сжимается вновь. Разреженный газ нарушает предусмотренный режим работы блока, что часто приводит к потере производительности и низкой надежности. Смазка также действует как эффективный охладитель, отводя тепло во время сжатия газа. Например, для винтовых воздушных компрессоров, температура нагнетаемого воздуха может составлять от 80 ° С до +110 º C, ускоряя окисление масла из-за турбулентного перемешивания горячего воздуха и масла.

Упрощенная схема системы смазки типичного винтового компрессора показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Система смазки винтового компрессора

Сепаратор или маслоотделитель является важным компонентом системы смазки. .Здесь сжатый газ отделяется от масла. После разделения, масло охлаждается, фильтруется, а затем закачивается обратно в систему циркуляции масла. Подшипники ротора смазываются тем же самым маслом из отдельного лубрикатора.

Схема двухроторного или роторно-кулачкового компрессора показана на рисунке 2.
Принцип действия аналогичен винтовому компрессору, за исключением того, что два кулачковых ротора, вращающихся синхронно, не касаются друг друга. В ходе вращения роторов, пространство между ними и корпусом последовательно заполняется газом , который сжимается и перемещается к напорному патрубку. Поскольку при работе компрессора нет механического контакта вращающихся кулачков с корпусом, для этапа сжатия газа не требуется ни масляное, ни водяное уплотнение в течение длительного срока работы. Подшипники и приводы смазываются с использованием системы смазки под давлением.

Роторно-пластинчатый компрессор схематически показан на рисунке 3.
Компрессор состоит из цилиндрического корпуса (статора), в котором эксцентрично расположен ротор с пазами (слотами) по длине. В пазах ротора свободно располагаются пластины, перемещающиеся по пленке масла. Когда ротор начинает вращаться, пластины выдвигаются из пазов и скользят по внутренней стенке цилиндра. Между соседними пластинами образуются индивидуальные камеры сжатия. В процессе вращения ротора в камерах постоянно изменяется объем. Газ (или воздух) заходит в камеру через впускное отверстие до тех пор, пока следующая пластина не перекроет его. В этот момент камера замыкается, достигая в этом месте своего максимального объема. По мере удаления камеры от впускного отверстия, ее объем постоянно уменьшается, вследствие чего давление газа внутри нее увеличивается. Воздух высокого давления выпускается через выходное отверстие вместе с остаточным количеством масла, отделяемым в маслоуловителе. Выделение тепла, при вращении ротора, контролируется впрыском масла под давлением. Смазка, образуя тонкую пленку, обеспечивает свободное скользящее движение пластин по поверхности корпуса компрессора в условиях высокого давления.

Динамический компрессор (в данном случае центробежный), показан на рисунке 5. Он работает по другому принципу.

Рисунок 5. Центробежный компрессор

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, сжимается и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре, где скорость газа уменьшается, а кинетическая энергия преобразуется в статическое давление.

В центробежных компрессорах масло и газ не вступают в контакт друг с другом, что является основным отличием от компрессоров объемного действия. Требования к смазке проще и, как правило, смазка достаточно хорошо защищает от ржавчины, а слабо окисленное масло обеспечивает качественную смазку подшипников, зубчатых колес и уплотнений. Одним из преимуществ компрессора этого типа является возможность обработки больших объемов газа.

Выбор компрессорного масла зависит от типа и конструкции компрессора, степени сжатия газа и окончательной температуры на выходе.
Поршневые компрессоры обеспечивают высокое давление газа и являются одними из самых сложных с точки зрения технического обслуживания, смазки и надежности оборудования. Лаковые и углеродистые отложения, появляющиеся вследствие окисления, аккумулируются вокруг самых горячих деталей системы — выпускных клапанов и в нагнетательных трубах. Тем не менее, хорошие показатели R & O масла (подавление ржавчины и окисления ) часто бывает достаточным для смазки поршневого компрессора, например, маслом на основе сложных эфиров, таким как Corena AP. Винтовые компрессоры с окончательным давлением ниже 1 МПа менее трудны для смазки. Из-за потенциала контакта лопастей и цилиндра или кулачков друг с другом, ротационные винтовые и пластинчатые компрессоры требует использования противоизносного масла.

Выбор надлежащего компрессорного масла с соответствующими физико-химическим свойствами для каждого типа компрессора является жизненно важным для его успешной работы. Эти вопросы будут наиболее полно рассмотрены во второй части статьи.

Устройство компрессоров высокого давления

Компрессоры используются во многих сферах деятельности. Их устанавливают на промышленных предприятиях, на фермах, в мастерских, на строительных площадках и других объектах.

Все станции можно разделить на несколько классов:

• По типу охлаждения. Это воздушные и жидкостные системы;
• По приводу. Коаксиальный, прямой, ременной или редукторный;
• По роду сжимаемой среды. Для воздуха или агрессивных газов;
• По сжатию и уровню давления на выходном патрубке.

К компрессорам высокого давления относятся устройства со степенью сжатия от 10мПа (30 атмосфер).

Принцип работы компрессора высокого давления

На рынке представлено большое количество разновидностей этих станций с различными принципами действия. Самыми популярными пневматическими станциями высокого давления являются поршневые, винтовые, роторные и ротационные. Все они действуют по принципу изменения объема рабочей камеры и относятся к объемным агрегатам. Осевые и центробежные компрессоры — динамические устройства, которые перемещают пневматический поток из одного пространства в другое с разными объемами камер.

Принцип работы компрессоров высокого давления практически не отличается от станций среднего и низкого типа. Главным их отличием является наличие системы многоступенчатого сжатия. По сути это многократное повторение процесса увеличения давления. Воздушный поток поступает в первый блок для сжатия, где повышается давление, далее газ поступает в следующую камеру, где происходит досжатие среды. Иногда воздух сжимается еще до попадания в компрессор, в таком случае сам процесс подготовки уже считается первой ступенью.

Устройство компрессоров высокого давления

Для длительной службы соединительных вращающихся деталей вместо шарико-роликовых элементов "качения" используют подшипники "скольжения". Они регулярно снабжаются смазочными веществами, которые под давлением подаются с помощью зубчатого или другого насоса.

В большинстве случаев для стабильной работы станции высокого давления используются масляные рабочие блоки. Все элементы и механизмы, которые непосредственно участвуют в процессе сжатия, имеют масляную пленку, образующуюся благодаря постоянному впрыскиванию смазки. Однако на выходе воздушный поток с частицами масла нуждается в очистке (сепарации).

Во время эксплуатации станции образуется избыток тепла, за счет повышения давления и трения деталей. Во избежание неполадок, связанных с перегревом, все компрессоры оснащены системами охлаждения (воздушного или жидкостного типа), которые снижают температуру самой рабочей камеры, пневматического потока и масла.

Многие модели компрессоров высокого давления устроены таким образом, что пыль и прочие мелкие частицы не вредят механизмам. Однако существуют и установки со сверхточными подвижными деталями, которые теряют производительность в случае попадания пыли. Для их длительной и эффективной работы используются специальные очистительные фильтры.

Производители компрессоров высокого давления

Большой популярностью на российском и зарубежном рынках пользуются компрессоры высокого давления от производителей:

• Remeza
• Kraftmann
• Fiac
• Atlas Copco
• Бежецкий завод
• ЗИФ

Станции от зарубежных производителей имеют удобное управление и длительный срок службы, в то время как российские и белорусские модели лучше оптимизированы для работы при низкой температуре воздуха и проще в ремонте.