варя. Ведёрников 2. Основные сведения из гидравлики

• Название: Основные сведения из гидравлики
• Дата: 07.02.2023
• Размер: 4.59 Mb.
• Имя файла: Ведёрников 2.doc
• Тип: Глава; #924312
• страница: 14 из 21

§ 53. Смазочные системы поршневых компрессоров

В поршневых компрессорах различают две самостоятельные смазочные системы: смазывание цилиндров и сальников и сма­зывание механизма движения.

Смазывание цилиндров и сальников. Применяют три способа смазывания цилиндров: разбрызгиванием масла из картера, вво­дом распыленного масла в струю всасываемого газа и подачей масла под давлением непосредственно на рабочую поверхность цилиндра.

Смазывание цилиндров разбрызгиванием масла из картера применяют в компрессорах бескрейцкопфного типа. Масло за­хватывается из картера противовесами коленчатого вала и раз­брызгивается по поверхности цилиндра, открываемой поршнем. При следующих оборотах вала масло увлекается поршнем и на­носится на остальную часть рабочей поверхности цилиндра.

Ввод распыленного масла в струю всасываемого газа исполь­зуют в многоступенчатых компрессорах бескрейцкопфного типа для смазывания цилиндров высокого давления, которые не при­мыкают к картеру. С этой целью часть газа засасывается в ци­линдры через полость картера, которая во время работы комп­рессора постоянно заполнена масляным туманом. При этом спо­собе смазывания не все распыленное в газе масло попадает на рабочую поверхность цилиндров. Кроме того, тесный контакт с некоторыми газами снижает качество масла.

Самый совершенный и распространенный способ — смазывание цилиндров и сальников под давлением. Масло подается много­плунжерным насосом, который называется лубрикатором. В го­ризонтальных ' компрессорах масло в цилиндры подводится в верхней точке, а при большом диаметре цилиндра делают два дополнительных боковых ввода. Цилиндры вертикальных комп­рессоров также имеют один или несколько вводов масла. Число вводов зависит от размеров цилиндра. Вводы располагают на равных расстояниях по окружности в плоскости среднего поло­жения верхнего поршневого кольца.

В сальниках ступеней низких давлений делают один ввод мас­ла, а в сальниках ступеней высоких давлений — два или три.

Масло от насоса к месту смазывания подается по маслопро­водам. Для проверки поступления масла в цилиндры и сальники на всех вводах ставят контрольные краники с обратными затво­рами, не допускающими выброса масла и газа из цилиндра при открытом кранике.

Лубрикатор состоит из отдельных элементов 3 (рис. 74) — двухплунжерных насосов. Каждый элемент подает смазку только на одну точку. В корпусе / устанавливают такое число насосных элементов, которое соответствует числу точек ввода масла. Кор­пус / служит маслобаком (масляной ванной) для всех насосных элементов. Плунжер 7 засасывает масло через приемное отвер­стие 5 и нагнетает его через клапан^ 2 по отверстию 6 в проме-



жуточную камеру 11, прикрытую сбоку стеклом. Машинист через смотровое стекло может наблюдать за количеством масла, пода­ваемым плунжером 7. Пройдя через сетку 12, масло через отвер­стие 13 поступает во второй цилиндр, откуда плунжером 4 через клапан 15 и присоединительный штуцер 14 подается к точке сма­зывания. Давление, создаваемое насосом, регулируют затяжкой пружин клапанов 2 и 15. Лубрикатор имеет общий вал 10 и экс­центрики 9, охватываемые вилкой 8 каждого насосного элемента. К вилке подсоединены плунжеры 4 и 7.

Лубрикатор приводится в действие от коленчатого вала комп­рессора через червячный редуктор или от самостоятельного элект­родвигателя. Кроме того, для подачи смазки в пусковой период лубрикатор оснащен приспособлением, позволяющим приводить его в работу вручную.

Смазывание механизма движения. Масло подводится к поверх­ностям трения механизма движения разбрызгиванием и принуди­тельно.
Смазывание разбрызгиванием применяют в компрессорах, предназначенных для кратковременной работы. Масло заливают до определенного уровня в картер компрессора. Над поверхно­стью масла при вращении коленчатого вала образуется туман из распыленных капель. Капли по отверстиям в подшипниках попадают на поверхности трения. Такое смазывание не обеспе­чивает достаточного отвода теплоты. Кроме того, масло в про­цессе работы не фильтруется, постепенно загрязняется, что уско­ряет износ компрессора.

Принудительное смазывание механизма движения осуществ­ляется по замкнутому циклу и называется циркуляционным. Ос­новные этапы циркуляционной смазочной системы следующие: маслосборник — насос — фильтр — холодильник — точки смазыва­ния—'маслосборник. В некоторых компрессорах в качестве мас­лосборника используют поддон картера; в них отсутствует масло-холодильник. Циркуляционные смазочные системы снабжают пе­репускным клапаном для регулирования давления масла, мано­метрами, которые обычно устанавливают до фильтра и после не­го, и термометрами.

Смазку к коренным подшипникам и к параллелям крейцкопфа подводят по трубкам. Масло к кривошипной головке шатуна по­ступает от коренного подшипника по отверстиям в вале. Масло подводят к крейцкопфной головке шатуна либо от кривошипной головки по каналу в стержне шатуна, либо от параллелей по от­верстиям в корпусе пальца крейцкопфа. Смазывание параллелей промежуточных и концевых ползунов также входит в циркуля­ционную систему. В современных конструкциях компрессоров для упрощения масляных трубопроводов и сохранения чистоты масла смазку на параллели и ползуны подают от лубрикатора.

В циркуляционных смазочных системах применяют преимуще­ственно шестеренные насосы. В компрессорах малой и средней производительности маслонасосы приводят в действие от вала компрессора через храповую муфту, которая позволяет перед пу­ском прокачать о.мазку вручную. Шестеренные насосы компрес­соров большой производительности имеют индивидуальный при­водной электродвигатель, что позволяет приводить в действие на­сос перед пуском компрессора.

Для смазывания цилиндров необходимо применять масла с температурой вспышки не менее чем на 50° С выше максималь­ной температуры сжатого газа.
§ 54. Системы охлаждения поршневых компрессоров
В процессе работы компрессора выделяется большое количе­ство теплоты, которое образуется при сжатии газа и трении дви­жущихся деталей, Теплоту необходимо отвести, чтобы создать благоприятные условия для работы деталей, смазывания, умень­шения расхода энергии на сжатие газа. Поэтому в компрессоре

охлаждают цилиндры, сальники, крышки, газ в промежуточных холодильниках, масло в масляных холодильниках, так как оно частично отводит теплоту от поверхностей трения деталей.

Наиболее часто используют системы жидкостного охлаждения, в которых охлаждающей жидкостью служит вода.

На охлаждение крупных современных компрессоров расхо­дуется большое количество воды. Расход воды только па один компрессорный агрегат достигает 600 м3/ч, а стоимость оборот­ной воды в системе водоснабжения на предприятиях химической промышленности составляет 7—8 руб. за 1000 м3.

Подвод воды к цилиндрам, масляным и газовым холодильни­кам осуществляется по трубопроводам, называемым холодным водопроводом. Отвод воды от охлаждаемых поверхностей произ­водится в сбросной коллектор (водопровод) горячей воды.

В компрессорах большой производительности каждый из объ­ектов охлаждения имеет независимый подвод и слив охлаждаю­щей воды, причем слив происходит в контрольную сливную во­ронку (параллельная система охлаждения). В компрессорах средней производительности иногда используют параллельно-по­следовательную систему охлаждения, когда охлаждающая вода первоначально направляется в холодильники, а затем в цилиндры отдельных ступеней. В компрессорах малой производительности часто вода направляется последовательно через холодильники всех ступеней, а затем через цилиндры. В некоторых типах комп­рессорных установок предусмотрена система охлаждения, в кото­рой вода на охлаждение цилиндра каждой ступени поступает из промежуточного холодильника.

Для компрессорных установок средней и большой производи­тельности систему охлаждения обычно выполняют циркуляцион­ной с применением оборотной воды, охлаждаемой в градирне. Применяют открытую и закрытую циркуляционные системы охлаждения. В открытой системе слив воды происходит в сливную воронку без давления, в закрытой — под давлением, достаточным для подачи ее в градирню.

В системе с открытым сливом предусматривают водосливную воронку с числом сливных ячеек, равным числу отводов, что важ­но для наблюдения за протоком охлаждающей воды.

При регулировании расхода охлаждающей воды используют показания термометров у каждой ячейки, нормальный перепад температур выходящей и входящей воды должен быть 7—10°С. Сливные воронки всегда устанавливают в машинном зале.

Для удаления грязи, оседающей в водяных рубашках цилинд­ров и в холодильниках при открытом сливе, предусматривают периодические их продувки сжатым воздухом или азотом, кото­рые вводят в поток без остановки компрессора.

Воздушное охлаждение компрессоров применяют для односту­пенчатых компрессоров малой мощности, воздушных компрессо­ров, обслуживающих пусковые системы.

§ 55. Газовые коммуникации

Газовые коммуникации компрессорной установки включают основной трубопровод, байпасы, трубопроводы продувок и отво­ды газов из сальников.

Основной трубопровод соединяет цилиндры компрессо­ра, межступенчатую и концевую аппаратуру. Через него газ, по­следовательно сжимаясь по ступеням, проходит из коллектора всасывания или другого источника сжимаемого газа в коллектор нагнетания, трубу или емкость, принимающую сжатый газ.

Байпасы служат для соединения линии нагнетания с ли­нией всасывания, что необходимо для разгрузки компрессора при пусках и остановках, а также для регулирования производитель­ности.

По трубопроводам продувки периодически вручную или автоматически отводится (продувается) в продувочный бак конденсат из влагомаслоотделителей, буферных емкостей, меж­ступенчатых холодильников, приемных коллекторов. В баке газ отделяется от жидкости. Газ возвращается в линию всасывания, выбрасывается в атмосферу или подается на «факел», а жидкость сливается, а затем используется для отделения масла и его регенерации. «Линия продувки от каждого продувочного ап­парата идет в коллектор, соединенный с продувочным баком. На каждой линии устанавливают два затвора: один основной, управ­ляемый вручную или автоматически, для продувок, другой дуб­лирующий, расположенный непосредственно у продувочного аппа­рата и используемый при отключении аппарата для ремонта. Ав­томатическую продувку проводят при достижении определенного уровня конденсата в аппарате.

Для отвода газа из сальников служат трубопроводы, со­единяющие каждый сальник с баком-отстойником, в котором происходит разделение газа и уносимого им масла. Масло сли­вают периодически или непрерывно через гидрозатвор. На линии отвода газа устанавливают дроссельную диафрагму для сигнали­зации о недопустимой течи газа через сальник.

Для обеспечения безопасной и надежной работы трубопрово­ды имеют следующее оборудование.

Для надежного отключения линии всасывания компрессоров, сжимающих взрывоопасные и токсичные газы, с давлением, близ­кого к атмосферному, устанавливают гидрозатворы. При длитель­ных остановках и разборках компрессора для ремонта гидроза­твор заполняют водой. Гидрозатвор может быть использован для защиты линии всасывания от повышения давления в ней сверх допустимого.

К линии всасывания компрессоров, сжимающих взрывоопас­ные газы, подводят трубопровод нейтрального газа. После длитель­ных остановок, перед ремонтом и после ремонта компрессор про­дувают нейтральным газом.

На линии нагнетания после запорного клапана (задвижки) монтируют обратный затвор, отсоединяющий компрессор от на­гнетательного коллектора. Обратными затворами снабжают так­же линии отвода газа от компрессора на межступенчатый отбор или очистку.

Линию нагнетания для аварийной разгрузки компрессора че­рез запорный клапан и глушитель соединяют с атмосферой или «факелом». Эту линию используют для вытеснения газа из комп­рессора при продувке.

На всех линиях, соединяющих компрессор с внешними ком­муникациями, устанавливают запорную арматуру. Для дистан­ционного и автоматического управления клапанами и задвижками линии снабжают пневмо- или электроприводом.

На каждой ступени компрессора монтируют предохранитель­ный клапан.

Для защиты компрессора от попадания внутрь посторонних предметов, особенно после монтажа или ремонта, во всасываю­щий трубопровод вставляют фильтр-ловушку в форме вытянутого конуса из перфорированного стального листа или в несколько слоев сетки из латуни или нержавеющей стали.
§ 56. Угловые крейцкопфные компрессоры

Угловые крейцкопфные компрессоры широко применяют на нефте- и газоперерабатывающих заводах. По расположению ци­линдров они могут быть прямоугольными, когда оси цилиндров расположены одна вертикально, а другая — горизонтально, V- и W-образными. Максимальная производительность их до 180м3/мин, давление нагнетания до 40 МПа и мощность привода до 1250 кВт.

Угловые компрессоры компактны, уравновешены, имеют не­большую массу, позволяют широко использовать унифицирован­ные детали и сборочные единицы.

Угловая база (П) включает раму, кривошипно-шатунный ме­ханизм и смазочную систему. Основным параметром базы служит максимальная поршневая сила.

Условное обозначение компрессора (марка) отражает его ос­новные характеристики и параметры:

буквы ВП, ГП обозначают, что компрессор воздушный или газовый;

цифра перед буквами указывает значение поршневой силы (кН); цифры в виде дроби означают: числитель — производитель­ность (м3/мин), знаменатель — конечное давление нагнетания (МПа). Для дожимных компрессоров в знаменателе указаны две цифры: первая — давление всасывания, вторая — конечное давле­ние нагнетания (МПа).

Марка компрессора 305ВП-16/70 обозначает, что это комп­рессор третьей модификации, со смазыванием цилиндров и саль­ников, на угловой базе 5П (поршневая сила 50 кН), воздушный, производительность 16 м3/мин, давление нагнетания 7 МПа. 140

Марка компрессора 2ГП-2/220М означает, что это компрессор на угловой базе 2П (поршневая сила 20 кН), газовый, произво­дительность 2 м3/мин, давление нагнетания 22 кН.

Воздух или газ поступает в компрессор через фильтр предва­рительной очистки и сжимается последовательно по ступеням.

Во всех двух- и многоступенчатых компрессорах после каж­дой ступени установлены холодильники (промежуточные и кон­цевые) и влагомаслоотделители. Промежуточные холодильники охлаждают газ между ступенями, концевые — после последней ступени компрессора. Влагомаслоотделители располагают между ступенями после холодильников, а также после последней сту­пени сжатия, если нагнетаемый компрессором газ должен быть очищен от масла и влаги.

Компрессор 205ВП-30/8 — двухступенчатый, воздушный, про­изводительность 30 м3/мин, конечное давление нагнетания 0,8 МПа (рис. 75).

Рама компрессора 9 представляет собой чугунную отливку коробчатой формы, на ней монтируют все остальные сборочные единицы. К внутренним поперечным ребрам рамы крепят гиль­зы 8 — направляющие крейцкопфов. Нижняя часть рамы служит емкостью для масла.

" Рама компрессора отлита с фонарем, к которому крепят ста­тор электродвигателя.

Стальной штампованный коленчатый вал 10 компрессора имеет одно колено, к которому присоединяют оба шатуна. Вал установ­лен на двух роликоподшипниках. На щеках коленчатого вала укреплены чугунные противовесы для уравновешивания инер­ционных усилий деталей кривошипно-шатунного механизма. Спи­ральная шестерня, расположенная на конце коленчатого вала, передает вращение шестерне масляного насоса. Ротор электро­двигателя насажен на конец коленчатого вала, к которому че­тырьмя болтами прикреплен фланец с квадратным отверстием для проворачивания коленчатого вала с помощью воротка.

Крейцкопф 7 выполнен за одно целое с башмаками и соеди­нен со штоком 6 двумя закладными гайками, которые крепятся стопорными винтами. Гайки позволяют регулировать зазор ме­жду торцами поршня 3 и цилиндра в крайних положениях поршня.

Верхние головки штампованных шатунов 1, 2 неразъемные. В них размещены игольчатые подшипники без внутренней обой­мы. Цилиндры и крышки цилиндров охлаждаются водой. Между I и II ступенями расположен встроенный в раму промежуточный холодильник 5 с батареями из овальных оребренных трубок.

На компрессорах типа П применяют самодействующие пла­стинчатые клапаны 4 двух типов: кольцевые и прямоточные.

У компрессоров общего назначения производительность регу­лируют автоматически. Система регулирования электрическая, двухпозиционная. При повышении давления в сети выше нормы

используют дополнительные вредные пространства, вследствие чего производительность компрессора снижается до 60% от номи­нальной.
§ 57. Горизонтальные компрессоры

Горизонтальные компрессоры выпускают средней и большой производительности. Эти компрессоры выполняют с односторон­ним расположением цилиндров относительно вала и оппозитными. Односторонние компрессоры могут быть одно- и двухрядными, у оппозитных компрессоров число рядов от двух до десяти.

Горизонтальные одно- и двухрядные компрес­соры обычно имеют большие габаритные размеры и массу, не­большую частоту вращения вала, силы инерции у них не уравно­вешены. Но в эксплуатации они надежны и удобны в обслужи­вании.

В настоящее время широко распространены оппозитные комп­рессоры, которые достаточно хорошо уравновешены. Силы инер­ции встречно движущихся сборочных единиц механизма движе-

ния равны и направлены противоположно, поэтому габаритные размеры, массу, фундамент можно уменьшить, частоту вращения вала увеличить. Оппозитные компрессоры менее энерго- и ме­таллоемки, чем односторонние горизонтальные компрессоры.

Условное обозначение оппозитной базы состоит из буквы и цифры: буква М — условное обозначение базы, цифры — макси­мальная поршневая сила (кН), например М10.

К условному обозначению модификации оппозитной базы пе­ред буквой добавляют цифру, обозначающую число рядов, напри­мер 2М10.

В настоящее время выпускают компрессоры на оппо-зитных базах следующих модификаций: 2М10, 4М10, 2М16, 4М16, 6М16, 4М25, 6М25, 4М40 и 6М40.

Конструкции оппозитных баз всех компрессоров аналогичны.

Картер — чугунный литой, прямоугольной формы, коробчатого сечения. В поперечных стенках расположены постели коренных подшипников, на наружной стороне продольных стенок предусмот­рены прямоугольные фланцы для крепления направляющих крейц­копфов.

В оппозитных базах М10 нижняя часть картера служит мас­лосборником. В остальных базах в качестве маслосборника при­менен специальный бак.

Коренные подшипники выполнены с тонкостенными вкладыша­ми, которые залиты тонким баббитом. Каждый вкладыш состоит из двух частей с разъемом в горизонтальной плоскости. Коренной подшипник со стороны электродвигателя сделан опорно-упорным для фиксации вала от осевого смещения.

Направляющая крейцкопфа — чугунная литая, коробчатого се­чения, консольного типа, свободной частью опирается на опору.

Коленчатый вал — стальной кованый, без противовесов. Ко­лена вала для противолежащих рядов смещены относительно друг друга на 180°, а соседние пары — на 90 или 120°. В теле колен­чатого вала просверлены отверстия для подачи смазки от корен­ных подшипников к подшипнику кривошипной головки шатуна.

Шатуны — стальные кованые (у баз М10 — штампованные), с открытой кривошипной и закрытой крейцкопфной головками.

Втулка крейцкопфной головки — бронзовая. Подача смазки к втулке — через отверстия в крейцкопфе (у базы М10 — через от­верстия в теле шатуна). Крейцкопфы — стальные литые с двумя разъемными чугунными башмаками, залитыми баббитом (у ба­зы М10 башмаки отлиты из алюминиевого сплава). Соединение крейцкопфа со штоком у М10 и М16 фланцевое, у М25 и М40 муфтовое.

Валоповоротный механизм реверсивного типа, с приводом от индивидуального электродвигателя через червячный редуктор. Ва­лы базы 10 проворачивают вручную с помощью рукоятки и зуб­чатой передачи.

Циркуляционная смазочная система обеспечивает смазывание механизма движения под давлением.

Более подробно рассмотрим газовый шестиступенча-тый шестирядный оппозитный компрессор 6М40-320/320, который служит для сжатия азотоводородной сме­си в производстве аммиака и оксида углеродоводородной смеси в производстве метанола. Для привода компрессора используют синхронный электродвигатель трехфазного тока с независимым возбуждением мощностью 5000 кВт. Абсолютное давление всасы­вания 0,002 МПа, нагнетания 31,5 МПа.

Компрессор имеет шесть ступеней сжатия и восемь цилинд­ров: по два цилиндра в I и VI ступенях и по одному в остальных. Цилиндры IV, V и VI ступеней выполнены в виде двух диффе­ренциальных блоков одинаковой конструкции: блок IV—VI сту­пеней с расположением между ними уравнительной полости дав­ления нагнетания III ступени и блок V—VI ступеней с уравни­тельной полостью давления нагнетания IV ступени. Цилиндры I,

II и III ступеней двустороннего действия с односторонними што-
ками. Цилиндры остальных ступеней одностороннего действия.

На рис. 76 изображена принципиальная схема основного га­зопровода компрессора 6М40-320/320 со вспомогательным обору­дованием. Конвертированный газ из общего коллектора посту­пает через гидрозатвор / в буферный сосуд 2 всасывания I сту­пени. Из сосуда газ двумя потоками попадает на всасывание цилиндров I ступени 6, сжимается до 0,35 МПа и направляется в холодильник I ступени 3, где охлаждается до температуры не выше 40° С. Пройдя буфер 5 всасывания II ступени, газ сжи­мается в цилиндре II ступени 7 до 1,09 МПа и направляется по­следовательно в буфер 8 нагнетания II ступени, холодильник

III ступени 4 и буфер 10 всасывания III ступени. В цилиндре
III ступени газ сжимается до 2,33 МПа и далее проходит бу-
фер 12 нагнетания III ступени, холодильник III ступени 13 и
буфер 14 всасывания IV ступени. Из буфера часть газа посту-
пает непосредственно в цилиндр IV ступени 16, а часть проходит
холодильники уравнительной полости 15, а затем направляется в
уравнительную полость IV ступени 17. Газ, сжатый в IV ступени
до 6,95 МПа, проходит буфер 19 нагнетания IV ступени, по вы-
ходе из которого разделяется на два параллельных потока и по-
ступает в холодильники IV ступени 20. Оба потока соединяются
во влагомаслоотделителе IV ступени 21. После влагомаслоотдели-
теля часть газа поступает в цилиндр V ступени 22, а часть, прой-
дя холодильник уравнительной полости 24,— в уравнительную по-
лость V ступени 23. Газ, сжатый в V ступени до 18,4 МПа, после-
довательно проходит буфер 25 нагнетания V ступени, холодиль-
ники V ступени 26 и влагомаслоотделитель V ступени 27. Далее
газ двумя потоками поступает в два цилиндра VI ступени 18, где
сжимается до 32,1 МПа. По выходе из цилиндра VI ступени каж-
дый поток газа проходит буфер 28 нагнетания VI ступени и хо-
лодильник 29. Оба потока соединяются во влагомаслоотделите-
ле 30. По выходе из влагомаслоотделителя газ направляется в
коллектор нагнетания. При остановках компрессора газ выбра


сывается в атмосферу через глушитель. Компрессор приводится в действие от электродвигателя 9.

Для надежного отключения компрессора от коллектора вса­сывания цеха гидрозатвор 1 заполняют водой.

Система охлаждения компрессора обеспечивает охлаждение цилиндров, их крышек, межступенчатых холодильников, масляных холодильников циркуляционной смазочной системы и системы промывки сальников, холодильников уравнительных полостей и воздухоохладителей электродвигателя. Охлаждающая вода посту­пает в распределительный коллектор из главного коллектора це­ха. На каждом ответвлении расположен запорный клапан для регулирования расхода воды. Сливная воронка предназначена для контроля за сливом и температурой воды. Слив воды контро­лируют визуально, температуру •—ртутными термометрами. Конт­роль за давлением воды в водопроводе осуществляют по прибо­рам, установленным на щите компрессора. Для спуска воды слу­жат краны, расположенные в наиболее низких местах водопро­вода.

Компрессор имеет систему автоматики, которая выполняет следующие функции: контроль параметров работы по приборам, установленным на щите компрессора в машинном зале, и по ме­сту измерения; запись основных параметров на диспетчерском щите компрессора; световую и звуковую сигнализации об откло­нениях основных параметров от нормальных значений; дистан­ционное управление запорной арматурой газопровода и водопро­вода больших проходных сечений с местного щита компрессора; защитные блокировки, не допускающие пуск и останавливающие электродвигатель компрессора в случаях нарушения пускового и рабочего режимов.

Предусмотрена также система дистанционного программного пуска и остановки компрессора.
§ 58. Вертикальные компрессоры

и компрессоры сверхвысокого давления

Вертикальные компрессоры. Вертикальные компрессоры ши­роко применяют на нефте- и газоперерабатывающих заводах. Они занимают меньшую площадь, чем горизонтальные или угловые, их фундамент легче, так как воспринимает только вертикальные нагрузки, рамы устроены проще. Преимущества вертикального расположения особенно важны для компрессоров с ограниченным смазыванием цилиндров, поэтому кислородные компрессоры ча­сто бывают вертикальными. Компрессоры, работающие без сма­зывания цилиндров, с лабиринтными или графитовыми уплотне­ниями также удобнее выполнять вертикальными.

Вертикальные базы могут быть одно-, двух- и трехрядными. Вертикальный компрессор 2СГ-50 — трехступенчатый двухрядный вертикальный. I ступень двустороннего действия. II и III ступени размещены в одном цилиндре со ступенчатым

поршнем. II ступень расположена сверху, III —в кольцевом про­странстве, образуемом ступенчатым поршнем и цилиндром.

Цилиндры компрессора установлены на среднике, состоящем из фонаря, через который можно обслуживать сальники в ци­линдре и картере, и направляющих крейцкопфа. Коленчатый вал уложен на четырех коренных подшипниках, расположенных в ра­ме, и выносном подшипнике, установленном отдельно. Вкладыши подшипников стальные, залитые баббитом.

После I и II ступеней сжатый воздух охлаждается в проме­жуточных холодильниках.

Компрессор оснащен приводом от асинхронного электродвига­теля через клиноременную передачу. В цилиндры и сальники смазка подается лубрикатором, механизм движения имеет цирку­ляционную смазочную систему.

Компрессоры сверхвысокого давления. В производстве поли­этилена под давлением 250 МПа и выше этилен сжимается з компрессорах, объединяемых со всеми вспомогательными систе­мами в отдельные группы (каскады). Начальное давление в комп­рессорах первого каскада 0,7—2,1 МПа, конечное — 25—28 МПа.

Компрессоры первого каскада отличаются от обыч­ных газовых компрессоров меньшими диаметрами цилиндров по­следних ступеней из-за повышенной сжимаемости этилена при средних значениях давления. Компрессоры второго каскада вы­пускают двухступенчатыми, с цилиндрами одностороннего дейст­вия. При давлении 25—100 МПа и выше этилен мало сжимаем, поэтому рабочие объемы цилиндров I и II ступеней близки друг к другу.

Сжатие газа в цилиндрах первого каскада осуществляется поршнем с кольцами, в цилиндрах второго каскада — плунжером, уплотненным сальником.

При давлении до 250 МПа в компрессорах применяют также цилиндры с втулками и поршни, уплотняемые чугунными с брон­зовыми поясками поршневыми кольцами. Цилиндры смазывают через сальник или через всасывающий патрубок. Для подвода смазки служит лубрикатор сверхвысокого давления, изготовлен­ный с высокой точностью из высоколегированных сталей. Для смазывания цилиндров второго каскада применяют вазелиновое медицинское масло со специальными присадками или очищенный глицерин.

Тарельчатые клапаны грибовидной формы размещены в съем­ной крышке цилиндра. В компрессорах повышенной производи­тельности используют комбинированные клапаны.

В производстве полиэтилена методом высокого давления мощ­ностью 12 тыс. т в год применяют компрессор второго каскада 6М16-80/250-2500. Этот компрессор выполнен двух­ступенчатым на специальной шестирядной оппозитной базе с сов­мещенными (сдвоенными) смежными рядами, что позволило зна­чительно уменьшить поршневые силы. Кроме того, в компрессоре направляющие отлиты заодно с картером. В технологической ли-

148

нии производства полиэтилена мощностью 50 тыс. т в год приме­няют компрессоры первого каскада 4М16-12,5/17-281 и второго каскада 4М40-1,12/250-2500. В компрессорах второго каскада при­меняют также гидравлические приводы, позволяющие регулиро­вать производительность изменением длины хода или скорости движения поршня.
§ 59. Поршневые компрессоры без смазывания цилиндров. Компрессоры без кривошипно-шатунного механизма

Компрессоры без смазывания цилиндров. В ряде случаев ми­неральное масло разрушает катализаторы, применяемые в произ­водстве, активно вступает в химическое соединение с газом, рас­творяет сжимаемый газ и теряет смазывающие свойства. Поэто­му для сжатия газа применяют поршневые компрессоры, работа­ющие без смазывания цилиндров. Смазывают только трущиеся детали механизма движения. Такие компрессоры бывают трех ви­дов: с уплотнением из самосмазывающих материалов, с лаби­ринтным уплотнением и диафрагменные.

Основная особенность компрессоров с уплотнением из самосмазывающих материалов состоит в том, что поршневые кольца и уплотняющие элементы сальников вы­полнены из материалов, которые являются сухой смазкой —раз­личные композиции на основе графита или фторопласта. В этих компрессорах обычно делают удлиненные штоки и между рамой и цилиндрами располагают фонари, что предотвращает попада­ние минеральной смазки в цилиндры.

В компрессорах с лабиринтным уплотнением лабиринт, уменьшающий утечку газа, выполняют в виде большого числа канавок, расположенных противоположно на поршне и ци­линдре или на поршневом штоке и сальнике. Газ, прошедший че­рез сальники, возвращается во всасывающую линию компрессора. При сжатии взрывоопасных или токсичных газов к сальникам под­водят под давлением воздух или азот. Компрессоры с лабиринт­ным уплотнением выполняют только вертикальными. Преимуще­ство компрессора с лабиринтным уплотнением заключается в надежности их работы и долговечности.

В диафрагмовых компрессорах газ сжимается с помощью диафрагмы. Диафрагма, прогибаясь под действием гид­ропривода или кривошипно-шатунного механизма, сжимает газ в одной ступени или нескольких ступенях. Между ступенями газ охлаждается в промежуточных холодильниках. Особенность кон­струкции диафрагмовых компрессоров позволяет получать высо­кое давление в трех ступенях (не более). Так как эти компрессоры имеют относительно низкую частоту вращения вала привода и большие габаритные размеры, то их выгодно применять только в тех случаях, когда к чистоте сжимаемого газа предъявляют жесткие требования. Благодаря полной герметичности рабочей

камеры диафрагмовые компрессоры используют для сжатия кис­лорода, закиси азота, фтора, хлора и др.



Компрессоры без кривошипно-шатунного механизма. Компрес­соры со свободно движущимися поршнями бывают двух типов: свободнопоршневые дизель-компрессоры (СПДК) и свободно-поршневые генераторы газа (СПГГ). В этих компрессорах отсут­ствует кривошипно-шатунный механизм. Поршни их получают
поступательное движение непосредственно от расширяющихся га­зов двигателя внутреннего сгорания. Двигатель расположен ме­жду газовыми цилиндрами компрессора и представляет собой двухтактный дизель с противоположно движущимися поршнями. К цилиндру двигателя присоединены цилиндры компрессора. Поршни компрессора и двигателя изготовлены как одно целое и составляют дифференциальный поршень. Такие компрессоры про­ще в устройстве и эксплуатации. Они применяются для сжатия различных газов и бывают одно- и многоступенчатые.

На рис. 77 приведена схема симметричного односту­пенчатого свободно поршневого дизель-ком п-?р. ессора. Поршни 1 я 12 при движении навстречу друг другу в цилиндре двигателя 6 сжимают воздух до температуры вспышки топлива. Топливо в цилиндр двигателя впрыскивается форсункой 5 в момент подхода поршней к внутренней мертвой точке. При горе­нии топлива в цилиндре резко возрастает давление, которое дей­ствует на дифференциальные поршни / и 12, раздвигая их в про­тивоположные стороны. В этот период в цилиндрах 2 и 10 проду­вочного насоса через клапаны 3 и 9 происходит всасывание свежего воздуха, а в цилиндрах компрессора 13 и 20 — сжатие и нагне­тание газа. На некотором отрезке пути поршни открывают сна­чала выхлопные 7, а затем продувочные 4 окна. Сжатый воздух через нагнетательные клапаны 8 а 18 поступает в сборник про­дувочного воздуха 17 и из него через продувочные окна подается в цилиндр. Этот воздух вытесняет продукты сгорания из цилиндра двигателя через окна 7 в выхлопную камеру 15. После продувки в цилиндре двигателя остается определенное количество воздуха, необходимое для сгорания топлива в следующем рабочем цикле.

Из цилиндров компрессора не весь сжатый газ нагнетается в коллектор 16, некоторая часть его остается. Оставшийся в ци­линдрах сжатый газ служит буфером, предотвращающим удары поршней о крышки цилиндров компрессора; он содержит энер­гию, необходимую для обратного движения поршней. Под давле­нием газа поршни 1 и 12 двигаются из крайнего положения на­встречу друг другу. Поршни перекрывают продувочные 4 и вы­хлопные 7 окна, после чего происходит сжатие оставшегося воз­духа в цилиндре двигателя 6. Одновременно с этим в цилиндрах 2 и 10 продувочного насоса осуществляются сжатие и нагнетание воздуха в сборник продувочного воздуха 17.

Давление оставшегося газа в цилиндрах компрессора падает, и происходит засасывание новых порций газа через клапаны 11 и 21. В конце сжатия воздуха новая порция топлива подается в цилиндр двигателя 6 через форсунку 5, и цикл повторяется. Сжа­тый газ нагнетается через клапаны 14 и 19.

Принципиально по такой же схеме работают и свободно­поршневые генераторы газа, только в цилиндрах компрессора сжимается воздух, который поступает в двигатель для продувки и высокого наддува. Выхлопные же газы двигателя, имеющие высокие давление и температуру, направляются для вращения газовой турбины.
§ 60. Роторные и винтовые компрессоры

Роторные компрессоры. Роль поршня в роторных компрессорах выполняют вращающиеся роторы или винты. На этом же прин­ципе основана работа вакуум-насосов, применяемых для отсасы­вания воздуха и создания вакуума. Различают сухие и жидкост-но-кольцевые роторные компрессоры. Роторы их могут быть вы­полнены со скользящими и неподвижными лопатками.

Сухой роторный компрессор со скользящими ло­патками состоит из цилиндрического корпуса 4 и эксцентрично расположенного в нем ротора 3 (рис. 78). Ротор имеет пазы 1, в которые вставлены лопатки 2 с небольшим наклоном в сторону вращения ротора. При вращении ротора лопатки под действием центробежной силы выбрасываются из пазов, деля серповидное рабочее пространство между внутренней поверхностью цилиндра и ротором на отдельные камеры различных объемов.

Газ из всасывающего патрубка захватывается двумя соседни­ми лопатками, сжимается при вращении ротора вследствие умень­шения объема камер и выталкивается в нагнетательный трубо-

провод. Положение камеры а соответствует началу сжатия газа, так как левая лопатка отделила ее от пространства всасывания. При передвижении этой камеры вправо объем ее уменьшается, происходит сжатие, которое заканчивается в камере Ь. Далее идет нагнетание газа, полностью заканчивающееся при прохож­дении лопатками точки с. В точке е камера сообщается с всасы­вающим пространством, в нее начинает поступать газ, и далее цикл повторяется.



На индикаторной диаграмме: аb — линия сжатия газа, Ьс— нагнетания, се — расширения оставшегося газа и еа — всасыва­ния.

Жидкостно - коль­цевые компрессо­ры и вакуум-насо-сы имеют в основном аналогичное устройство и одинаковый принцип работы. Они состоят из цилиндрического корпу­са, закрытого с торцов крышками. Внутри корпу­са эксцентрично располо­жен ротор с подвижны­ми пластинками (лопат­ками). Корпус заполняют до оси вала водой или другой жидко­стью. При вращении ротора жидкость отбрасывается к стенкам корпуса, образуются жидкостное кольцо и серповидное рабочее пространство. Рабочее пространство разделено лопатками на ка­меры, объем которых изменяется при вращении ротора. Поэтому в цилиндре периодически происходят процессы всасывания, сжа­тия и нагнетания газа.

Винтовые компрессоры. В винтовых компрессорах роторы вы­полнены в виде винтов. Они применяются для сжатия воздуха, различных газов и хладагентов. Винтовые компрессоры (ВКМ) способны сжимать любые газы: чистые, содержащие твердые ча­стицы или капельки жидкости. ВКМ используют также в вакуум­ных установках, особенно для создания глубокого вакуума. Одна ступень компрессора может создать до 90—97% вакуума/

Разработаны три унифицированных ряда винтовых компрес­соров: сухого сжатия, маслозаполненных и холодильных.

Унифицированный ряд винтовых компрессоров сухого сжатия состоит из десяти одно- и двухступенчатых базовых компрессо­ров, различающихся наружным диаметром винтовой части ро­торов.

Конструкция уплотнений, принятая для унифицированных компрессоров сухого сжатия, позволяет использовать для работы воздух и практически любые газы.

Винтовые компрессоры обозначают: ВС — винтовой сухой, ВСД — винтовой сухой двухступенчатый, ВМ и ВМД — винтовой мокрый одно- или двухступенчатый, затем дробью обозначают производительность и абсолютное давление всасывания и через черточку — абсолютное давление нагнетания, например ВС 100/1,5--4,0; ВМ 25/1-9; ВСД 100/1,5-11,5

Винтовые холодильные компрессоры предна­значены для работы в средне- и низкотемпературных холодиль­ных установках, а также в установках кондиционирования воз­духа. Они могут работать па аммиаке, фреоне-22 и других хлад­агентах.

Из двухроторных компрессоров наиболее часто используют газодувку Руте а. Она имеет два одинаковых ротора-винта, насаженных на параллельные валы. Для синхронизации враще­ния роторы связаны между собой парой шестерен.

В газодувках Рутса газ нагнетается непрерывно, но неравно­мерно, при этом в трубопроводе возникает пульсация газа. Поэ­тому в компрессорах большой производительности цилиндр раз­делен на две равные части стенкой, перпендикулярной осям ро­торов. Каждый ротор также разделен на две части, насаживае­мые на вал со смещением одна относительно другой, например на 60°. В некоторых компрессорах ротор разделен на три части, насаженные на одном валу со смещением на 45°.

Более равномерное нагнетание сжатого газа достигается так­же применением трехзаходных роторов с большим углом подъема спирали. Оба ротора имеют спираль одинакового профиля, но у одного ротора спираль правая, у другого — левая.

Система охлаждения газодувок — воздушная. Смазочная си­стема синхронизирующих шестерен и подшипников — циркуля-ционно-барботажная.

Газодувки изготовляют для транспортирования: 1А — нейт­ральных к маслу газов, 1Г — токсичных и агрессивных к маслу газов.

Винтовой компрессор состоит из небольшого числа основных деталей: корпуса, роторов, опорных и упорных подшипников, ше­стерен связи, уплотнений. На средней утолщенной части роторов нарезаны винты — наиболее сложные и точные детали винтового компрессора. Один из роторов ведущий, второй — ведомый. В компрессорах, в полость винтов которых впрыскивается масло, винты могут взаимно соприкасаться, и тогда шестерни связи на роторах отсутствуют.

Винты современных компрессоров представляют собой ци­линдрические косозубые крупномодульные шестерни с зубьями специального профиля. Ведущий винт соединяется с двигателем и имеет выпуклые, широкие зубья. У ведомого винта вогнутые и гонкие зубья. Крутящий момент от двигателя передается через редуктор ведущему винту. Ведомый винт через шестерни связи, сидящие на валах роторов, воспринимает лишь небольшую долю крутящего момента. Шестерни связи синхронизируют вращение рщоров, не допуская взаимного касания. В качестве опорных и

опорно-упорных подшипников применяют подшипники скольже­ния или качения.

Между винтами, а также винтами и корпусом есть малые, но безопасные для вращения винтов зазоры.

В крышках, прикрывающих корпус с торцов, по диагонали расположены окна всасывания и нагнетания с патрубками или камерами. Окна всасывания имеют форму двух соприкасающих­ся разомкнутых кольцевых секторов, устроены с торца винтов и заходят иногда на небольшом участке на боковую поверхность. Окна нагнетания расположены с торцов винтов или сбоку. В корпусе компрессора сухого сжатия находятся полости для циркуляции воды или ребра для охлаждения внешним потоком воздуха.

Контрольные вопросы. 1. Перечислите основные способы регулирования на­сосов. 2. Какие требования предъявляют к смазыванию насосов? 3. По какой причине насос может снизить подачу? 4. В чем заключается разница в подго­товке к пуску поршневого и центробежного насосов? 5. Как обеспечить наи­меньшую затрату энергии при сжатии газа? 6. Как определить расход охлаж­дающей воды, температуру газа на линиях всасывания и нагнетания? 7. Какие способы регулирования производительности компрессора вы знаете? 8. Из ка­ких элементов состоит циркуляционная смазочная система компрессоров? 9. Как определить достаточность охлаждения компрессоров? 10. Какие элемен­ты составляют газовые коммуникации компрессора? 11. Зачем компрессор про­дувают нейтральным газом? 12. Назовите основные сборочные единицы угло­вого, горизонтального компрессоров. 13. Какие типы роторных компрессоров вы знаете?