|
|
ХКМ Мальгина 1. I холодильные машины глава принципы искусственного охлаждения
Крупные компрессоры. К компрессорам этой группы относят бескрейцкопфные и крейцкопфные.
Бескрейцкопфные компрессоры. Эта группа включает бескрейцкопфные сальниковые компрессоры с ходом поршня 82 мм, диаметром цилиндра 115 мм (см. табл. 6) холодопроизводительностью 90—260 кВт, рассчитанные для работы на аммиаке и хладонах, и компрессоры с ходом поршня 130 мм производительностью 90—460 кВт (см. табл. 5). Последние выпускают двух типов: для работы на аммиаке и R22 с диаметром 150 мм и для работы только на R12 с диаметром 190 мм.
Крупные бескрейцкопфные компрессоры новой серии (см. табл. ) все непрямоточные, блок-картерные, с числом цилиндров 4, 6 и 8, а компрессоры предыдущих серий (см. табл. ) все прямоточные, блок-картерные, с числом цилиндров 2, 4 и 8.
Непрямоточный, одноступенчатый восьми цилиндровый бескрейцкопфный компрессор П220 показан на рис. . Стандартная холодопроизводительность компрессора, работающего на аммиаке, 266 кВт (230 тыс. ккал/ч) при частоте вращения 24,7 с-1, ход поршня 82 мм, диаметр цилиндра 115 мм.
Блок-картер 1 отлит из чугуна. Полость всасывания отделена от полости картера перегородкой 2. В ней имеются отверстия 8, с помощью которых уравнивается давление в картере и полости всасывания. В блок-картере установлены чугунные цилиндровые гильзы 4 (по скользящей посадке). Они имеют два посадочных пояска. Верхний торец гильзы является седлом всасывающего клапана.
Всасывающие 5 и нагнетательные 6 клапаны одно-кольцевые, пружинные. Крышка, в которой размещен нагнетательный клапан, не закреплена, а прижата к розетке всасывающего клапана буферной пружиной, позволяющей крышке подниматься при попадании жидкости в цилиндр.
Рис. . Рис. . Зависимость холодопроизводительности Qoи эффективной мощности на валу компрессора П220 от температуры кипения t0при различных температурах конденсации tK.
 Поршни 7 алюминиевые с двумя употнительными и одним маслосъемным кольцом (в нижней части). Для уменьшения мертвого пространства верхняя часть поршня имеет специальную форму, соответствующую форме клапанов. Поршневые кольца пластмассовые с экспандерами из стальной ленты. Шатуны 3 стальные, штампованные. Нижняя головка имеет косой разъем. В нее установлен тонкостенный биметаллический вкладыш с антифрикционным слоем из алюминиевого сплава. Затяжка шатунных болтов осуществляется через боковые окна блок-картера. Шатун с поршнем соединен поршневым пальцем, запрессованным в поршне (при равномерном нагревании до 80—100°С). Шатун легко проворачивается вокруг поршневого пальца и перемещается по оси. Вал 9 двухколенный с противовесами, отштампованными вместе с валом, имеет удлиненные шейки, на которых установлено по четыре головки шатунов. Сальник 10 пружинный, графито-стальной, двусторонний, маслозаполненный. Смазка сальника и нижних головок шатунов осуществляется под давлением от топленного шестеренчатого насоса 13. Масло, засасываемое через сетчатый фильтр грубой очистки 12, подается через фильтр тонкой очистки 11 сначала в полость сальника, а затем по сверлениям в валу к шатунным подшипникам. Коренные подшипники, верхние головки шатунов, поршни и цилиндры смазываются разбрызгиванием. Компрессор имеет предохранительный клапан, который при разности между давлениями 1,7 МПа соединяет сторону нагнетания со стороной всасывания.
Г рафическая характеристика компрессора П220 дана на рис. .
Компрессоры П110 и П165 отличаются от компрессора П220 количеством цилиндров. Высота подъема пластин всасывающих клапанов для аммиачных компрессоров составляет 1,3—1,6 мм, для компрессоров, работающих на хладонах — 2,2—2,5 мм.
Рис. . Схема цилиндра горизонтального компрессора двойного действия:
1 — всасывающие клапаны;
2 — всасывающий патрубок; 3 — поршень;
4 — сальник; 5 — шток; 6 — нагнетательные клапаны; 7 — цилиндр; 8 — нагнетательный патрубок
Аммиачные и низкотемпературные хладоновые компрессоры имеют водяное охлаждение цилиндров.
Компрессоры этого ряда могут иметь регулирование холодопроизводительности путем отжима пластин всасывающих клапанов. Разность между давлениями на поршень рк—роне должна превышать 1,7 МПа, а температура нагнетания —160° С.
Крейцкопфные компрессоры. Компрессоры стандартной холодопроизводительностью свыше 465 кВт (400 тыс. ккал/ч) представляют собой горизонтальные крейцкопфные компрессоры двойного действия. Схема цилиндра такого компрессора изображена на рис. . С жатие происходит поочередно с двух сторон поршня, а направление движения агента в цилиндре изменяется.
Крейцкопфные компрессоры выполняют двух- и четырехцилиндровыми с приводом от общего вала и со встречным движением поршня (оппозитные). Цилиндры оппозитного компрессора расположены по обе стороны вала, что обусловливает лучшее уравновешивание сил инерции.
Рис. . Оппозитный компрессор АО600:
1 — цилиндр; 2 —поршень; 3—сальник; 4 — шток; 5—крейцкопф; б —шатун;
7 — коленчатый вал; 8 — станина.
Оппозитный компрессор АО600 (рис. ) двухцилиндровый, холодопроизводительностью в стандартном режиме 670 кВт (575 тыс. ккал/ч) при частоте вращения вала 8,5 с-1 (500 об/мин). Чугунную литую раму (базу) компрессора, опирающуюся на фундамент двумя поперечными лапами, крепят болтами. В стенках рамы размещены вкладыши подшипников вала. Вал двухколенчатый, трехопорный, стальной, кованый, с чугунными противовесами. Привод компрессора от синхронного электродвигателя специального исполнения, ротор которого насажен на консоль коленчатого вала. С другой стороны вала установлен механизм для ручного поворота вала.
Шатуны стальные, штампованные. Кривошипная головка разъемная со стальным вкладышем, залитым баббитом. Крейцкопфная головка неразъемная с биметаллическим вкладышем (стальной и бронзовой наплавкой). Корпус крейцкопфа стальной с отъемными ползунами и регулировочными прокладками. Ползуны стальные с баббитовой заливкой. Шток с крейцкопфом соединен болтами (см. рис. ), а с поршнем — гайкой (см. рис. 26). Поршни дисковые стальные
или чугунные с тремя уплотнительными кольцами
и с баббитовыми поясками на нижней части. Цилиндры чугунные, литые, с водяной охлаждающей рубашкой в нагнетательной части. Диаметр цилиндра 270 мм, ход поршня 220 мм. Клапаны ленточные, самопружинящие, расположены в цилиндре радиально. В передней крышке цилиндра для уплотнения штока размещены многокамерный сальник с разрезными кольцами из алюминиевого сплава и предсальник с металлическими и фторопластовыми кольцами трения (см. рис. ).
Смазка кривошипно-шатунного механизма компрессора осуществляется от специального агрегата с шестеренчатым насосом. Масло под напором 0,05—0,15 МПа подается через фильтр тонкой очистки и маслоохладитель к трущимся частям (коренные подшипники, шатунные и крейцкопфные подшипники, ползуны крейцкопфа). Отработавшее масло стекает сначала в картер, а затем в маслосборник, откуда вновь забирается (через фильтры) шестеренчатым насосом. Для смазки цилиндров и сальников применяют многоплунжерный насос-лубрикатор. Отработавшее масло в лубрикатор не возвращается. Этот насос заливают маслом вручную. Лубрикатор и шестеренчатый насос приводятся в движение от индивидуальных электродвигателей.
Оппозитные компрессоры применяют на предприятиях химической промышленности, на крупных пищевых предприятиях и холодильниках. Они рассчитаны для работы на аммиаке, пропане и этане.
Двухступенчатые компрессоры
Двухступенчатые компрессоры используют в низкотемпературных холодильных установках. Ступенчатое сжатие осуществляется в разных цилиндрах, при этом ступени низкого давления (н. д.) и высокого давления (в. д.) можно объединить в одном корпусе компрессора или выполнить раздельно. В последнем случае на каждую ступень давления устанавливают отдельный одно-ступенчатый компрессор.
Рис. . Рис. . Двухступенчатый компрессорный агрегат АД-90:
I—всасывание в компрессор РБ90; II — нагнетание в промежуточный сосуд; III — всасывание в компрессор П110; IV— нагнетание в конденсатор.
В  двухступенчатых четырехцилиндровых У-образных прямоточных компрессорах (ДАУ80, ДАУ50) обе ступе-ни сжатия объединены в одном корпусе. Все четыре цилиндра компрессоров имеют одинаковый диаметр, из них три цилиндра низкого давления, а один высокого. Одинаковые диаметры цилиндров в ступенях высокого и низкого давления позволяют осуществить полную унификацию механизма движения с одноступенчатыми компрессорами и, следовательно, упростить их производство и эксплуатацию, улучшить уравновешенность конструкции и иметь возможность работать по схеме одноступенчатого сжатия (при соответствующем переключении).
По этому принципу на базе одноступенчатых ком-прессоров АУ200 и АУУ400 построены двухступенчатые компрессоры ДАУ50 (четырехцилиндровый) и ДАУУ100 (восьмицилиндровый), производительность соответственно 58 и 116 кВт (50 и 100 тыс. ккал/ч) при t0 = -40°C и tк= 35°С.
Довольно широко применяют двухступенчатые агрегаты, скомпонованные из двух одноступенчатых компрессоров.
В качестве ступеней низкого давления в двухступенчатых агрегатах средней и большой холодопроизводи-тельности используют ротационные или винтовые ком-прессоры, а в качестве ступени высокого давления — поршневые компрессоры.
Двухступенчатый агрегат АД-90 показан на рис. 53. В состав такого агрегата входят ротационный пластинчатый компрессор РБ90 в качестве ступени низкого (давления 2, поршневой непрямоточиый компрессор П110 в качестве ступени высокого давлении 1, вертикальный маслоотделитель 3 циклонного типа ступени низкого давления, вертикальный маслоотделитель 4 ступени высокого давления с автоматическим возвратом масла в картер компрессора через поплавковое устройство, щиты приборов 5 ступени низкого давления и 6 ступени высокого давления, приборы 7 управления и контроля, приборы автоматической защиты, арматура и синхронные электродвигатели 8 и 9 для привода компрессоров через муфты с эластичными элементами. Оборудование смонтировано на общей раме 10. Холодопроизводительность агрегата АД-90 НО кВт (95 000 ккал/ч) при t=— 40°С, мощность электродвигателей ступени низкого давления 40 кВт, а ступени высокого давления 75 кВт. Агрегат предназначен для работы в стационарных низкотемпературных аммиачных холодильных установках.
В двухступенчатых оппозитных компрессорах (типа ДАО и ДАОН) цилиндры ступеней низкого и высокого давлений имеют различные диаметры и соответствующее уплотнение. Цилиндр высокого давления охлаждается водой.
Ступенчатое сжатие осуществляется также в компрессоре со ступенчатым (дифференциальным) поршнем. Однако большая масса поршня и недостаточная плотность между ступенями сжатия ограничивают применение таких конструкций. Компрессоры с дифференциальными поршнями применяют только для работы на углекислом газе СО2, имеющем большую объемную холодопроизводительность, что обусловливает малые размеры цилиндра и поршня, и в отдельных случаях для работы на аммиаке, например в верхней ступени каскадной холодильной машины, производящей сухой лед.
РОТАЦИОННЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Основные элементы ротационных компрессоров — неподвижный цилиндр, поршень или ротор, подвижные лопасти.
Различают компрессоры с катящимся ротором и лопастью, расположенной в щели цилиндра (рис. ,а),и с вращающимся ротором и лопастями, размещенными в его щелях (рис. , б). В компрессоре с катящимся ротором последний вращается вокруг оси цилиндра, эксцентричной по отношению к оси ротора, а в компрессоре с вращающимся ротором — вокруг своей оси, смещенной по отношению к оси цилиндра.
Рис. . Схемы ротационных компрессоров:
а—с катящимся ротором; б —с вращающимся ротором.
Сжатие в ротационном компрессоре основано на уменьшении объема, заключенного между внутренней поверхностью цилиндра, наружной поверхностью ротора и лопастями.
В компрессорах, работающих по первой схеме (см. рис. , а), при вращении вала 4 ротор 2 катится по внутренней поверхности цилиндра 1. Когда ротор удлиненной стороной обращен к лопасти 3, она утопает в щели, и в цилиндре создается одна полость серпообразной формы, заполненная парами холодильного агента. Как только ротор пройдет всасывающий патрубок 5, в цилиндре образуются две полости, разделенные лопастью 3, которая выталкивается в сторону цилиндра и прижимается к ротору пружиной 7. Объем полости перед ротором (по направлению движения) по мере его движения уменьшается, и пары холодильного агента сжимаются.
Когда давление в полости сжатия станет выше давления в конденсаторе, нагнетательный клапан 8 откроется, и сжатые пары поступят по нагнетательной трубе 6 в конденсатор. В это время объем всасывающей полости позади ротора увеличивается. Пар хладона из испарителя по всасывающей трубе и через отверстие 5 засасывается в полость цилиндра (всасывающий клапан в компрессоре отсутствует). Всасывание закончится, когда лопасть снова скроется в щели и весь объем цилиндра будет заполнен засасываемым паром. При дальнейшем перемещении ротора полость всасывания превратится в полость сжатия, а за ротором появится новая полость всасывания, отделенная от полости сжатия выступающей лопастью 3.
Компрессоры с катящимся ротором выполняются герметичными, они входят в состав малых агрегатированных машин, работающих на хладонах.
Герметичный ротационный компрессор ФГрО,35
1А с катящимся ротором-поршнем показан на рис. . Холодопроизводительность 405 Вт (350 ккал/ч) при частоте вращения 25 с-1. Диаметр цилиндра 55 мм, высота 33 мм, эксцентриситет 3,5 мм.
Рис. . Герметичный ротационный компрессор ФГрО,35
1А,
Компрессор с электродвигателем размещены в герметичном корпусе 13, Вал 4 вертикальный, эксцентриковый. На эксцентрик 1 вала насажен ротор-поршень 3, обкатывающий внутреннюю поверхность цилиндра 2. Лопасть 5, размещенная в цилиндре, прижимается к ротору пружиной. Цилиндр имеет нижнюю 6 и верхнюю 7 торцовые крышки. На верхний конец вала 4 насажен ротор 9 электродвигателя, статор запрессован в штампованный стакан 10, к которому тремя болтами прикреплен собственно компрессор. Пружина 14, опирающаяся в дно корпуса 13, прижимает компрессор и стакан со статором к верхней половине кожуха. Нижняя часть кожуха заполнена маслом. К трущимся частям масло поступает по сверлениям в валу и спиральным канавкам на поверхности вала. У входа в масляный насос расположен фильтр 15.
Пар через всасывающий запорный вентиль 11 сначала поступает в кожух, охлаждает электродвигатель, затем засасывается компрессором по трубке 8. Сжатый пар через нагнетательный клапан 16 (пластинчатый консольный), расположенный в нижней крышке цилиндра, проходит по спиральной трубке к наружному нагнетательному патрубку 12.
Герметичные ротационные унифицированные компрессоры выпускают холодопроизводительностью 250— 600 Вт.
Рис. . Рис. . Ротационный многопластинчатый поджимающий бустер-компрессор РАБ300,
К  рупные ротационные многопластинчатые компрессоры с вращающимся ротором работают по схеме, представленной на рис. ,б. Их применяют в качестве поджимающих (бустерных) компрессоров в схемах двухступенчатого сжатия аммиачных установок. Поджимающие компрессоры работают в небольшом перепаде давлений (не более 0,28 МПа).
Ротационные аммиачные многопластинчатые бустеркомпрессоры РАБ90, РАБ150, РАБ300 (рис. ) и РАБ600 входят в состав двухступенчатых агрегатов. Холодопроизводительность их соответственно 110, 175, 350, 700 кВт (95, 150, 300, 600 тыс. ккал/ч) при температуре кипения —40° С и температуре конденсации 30° С.
Цилиндр 2 и торцовые крышки компрессора (см. рис. ) имеют водяную рубашку. Ротор 7 чугунный напрессован на стальной вал 5. По всей длине ротора профрезерованы пазы под пластины. Пластины 6 асботекстолитовые. При вращении ротора под действием центробежных сил пластины прижимаются к внутренней поверхности цилиндра, в результате чего образуются камеры, объем которых непрерывно изменяется. Подшипники радиальные роликовые размещены в торцовых крышках /. Сальник 4 графито-стальной с масляным затвором. Сальник заполняется маслом через бачок 3, закрепленный на корпусе. Бачок имеет смотровое стекло для контроля за уровнем масла.
Пар всасывается и нагнетается через окна в корпусе. Клапанов в компрессоре нет. На нагнетательной стороне установлен обратный клапан, предотвращающий перетекание пара из нагнетательного трубопровода в компрессор при его остановке.
Смазка компрессора осуществляется многоплунжерным насосом (лубрикатором), приводимым в действие ременной передачей от вала компрессора. Компрессор и электродвигатель установлены на общей раме, привод компрессора непосредствеиный.
Особенности ротационных компрессоров — простота конструкции, отсутствие деталей, совершающих возвратно-поступательное движение (за исключением лопастей), а также всасывающих клапанов (у крупных компрессоров и нагнетательных), незначительное мертвое пространство. Недостаток этих компрессоров — ограниченное конечное давление, так как практически трудно обеспечить необходимую плотность между торцовыми поверхностями цилиндров и вращающимся ротором, а также между лопастями и поверхностью их прилегания.
В ротационных компрессорах коэффициент подачи λ по величине близок к коэффициентам подачи в поршневых компрессорах с возвратно-поступательным движением поршня, а индикаторный к. п. д. ηi ниже.
ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Винтовые компрессоры относят к типу ротационных. Конструктивная схема винтового компрессора показана на рис. . Корпус 1комgрессора имеет расточки, в которых размещены два ротора (винта) с зубчато-винтовыми лопастями. Ведущий ротор 2 соединен с двигателем. Он имеет выпуклые широкие зубья. Ведомый ротор 13 приводится во вращение давлением сжимаемого пара.
Рис. . Схематический разрез винтового компрессора.
Он имеет вогнутые тонкие зубья. Валы роторов удерживаются на определенном расстоянии парой синхронизирующих шестерен 6 и 7. Опорами вала являются подшипники скольжения 3 и упорный подшипник 5. Для уменьшения осевого усилия на ведущем роторе имеется разгрузочный поршень 4. Роторы компрессоров стальные, цельнокованые. Профили зубьев ротора выполняют так, чтобы при вращении они обкатывались, но не соприкасались друг с другом. Расстояние между профилями винтов поддерживается минимальным. Это требует точной обработки и сборки компрессоров. Зазор между роторами составляет меньше 1 мм, торцовый зазор со стороны нагнетания — 0,1 мм, со стороны всасывания — 0,5 мм, зазор между ротором и цилиндрической частью корпуса — 0,25 мм.
Пар поступает в винтовые впадины роторов, когда они сообщаются со всасывающим окном, расположенным в торце корпуса. Когда винтовые впадины отсекаются от всасывающего окна, находящийся в рабочей полости компрессора (между поверхностями впадин, а также торцовыми и цилиндрическими стенками корпуса) пар сжимается, так как зубья одного ротора при вращении входят во впадины другого, и объем пара уменьшается. В конце сжатия впадины со сжатым паром сообщаются с нагнетательным окном, расположенным в противоположном торце корпуса, и сжатый пар выталкивается зубьями ротора, входящими во впадины другого ротора. Наличие нескольких впадин и винтовое расположение их на роторах обеспечивают непрерывность подачи сжатого пара. Компрессор (см. рис. ) имеет соотношение количества зубьев роторов 4—6, т. е. на ведущем роторе четыре зуба, а на ведомом — шесть. Клапаны в компрессоре отсутствуют. Производительность компрессора регулируется золотником 12. Золотник с гайкой 11 перемешается с помощью валика 8 и винта 9. Шпонка 10 удерживает золотник от проворачивания. Привод золотника может быть ручной, а в режиме автоматической работы — гидравлический или электрический. При перемещении золотника задерживается начало сжатия, так как полость сжатия соединяется с полостью всасывания, что эквивалентно уменьшению рабочего объема компрессора. Золотник позволяет регулировать производительность от 10 до 100%. Компрессор маслозаполненный.
Рис. . Общий вид компрессорного агрегата 5BX-350/2,6a-IV:
1 - металлокерамяческий фильтр для тонкой очистки масла; 2 — электродвигатель; 3' — щит манометров;
4 — газовый фильтр; 5 — винтовой компрессор; 6 — маховик для ручного регулирования производительности;
7 — маслоохладитель; 8 — маслоотделитель; 9 — насос для масла; 10—фильтр грубой очистки; 11 — щит датчиков; 12— маслосборник.
Винтовые компрессоры можно выполнить без смазки рабочей полости (сухие), так как роторы вращаются без соприкосновения их поверхностей. Однако в большинстве случаев их изготовляют с впрыскиванием масла в рабочую полость (маслозаполненные). В таких компрессорах получают более высокие степени сжатия, так как масло уплотняет зазоры между роторами и отводит теплоту. Последнее позволяет отказаться от водяного охлаждения корпуса.
Преимущества винтовых компрессоров — меньшие габаритные размеры и масса по сравнению с поршневыми и ротационными компрессорами, уравновешенность конструкции вследствие отсутствия частей с возвратно-поступательным движением, высокие к. п. д. в результате отсутствия клапанов и трения в рабочей полости, надежность эксплуатации. Недостатки компрессоров — высокий уровень шума, большая частота вращения винтов, довольно громоздкая система смазки.
В нашей стране разработан ряд винтовых компрессоров производительностью 400—1600 кВт для работы на аммиаке и R22. Они предназначены для работы как в одноступенчатых холодильных машинах, так и в двухступенчатых в качестве поджимающего (бустер) компрессора.
Общий вид агрегата 5BX-350/2,6a-IV с винтовым компрессором показан .на рис. . Обозначение в марке; цифра перед буквами 5 — номер базы компрессора, В — винтовой, X — холодильный, 350 — холодопроизводительность в тыс. ккал/ч при стандартном режиме, 2,6— степень сжатия, а —аммиачный, IV — бустерный. Компрессор винтовой, маслозаполненный, с приводом от электродвигателя через упругую муфту, с частотой вращения 49 с-1. Производительность компрессора регулируется с помощью подвижного золотника, который предназначен также для разгрузки при первоначальном пуске. Корпус компрессора изготовлен из специального чугуна. Окно всасывания расположено сверху, а окно нагнетания — снизу. Роторы, изготовленные из стали, расположены в опорных подшипниках скольжения. Осевые усилия, действующие на роторы, воспринимаются радиально-упорными подшипниками.
Компрессор 5 и электродвигатель 2 установлены, на горизонтальном маслоотделителе 8, который с помощью лап устанавливается на фундамент. Под маслоотделителем находится маслосборник 12, а к несущим опорам прикреплены два кожухотрубных маслоохладителя 7. Насос 9 для масла имеет привод от собственного электродвигателя. Холодопроизводительность винтового поджимающего агрегата при tо=—40° С 180 кВт. Бустсрные винтовые компрессоры рассчитаны на разность между давлениями рн— рвсдо 0,5 МПа≈5 кгс/см2.
Винтовые компрессоры, работающие в одноступенчатых холодильных машинах, рассчитаны на разность между давлениями рн— рвс до 1,7 МПа≈17 кгс/см2. В агрегатах с таким компрессором устанавливают два маслоотделителя — горизонтальный и вертикальный. Винтовые компрессорные агрегаты предназначены для судовых и стационарных установок.
ТУРБОКОМПРЕССОРЫ
Турбокомпрессоры применяют в холодильных машинах большой холодопроизводительности и сравнительно небольших конечных давлений.
Сжатие паров холодильного агента в турбокомпрессоре основано на создании центробежной силы при быстром вращении рабочего колеса и на преобразовании кинетической энергии, приобретенной на лопатке рабочего колеса 3 (рис. ), в потенциальную в диффузоре 4. Рабочее колесо, насаженное на вал 1, расположено в закрытом корпусе 2. При вращении рабочего колеса пар холодильного агента засасывается на лопатки рабочего колеса 3 со стороны вала. При движении по лопатке пар приобретает большую скорость движения и под действием центробежной силы направляется с лопатки в диффузор 4, где вследствие увеличения проходного сечения скорость движения пара уменьшается, а давление повышается. Давление, полученное на выходе с одного колеса, часто недостаточно, тогда пар направляется по обратному направляющему аппарату 5 ко второму колесу, а при необходимости последовательно проходит через ряд колес. Каждое рабочее колесо является ступенью сжатия. Количество колес (ступеней сжатия) зависит от режима работы холодильной установки и соответственно от степени сжатия рк/ро, а также от свойств холодильного агента.
Экономичная работа турбокомпрессора возможна только при больших объемах циркулирующего пара. В этом случае потери от внутреннего перетекания его между рабочими колесами и кожухом, а также трение колес с лопатками в паровом пространстве мало сказываются на к. п. д. компрессора. Поэтому турбокомпрессоры применяют при больших объемах циркулирующего холодильного агента и, следовательно, большой холодопроизводительности. Для каждого холодильного агента существует предел холодопроизводительности, ниже которого турбокомпрессор конструктивно не выполним или неэкономичен.
Рис. . Схема рабочего колеса турбокомпрессора.
Холодильные агенты для турбокомпрессоров должны отвечать не только общим, но и специальным требованиям:
обладать большой молекулярной массой, что обусловливает значительную величину кинетической энергии, приобретаемой на одном рабочем колесе, а значит, и значительную степень сжатия, в результате чего уменьшается число ступеней сжатия;
иметь малую объемную холодопроизводительность, обеспечивающую большой объем циркулирующего холодильного агента при сравнительно небольшой холодопроизводительности компрессора.
Этим требованиям в большей степени отвечают хладоны.
При использовании R11 работа турбокомпрессора достаточно экономична при стандартной холодопроизводительности 230 кВт и выше, на R142 — свыше 700 кВт, а на R12 — свыше 1400 кВт. Число ступеней сжатия в этих условиях 2—3. В аммиачных турбокомпрессорах предельная холодопроизводительность 1750 кВт и число ступеней гораздо больше (10—15). Это объясняется тем, что аммиак имеет большую объемную холодопроизводительность и малую молекулярную массу (17,03). В аммиачных турбокомпрессорах рабочие колеса часто размещают не в одном, а в двух и трех отдельных корпусах, так как по условиям вибрации колес в одном корпусе можно размещать не более 6—7 ступеней. В двух- и трехкорпусных турбокомпрессорах часто устанавливают по 2—3 ступени в каждом корпусе. Аммиачные турбокомпрессоры чаще применяют в качестве бустер-компрессоров.
Турбокомпрессор ТКФ348 (рис. ) имеет холодопроизводительность 2,3 млн. Вт при температуре кипения R12— 15° С и конденсации 35° С. Каждое колесо компрессора является ступенью сжатия.
В корпусе 2 компрессора размещены три рабочих колеса с лопатками 3, насаженными на прямой вал 1. Вал установлен на подшипниках скольжения с баббитовой заливкой. Кроме того, со стороны всасывающего патрубка установлен радиально-упорный подшипник 14 и с противоположной стороны — радиальный 10. Чтобы уменьшить осевое усилие на радиально-упорный подшипник, на валу монтируют разгрузочный поршень (ду-мис) 9. Конец вала, выступающий из корпуса, уплотнен двусторонним графито-стальным сальником 11. Графитовые кольца насажены на вал свободно и зажаты между подвижными и неподвижными кольцами, вследствие чего они вращаются с меньшей скоростью, чем вал. Для уменьшения перетечек холодильного агента вдоль вала устроены щелевые гребенчатые лабиринты 7. Смазка подшипников и сальника осуществляется от специального агрегата, который состоит из масляного бака, масляного насоса, холодильника для масла, фильтров и комбинированного клапана, предназначенного для регулирования давления масла в системе.
Рис. . Турбокомпрессор ТКФ348.
Турбокомпрессор хорошо уравновешен и работает с большой частотой вращения и большой окружной скоростью колеса. Колеса компрессора изготовлены из высокопрочного сплава, обеспечивающего достаточный запас прочности при высоких окружных скоростях. Турбокомпрессор приводится в действие от синхронного электродвигателя через мультипликатор, предназначенный для повышения частоты вращения с 50 до 115 с-1.
Пары холодильного агента поступают в компрессор по всасывающему патрубку 13 и при вращении рабочих колес засасываются на лопатки 3 первого (левого) колеса со стороны вала. С лопаток пар поступает в безлопаточный диффузор 4, где вследствие увеличения проходного сечения скорость движения пара уменьшается, а давление увеличивается. Для получения необходимой степени сжатия рк/р0пары из диффузора первого колеса поступают на лопатки следующего по обратному направляющему аппарату 5. С последнего (третьего) колеса пар проходит в выходное устройство — улитку 8. На всасывающей стороне компрессора установлен входной регулирующий аппарат 12. Поворотом лопаток этого аппарата можно изменять проходное сечение и поддерживать постоянное начальное давление при различных режимах работы холодильной установки (дросселирование пара на всасывании). Холодопроизводительность регулируется от 100 до 50%. Перед вторым колесом предусмотрен промежуточный подсос пара компрессором (ввод в компрессор пара промежуточного давления) по каналу 6.
Турбокомпрессоры имеют следующие преимущества по сравнению с поршневыми: уравновешенность и компактность машины вследствие отсутствия переменных инерционных сил, отсутствие клапанов, сопротивление которых приходится преодолевать в поршневых машинах, отсутствие опасности гидравлического удара, небольшие занимаемая площадь и масса машины, отсутствие внутренней смазки, что исключает попадание масла в теплообменные аппараты (испаритель и конденсатор).
К недостаткам можно отнести необходимость установки мультипликатора, синхронного электродвигателя, отдельного агрегата смазки.
Турбокомпрессоры применяют на крупных предприятиях химической и нефтяной промышленности, а также в больших установках кондиционирования воздуха.
|
|
|
Скачать 24.08 Mb.