Классификация компрессоров и характер их производства

Компрессоры — важнейшее энергетическое оборудование, применяемое в технологических процессах химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, пищевой промышленности и ряде других отраслей.

Компрессором называют энергетическую машину или устройство для повышения давления и перемещения газа. Обычно к компрессорам относят машины, обеспечивающие сжатие воздуха или газа до избыточного давления не ниже 0,015 МПа. Начальное давление газа может быть менее атмосферного, равным или более атмосферного.

Компрессорные машины разделяют на три класса.

вентиляторы — компрессоры, повышение давления и отношение давлений в которых не превышают соответственно 0,01 МПа и 1,1;

Нагнетатели— машины с повышенным отношением давлений (до 1,3 и более) и без охлаждения среды в процессе работы;

Собственно компрессоры — машины, снабженные устройством для охлаждения среды при работе (отношение давлений более 3),

По достижимому конечному давлению различают:

компрессоры низкого давления — с конечным давлением до 1 МПа;
компрессоры среднего давления -— с конечным давлением от 1 до 10 МПа;
компрессоры высокого давления — с конечным давлением от 10 до 100 МПа;
компрессоры сверхвысокого давления — с конечным давлением свыше 100 МПа.
Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных или передвижных машин или установок. Соответственно этому различают стационарные, передвижные, переносные, прицепные, самоходные, транспортные (авиационные,-автомобильные, судовые, железнодорожные) компрессоры.
По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разделяют на:
1) газовые — для сжатия любого газа или смеси газов, кроме воздуха; в зависимости от вида газа они называются кислородными, водородными, аммиачными и т. д.;
2) воздушные — для сжатия воздуха; значительную группу таких компрессоров составляют компрессоры общего назначения, предназначенные для сжатия атмосферного воздуха до давления 0,8—1,5 МПа и выполненные без учета каких-либо специфических требований;
3) циркуляционные — для обеспечения циркуляции газа в замкнутом технологическом контуре;
4) многоцелевые (специальные) — для попеременного сжатия различных газов;
5) многослужебные (специальные) — для одновременного сжатия различных газов.

Значительная часть компрессоров эксплуатируется в составе устройств, предназначенных для изменения (понижения) температуры окружающей среды. Различают: 1) криогенные компрессоры — специальные компрессоры, в которых сжимаемый газ хотя бы на одной из стадий цикла имеет криогенную температуру (0—120 К); 2) холодильные компрессоры.

Специальные компрессоры, предназначенные для откачки газа с целью получения вакуума, называют вакуумными компрессорами. Вакуумные компрессоры, у которых конечное давление больше атмосферного, относят к компрессорам комбинированного применения

В компрессорах объемного действия рабочий процесс осуществляется путем циклического изменения объемов абочих камер. Поршневыми компрессорами (ПК) называют компрессоры объемного действия, в которых объем рабочих камер изменяется с помощью поршней, совершающих возвратно-поступательное движение. Основные типы производства ПК — серийное и крупносерийное. По конструктивному расположению цилиндров различают схемы ПК: горизонтальную, вертикальную, оппозитную, прямоугольную, V- и W-образные, звездообразную.

Наиболее широко ПК применяют в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. Основные тенденции совершенствования конструкций ПК в этих отраслях следующие: повышение быстроходности; широкая унификация конструкций с использованием в качестве базовых в основном V- и W-образных и оппозитной схем; совершенствование термодинамического процесса; снижение потерь производительности и мощности; разработка систем прогнозирования работоспособности ПК и предотвращения отказов; обеспечение надежности и ремонтопригодности. Так, например, освоено серийное производство ПК 4ВМ10—120/9 и 2ВМ10—63/9 с повышенной на 20% частотой вращения. На унифицированной V-образной базе с усилием на поршень 10 кН освоен выпуск семи модификаций компрессора 2ВУ1—2,5/13 и шести модификаций компрессора 4ВУ1—5/13. Проведена модернизация ряда оппозитных компрессоров (4ГМ16— 14/15— 105М; 4М16—22,4/23—64СМЗ и др.).

Расширена область применения ПК без смазывания и с ограниченным смазыванием. Новые конструкции поршней и опорных устройств (в том числе и многоразового использования) для горизонтальных рядов компрессоров отличаются компактной опорно-уплотнительной системой с развитой опорной поверхностью. Это позволило значительно увеличить межремонтный цикл для этих компрессоров. Так, например, новые опорные устройства крупных поршней (массой более 1 т) проработали на компрессорах производства аммиака более 25 000 ч без замены. Подача масла была уменьшена на 70%. На компрессорах 4М40—680/22—320 и 6М40— 320/320 новые конструкции уплотнений штоков отработали при давлении 9 МПа без замены 27 000 ч без подачи смазывающего материала в сальник и практически не изнашивая шток.

21.10.2010 12:15

Компрессор – это рабочая машина для выработки сжатого воздуха. Используемые в настоящее время лакировочные технологии требуют в своем большинстве использования сжатого воздуха. Он служит для очищения поверхности от пыли при помощи пистолета-пылеулавливателя, и лакирования, то есть распределения лакировочных материалов (а также консервирующих материалов) при помощи пульверизаторов разного типа, описанных в предыдущих разделах, а также для питания сушильных шкафов для лаков на основе воды. Компрессия – это процесс увеличения давления газа. Компрессоры – это рабочие машины, которые служат для сжатия и прокачки газов любых типов, к которым принадлежит и воздух. К этой же группе компрессорных машин, кроме компрессоров, мы причисляем вентиляторы и воздуходувки (которые используются, например, в лакировочных кабинах). Классификация компрессоров и их рабочие параметры Классификация компрессоров в зависимости от принципа действия: * волюметрические компрессоры, (другими словами, объемные). [ Давление возрастает в результате объема газа, в котором находится постоянное количество частиц газа]. * лопаточные компрессоры, (другими словами, крыльчатые). [ Компрессия образовывается в результате: 1. Воздействия на газ сил, вызванных оборотным движением лопаточного венца. Использования инерционных сил потока газа для уменьшения расстояния между частицами]. Разница между принципами действия состоит в том, что лопаточных компрессорах процесс сжатия является непрерывным, а в объемных (поршневых) - циклическим. Компрессоры можно классифицировать согласно предназначения на: воздушные и газовые, а также станционные (стационарные) и тяговые (транспортировочные, например, автомобилем или по рельсам). Под названием «стационарные» мы подразумеваем также компрессорные агрегаты на дюбелях (небольшие единицы), для транспортировки их в пределах станка. Стационарные компрессоры, работающие на 2- или 3-фазовых электрических двигателях с напряжением 230 или 400 В. (Тяговые же – на шасси, работают на двигателях внутреннего сгорания). Компрессоры в зависимости от их принципа действия по конструкции делятся на: · объемные: * поршневые, * винтовые, * мембранные, * бескривошипные. · лопаточные: * осевые, * диагональные, * центробежные Вне зависимости от принципа действия и конструкции, компрессоры характеризуются двумя основными параметрами: · давление (рабочее) сжатого воздуха (подается в Паскалях - Па = Н/м2, барах - бар). [На фирменных щитках старых компрессоров можно также встретить давление, представленное в единицах, которые уже не являются обязательными для использования, напр.: кг/см2, кп/см2, кг/м2, атн., ата и т.п.]. Пересчет и замена единиц: 1 ата = 9,81 x 104 Пa » 0,1 MПa1) 1 бар = 105 x Пa = 0,1 MПa · производительность сжатого воздуха, представлена в: м3/ч ; м3/мин.; или 1 /мин. Поршневые компрессоры Компрессоры этого типа чаще всего используются в лакировочных станках. · Конструкция: Элементом, который сжимает воздух, является приводной поршень в цилиндре, в котором вначале наступает всасывание атмосферного воздуха, а затем его сжатие (после закрывания всасывающего клапана). Конструкции компрессоров создаются с различными установленными поршнями (например, в ряд, вилообразно), которые охлаждаются воздухом (небольшие) или водой (с большой производительностью), смазываются маслом или нет (так называемые, безмасляные), конструируются как одно- или многокаскадные. Компрессоры могут быть: 1, 2, 3, или многопоршневые. Рис. IV - 81 показывает однопоршневой компрессор. Чем больше давление, тем больше потребность в степени сжатия (цилиндрах). Во время сжатия температура воздуха значительно повышается. Учитывая этот факт, между компрессором и уравнительным резервуаром размещается охладитель (или между отдельными уровнями сжатия ). Легко заметить, что сжимаемый воздух в определенном цикле связан с количеством оборотов кривошипного вала. Подается дозировано. Такое решение не имело бы практического использования. Поток воздуха на оборудование (также лакировочных пистолетов) должен поставляться непрерывно в одинаковом количестве и одинакового давления. Поэтому также для данной производительности компрессора используется резервуар сжатого воздуха соответствующего объема. Он должен выровнять давление и создать его запас таким образом, чтобы воздух подавался на пистолет непрерывно и с одинаковым давлением. Небольшие компрессоры устанавливаются на резервуаре, большие рядом с ним. Используемые в лакировочных станках поршневые компрессоры имеют рабочее давление до 10-12 бар и выход до 50 м3/ч. Обеспечение чистоты воздуха: Всасываемый атмосферный воздух проходит через фильтр (преимущественно щелевой), где предварительно очищается от пыли. Так как указанные здесь компрессоры смазываются маслом (с учетом двигающегося поршня в цилиндре), используется маслоотделитель на выходе воздуха из резервуара, задачей которого является удаление загрязнений в виде частиц масла в сжатом воздухе. Перед рабочим местом лакировщика (в сети сжатого воздуха) монтируются также фильтры, улавливающие частицы воды и масла. Их значение очень велико для сохранения чистоты сжатого воздуха, который подается на лакировочный пистолет. Поэтому описание и работа этих фильтров представлены в конце раздела, так как они используются всегда и вне зависимости от типа компрессора . Сохранение постоянного давления в сети: Для этого используется редукционный клапан, который монтируется за резервуаром. Клапан оснащен манометром и имеет пружину, которая настроена (натянута) на соответствующее давление. Защита резервуара от повышенного давления: Резервуар рассчитан на определенное давление, которое нельзя превышать из соображений безопасности (от разрыва). Для защиты от повышенного роста давления служит предохранительный клапан. (В настоящее время используются только пружинные). Винтовые компрессоры Компрессор сконструирован из блока с выточками в виде восьмерки, а также двух винтовых рабочих колес, которые вращаются в противоположных направлениях. Основные элементы такого компрессора показаны на рис. IV – 82, а схема агрегата на рис. IV – 83. Винтовые компрессоры в лакировочном станке используются, когда есть потребность большего количества воздуха, например. 103 м3/ч а давление 0,24 MПa, и больше. Принципы установки и эксплуатации такие же, как в поршневых компрессоров. Схема установки представлена на рис. IV – 84. Проблемы установки – смотрите в разделе 33. Сжатый воздух для лакирования 4) Загрязнения имеют твердую или текучую форму и происходят из двух источников : · Окружение, из которого всасывается воздух для компрессии (атмосферный воздух), · Источники сжатого воздуха, каким являются компрессоры. В ниже представленных таблицах представлены данные о твердых и текучих частицах, содержащихся в первом источнике, каким является атмосферный воздух. Продукты загрязнения из другого источника (компрессоры) - это: · Остатки смазочных средств, металлические и пластмассовые частицы, · Продукты окисления частиц, содержащихся в сжатом воздухе, · Загрязнения из самой сети сжатого воздуха (продукты коррозии, остатки уплотнений, остатки сварочных процессов, частицы осадков конденсата). Атмосферный воздух содержит определенное количество водяного пара, определяемое содержанием влажности в кг воды/кг воздуха или относительной влажностью, выраженной в %. Состояние насыщения в значительной степени зависит от температуры. Важным принципом при решениях касательно сжатого воздуха является то, что: 1 м3 воздуха может при данной температуре содержать в состоянии насыщения всегда такое же количество водяного пара независимо от давления, под которым сжимается воздух. В таблице (2) представлено содержание водяного пара в состоянии насыщения в воздухе независимо от температуры. Обычно вместе с удалением водяного пара из сжатого воздуха удаляется также масло, используемое для смазки компрессоров. В процессе лакирования не допускается даже небольшое количество масла. Особенно много масла появляется при использовании поршневых компрессоров, смазываемых маслом. Количество масла может превышать в неблагоприятных случаях даже 100 мг / м 3. Наибольшее количество масла появляется в виде мелких капель – так называемого масляного тумана с величиной частиц от 0,8 до ниже 0,1 µм. Для того, чтобы их уловить, необходимы более точные фильтры. Примерное содержание масляных паров в сжатом воздухе в состоянии насыщения представлено в ниже приведенной таблице (3). Как видно из таблицы количество масла зависит в значительной степени от температуры, в том числе также от параметров масла, например, от температуры точки возгорания. Осушение воздуха, в ходе которого устраняется такой дефект как масло, используется также: · При наложении покрасочных оболочек, · При пневматических системах управления, · В продовольственной промышленности, · В больницах и других учреждениях здравоохранения. Мерой эффективности осушения воздуха является в соответствии с рекомендацией PNEROP температура точки росы. Под понятием точки росы подразумевается температура, при которой воздух, в данных условиях, насыщен водяным паром (100% относительная влажность). Любой охлажденный воздух вызывает снижение точки росы и выделение конденсата. Чем ниже точка росы, тем меньше в таком воздухе воды. В пневматике используется определение точка росы давления. Это температура точки росы при данном рабочем давлении. Стандартно принимается точка росы при повышенном давлении 7 бар. Для этого давления подается точка росы для сушильных шкафов . Существуют два метода осушения сжатого воздуха: · Путем конденсации, · Путем сорбции. Общие рекомендации Существенными условиями для правильного хода очистки являются, кроме использования перечисленного выше оборудования, также : · Соответствующее расположение места отбора воздуха компрессором, · Соответствующее расположение резервуара сжатого воздуха, · Соответствующая вентиляция помещения (компрессорной).