Строительные машины и оборудование, справочник






Краткая характеристика поршневых компрессоров


Категория:
   Монтаж поршневых компрессоров


Краткая характеристика поршневых компрессоров

Поршневые компрессоры предназначены для сжатия воздуха или различных газов. С точки зрения монтажа представляют интерес следующие характеристики компрессоров.

Производительность, определяемая количеством всасываемого и сжимаемого воздуха или газа и зависящая от диаметра цилиндра, длины хода поршня и скорости вращения вала. Различают три категории компрессоров: малой (до 10 м3/мин), средней (10—100 м3/мин) и большой производительности (свыше 100 м3/мин).

Конечное избыточное давление нагнетания, которые для компрессоров низкого давления ограничено 25, среднего 100, высокого 350 кгс/см2; для компрессоров сверхвысокого давления конечное давление нагнетания превышает 350 кгс/см2. Компрессора низкого давления применяются на установках для сжатия воздуха; компрессора среднего давления — на установках для сжижения, разделения и транспортирования газов в химической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности; компрессоров высокого и сверхвысокого давлений — на установках для синтеза газов. В производстве синтеза полиэтилена применяются поршневые компрессоры с избыточным давлением нагнетания до 2500 кгс/см2.



Способ действия. В компрессорах простого действия газ сжимается с одной рабочей стороны поршня. В компрессорах двойного действия обе стороны поршня являются рабочими. К первому типу относятся все бес-крейцкопфные вертикальные компрессоры небольшой производительности, ко второму — все крейцкопфные.

Конструктивное исполнение. По расположению осей рабочих цилиндров компрессоры разделяются на вертикальные, горизонтальные и угловые, по количеству рядов цилиндров — на однорядные, двухрядные и т. д., по расположению цилиндров — на компрессоры с параллельным и последовательным расположением цилиндров, по характеру соединения кривошипного механизма с поршнем — на крейцкопфные и бескрейцкопфные, по способу охлаждения цилиндров и сжатого газа — на компрессоры с водяным и воздушным охлаждением, по характеру привода — на компрессоры с приводом от электродвигателя и паровой машины.

Число цилиндров. По числу цилиндров компрессоры разделяют на одно-, двух- и многоцилиндровые.

Способ сжатия. Одноступенчатый, когда один или несколько цилиндров, работающих параллельно, подают сжимаемый газ в один общий трубопровод; двухступенчатый, когда это сжатие происходит последовательно в двух цилиндрах с разным давлением, и много-, ступенчатый, когда число последовательно работающих цилиндров более двух.

Сжимаемая среда. В зависимости от сжимаемой среды компрессоры бывают воздушными, аммиачными, азотными, углекислотными, пропановыми и т. д.

Способ установки. Передвижные и переносные компрессоры поставляют собранными на одной раме или шасси с двигателем (например, бескрейцкопфные компрессоры небольшой производительности) и монтажа не требуют. Стационарные компрессоры устанавливают на железобетонных фундаментах в специальных помещениях (компрессорных станциях или машинных залах технологических установок).

Компрессоры малой и средней производительности поступают на монтаж в собранном и законсервированном виде так, чтобы в дальнейшем не требовалась их разборка для ревизии и пуска.

Отдельные компрессоры средней производительности и все компрессоры большой производительности обычно поставляются отдельными узлами; предварительно на заводе производится их контрольная сборка и обкатка. Узлы консервируются так, чтобы при монтаже не производить их разборки.

При конструировании серийных компрессоров используют несколько постоянных баз, представляющих совокупность рамы-картера, крейцкопфных направляющих и кривошипно-шатунного механизма. Применяя разные по диаметру цилиндры и изменяя порядок их соединения (параллельное или последовательное), на одной и той же базе изготовляют компрессоры с различными рабочими характеристиками.

Рис. 1. Угловой компрессор с прямоугольным расположением осей цилиндров:
1 — рама-картер: 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — опора; 5 — коленчатый вал; 6—электродвигатель

Рабочая характеристика компрессора указывается в его марке в виде дробного числа. В числителе приводится производительность компрессора, в знаменателе — избыточное давление нагнетания (например, 305ВП-20/8 или 4М10-100/8). В знаменателе марки дожимного компрессора указывается давление, при котором начинается сжатие газа, и давление нагнетания (например, 2М16-20/42-60). Цифровые и буквенные обозначения, пред-

К компрессорам с У-образным расположением осей цилиндров относятся, например, воздушные — типов К и КС, холодильные одноступенчатые на аммиаке (АУ) или фреоне (ФУ) и холодильные двухступенчатые на аммиаке (ДАУ). Примером машин с УУ-образным расположением цилиндров могут служить аммиачные компрессоры типов АУУ и ДУУ. Газомотокомпрессоры представляют собой сочетание четырехтактного газового двигателя внутреннего сгорания с вертикальным У-образным расположением осей цилиндров и компрессора с одной-тремя ступенями сжатия простого действия, бескрейц-копфного. Цилиндры компрессора расположены горизонтально и примыкают к раме двигателя; коленчатый вал общий. Газомотокомпрессоры устанавливают на газоперекачивающих компрессорных станциях газопроводов. Топливом для двигателей внутреннего сгорания служит перекачиваемый газ.

Вертикальные компрессоры. В крейцкопфных компрессорах двойного действия с вертикальным расположением осей цилиндров (рис. 3) внутри чугунной литой рамы-картера на подшипниках установлен коленчатый вал. Число колен вала зависит от количества рядов, а число коренных подшипников — от расстояния между осями цилиндров и от общей длины коленчатого вала. Привод осуществляется непосредственно от электродвигателя, который присоединяется к валу компрессора муфтой (при этом полумуфта на валу компрессора является маховиком), или при помощи клиноременной передачи. Шкив привода крепится на конце вала, консольно выступающем за пределы рамы или опирающемся на выносной подшипник. На раме закреплены один или несколько рядов цилиндров. Количество цилиндров определяется назначением компрессора и конечным давлением нагнетания. Всасывающие и нагнетательные клапаны — пластинчатые, самодействующие. Система смазки механизма движения — циркуляционная (масло подается шестеренчатым масляным насосом, приводимым от коленчатого вала через зубчатую передачу); для смазки цилиндров и сальников применяется лубрикатор. Такие компрессоры распространены в эксплуатации; они выпускались с одной-четырьмя ступенями сжатия в одно- и двухрядном исполнении. Примером могут служить воздушные компрессоры типа 2Р, 2РВ, К2 и ВК, кислородные — типа 2РК и КЗР, азотные — типа 2РА, а также компрессоры, созданные на базах 2СА и 2СГ, и импортные.

Горизонтальные компрессоры различаются по расположению рядов цилиндров относительно рамы. Эти компрессоры предназначены для больших давлений и про-изводительностей и отличаются значительными габаритными размерами и массой (до 270 т).

Рис. 3. Вертикальный двухрядный двухступенчатый компрессор:
1 — цилиндр I ступени; 2 — поршень I ступени; 3 — рама-картер; 4 —крейцкопф; 5 — коленчатый вал; 6 — подшипник; 7 — масляный насос; 8 — цилиндр II ступени; 9 — поршень II ступени; 10 — шкив

Горизонтальные оппозитные крейцкопфные компре§г соры двойного действия со взаимно-противоположным движением поршней имеют ряды цилиндров, расположенные по обе стороны от рамы. В сравнении с горизонтальными компрессорами других типов они более быстроходны, уравновешенны и компактны, а также более удобны для монтажа по расположению межступенчатой аппаратуры и трубопроводов. Поставляются эти компрессоры в собранном виде с безразборной консервацией деталей или укрупненными узлами-блоками.

Рис. 4. Горизонтальный оппозитный четырехрядный многоступенчатый компрессор:
1 — рама-картер; 2 — цилиндры; 3 — направляющие крейцкопфов; 4 — коленчатый вал; 5 выносной подшипник; 6 — электродвигатель

Оппозитные компрессоры могут быть двух-, четырех-и шестирядными. Рама-картер компрессора (рис. 4) чугунная литая коробчатой формы. Нижняя часть рамы служит сборником отработавшего масла. В поперечных перегородках рамы размещены коренные подшипники при двух, четырех и шести рядах цилиндров, количество коренных подшипников будет соответственно три, пять и семь. Со стороны привода установлены два упорных подшипника. Вкладыши подшипников — тонкостенные. Жесткость рамы достигается за счет поперечных перегородок, ребер и верхних стяжек с распорками. Крупные восьмирядные компрессоры зарубежных фирм имеют две отдельные коробчатообразные рамы, между которыми размещен привод. Направляющие крейцкопфов крепятся с обеих сторон рамы к вертикальным фланцам. В малых компрессорах направляющие связаны с фундаментом качающимися опорами, а в остальных компрессорах — жестко закрепленными опорными лапами.

Число шатунных шеек коленчатых валов равно числу рядов. Шатунные шейки расположены попарно с разворотом на 180° с одной общей щекой. В четырехрядных компрессорах каждая пара шеек смещена относительно другой на 90°, в шестирядных компрессорах — на 120°.

В первых трех ступенях цилиндры и их крышки (кроме первой ступени холодильных компрессоров) выполнены чугунными литыми с рубашками для водяного охлаждения. В следующих ступенях устанавливаются стальные кованые цилиндры с разъемными кожухами для охлаждения. Цилиндры в зависимости от размеров и числа их в ряду имеют одну или две качающиеся опоры. Клапаны преимущественно прямоточные. В холодильных и некоторых воздушных компрессорах иногда применяют полосовые всасывающие клапаны, а в остальных компрессорах — кольцевые. Нагнетательные клапаны — прямоточные, а на ступенях высокого давления и при сжатии загрязненных и коксующихся газов — дисковые и пластинчатые. Для первых трех ступеней поршни устанавливают скользящие двойного действия, для последующих ступеней — дифференциальные. Каждое сальниковое уплотнение, включает сальник, предсальник и маслосни-матель.

Приводится компрессор от электродвигателя, неразъемный ротор которого закрепляют на консольном конце коленчатого вала, а неразъемный статор устанавливают на фундамент. Для отдельных марок компрессоров ротор крепят на приставном валу, который одним концом соединяется фланцем с коленчатым валом, а другим — опирается на выносной подшипник.

Большие компрессоры с двумя оппозитными рамами (восьмирядный, шестиступенчатый, производительность 30 600 м3/ч, давление нагнетания 320 кгс/см2, масса с приводом 220 т, мощность электродвигателя 7060 кВт) имеют два коленчатых вала, которые соединяют фланцами с ротором электродвигателя, размещенного между рамами.

Вал ротора устанавливают на двух подшипниках, укрепленных на фундаменте. Разъемный статор устанавливают на фундаментных плитах.

В средних двухрамных компрессорах (четырехрядный, четырехступенчатый, производительность 12 300 м3/ч, давление нагнетания 12 кгс/см2, масса 64 т, мощность электродвигателя 1600 кВт) общий коленчатый вал укладывают на подшипники обеих рам электродвигателя. Разъемный ротор закрепляют на коленчатом валу между рамами. В некоторых конструкциях двух- и четырехрядных оппо-зитных компрессоров коленчатый вал имеет выносной подшипник, и ротор привода размещают на выносной части вала. На конце коленчатого вала, противоположном электродвигателю, устанавливают храповое колесо для поворота вала ручным или электрическим приводом.

Система смазки механизма движения циркуляционная. К цилиндрам и сальникам масло подается лубрикатором. Насос и лубрикатор приводятся от электродвигателей: насос — непосредственно через муфту, лубрикатор — через редуктор.

Оппозитные компрессоры выпускаются на четырех отличающихся размерами базах и маркируются М10; М16; М25 и М40. Цифра после буквы М обозначает расчетное поршневое усилие в тоннах, характеризующее данную базу. Все компрессоры этой базы имеют унифицированные одинаковые по размерам детали — крейцкопфы, направляющие, шатуны, коренные и шатунные подшипники и другие детали кривошипно-шатунного механизма.

Конструкция элементов чугунной литой рамы и стального коленчатого вала для каждой базы однотипна и отличается лишь числом рядов, которое обозначается цифрой перед буквой М (например, 2М, 4М, 6М). Для различного числа рядов на одной и той же базе (2М10; 4М10 и 6М10 или 2М16 и 4М16, или 4М25 и 6М25, или 2М40, 4М40 и 6М40) применяются коленчатые валы соответственно с двумя, четырьмя и шестью кривошипами и одинарные, сдвоенные и строенные рамы, у которых нормализованы все посадочные и присоединительные размеры.

На базе М10 выпускаются двух- и четырехрядные аммиачные холодильные компрессоры типа АО, ДАО, и ДАОН (А — аммиачный, О — оппозитный, Д — двухступенчатый, Н — низкотемпературный) для различной хладопроизводительности и температур. На этой же базе в двух-, четырех и шестирядном исполнении выпускаются воздушные компрессоры разных модификаций по производительности и давлению.

Компрессоры на базах Ml6; М25 и М40 предназначены в основном для сжатия различных газов. Компрессоры на базе 6М40 — крупнейшие, массой 206—220 т и мощностью электропривода до 5000 кВт. Компрессоры 6М25-125/38-55 для перекачки газа имеют привод от газового двигателя внутреннего сгорания.

В эксплуатации еще имеется значительное количество горизонтальных компрессоров с расположением цилиндров по одну сторону рамы. Компрессоры выпускались различных моделей в одно- и двухрядном исполнении. На рис. 5 показан двухрядный крейцкопфный компрессор двойного действия. Чугунная рама отлита совместно с направляющей крейцкопфа. Применяют рамы байо-нетного или вильчатого типов соответственно с одним или двумя коренными подшипниками и с кривошипным или коленчатым коренным валом. На последнем установлены противовесы на каждой щеке. В однорядных компрессорах второй конец вала опирается на выносной подшипник. Приводится компрессор от электродвигателя, разъемный ротор которого устанавливают непосредственно на вал компрессора между рамами при двухрядном исполнении и между рамой и выносным подшипником при однорядном исполнении. Статор (обычно неразъемный) устанавливают на фундаменте.

В каждом ряду последовательно монтируют цилиндры соответствующих ступеней сжатия. В двухрядных компрессорах один ряд цилиндров называется рядом низкого давления, другой — рядом высокого давления. В двухрядных дожимающих компрессорах оба ряда имеют одинаковые цилиндры. Для ступеней сжатия до 50 кгс/см2 цилиндры устанавливают чугунные литые с рубашками для водяного охлаждения и с дисковыми поршнями; для ступеней сжатия свыше 50 кгс/см2 — стальные кованые цилиндры с водяными охлаждающими рубашками в виде разъемных стальных кожухов.

Сквозные штоки многоцилиндрового ряда опираются на промежуточные ползуны, для которых между цилиндрами устанавливают промежуточные фонари. Последние также служат для доступа к сальникам цилиндров, монтажа и ремонта соответствующих поршневых

групп. Для навесных поршней на крайнем цилиндре устанавливают концевой фонарь для поддерживающего шток ползуна. Цилиндры высокого давления комплектуются дифференциальными поршнями. Все скользящие поршни имеют баббитовую подушку. Поршневые кольца выполняют чугунными, а для цилиндров высокого давления текстолитовыми или из фторопластовых материалов.

Сальники цилиндров низкого давления собирают из плоских разрезных уплотняющих и замыкающих элементов, установленных в обоймы. В цилиндрах высокого давления для сальников используют конические элементы. В газовых компрессорах цилиндры со стороны штока имеют предсальник и камеры для отсоса газа.

Всасывающие и нагнетательные клапаны пластинчатые кольцевые, дисковые или полосовые, а также прямоточные. Система смазки кривошип-но-шатунного механизма — циркуляционная (масло подается шестеренчатым насосом, который приводится от электродвигателя). Для смазки цилиндров применяется лубрикатор, приводимый от отдельного электродвигателя через червячный редуктор.

Горизонтальные компрессоры типа Г выпускались на пяти отличающихся размерами базах: 1Г, 2Г, ЗГ (3, 5Г), 4Г и 5Г’. Цифра обозначает наибольшее поршневое расчетное усилие, которое соответственно равно 90, 60, 45, 25 и 15 т. Масса и габаритные размеры компрессоров уменьшаются по мере возрастания цифры в марке базы. В зависимости от назначения горизонтальные компрессоры имеют от одной до шести ступеней сжатия.

Компрессоры типа 1 Г, 2Г и дожимающие 5Г предназначаются для сжатия азотноводородной смеси, ЗГ (3,5) — для азота и азотосодержащих смесей, 4Г — для воздуха, 5Г — для водородосодержащих смесей, горючих газов и воздух.ь

Комплектующее оборудование. В состав каждой компрессорной установки входят комплектующие ее межступенчатая аппаратура, трубопроводы и контрольно-измерительные приборы. ‘Межступенчатая аппаратура служит для охлаждения газа (холодильники), отделения от газового потока капель масла и влаги (маслоотделители, сепараторы, баки продувок), сглаживания пульсаций (буферные емкости, ресиверы), перекрытия газового потока (гидрозатворы и специальная арматура).

Кожухотрубчатые холодильники, состоящие из пучка труб, завальцованных в трубные решетки, используют при давлениях до 35 кгс/см2, для первой, второй и третьей ступеней сжатия. При больших давлениях применяют холодильники типа «труба в трубе», состоящие из последовательно соединяемых трубчатых элементов, число которых определяется требуемой поверхностью охлаждения. При небольших объемах газа используют погружные змеевиковые холодильники, пригодные для любых давлений. Холодильники монтируют после каждой ступени сжатия.

Последовательно за холодильниками устанавливают маслоотделители, предназначаемые для выделения из потока газа более плотных капель масла и воды. При низких и средних давлениях применяют маслоотделители, в которых поток газа вводится под углом или по касательной, при высоком давлении используют маслоотделители с петлеобразным и винтообразным поворотом потока.

Для малых компрессоров применяют холодильники и маслоотделители, совмещенные в одном корпусе.

Буферные емкости и ресиверы служат для сглаживания пульсаций давления, возникающих при выталкивании сжатого воздуха или газа из цилиндра в холодильники. Буферные емкости обычно устанавливают перед холодильником (после третьей и последующих ступеней сжатия), а ресиверы — перед выходом в сеть потребления.

Маслоотделители и буферные емкости снабжают продувочными баками (сварной сосуд, имеющий смотровые стекла и люки) для периодического сброса по специальным трубам выделенных из газового потока масла и воды.

Компрессор соединяется с вспомогательным оборудованием трубопроводами, которые для малогабаритных компрессоров поступают на монтажную площадку в виде законченных и испытанных узлов и элементов. Для пригонки по месту при монтаже отдельные узлы иногда поставляются незаконченными на одном конце, с соответствующими припуском для присоединения к оборудованию. Компрессор комплектуется также трубопроводами для подачи смазки, для продувки маслоотделителей, буферных емкостей, манометров и предохранительных клапанов, байпасными линиями и трубопроводами для отсоса газа из сальников. На линии нагнетания устанавливают обратный клапан, служащий при останове компрессора для предохранения его от возврата сжатого воздуха или газа. На линии всасывания до компрессора ставят гидравлический затвор, который при останове компрессора препятствует поступлению к нему газа из емкости или магистрали. На газопроводах каждой ступени устанавливают предохранительные пружинные клапаны. Рычажные предохранительные клапаны (для давлений до 25 кгс/см2) встречаются в компрессорах старых конструкций.

В компрессорную установку входит также щит управления с необходимыми контрольно-измерительными приборами.

Все вспомогательное оборудование испытывают на заводе-изготовителе согласно техническим условиям и Правилам Госгортехнадзора. Угловые и вертикальные компрессоры, а также малогабаритные горизонтальные оппозитные, транспортируемые в собранном виде без привода, подвергаются стендовым испытаниям вхолостую и под нагрузкой. Компрессоры, у которых межступенчатая аппаратура располагается отдельно в машинном зале или его подвале, обычно подвергают на заводе-изготовителе контрольной сборке и испытанию вхолостую при рабочем числе оборотов. Комплектность всей компрессорной установки, подлежащей монтажу, проверяют по отгрузочной спецификации завода-изготовителя и спецификации проекта, которыми предусматривается состав всего основного, вспомогательного оборудования и трубопроводов.

Читать далее:

Категория: - Монтаж поршневых компрессоров

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины