Компрессор

Компрессорный агрегат для перекачки паровой фазы СНГ

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Содержание

КлассификацияПравить

Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.

Объёмные компрессорыПравить

В машинах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура машин данного типа разнообразна и насчитывает более десятка, основные из них: поршневые, винтовые, роторно-шестерёнчатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Поршневые компрессоры могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.

Роторные компрессоры — машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые, встречаются и другие конструкции.

Винтовые компрессорыПравить

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов (ведущий и ведомый) и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, передача вращающего момента с ведущего винта на ведомый происходит посредством масляного клина. Зазоры в винтовом блоке обеспечиваются подшипниками и уплотняются маслом. В зависимости от производителя винтового блока, в конструкции блока применяются 4 либо 6 подшипников качения. По мере износа подшипников, происходит изменение размера зазоров, что приводит к деградации показателей винтового компрессора и росту удельного энергопотребления. В результате необходима замена всех подшипников. Ведущими производителями винтовых компрессоров рекомендуется производить замену подшипников после 24 000 рабочих часов.

Пластинчато-роторные компрессорыПравить

Роторно-пластинчатый компрессор– это ротационный компрессор объемного типа, т.е. его работа, так же, как и поршневого и винтового, основана на захвате воздуха и сжатии его уменьшением объема. Его конструкция включает статор в виде полого круглого цилиндра и эксцентрично размещенный в полости статора цилиндрический ротор с продольными пазами, внутри которых помещены радиально подвижные пластины. При вращении центробежная сила выталкивает пластины из пазов и прижимает их к  внутренней поверхности статора. Сжатие воздуха происходит в нескольких полостях, которые образуют статор, ротор и каждая пара смежных пластин и которые уменьшаются в объеме в направлении вращения ротора. Впуск воздуха происходит при максимальном выходе пластин из пазов и образовании разряжения в полости максимального объема. Далее на стадии сжатия объем полости постоянно уменьшается до достижения максимального сжатия, когда пластины проходят мимо выходного канала и происходит выброс сжатого воздуха. Максимальное рабочее давление роторно - пластинчатого компрессора составляет 15 бар. При этом эффективность не снижается.

Простота и надежность роторно-пластинчатого компрессора заключается в том, что физические законы сами по себе работают в этой конструкции, не заставляя конструктора особенно изощряться. Пластины сами выходят из пазов ротора под влиянием центробежных сил; масло само впрыскивается в камеру сжатия под действием внутреннего давления в компрессоре; масляная пленка на внутренней поверхности статора предотвращает трение металла о металл при плотном прижиме пластин к стенке статора и плоских торцевых поверхностей ротора к торцам статора. Конструктивное решение позволяет избежать сухого контакта метал по металлу даже после остановки компрессора и длительного простоя; даже неизбежный, в конечном счете, износ прижимной грани пластины не ухудшает работы компрессора, будучи компенсирован действием все той же центробежной силы; масляная пленка и плотно прижатая пластина создают идеальную герметизацию, предотвращающая перепуск воздуха из области высокого в область низкого давления и связанные с этим потери эффективности; при большем, чем у винтового компрессора, объеме захвата и сжатия воздуха за один оборот и отсутствии внутренних утечек не требуется высокая скорость вращения; применение низкооборотистого двигателя с прямым приводом увеличивает надежность и долговечность компрессора; отсутствие осевой нагрузки исключает необходимость в опорных шарикоподшипниках, что так же способствует большему долголетию компрессора.

Роторно-пластинчатые компрессоры лишены вибрации. Никаких фундаментов для установки не требуется. Статор, ротор и пластины ротора у компрессоров изготовлены из разных сортов обработанного чугуна. Чугун прочен и хорошо держит масляную пленку. Ломаться в этих компрессорах по большому счету нечему. Роторно-пластинчатые компрессоры самые надежные, безотказные и долговечные компрессоры на рынке среди оборудования своего класса. Ресурс до капитального ремонта компрессора достигает 100 000 часов, в четыре раза превышая ресурс винтового компрессора. Единственная изнашивающаяся деталь компрессора – это пластины. Через 100 000 часов в случае предельного износа их контактных граней пластины просто переворачивают противоположной гранью к поверхности статора. В течение всего эксплуатационного срока, несмотря на неизбежный износ пластин, рабочие характеристики ротационного компрессора не деградируют, как у винтового, например, а остаются стабильными и даже улучшаются. Относительная остаточная стоимость бывшего в употреблении компрессора Маттей всегда выше, чем аналогичного винтового. Роторно-пластинчатые компрессоры крайне неприхотливы. Они выдерживают временное отсутствие обслуживания и неправильное обращение, они выживают даже при длительном нарушении регламента обслуживания. Они стойки к запыленности и загрязненности окружающей среды.

Крупнейшими производителями роторно-пластинчатых компрессоров на територии Европы являются фирмы ING ENEA MATTEI, Италия, Gardner Denver, Германия Pneumofore, Италия кроме этого насчитывается более 10 производителей в Китае.

Динамические компрессорыПравить

В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие машины подразделяют на центробежные и осевые.

Турбокомпрессоры — динамические машины, в которых сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей.

Прочие классификацииПравить

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты — с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя — с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдаленных районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов. С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока напряжением 110-120 Вольт (или 230-240 Вольт). В зависимости от размера и назначения компрессоры могут быть стационарными или портативными. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

  • вакуум-компрессоры, газодувки — машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже или выше атмосферного. Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,1…1 атм), в некоторых специальных исполнениях — до 200 кПа (2 атм). В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10..50 кПа, в отдельных случаях до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума[1];
  • компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;
  • компрессоры среднего давления — от 1,2 до 10 МПа;
  • компрессоры высокого давления — от 10 до 100 МПа.
  • компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

ПроизводительностьПравить

Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа сжатого в единицу времени (м³/мин, м³/час). Производительность обычно считают по показателям приведённым к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу, эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом, но при большой разнице, например, у поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в два раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом. Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа существенно превышает атмосферное.

Агрегатирование компрессоровПравить

Агрегатирование представляет собой процесс установки компрессора и двигателя на раму. В связи с тем, что компрессоры поршневого типа характеризуются неравномерной тряской, результатом которой при отсутствии соответствующего основания или опоры становится чрезмерная вибрация, агрегатирование должно выполняться с учетом качественно спроектированного фундамента.

Вибрацию компрессоров усиливают следующие факторы:

  1. большой размер компрессора (более мощные компрессора характеризуются более мощной вибрацией);
  2. скорость работы (увеличение скорости компрессора влечет за собой усиление вибрации);
  3. очень маленький размер маховика (большие нагрузки и работа на низких скоростях требуют наличия маховика большего размера);
  4. высота компрессора (компрессоры с тройным уплотнением выше и сильнее подвержены вибрации).

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

ЛитератураПравить

  • Оборудование для сжиженных углеводородных газов: справочник, 1-е изд./ под. ред. Е.А. Карякина - Саратов: Газовик, 2015. — 352 с. — ISBN 978-5-9758-1552-1
  • Абдурашитов С. А. Насосы и компрессоры. — М.: Недра, 1974.
  • Михайлов А. К., Ворошилов В. П. Компрессорные машины. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 288 с. — ISBN 5-283-00090-7.
  • Воронецкий А. В. Современные центробежные компрессоры. — М.: Премиум Инжиниринг, 2007. — 140 с.
  • Шерстюк А. Н., Компрессоры, М.—Л., 1959