Поршневий компресор для перекачування атмосферного повітря

Переваги:

• відносно недорогі
• нескладне технічне обслуговування (легко зрозуміти внутрішній механізм роботи)
• підходить для високого тиску.

Недоліками є менший рівень економічності, більш часті поломки і гучність.

3.1 Типи поршневих  компресорів

В даний час на ринку представлена велика різноманітність модифікацій поршневих компресорів. Існує безліч моделей одноступінчатих, багатоступеневих компресорів, одностороннього, двостороннього всмоктування, сальникових та безсальникових агрегатів та ін. Ряд поршневих компресорів необхідно змащувати мінеральними маслами, інші цього не потребують. Основні моделі поршневих компресорних установок можна класифікувати за типом приводу, рівню кінцевого тиску, кількості ступенів стиснення і виду виконання.

Можна виділити наступні типи поршневих компресорів:

1. одинарного (бескрейцкопфні) або подвійної дії (крейцкопфні);
2. масляні і безмасляні (сухого тертя або сухого стиснення);
3. горизонтальні, вертикальні, кутові по розташуванню циліндрів
4. за кількістю ступенів - багатоступінчасті, одноступінчасті.
5. з різною кількістю циліндрів.

За типом приводу компресори діляться на установки:

• з прямим приводом (забезпечують істотну економію електричної енергії, демонструє більш низький рівень шуму щодо агрегатів сушіння, і мають більш високий показник ККД);
• з ремінним приводом (демонструють менші динамічні навантаження при запуску завдяки прослизанню пасової передачі).

За рівнем тиску на виході поршневі компресори діляться на агрегати низького тиску (діапазон від 5 до 12 бар), середнього (діапазон від 2 до 100 бар) і високого (діапазон від 0 до 1000 бар).

За кількістю ступенів стиснення поршневі компресорні установки бувають багатоступінчатими, двоступінчастими і одноступінчастими. У компресорах багатоступінчастого стиснення важливо не допускати надмірного підвищення температури стиснення газу (не більше 180 ° С), так як існує небезпека вибуху і загоряння. По виду виконання дані агрегати діляться на стаціонарні установки і мобільні (пересувні).

Матеріал корпусу - чавун. У корпусі розташовані циліндр і картер. Колінчастий вал знаходиться в картері. Масло для змащення деталей заливають в нижню частину картера. У підшипниках знаходяться корінні шийки колінчастого вала. Сальник як ущільнення шийки вала від витоку холодоагенту. Маховик напресований на шийці вала. Обертання від електродвигуна через ремінну передачу.

Рис 3.2 Поршневий компресор в розрізі

Шатун і поршень з'єднують поршневим пальцем. Рух поршня до крайнього положення циліндрів на значення 2-го радіусу кривошипа. Ущільнення поршня: кільця. Пари холодоагенту не потрапляють в картер. Всмоктуючий і напірний клапан в камерах на голівці циліндра.

Призначення: перекривають отвори між камерою і циліндром.

Підключення випарника з всмоктуючим трубопроводом, конденсатор з нагнітальним трубопроводом. По виду розташування в установці циліндрів поршневі компресори поділяють на вертикальні, горизонтальні та кутові.

3.2 Конструкція  поршневого компресора

Компресорне пристрій конструктивно представлено циліндром, усередині якого розташовується поршень. Незважаючи на різні види конструктивних виконань, компресор поршневого типу реалізований досить просто. Його реалізація не вимагає великих витрат.

Простота конструкції забезпечує здійснення дешевого ремонту, можливість експлуатації в середовищі забрудненого повітря, при цьому ризик пошкодження компресора є мінімальним. Якщо не очищати повітря, то на виході він буде такий же брудний, як і на вході, з вмістом пари масла і продуктів, що утворюються внаслідок зносу компресора. Повітря з такими якісними показниками підходить не для всіх сфер промисловості.

Спробуємо більш детально уявити конструкцію компресора поршневого типу:

Рис 3.3 Конструкція компресора поршневого типу

У чавунному корпусі поршневого компресора розміщують циліндр і картер, де сидить колінвал. У нижньому відсіку картера залита мастило для деталей, що труться поршневого компресора. Корінні шийки вала розташовані в підшипниках, нижня головка шатуна кріпиться до його шиї.

Вихідна назовні з картера шийка вала ущільнюється сальником, щоб уникнути витоку, наприклад, холодоагенту, який може йти через зазор між валом і підшипником. На валу, скоріше на його шиї, сидить маховик, що обертається з валом заодно. Обертання здійснюється від електричного двигуна за допомогою пасової передачі.

Верхня головка шатуна пов'язана з поршнем за допомогою поршневого пальця. Відбувається обертання валу, при якому поршень поперемінно рухається від однієї крайньої позиції до іншої. Рух йде уздовж осі циліндра і становить величину подвійного радіуса кривошипа. На поршень насаджені кільця, які труться об циліндр і ущільнюють його робочу площину.

Головка прикриває верхній торець циліндра. Вона складається з 2-х камер: всмоктування і камери нагнітання. Кожна камера оснащена клапаном, назва якого відповідає назві камери: всмоктуючий і нагнітальний клапани. Камера всмоктування приєднана до всмоктуючого трубопроводу, сполученого з випарником, до камери нагнітання підключений напірний трубопровід, який з'єднується з конденсатором.

Переваги і недоліки компресорів поршневого типу

На території країн колишнього радянського простору найбільш затребуваним є поршневе компресорне обладнання з показником продуктивності в межах 100 куб. м / хв. Це пояснюється цілою низкою переваг перед аналогами. Так, дане обладнання відрізняється економічністю, надійністю, простотою конструкції і простотою в ремонті. Поршневі компресори добре справляються з частими перемиканнями, відмінно підходять для експлуатації з перервами, роботи в несприятливих умовах (при високому рівні вологості, брудному повітрі і т.п.). Даний тип агрегату може запускатися в роботу з будь-якого рівня початкового тиску і при цьому отримувати тиск на виході до 1000 бар і вище. Поршневе компрессионное обладнання також здатне стискати будь-які типи газів (в тому числі агресивні, отруйні та вибухові) і є найбільш оптимальним рішенням для роботи на об'єктах, де необхідні невеликі обсяги стисненого повітря.

Переваги:

• низька ціна;
• полегшене конструктивне виконання;
• ремонтопридатність і тривалий термін роботи після ремонту;
• збільшення працездатності за рахунок сервісного обслуговування через 500 робочих годин;
• економічність;
• досить висока продуктивність;
• здатність підтримувати порівняно довго низьку продуктивність на одному рівні;
• порівняно легко функціонує в періодичному режимі, при частому включенні і виключенні агрегату.

Недоліки, властиві компресорам поршневого типу:

1. поршневий компресор сильно шумить і вібрує під час роботи, для його розміщення необхідно окреме приміщення, оснащене міцним бетонним фундаментом;
2. низька продуктивність (до 5 куб. м повітря в хвилину);
3. обмежена область використання внаслідок низької продуктивності;
4. висока енергетична витратність;
5. часто здійснюється технічне обслуговування: максимальний інтервал межу обслуговуванням становить 500 годин роботи;
6. для проведення обслуговування або ремонту потрібно кілька фахівців.

Застосування поршневих компресорів

Компресори поршневого типу повсюдно використовуються і в сфері професійної, і в побуті. Як нагнітачі повітря, вони забезпечують роботу пневматичних пристроїв, наприклад, пневматичних гайковертів, фарбопультів і ін. Їх застосовують для підкачування шин на станціях техобслуговування.

Поршневий компресор зі своєю простою конструкцією являє собою найбільш поширений вид компресорного пристрою на сьогодні. Завдяки своїм технічним параметрам компресори даних типів застосовують в багатьох сферах промисловості: в машинобудуванні, харчовій галузі, хімічної та інших сферах промисловості.

Компресори поршневого типу використовують для пневмообладнання, яке не вимагає високої витрати стисненого повітря в хвилину. Компресори даного типу незамінні також для отримання високих показників тиску стисненого повітря. Зручні вони у використанні, коли плануються часті зупинки і, відповідно, часті запуски обладнання. Іншими словами, вони стійкі до перехідних процесів, як включення / вимикання компресорного устаткування. Компресори даного типу незрівнянно показали себе в негативних експлуатаційних умовах (занижені або завищені температури, запилені середовища). Використання їх на цементовозах і муковозах не знає альтернатив.

3.3 Технічні характеристики поршневих компресорів та область застосування

Технічні параметри, якими володіють різні модифікації поршневих компресорів, значно відрізняються. Тому в даному розділі представлені характеристики укрупненно за трьома основними групами агрегатів: промислового застосування, газові та пересувні станції.

Поршневі компресорні станції промислового застосування працюють при тиску 50 бар. Продуктивність таких агрегатів становить 350 м³ / год, потужність 30 кВт при швидкості обертання 500 об. / Хв. Дані установки активно використовують на електростанціях, сталеливарних заводах, у військових цілях, гідравлічних системах, для заправки балонів.

Основними параметрами роботи газових поршневих компресорних станцій є показник продуктивності газового компресора і потужність. Залежно від габаритів, такі установки діляться на малі, середні та великі. Таким чином, продуктивність газових компресорів коливається в діапазоні від 83 до 8098 нм³ / година залежно від габаритів. Потужність може становити від 30 до 600 кВт і теж залежить від величини компресора.

Основними технічними параметрами пересувних компресорів є діапазон тисків, який становить близько 50 бар., Продуктивність (в межах 37 куб.м) і чистота азоту (до 99%), робоча температура становить не менше -40ºС і не більше + 40ºС.

Вибір найбільш відповідної моделі повинен здійснюватися з урахуванням галузі та цілі застосування, а також умов функціонування.

Поршневі компресори активно використовуються в самих різних галузях промисловості, а також в побуті.

Так, поршневі компресорні станції промислового призначення працюють:

• на електростанціях;
• в сталеливарній і машинобудівній галузі;
• у текстильному виробництві;
• на військових об'єктах;
• в складі гідравлічних, холодильних і кріогенних систем;
• застосовуються для заправки балонів.

Поршневі компресори, призначені для приватного використання, по параметру надійності практично не поступаються дорогим промисловим моделям. Даний тип обладнання застосовується для фарбування автомобілів, зітхаючи, піскоструминної обробки деталей тощо. Безмасляні поршневі компресорні установки застосовують у випадках, коли стискається повітря повинен відповідати високим стандартам якості.

Безмасляні компресори даного типу використовуються в медицині для заповнення балонів дихальних апаратів, де необхідно нагнітати чисте повітря без додаткових домішок (вологи, вуглеводнів, масла).

4 ПРИКЛАДИ КОМПРЕСОРНИХ УСТАНОВОК ПОРШНЕВИХ КОМПРЕСОРІВ

4.1 Горизонтальний збалансований поршневий компресор (2 варіанти)

Технічний опис

Горизонтальні збалансовані компресори на сталевій рамі підставі. З взаємозамінними клапанами з нержавіючої сталі, без використання мастила циліндрів і ущільнень. Поршневі стрижні виготовлені з твердосплавних нержавіючої сталі. Підігрівач картера відповідає європейським нормам. Дистанційна розпірка подвійного типу С. Гасителі пульсації встановлені як на вході так і на виході з компресора. Проміжні газопроводи із запобіжними клапанами на кожному ступені. Привід здійснюється безпосередньо від мотора. Теплообмінники водяного охолодження газу після компресора і охолодження масла. Система управління компресора виконана іскробезпечним способом для застосування в небезпечній зоні.

Система безпеки визначає наступні сигнали на відключення обладнання:

Висока температура нагнітання кожного циліндра;

Низький тиск на вході;

Високий тиск на вході;

Високий тиск нагнітання для кожного ступеня;

Низький тиск масла;

Низький рівень масла;

Вібрація компресора;

Вимикач аварійної зупинки

Параметри тиску і температури виводяться на екран системи управління.

Варіант 1. Циркуляційний поршневий компресор

Технічні характеристики

Тип поршневий, опозитний, без змащення, водневомісний газ згідно специфікації