Раздел 4. Несение вахты в МКО Тема: Принципиальные схемы воздушных компрессоров. Устройство, принцып действия. Принципиальные схемы воздушных компрессоров
 Скачать 43.16 Kb.
|
|
Раздел 4. Несение вахты в МКО Тема: Принципиальные схемы воздушных компрессоров Назначение воздушных компрессоров. Воздушные компрессоры служат для получения сжатого воздуха, используемого для пуска и реверса главных и вспомогательных дизелей, питания систем автоматического регулирования и управления, обеспечения общесудовых потребителей. Основной расход воздуха - на пуск и реверс дизелей. Общесудовые потребители: пневмоинструменты, гидрофорные цистерны пресной и забортной воды, приспособления для продувки труб холодильников, подогревателей, фильтров, кингстонов и др. Классификация воздушных компрессоров: по принципу действия - компрессоры вытеснения (поршневые и ротационные), турбокомпрессоры. Поршневые компрессоры, обеспечивают большие степени сжатия. Турбокомпрессоры обеспечивают сравнительно небольшие степени сжатия; по назначению - компрессоры, обеспечивающие работу главной судовой энергетической установки и работу пневматических вспомогательных механизмов и инструментов; по подаче - компрессоры малой, средней и большей подачи; по кратности подачи - компрессоры одинарного и двойного действия; по числу ступеней сжатия - одно-, двух- и многоступенчатые; по давлению сжатия - компрессоры низкого (до 10 кгс/см2), среднего (60-80 кгс/см2) и высокого (80 - 150 кгс/см2 и выше) давления; по числу цилиндров - компрессоры с числом цилиндров от одного до шести (четыре низкого и два высокого давления); по расположению поршней - обыкновенные, «тандемные» и дифференциальные; по расположению осей цилиндров - вертикальные, горизонтальные, наклонные; по быстроходности - тихоходные (См = 2 - 3 м/с), и быстроходные (См= 4 - 5 м/с); по способу охлаждения цилиндров - с воздушным и водяным охлаждением; по схеме охлаждения воздуха - с промежуточными охладителями, с промежуточными и концевыми охладителями воздуха; по приводу - на электроприводные, ручные (с подачей до 40 л/мин, давлением до 30 кгс/см2). Для обеспечения требуемого давления сжатого воздуха компрессоры делают многоступенчатыми. В многоступенчатых компрессорах можно обеспечить промежуточное охлаждение воздуха, что улучшает условия смазки цилиндров и снижает мощность, затрачиваемую на привод. Для давлений воздуха 20—60 кгс/см2 достаточно двух ступеней компрессора: низкого и высокого давления. Процессы рабочего цикла поршневого компрессора: всасывание воздуха в рабочий цилиндр, сжатие до более высокого давления, выталкивание из цилиндра. Схема одноступенчатого поршневого компрессора его индикаторная диаграмма Поршень 2 совершает возвратно- поступательное движение в цилиндре 1. Всасывание и нагнетание воздуха поршнем осуществляется с помощью двух самодействующих клапанов - всасывающего3 и нагнетательного 4. Рабочий цикл в компрессоре совершается за два хода поршня. Поршень 2 в цилиндре компрессора не подходит вплотную к крышке цилиндра 5. Поэтому имеется так называемое вредное пространство цилиндра (объем V0 на диаграмме), составляющее 3 - 10% полного объема.  1 - цилиндр; 2 – поршень; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – крышка цилиндров; V0 - вредное пространство; cd – линия расширения воздуха оставшегося от предыдущего цикла; р1 – давление во всасывающем патрубке; da – линия всасывания; аb – линия сжатия; р2 – давление в нагнетательном патрубке; bc - линия выталкивания воздуха в нагнетательный патрубок Поршень 2 движется слева направо. Оба клапана закрыты. Оставшийся от предыдущего цикла во вредном пространстве сжатый воздух расширяется (линия cd). Поршень 2 продолжает движение слева направо. Давление в цилиндре становится несколько меньше давления р1 во всасывающем патрубке. Всасывающий клапан открывается (точка d на диаграмме). Происходит процесс всасывания воздуха в цилиндр (линия da) который заканчивается с приходом поршня в правое крайнее положение. Поршень движется с справа налево, Всасывающий клапан закрывается. Происходит процесс сжатия воздуха (линия аb на диаграмме). Давление и температура воздуха повышается. Давление в цилиндре становится больше давления р2 в нагнетательном патрубке. Открывается нагнетательный клапан (точка b) . Сжатый воздух выталкивается из цилиндра в нагнетательный патрубок (линия bc ). Из-за наличия вредного пространства часть воздуха остается в цилиндре. Затем процессы повторяются. Чем больше вредное пространство, тем меньше всасывающий ход (линия da) и подача компрессора. Из термодинамики известно, что процесс сжатия теоретически можно осуществить по изотерме (при постоянной температуре за счет интенсивного охлаждения рабочего тела в процессе сжатия), по политропе (с некоторым отводом теплоты от рабочего тела) и по адиабате (без теплообмена). При этом наименьшая работа затрачивается при сжатии по изотерме, наибольшая — по адиабате, промежуточное значение работы — при политропном сжатии. Таким образом, с точки зрения затраты мощности и температуры в конце сжатия наиболее выгодным является изотермический процесс, но в реальном компрессоре его осуществить невозможно, и сжатие воздуха происходит по политропе. Теплота от сжимаемого воздуха отводится за счет, охлаждения цилиндра водой, что позволяет приблизить процесс сжатия к изотермическому, улучшает условия смазывания цилиндра и способствует достижению более высокого давления воздуха при возможно меньшей температуре. Наиболее высокое давление сжатого воздуха на судах требуется для пуска двигателей: 2,5 -3 МПа, а в ряде случаев до 15 МПа. Для получения таких давлений применяют чаще всего двух или трехступенчатые компрессоры. Необходимость применения многоступенчатых компрессоров вызывается тем, что степень сжатия воздуха в одной ступени не должна превышать 8 (т.е. воздух в одной 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. В результате пары масла могут самовоспламениться, что приведет к взрыву и разрушению компрессора. Поэтому в первой ступени 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 воздухоохладители (баллоны) воздух также охлаждается (по Правилам Регистра России температура воздуха, поступающего в баллоны, не должна превышать 40°С). Для очистки воздуха от масла и влаги устанавливаются влагомаслоотделители. Схема двухступенчатого компрессора 1 – корпус; 2 – поршень первой ступени; 3 – торцевая полость первой ступени; 4 – всасывающий клапан первой ступени; 5 – нагнетательный клапан первой ступени; 6 – поршень второй ступени; 7 - торцевая полость второй ступени; 8 - всасывающий клапан второй ступени; 9 - нагнетательный клапан второй ступени; 10, 11 – предохранительные клапаны; 12 – манометр; 13 – невозвратный клапан; 14, 17 – клапаны продувки; 15,18 – влагомаслоотделители; 16, 19 – воздухоохладители. Поршень для обоих ступеней выполнен общим: его часть 2, имеющая больший диаметр, является поршнем первой ступени, а часть 6 — поршнем второй ступени. Рабочие полости ступеней — это соответственно кольцевая полость 3 и торцовая полость 7. Принцип действия двухступенчатого компрессора. Поршень движется вниз. Открывается всасывающий клапан 4 первой ступени компрессора. Происходит всасывание в цилиндр первой ступени. Поршень движется в верх сжимает воздух в цилиндре первой и через клапан 5 нагнетает его к всасывающему клапану 8 второй ступени через воздухоохладитель 19 и влагомаслоотделитель 18 с клапаном продувания 17. Воздух из второй ступени компрессора через нагнетательный клапан 9, воздухоохладитель 16, влагомаслоотделитель 15 с клапаном продувания 14 и клапаном 13 подается в баллоны пускового воздуха. Для предотвращения чрезмерного повышения давления воздуха после каждой ступени компрессора установлены предохранительные клапаны 10 и 11. Давление воздуха после каждой ступени контролируют по манометрам 12. Контрольные вопросы и задания: 1. Как классифицируются воздушные компрессора? 2. Из каких периодов состоит рабочий цикл одноступенчатого поршневого компрессора? 3. Какой алгоритм движения воздуха в двухступенчатом поршневом компрессоре? |