Компрессор назначение принцип действия

Компрессоры — общие сведения, назначение, классификация

Компрессорами называют механизмы, предназначенные для сжатия воздуха и других газов и создающие полное давление более 1500 мм в. ст.

Судовые воздушные компрессоры необходимы для обеспечения потребителей СЭУ и в целом судна сжатым воздухом различного давления и расхода.

Наиболее распространены на судах поршневые одноступенчатые и многоступенчатые компрессоры, которые используют для получения сжатого воздуха, для пуска дизелей (давлением 30 бар), и низкого давления для обеспечения работы пневматических систем управления (давление до 10 бар), а также для сжатия паров хладоагентов в рефрижераторных установках.

Судовые компрессоры классифицируют по принципу действия, степени повышения давления, назначению, конструктивным признакам, типу приводного механизма.

По принципу действия судовые компрессоры делят на объемные и лопаточные.

Объемными называют компрессоры, повышение газа которых осуществляется за счет уменьшения объема замкнутого пространства, заполненного газом. Газ в объемных компрессорах сжимается поршнем и в сжатом виде поступает к потребителю.

Лопаточными называют компрессоры, повышение давления газа в которых осуществляется за счет использования сил инерции потока газа, приведенного в движение вращающимся лопаточным устройством (ротором). Механическая энергия ротора лопаточного компрессора преобразуется частично непосредственно в потенциальную энергию газа (давление), а частично — в кинематическую. Кинематическая энергия также переходит в потенциальную при торможении потока газа за компрессором.

Основные потребители следующие:

• пусковой воздух для главных двигателей (ГД) и дизельгенераторов (2,5-3,0 МПа), аварийного дизельгенератора (7,0 МПа);
• ДАУ главного двигателя;
• система автоматического управления и контроля;
• пневмомуфты подключения СОД к редуктору;
• ВРШ (управление заданием);
• масляные фильтры ГД (продувание без разборки на ходу судна);
• продувание кингстонов;
• отключение ТНВД ГД на ходу (любого цилиндра);
• выпускные клапаны ГД;
• зарядка аквалангов (15,0-20,0 МПа);
• пусковые баллоны пеногенераторов противопожарной системы;
• хознужды (пневмоинструмент и прочее);

Судовые компрессоры можно классифицировать по следующим признакам:

А. Конструктивные особенности и характеристики:

• поршневые, центробежные, винтовые, осевые;
• приводы от электродвигателя, дизельного двигателя, от главного двигателя;

Соединение с приводом муфтовое или техстропами;

• по давлению: 0,8-1,2 МПа, до 3,5 МПа, до 6,5-7,5 МПа и выше;
• по оборотам приводного двигателя: от 585 до 1750 мин -1 ;
• по ступеням сжатия: 1-но ступенчатые, 2-х ступенчатые и 3-х ступенчатые.

В свою очередь, 2-х ступенчатые поршневые ЭКП бывают одностороннего и двухстороннего действия;

• по количеству цилиндров на ступень: один цилиндр с одним поршнем и одним воздухоохладителем; один цилиндр с поршнем 2-х и 3-х диаметров, а также с двумя и тремя воздухоохладителями; два цилиндра раздельно, один первой ступени и один второй ступени;
• по виду охлаждения цилиндров, крышек и воздухоохладителей: водой забортной, пресной от общей системы охлаждения СЭУ, воздухом от вентилятора, приводимого от вала компрессора;
• по производительности (м 3 /час) одного цилиндра (или одной пары цилиндров, если 1-ая и 2-ая ступень в двух цилиндрах) в зависимости от оборотов приводного двигателя, размеров цилиндра и конечного давления: до 0,8 МПа — 20÷480 (м 3 ), до 3,0 МПа — 440 (м 3 ), до 6,0 МПа — 130 (м 3 ) свободного воздуха; производительность 3-х ступенчатого компрессора главного двигателя с компрессорным распылом — около 250 (м 3 /час) на 1000 л.с. мощности при конечном давлении 6,5. 7,0 МПа.

Б. По назначению компрессоры подразделяются:

• Центробежные компрессоры с приводом от турбины выхлопных газов ГД для продувки и наддува ГД;
• Осевые компрессоры для управления антикреновыми системами на судах с рампой (аппарелью), судах Ро-Ро, многоцелевых судах и судах с тяжеловесной стрелой грузоподъемностью 150, 280 и более тонн. При таком управлении анти-креновой системой в любых условиях крен практически не заметен в отличие от систем с управлением вихревыми реверсивными насосами большой мощности (до 14160 л/мин);
• ЭКП пускового воздуха на судах с ВФШ. Они, как правило, бывают поршневые 2-х ступенчатые до 3,5 МПа (от 3-х до 7-ми цилиндров), с цилиндровой подачей 75 м 3 /час и больше. Обычно устанавливают 2 воздухохранителя по 10000 литров каждый;
• ЭКП для работы системы автоматики. Бывают 2-х и 3-х цилиндровые компрессоры с выходным давлением 1,2 МПа и более;
• ЭКП аварийный, обычно 1-цилиндровый. Его электропривод запитывается от АДГ. На некоторых судах АДГ запускается не только от аккумуляторов, но дополнительно от взрывного заряда или от специального небольшого баллона пускового воздуха с давлением 7,0 МПа. Для зарядки такого баллона имеется специальный компрессор;
• 4-х ступенчатый V-образный компрессор высокого давления для заправки аквалангов (через керамический фильтр) давлением до 40,0 МПа.

На судах мирового флота применяются воздушные компрессоры различных фирм. Они бывают двух и трехступенчатые.

Необходимость применения многоступенчатых компрессоров вызвана тем, что степень сжатия воздуха в одной ступени не должна превышать 8 (т. е. воздух в первой, например, ступени можно сжимать до давления 0,8 МПа). Это объясняется тем, что температура вспышки компрессорных смазочных масел составляет 250-280°С, а при сжатии воздуха до 0,8 МПа его температура достигает 170-220°С. При дальнейшем повышении давления пары масла могут самовоспламениться, что приведет к взрыву и разрушению компрессора. Поэтому в первой ступени двухступенчатого компрессора воздух обычно сжимается до 0,5-0,8 МПа, во второй — до конечного давления 2,5-3,0 МПа. При этом воздух обязательно охлаждается в специальном воздухоохладителе после первой ступени компрессора примерно до первоначальной температуры (для предотвращения чрезмерного повышения температуры воздуха после сжатия во второй ступени и уменьшения затрат мощности на привод компрессора). После второй ступени компрессора, перед подачей в воздухохранители (баллоны), воздух также охлаждается (по Правилам Регистра температура воздуха, поступающего в баллоны, не должна превышать 40°С). Для очистки воздуха от масла и влаги устанавливаются влагомаслоотделители.

Устройство и принцип действия компрессора

Сжатый воздух широко используется в промышленности, строительстве, а также в быту. Например, владельцу небольшого производства, где используется штамповочное оборудование, не обойтись без сжатого воздуха, при помощи которого действуют системы включения прессов.

При выполнении разнообразных дорожно-строительных работ широко применяются пневматические отбойные молотки, пульверизаторы, шуруповёрты.

Для работы всех этих агрегатов необходим воздух под давлением не менее 5…7 ат, которое и обеспечивает широкий класс машин, называемых компрессорами.

Классификация основных видов компрессоров

В зависимости от особенностей своей конструкции, а также по принципу действия всё многообразие компрессорных установок может быть сведено к двум видам: лопастным и объёмным.

В компрессорах лопастного типа необходимое давление воздуха создаётся за счёт взаимодействия воздушного потока с решётками лопастей – подвижной и неподвижной. Конструктивно такие компрессоры бывают осевыми, радиально-осевыми и центробежными.

Схема лопастного компрессора последнего типа представлена на рис. 1.

Она применяется, например, в установках для кондиционирования воздуха. Эксцентрично установленный на валу ротор 1 снабжён лопастями 3, отбрасываемыми возникающими при вращении центробежными силами от корпуса 4. В результате уменьшается площадь поперечного сечения рабочей камеры 2, что, при постоянном расходе хладагента обеспечивает необходимое повышение его давления.

Более распространены компрессорные установки второго типа – объёмного. Здесь избыточное давление воздуха создаётся в специальных камерах. Объём и порядок соединения этих камер в ходе одного рабочего цикла сжатия постоянно изменяются, что вызывает соответствующее изменение рабочего давления воздуха. Компрессоры указанного типа подразделяются на роторные и поршневые.

Принцип действия и классификация поршневых компрессоров

Поршневые компрессоры благодаря своим положительным особенностям – надёжности и удобству в эксплуатации, стабильности рабочих характеристик, компактности и пр. – получили повсеместное применение. Пользователей в самых различных сферах хозяйственной деятельности вполне устраивают универсальность и широкие технические возможности поршневых компрессоров.

Устройство поршневого компрессора представлено рис. 2. Компрессор состоит из цилиндра 1, поршня 2, двигателя 3, вращающего приводной вал, впускного 4 и нагнетательного 5 клапанов, фильтра 6 и ресивера 7.

Принцип работы поршневого компрессора заключается в следующем. Вращающийся от двигателя приводной вал (кривошипно-коленчатого или эксцентрикового исполнения) преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное перемещение поршня, которым обеспечивается подача сжатого воздуха в полость ресивера.

Очистка отбираемого внешнего воздуха производится фильтром, который одновременно представляет собой и осушитель воздуха для компрессора. Цикличность поступления воздуха в рабочую полость цилиндра осуществляется синхронным действием клапанов: при обратном ходе поршня открывается впускной клапан (соответственно, закрывается нагнетательный), а при прямом – наоборот – впускной клапан закрывается, а нагнетательный открывается.

Ресивер для компрессора позволяет накапливать сжатый воздух , после чего он далее по трубопроводам передаётся для своего дальнейшего использования.

Компрессор с ресивером позволяет обеспечивать более надёжную работу пневматических устройств, поскольку снижает колебания давления сжатого воздуха и создаёт необходимый его объём при продолжительной работе таких устройств.

Компрессоры поршневого типа классифицируются на установки:

— простого и двойного действия;

— с различной компоновкой рабочего цилиндра: вертикальной, горизонтальной, угловой;

— с различным количеством рабочих цилиндров.

Комплектация поршневых компрессоров

Определяется мощностью и предназначением компрессора. Например, при длительной работе компрессора необходима установка системы автоматического контроля за его функционированием, которая включает в себя реле давления воздуха для компрессора. Это обеспечивает управление производительностью компрессора при изменениях величины расхода сжатого воздуха, что приводит к постоянству значений рабочего давления.

Например, с уменьшением давления в ресивере такой компрессор включается, а при повышении давления в ресивере до максимально допустимого значения – выключается. Наличие реле давления компрессора, цена на которое зависит от мощности привода и диапазона регулирования давления, снижает износ поршней и соответственно повышает долговечность компрессора.

Требуемый объём ресивера компрессора зависит от его производительности и допустимых колебаний давления. Он рассчитывается по формуле

Q – требуемая производительность компрессора, м 3 /мин;

Δр – допустимое колебание рабочего давления сжатого воздуха, ат.

Поршневые компрессоры небольшой производительности изготовляются в передвижном исполнении (см. рис.3), что позволяет оперативно перемещать агрегат к новому месту его применения.

Такие компрессоры могут приводиться в действие и от двигателя внутреннего сгорания.

Недостатки поршневых компрессоров:

1. Ограниченная, по сравнению с другими типами, производительность агрегата.

2. Довольно высокий уровень вибраций и шума в процессе работы.

3. Необходимость частого технического обслуживания и ремонта.

4. Необходимость в тщательной очистке воздуха.

Ремонт поршневых компрессоров

Длительная и надёжная эксплуатация поршневых компрессоров возможна лишь при своевременном и качественном проведении регламентных работ. В частности, ремонт поршневых компрессоров требуется в следующих случаях:

— в случае снижения производительности агрегата;

— при повышенном (против паспортных значений) нагреве компрессорного блока;

Компрессоры: устройство и принцип работы

Воздушный компрессор представляет собой установку, действие которой основано на сжатии воздуха и подачи его под определенным давлением в пневматическое оборудование. Выбирая компрессорное оборудование для выполнения различных видов работ, необходимо учитывать устройство компрессора, его конструктивные особенности, а также технические и рабочие характеристики установки.

Конструктивные особенности, принцип действия и устройство воздушного компрессора зависят от типа установки. Современные компрессоры имеют несколько классификаций, главной из которых является различие компрессоров по принципу действия. Сегодня производители компрессорного и пневматического оборудования предлагают большое количество данных установок различного типа, наиболее распространенными среди которых являются винтовые и поршневые установки.

Поршневые компрессоры

Винтовые компрессоры

Все виды компрессоров имеют, как общие элементы, так и различия в конструкции. Кроме того, в зависимости от типа оборудования могут быть использованы различные материалы при изготовлении тех или иных составляющих компрессоров.

Устройство компрессоров винтового типа

В промышленных отраслях наиболее распространено использование винтовых воздушных компрессоров, которым характерны высокие технические характеристики. Устройство компрессора воздушного винтового отличается от аналогичных установок наличием винтового блока, в состав которого входят два ротора с ведущим и ведомым типом. Винтовой блок является основным рабочим элементом данного оборудования.

В момент работы данного компрессора, воздух, который проходит через систему фильтрации и клапан, поступает блок с винтами, где происходит смешивание воздуха с маслом. Использование масла необходимо для устранения пузырей воздуха и уплотнения пространства.

Далее воздушно-масляная смесь нагнетается винтовым блоком в пневматическую систему. На следующем этапе смесь поступает в сепаратор, где воздух отделяется от масел и, через систему радиатора, подается в ресивер или же на пневматическое оборудование.

Так как блок, в котором расположены винты, является главным рабочим элементом компрессора, принцип его работы необходимо рассмотреть отдельно. Зубья роторов – ведущего и ведомого, находятся в зацепленном состоянии. Корпус винтового блока и открытые полости роторов создают объем, в который, при вращении винтов, поступает воздух. Вращение роторов имеет противоположные направления. При этом происходит закрытие открытых полостей, что приводит к уменьшению объема между ними и увеличению давления нагнетания.

Подобное устройство винтового компрессора и его принцип действия обеспечивает высокую эффективность работы всей установки, бесперебойную подачу сжатого воздуха на пневмооборудование и возможность интенсивной эксплуатации данной системы на протяжении длительного времени.

Устройство поршневого компрессора и принцип его действия

Другим видом компрессорных систем, широко используемых в быту и на небольших предприятиях, является оборудование поршневого типа. Главным отличием такой установки от винтового и других типов оборудование является достаточно простое устройство поршневого компрессора и принцип его работы.

Основные элементы данной установки можно разделить на группы в зависимости от выполняемых функций:

• цилиндровая группа;
• поршневая группа;
• механизмы движения;
• системы регулирования, представляющие собой элементы, регулирующие производительность оборудования – трубопроводы, вспомогательные клапаны;
• системы смазки;
• элементы охлаждения;
• детали для установки оборудования.

Конструктивно поршневой компрессор представляет собой корпус, выполненный из чугуна, алюминия или же другого материала и оснащенный цилиндром, расположение которого может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Основную подвижную и рабочую часть компрессора составляет сам поршень и два клапана, выполняющие всасывающие и нагнетательные функции.

Основу работы данного оборудования составляет движение поршня – поступательные движения приводят к всасыванию воздуха в цилиндр, а при возвратном действии воздух сжимается. Данный процесс и приводит к увеличению силы давления. В этот момент происходит закрытие клапана всасывающего действия, а нагнетательный клапан подает в магистраль сжатый воздух. Данный цикл повторяется на протяжении всего периода работы оборудования, обеспечивая пневмоинструменты воздухом под давлением необходимого уровня. Устройство компрессора воздушного поршневого отличается своей сравнительной простотой в сочетании с высокими рабочими и эксплуатационными характеристиками.

Учитывая устройство компрессоров поршневых и винтовых, их конструктивные, технические и эксплуатационные особенности, можно легко выбрать наиболее подходящий тип оборудования в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями и для использования с различными пневмоинструментами при проведении как промышленных, так и бытовых работ.