Разное

Устройство и принцип работы поршневого компрессора: Поршневые компрессоры. Работа и принцип действия. Технические характеристики и применение

- от alexxlab - Комментировать

Содержание

Устройство и принцип работы поршневого компрессора

Поршневой компрессор является одним из первых видов компрессорных установок, который широко используется и на сегодняшний день. Его высокие рабочие показатели и возможность интенсивной эксплуатации при больших объемах производительности позволяют использовать поршневой компрессор в промышленном назначении и на небольших производствах.

 

Устройство и принцип работы поршневых компрессоров зависит от типа данных установок, которые могут быть различны:

  • по количеству в оборудовании цилиндров – бывают одно-, двух- и многоцилиндровые;
  • по виду расположения в установке цилиндров – W, V-образные, а также рядные;
  • в зависимости от количества ступеней для сжатия воздуха в поршневом компрессорном оборудовании – многоступенчатые, одноступенчатые.

Однако, вне зависимости от своего типа, установки поршневые имеют базовое оснащение, характерное всем типам данных установок.

 

Поршневые компрессоры и их устройство

Устройство поршневых компрессоров является наиболее простым в одноцилиндровых установках. В состав данного оборудования входят такие элементы, как поршень, цилиндр, два клапана — для нагнетания и всасывания воздуха, которые находятся в крышке цилиндра. При работе установки, шатун, соединенный с вращающимся коленчатым валом, передает на поршень ограниченные движения по камере сжатия. В данном процессе происходит увеличение объема, находящегося между клапанами и нижней части поршня, что приводит к разрежению.

Здесь Вы можете ознакомиться с каталогом поршневых компрессоров, реализуемых ООО ГК «ТехМаш». 

Превышая сопротивление пружины, которая закрывает клапан, выполняющий всасывающие функции, атмосферный воздух открывает его и поступает в цилиндр по всасывающему патрубку.

Возвратное действие поршня приводит к сжиманию воздуха и возрастанию его давления. Нагнетательный клапан, который также удерживается пружиной, открывается потоком воздуха, находящегося под высоким давлением, после чего сжатый воздух попадает в нагнетательный патрубок. При этом питание оборудование может осуществляться от электродвигателя или же автономного двигателя, который может быть дизельным или бензиновым.

При этом принцип работы поршневых компрессоров позволяет получить максимально эффективную работу оборудования. Однако есть и один незначительный минус – сжатый воздух, подаваемый данной установкой, поступает в виде импульсов, а не ровным потоком. Для выравнивания давления сжатого воздуха и его пульсации, поршневые компрессоры используются преимущественно с ресиверами, позволяющими исключить возможность перебоев, как в давлении подаваемого воздуха, так и в работе всего оборудования.

Также необходимо рассмотреть особенности конструкции и действия двухцилиндровых установок поршневого типа. В данном случае установка является одноступенчатой и оснащенной двумя одинаковыми по размеру цилиндрами. Работа цилиндров происходит в противофазе, в результате чего они всасывают воздух поочередно. Далее воздух сжимается до максимального уровня давления и вытесняется в нагнетающую часть оборудования.

В случае с двухступенчатыми двухцилиндровыми установками, оборудование оснащено цилиндрами различных размеров. Сжатие воздуха до определенного значения происходит в цилиндре первой ступени. Далее он переходит в межступенчатый охладитель, где охлаждается до необходимого уровня. Затем, попадая в цилиндр второй ступени, воздух дожимается, что позволяет получить максимально высокий уровень давления воздуха.

В качестве межступенчатого охладителя используется медная трубка, обеспечивающая охлаждение находящегося под давлением воздуха на промежутке между цилиндрами двух ступеней. Охлаждение воздуха позволяет оптимизировать процесс его сжатия и значительно повысить КПД всей установки. При этом специальным образом подбираются размеры обоих цилиндров – так, чтобы одинаковая работа проводилась на всех ступенях сжатия воздуха.

Двухступенчатые поршневые компрессоры, устройство которых позволяет получить более эффективный уровень работы оборудования, в сравнении с одноступенчатыми установками, имеют большое количество важных преимуществ. В первую очередь – это затрачивание минимального количества энергии при одинаковой мощности двигателя. Так при одноступенчатом сжатии воздуха требуется большее количество энергии, чем для сжатия этого же объема воздуха двухступенчатым оборудованием.

Кроме того, температура в цилиндрах двухступенчатых установок имеет значительно более низкий показатель, чем в компрессорах одноступенчатого класса. Низкая температура обеспечивает надежность и эффективность работы всего оборудования, а также повышает ресурс поршневой группы. При этом двухступенчатые установки имеют производительность на 20% выше, нежели компрессоры других типов.

Особенности конструкции и принцип действия компрессоров поршневого типа отличаются своей сравнительной простотой в сочетании с высокой эффективностью работы оборудования, его практичностью и длительным сроком эксплуатации при интенсивном использовании. Эти преимущества сделали установки данного типа одними из наиболее популярных, как в быту, так в полупромышленном и промышленном использовании.

Устройство и принцип работы поршневых компрессоров

К числу востребованных компрессорных установок относится активно используемый в настоящее время

поршневой компрессор. Благодаря его рабочим характеристикам и возможности усиленной эксплуатации в любых условиях, его применяют для работы в промышленных масштабах и на небольших производственных участках.

Такие установки имеют разную конструкцию, различие может быть в принципе их действия, зависящего от их типа. Они делятся на одно-, двух- и многоцилиндровые модели, если в них соответственно 1, 2 или большее количество цилиндров. По тому, каким образом цилиндры расположены в компрессоре, их обозначают как V, W-образные или называют рядными.

В зависимости от того, сколько ступеней для сжатия воздуха имеет компрессорная установка, она бывает одноступенчатой или многоступенчатой. Несмотря на эти отличия, все типы установок имеют одинаковое базовое оснащение.

Устройство и работа поршневых компрессоров

Действие такого оборудования основано на получении сжатого воздуха в результате работы поршней. Самой простой считается одноцилиндровая установка. Она состоит из поршня, одного цилиндра и 2-х клапанов, находящихся в цилиндровой крышке. Один из клапанов предназначен для нагнетания воздуха, а другой служит для его всасывания.

Работает такая установка по принципу возвратно-поступательных движений своих элементов. С помощью шатуна, который соединён с коленчатым валом, поршню устройства передаётся поступательное движение по камере ступени сжатия. Это ведёт к тому, что увеличивается воздушный объём, который находится между клапанами и нижней частью поршня. Пружина, закрывающая клапан для всасывания, под действием воздуха ослабляет своё сопротивление, позволяет его открыть и дать атмосферному потоку проникнуть в цилиндр по всасывающему патрубку.  

Во время возвратного движения поршня воздух сжимается, возрастает уровень его давления. Движущийся под высоким давлением сжатый воздух открывает клапан для нагнетания, также удерживаемый пружиной, что позволяет ему попасть в нагнетательный патрубок.

Устройство и принцип работы поршневых компрессоров

таковы, что они не только предполагают положительный эффект от работы оборудования, но и обуславливают их основной недостаток — поступление сжатого воздуха из такой установки в виде импульсов вместо необходимого равномерного потока. Чтобы сгладить такую подачу воздуха, а его давление выровнять, в комплекте с этими компрессорами применяют ресиверы, не допускающие перебоев в их работе.

Питается такое поршневое оборудование от электрического двигателя. Возможна подпитка от бензинового или дизельного двигателя.

Особенности компрессоров поршневого типа

Установки с более сложным устройством, в составе которых свыше одного цилиндра и ступени сжатия воздуха, мощнее, их производительность значительно выше. Если рассматривать

поршневой компрессор с 2-мя цилиндрами и одной ступенью, то в основе его действия лежит работа в противоположной фазе двух цилиндров, размеры которых одинаковы. За счёт такого действия воздух всасывается по очереди, происходит его сжатие с наибольшим давлением и выталкивание в ту часть компрессора, где он нагнетается.  

Для двухцилиндровой установки, имеющей 2 ступени сжатия, предусматривается оснащение цилиндрами разного размера. Принцип её действия состоит в следующем. Сначала воздушный поток сжимается до определённой величины в цилиндре первой ступени, потом он оказывается в межступенчатом охладителе, где его температура снижается до нужного значения. Уже внутри цилиндра второй ступени он дожимается до  максимальной величины давления воздуха.

Роль межступенчатого охладителя в компрессоре отведена медной трубке, охлаждающей воздух в области между цилиндрами, расположенными на двух ступенях, что позволяет оптимально сжать воздух, повысить качество работы установки.Преимущества поршневых компрессоров

Наибольшими плюсами из установок такого типа обладают двухступенчатые модели. По сравнению с теми, что имеют одну ступень, они затрачивают на сжатие воздушного потока одного объёма значительно меньше энергии, несмотря на одинаковую мощность двигателя в обеих системах. Благодаря этому они признаются более эффективными.

Другое преимущество двухступенчатых установок по сравнению с одноступенчатыми собратьями — более низкая температура в цилиндрах. Это способствует лучшему функционированию всего компрессора в целом и его поршней, в частности. В отличие от других установок этого типа, двухступенчатые устройства работают с более высокой, (примерно на 20%), производительностью.  

Простота конструкции поршневых компрессоров, сочетающаяся с их эффективностью, надёжностью, возможностью использовать их интенсивно в течение долгого времени сделала их очень популярными для применения во многих областях жизни — как в быту, так и в промышленности.


Каталог поршневых компрессоров, реализуемых ООО «Торговый Дом АЭРО»:

Дизельные и бензиновые

 Электрические

Поршневые компрессоры: особенности, устройство, принцип работы

Пневматическое оборудование применяют на производственных предприятиях, строительных площадках, станциях технического обслуживания. Для получения сжатого воздуха используют компрессоры. Широкое распространение получили поршневые модели. Это оборудование отличается высоким КПД, надежностью и низкой ценой. Поршневые компрессоры рекомендуют использовать при рабочем давлении не менее 1 МПа. Один из главных критериев современной техники высокая мощность, поэтому компрессоры, генерирующие сжатый воздух с давлением более 1 МПа пользуются широким спросом.

Устройство поршневого компрессора

 

Простое устройство воздушного поршневого компрессора – гарантия надежной работы оборудования. Выпускают однопоршневые и двухпоршневые модели. Конструктивные особенности наглядно можно рассмотреть на оборудовании с одним поршнем. Главные узлы:

  • поршень;

  • цилиндр;

  • нагнетающий клапан;

  • всасывающий клапан;

  • коленчатый вал;

  • шатун.

Выполняется работа поршневого компрессора при вращении коленчатого вала. Он передает момент вращения шатуну, который производит ограниченные движения поршня в камере сжатия. Объем воздуха между клапанами, расположенными в верхней части камере и поршнем увеличивается. В результате воздух в камере разряжается, это позволяет атмосферному воздуху преодолеть сопротивления пружины клапана. При сжатии поршня, объем камеры уменьшается, а давление увеличивается и воздух попадает в нагнетательный клапан.

 

Такое устройство воздушного поршневого компрессора позволяет эффективно нагнетать воздух в режиме пульсации. Чтобы исключить возможность перебоев, оборудование комплектуется ресиверами. Двухпоршневые модели в них не нуждаются, конструктивные особенности позволяют стабилизировать поток нагнетаемого воздуха. Два поршня работают поочередно: на противофазе воздух сжимается, после этого подается в нагнетающую часть оборудования.

 

Поршни располагаются в чугунном корпусе. В движение поршни приводятся электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. Двухпоршневые модели могут комплектоваться цилиндрами разного размера. При этом устройство и работа поршневого компрессора усложняется. Между камерами поршня устанавливается медная трубка, выполняющая роль охладителя. Из камеры поршня большего диаметра, воздух через охладитель попадает в цилиндр меньшего размера. Здесь воздух дожимается, что позволяет получить максимальное давление.

Виды поршневых компрессоров

 

Поршневые компрессоры классифицируют по типу привода, количеству поршней и ступеней сжатия, расположению цилиндров и установленному двигателю. По типу привода выделяют модели:

  • с прямым приводом – имеют высокий КПД, потребляют меньше энергии, отличаются низким показателем уровня шума;

  • с ременным приводом – характеризуются низким уровнем нагрузки на основные узлы при запуске, что увеличивает срок службы.

 

По уровню давления оборудование классифицируют на три группы:

  • компрессоры низкого давления – рабочий диапазон от 5 до 12 бар;

  • агрегаты среднего давления – работают в диапазоне от 2 до 100 бар;

  • компрессоры высокого давления – максимальный уровень достигает 1000 бар.

 

По расположению цилиндров агрегаты делят на три группы:

В угловых моделях цилиндры расположены под небольшим наклоном, имеют V-образную или W-образную компоновку.

 

По исполнению выделяют стационарные и передвижные компрессоры. Стационарные применяются на производственных предприятиях, модели с низким давлением – на строительных площадках. Мобильные агрегаты высокого и среднего давления используют в дорожном строительстве, на возведении промышленных и муниципальных объектов.

 

В зависимости от типа установленного силового агрегата компрессоры делят на три группы:

  • электрические – комплектуются однофазными или трехфазными электродвигателями. Преимущества – отсутствие вредных выбросов, минимальный уровень шума, регулировка рабочих параметров в широком диапазоне. Компрессоры используют при работе в помещениях;

  • дизельные – комплектуются экономичными двигателями, предназначенными для интенсивной эксплуатации на протяжении рабочего дня. Установка моторов большой мощности позволяет решать сложные производственные задачи, работать с любым пневматическим инструментом;

  • бензиновые – установленные двигатели отличаются пониженным уровнем шума, высокой мощностью, незначительным уровнем вредных выбросов. Агрегаты легко запускаются при отрицательной температуре воздуха.

В каждой категории выпускаются агрегаты разной мощности и комплектации. Это позволяет выбрать компрессор в зависимости от требований производства.

 


Где используются поршневые компрессоры

 

Сфера применения поршневых компрессоров постоянно расширяется. Оборудование используется в автосервисах для накачки шин, раскручивания гаек. В пищевой промышленности агрегаты применяют при упаковке продуктов питания, при производстве напитков. При строительных работах используют гайковерты, дрели и перфораторы. При отделочных работах краскопульты и пескоструйные аппараты, работающие на сжатом воздухе. В дорожном строительстве используют мобильные агрегаты, которые приводят в действие отбойные молотки.

 

Мощные поршневые компрессоры устанавливают на металлургических производствах для подачи сжатого воздуха. Здесь используют бесмасленные модели. Аналогичное оборудование применяют на предприятиях по производству электроники. Предприятия машиностроительной отрасли, мебельные производства используют агрегаты на линиях покраски, сборки.

 

Преимущества поршневых компрессоров

 

Оборудование этого класса используется в разных отраслях промышленности более 70 лет. Это объясняют преимущества поршневых компрессоров:

  • простая конструкция;

  • продолжительный срок службы при регулярном техобслуживании;

  • низкая цена;

  • широкий ассортимент моделей позволяет выбрать технику для любой отрасли;

  • возможность эксплуатации в сложных климатических условиях.

Поршневые компрессоры рассчитаны на интенсивную эксплуатацию. Это делает технику удачным выбором для производственных предприятий и строительных компаний.

 

Среди недостатков оборудования – повышенный уровень шума. Это компенсируется установкой мощных компрессоров в отдельных помещениях. При использовании на улице персонал использует индивидуальные средства защиты.

 

Производители поршневых компрессоров

 

При покупке оборудования для пневматической техники эксперты рекомендуют остановить выбор на поршневых компрессорах. Среди агрегатов этого класса можно подобрать модель для всех видов работ. Поршневые компрессоры используют в различных сферах – от аэрографии до металлургических производств. Везде это оборудование демонстрирует надежность и удобное обслуживание. Доступная стоимость техники и продолжительный срок эксплуатации сделали применение компрессоров рентабельным на производственных предприятиях.

 

Технику выпускают отечественные и зарубежные машиностроительные предприятия. Популярные производители поршневых компрессоров:

  • FUBAG – немецкая компания, предлагающая широкий выбор техники для небольших производственных предприятий, строительных компаний и частного использования. Оборудование используют для покраски стен, аэрографии, на станциях техобслуживания и в кузовных цехах;

  • FIAC – итальянская компания, выпускающая компрессоры разной конструкции и производительности. Продукция привлекает качеством сборки, продолжительным интервалом между плановыми техническими обслуживаниями;

  • KRONVUZ – чешская компания, предлагающая качественную технику по доступной цене;

  • REMEZA – белорусский бренд, привлекающий качеством оборудования, доступностью расходных материалов, легким обслуживанием моделей;

  • KRAFTMAN – немецкая компания, предлагающая компрессоры со сроком службы 20-25 лет. В модельном ряду техника для разных отраслей промышленности;

  • ABAC – итальянский производитель, имеющий 70-летний опыт выпуска компрессоров, признанных одними из лучших в мире с момента своего появления. Среди преимуществ – доступная цена, надежность, высокая производительность.

На вершине профессионального рейтинга машиностроительные компании Италии и Германии. Эти производители постоянно совершенствуют модельный ряд и тщательно следят за требованиями, пожеланиями потребителей.

 

«Пневматическое оборудование применяют на производственных предприятиях, строительных площадках, станциях технического обслуживания. Для получения сжатого воздуха используют компрессоры. Широкое распространение получили поршневые модели. Это оборудование отличается высоким КПД, надежностью и низкой ценой. Поршневые компрессоры рекомендуют использовать при рабочем давлении не менее 1 МПа. Один из главных критериев современной техники высокая мощность, поэтому компрессоры, генерирующие сжатый воздух с давлением более 1 МПа пользуются широким спросом.

«

Устройство поршневого компрессора

 

Простое устройство воздушного поршневого компрессора – гарантия надежной работы оборудования. Выпускают однопоршневые и двухпоршневые модели. Конструктивные особенности наглядно можно рассмотреть на оборудовании с одним поршнем. Главные узлы:

  • поршень;

  • цилиндр;

  • нагнетающий клапан;

  • всасывающий клапан;

  • коленчатый вал;

  • шатун.

Выполняется работа поршневого компрессора при вращении коленчатого вала. Он передает момент вращения шатуну, который производит ограниченные движения поршня в камере сжатия. Объем воздуха между клапанами, расположенными в верхней части камере и поршнем увеличивается. В результате воздух в камере разряжается, это позволяет атмосферному воздуху преодолеть сопротивления пружины клапана. При сжатии поршня, объем камеры уменьшается, а давление увеличивается и воздух попадает в нагнетательный клапан.

 

Такое устройство воздушного поршневого компрессора позволяет эффективно нагнетать воздух в режиме пульсации. Чтобы исключить возможность перебоев, оборудование комплектуется ресиверами. Двухпоршневые модели в них не нуждаются, конструктивные особенности позволяют стабилизировать поток нагнетаемого воздуха. Два поршня работают поочередно: на противофазе воздух сжимается, после этого подается в нагнетающую часть оборудования.

 

Поршни располагаются в чугунном корпусе. В движение поршни приводятся электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. Двухпоршневые модели могут комплектоваться цилиндрами разного размера. При этом устройство и работа поршневого компрессора усложняется. Между камерами поршня устанавливается медная трубка, выполняющая роль охладителя. Из камеры поршня большего диаметра, воздух через охладитель попадает в цилиндр меньшего размера. Здесь воздух дожимается, что позволяет получить максимальное давление.

Виды поршневых компрессоров

 

Поршневые компрессоры классифицируют по типу привода, количеству поршней и ступеней сжатия, расположению цилиндров и установленному двигателю. По типу привода выделяют модели:

  • с прямым приводом – имеют высокий КПД, потребляют меньше энергии, отличаются низким показателем уровня шума;

  • с ременным приводом – характеризуются низким уровнем нагрузки на основные узлы при запуске, что увеличивает срок службы.

 

По уровню давления оборудование классифицируют на три группы:

  • компрессоры низкого давления – рабочий диапазон от 5 до 12 бар;

  • агрегаты среднего давления – работают в диапазоне от 2 до 100 бар;

  • компрессоры высокого давления – максимальный уровень достигает 1000 бар.

 

По расположению цилиндров агрегаты делят на три группы:

В угловых моделях цилиндры расположены под небольшим наклоном, имеют V-образную или W-образную компоновку.

 

По исполнению выделяют стационарные и передвижные компрессоры. Стационарные применяются на производственных предприятиях, модели с низким давлением – на строительных площадках. Мобильные агрегаты высокого и среднего давления используют в дорожном строительстве, на возведении промышленных и муниципальных объектов.

 

В зависимости от типа установленного силового агрегата компрессоры делят на три группы:

  • электрические – комплектуются однофазными или трехфазными электродвигателями. Преимущества – отсутствие вредных выбросов, минимальный уровень шума, регулировка рабочих параметров в широком диапазоне. Компрессоры используют при работе в помещениях;

  • дизельные – комплектуются экономичными двигателями, предназначенными для интенсивной эксплуатации на протяжении рабочего дня. Установка моторов большой мощности позволяет решать сложные производственные задачи, работать с любым пневматическим инструментом;

  • бензиновые – установленные двигатели отличаются пониженным уровнем шума, высокой мощностью, незначительным уровнем вредных выбросов. Агрегаты легко запускаются при отрицательной температуре воздуха.

В каждой категории выпускаются агрегаты разной мощности и комплектации. Это позволяет выбрать компрессор в зависимости от требований производства.

 


Где используются поршневые компрессоры

 

Сфера применения поршневых компрессоров постоянно расширяется. Оборудование используется в автосервисах для накачки шин, раскручивания гаек. В пищевой промышленности агрегаты применяют при упаковке продуктов питания, при производстве напитков. При строительных работах используют гайковерты, дрели и перфораторы. При отделочных работах краскопульты и пескоструйные аппараты, работающие на сжатом воздухе. В дорожном строительстве используют мобильные агрегаты, которые приводят в действие отбойные молотки.

 

Мощные поршневые компрессоры устанавливают на металлургических производствах для подачи сжатого воздуха. Здесь используют бесмасленные модели. Аналогичное оборудование применяют на предприятиях по производству электроники. Предприятия машиностроительной отрасли, мебельные производства используют агрегаты на линиях покраски, сборки.

 

Преимущества поршневых компрессоров

 

Оборудование этого класса используется в разных отраслях промышленности более 70 лет. Это объясняют преимущества поршневых компрессоров:

  • простая конструкция;

  • продолжительный срок службы при регулярном техобслуживании;

  • низкая цена;

  • широкий ассортимент моделей позволяет выбрать технику для любой отрасли;

  • возможность эксплуатации в сложных климатических условиях.

Поршневые компрессоры рассчитаны на интенсивную эксплуатацию. Это делает технику удачным выбором для производственных предприятий и строительных компаний.

 

Среди недостатков оборудования – повышенный уровень шума. Это компенсируется установкой мощных компрессоров в отдельных помещениях. При использовании на улице персонал использует индивидуальные средства защиты.

 

Производители поршневых компрессоров

 

При покупке оборудования для пневматической техники эксперты рекомендуют остановить выбор на поршневых компрессорах. Среди агрегатов этого класса можно подобрать модель для всех видов работ. Поршневые компрессоры используют в различных сферах – от аэрографии до металлургических производств. Везде это оборудование демонстрирует надежность и удобное обслуживание. Доступная стоимость техники и продолжительный срок эксплуатации сделали применение компрессоров рентабельным на производственных предприятиях.

 

Технику выпускают отечественные и зарубежные машиностроительные предприятия. Популярные производители поршневых компрессоров:

  • FUBAG – немецкая компания, предлагающая широкий выбор техники для небольших производственных предприятий, строительных компаний и частного использования. Оборудование используют для покраски стен, аэрографии, на станциях техобслуживания и в кузовных цехах;

  • FIAC – итальянская компания, выпускающая компрессоры разной конструкции и производительности. Продукция привлекает качеством сборки, продолжительным интервалом между плановыми техническими обслуживаниями;

  • KRONVUZ – чешская компания, предлагающая качественную технику по доступной цене;

  • REMEZA – белорусский бренд, привлекающий качеством оборудования, доступностью расходных материалов, легким обслуживанием моделей;

  • KRAFTMAN – немецкая компания, предлагающая компрессоры со сроком службы 20-25 лет. В модельном ряду техника для разных отраслей промышленности;

  • ABAC – итальянский производитель, имеющий 70-летний опыт выпуска компрессоров, признанных одними из лучших в мире с момента своего появления. Среди преимуществ – доступная цена, надежность, высокая производительность.

На вершине профессионального рейтинга машиностроительные компании Италии и Германии. Эти производители постоянно совершенствуют модельный ряд и тщательно следят за требованиями, пожеланиями потребителей.

 

Комплексные работы по оптимизации пневмосистем предприятий

Сегодня мы рассмотрим детально поршневые компрессоры так же принцип работы поршневых компрессоров. Перед этим еще раз напомним, что компрессоры это установка для повышения давления газов и его перемещение. Компрессорная установка – это объединение компрессора, привода, трубопровода и другого оборудования, необходимого для повышения давления.

           Поршневые компрессоры принцип работы:

Принцип работы компрессора данного типа достаточно прост: уменьшение занимаемого газом объема, происходит с помощью перемещения поршня (так называемого сжимающего элемента). Поршень совершает прямолинейное движение.

Обычный поршневой компрессор состоит из:

•          Цилиндра

•          Поршня

 Между ними находиться достаточно небольшой зазор.

 

      К данному типу относят свободнопоршневое и мембранное оборудование.

   Поршневые компрессоры классифицируют по конструктивному исполнению, различным компоновкам, схемам. Также есть некоторые различия по устройству цилиндров, их расположению и числу, ступеням  сжатия.

   Компрессорное оборудование используют в машиностроении,  текстильном производстве, криогенной технике, холодильной промышленности и химической, их применение очень разнообразно – обеспечение сжатым воздухом, измерительным приборам и так далее.

         Особенность поршневых компрессоров — это возвратно-поступательное движение сжимающего элемента, которое выталкивает газ, перемещая поршень.  

Клапаны компрессора находятся в крышке цилиндра. За один оборот вала происходит  полный рабочий цикл в каждом цилиндре компрессора. Когда поршень совершает движение, в пространстве над поршнем создается разрежение. Пары хладагента попадают в цилиндр. Когда поршень движется в обратном направлении,  давление растет, а пары сжимаются.

При этом всасывающий клапан закрывается. Пары поступают в конденсатор через нагнетательный клапан. Далее движение поршня происходит наоборот, при этом конденсатор всасывает пары, находящиеся в испарителе.

 Поршневой компрессор состоит из:

 

Наши сотруденики помогут Вам подобрать и установить поршневой комрпессор любого типа.

 

 



Устройство, правила и принцип работы поршневого компрессора

Этот тип компрессора берет за основу своей работы использование механического прибора поршневого типа с целью увеличения давления газа или жидкости посредством компрессии, то есть – уменьшения объема. Такие компрессоры используются чуть ли не во всех сферах жизни: химическая промышленность, медицина, автомобилестроение, холодильной технике, а также для бытовых и полупрофессиональных нужд.

Иногда при помощи поршневых компрессоров осушают воздух. Это связано с технологическими особенностями сжатия воздуха. Они отличаются:

  • Недорогой ценой по сравнению с остальными типами компрессоров;
  • Простым технологическим процессом их производства;
  • Легкостью в ремонте и доступностью деталей.

Какие бывают поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры бывают нескольких типов, опишем их ниже.

Воздушный

Едва ли не номер один в мире компрессорных установок, которые начал использовать человек – поршневой воздушный компрессор. Его популярность обусловлена простотой строения как механизма, так и принципа действия. Работа с ним также проста и не требует особых навыков. Его официальное название – компрессорная установка объемного сжатия.

За многие десятилетия его базовая конструкция не претерпела особых изменений. Это корпус из чугуна, а внутри него находится цилиндр. В механизме также есть собственно поршень, сделанный таким образом, чтобы оставался маленький зазор и два клапана. Каждый из них имеет свое назначение: один из них всасывающий, второй предназначен для питания.

Судовой

Компрессоры с поршневой системой нередко применяются на больших двухтактных дизелях на судах. Их используют для наддува и продувки. Дело в том, что двухтактный дизель сам по себе не способен завестись и функционировать. Для полноценной работы ему нужна дополнительная подача воздуха, под давлением больше, чем атмосфера.

Присоединенный к мотору и работающий в такт с ним, поршневой компрессор подает дополнительные объемы воздуха.

Безмасляный

Этот вид компрессора используют там, где необходима подача чистого, без примеси смазочных материалов, воздуха или другого газа. Этот воздух будет без следов масляной эмульсии. Это не означает, что устройство поршневого компрессора работает совсем без смазки, просто масло не пересекается с воздушными потками. Под них обычно берут двигатель мощностью 1,1 кВт. Он имеет дополнительные позитивные характеристики:

  • Малый размер;
  • Не нуждается в частом обслуживании;
  • Возможна транспортировка и перемещение в любом положении.

Также на таких компрессорах устанавливают дополнительную очистку для лучшего качества воздуха.

Винтовой

Винтовой компрессор используют для снижения давления путем вращательных движений роторов. Это устройство изобрели в 30х годах. Отличается способностью работать в автоматическом режиме и экономичностью.

По сути своей, это устройство призвано преобразовывать электрическую энергию в энергию газа или простого воздуха. Это происходит посредством электродвигателя. Винтовой блок имеет конструкцию, состоящую из корпуса и двух больших винтов. Винты между собой не соприкасаются – между ними есть небольшой зазор, который просто уплотняется пленкой из масла. Собственно, принцип устройства состоит в том, что никакие узлы между собой не трутся.

Это также означает, что мелкий сор, если даже и попадет вовнутрь устройства, не повредит его, так как элементов, которые терлись бы, нет. Максимум, придется заменить масло. Еще один плюс – винтовой компрессор в разных скоростных режимах, то есть, существует возможность регулировать его производительность и тем самым экономить электроэнергию.

Как он работает

Вышеперечисленные виды компрессоров с поршневой системой имеют несколько разные принципы работы.

Воздушный

Принцип работы прост. Цикл его работы состоит всего на всего из двух движений поршня. Когда происходит поступательное движение, газ всасывается в рабочий цилиндр. Когда поршень совершает движение назад, газ сжимается, и происходит это в цилиндре. Таким образом, сила давления нарастает.

Пока это все совершается, всасывающий клапан закрывается, и к работе подключается клапан нагнетания. Он выталкивает сжатый газ в магистраль. Вот весь цикл работы воздушного поршневого компрессора. Как видно, схема действия несложная.

Судовой

Поршень компрессора имеет такой механизм привода, что движение компрессорного поршня синхронно к движению поршня дизеля. У судовых дизелей с таким приспособлением вращаются с совсем небольшой частотой. Как правило, она не превышает 180-200 об/мин. По этой причине компрессор достигает высокого значения КПД.

Интересно, что зачастую размеры обоих аппаратов схожи. Получается, что верхняя часть всего устройства направлена на работу двигателя внутреннего сгорания, а нижняя часть сжимает и нагнетает заряд в цилиндр и в мотор.

Безмасляный

Основные особенности безмасляного поршневого компрессора – чистота газа на выходе и немного меньший ресурс работы, чем у его собратьев. Название не означает, что узлы устройства без смазки. Просто она находится отдельно и в картер не заливается. Плюс, установлена дополнительная система очистки.

Винтовой

Воздух попадает в роторный механизм посредством клапана, проходя предварительную очистку. Потом воздух смешивается с маслом. Смесь направляется в емкость, где сжимается. Параллельно выполняются такие цели, как устранение зазоров между винтами и стенками корпуса.

Это делает появление протечек практически невозможным даже при том, что оба ротора не соприкасаются и, плюс ко всему, отводит тепло, появившееся при сжатии. Смесь, уже сжатая, направляется в маслоотделитель, где, собственно, и разделяется на смазочный материал и воздух. Масло, после прохождения сквозь фильтр и охлаждения, течет обратно в блок. Воздух тоже охлаждается и выводится из компрессора.

Принцип работы поршневых компрессоров показан на видео

За и против

Аппараты имеют несколько заметных минусов:

  1. Принцип работы вышеописанных устройств, кроме винтового, таит в себе один минус. Сжатый воздух или другой газ выходят из аппарата в виде импульсов, а не ровным потоком. Чтобы предотвратить это ненужное явление, используют дополнительный компонент, который называется ресивер. Ресивер сглаживает пульсацию, а также выравнивает давление газа.
  2. При работе поршневой компрессор создает много шума. Это происходит из-за особенностей его строения. Не шумят только установки, где положение цилиндров оппозитное.
  3. Также аппараты сильно вибрируют. Если у них большие габариты, приходится помещать их на прочный фундамент из бетона.

Но существует и множество положительных моментов:

  1. Легко ремонтируются.
  2. Просты в использовании.
  3. Могут иметь совсем небольшие габариты.
  4. Многофункциональны – используются практически во всех сферах жизни.

Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров

Самые важные из правил безопасности при работе с поршневыми компрессорами. Нужно проводить постоянное наблюдение за тем, чтобы герметичность сборочных единиц была соблюдена, при том абсолютно всех единиц. Особенное внимание следует уделять тем сборочным элементам, которые вынуждены переносить сильное давление.

Каждую смену необходимо осматривать предохранительные клапаны, и приборы, с помощью которых проводят замеры, а также и автоматику на предмет дефектов и неисправностей. Это важный принцип безопасности персонала и техники.

Вспоминать чистить фильтры для масла в системе смазочной циркуляции, равно как и приемную стенку насоса. Для этого нужно установить сроки, руководствуясь предписаниями в инструкции, но как минимум раз в 50 дней.

В видео рассказывается про эксплуатацию поршневого компрессора

Что делать при поломке?

  • Разорвался маслопровод – придется попотеть и исправить маслопровод.
  • Произошло повреждение перепускного клапана масляного насоса – чинить его нет смысла, надо купить новый.
  • Отсутствует масло – влить фильтрованное масло обязательно той же марки, что уже есть в картере.
  • Засорилась сетка, в функционал которой входит прием смазки в масляном насосе – как только компрессор остановится, приемную сетку нужно снять, почистить и установить назад.
  • При засорении фильтра для смазочных материалов его достаточно просто почистить.
  • Износились шатунные е подшипники – их надо подтянуть, если не получается, то заменить вкладыши. Нужно помнить, что их следует подогнать по валу.
  • В масло попала вода – придется заменить масло, затем в обязательном порядке просушить систему.

На видео показан один из случаев ремонта

Принцип работы поршневого компрессора достаточно прост даже для того, что бы его оператором был человек без специальной технической подготовки. Легко поддающиеся ремонту, они при этом имеют большой рабочий ресурс. Устройства используются повсеместно – начиная от научных лабораторий и медицины, заканчивая полупрофессиональным строительством.

И пока не придумано ничего лучшего, поршневые компрессоры остаются лидерами среди устройств, которые увеличивают давление газов и жидкостей.

Поршневой компрессор – принцип работы одно- и многоцилиндровых + Видео

Как работает основной узел компрессора?

Основной узел поршневого нагнетательного оборудования – это непосредственно сам компрессор. В нем, собственно, и происходит сжатие среды, на работу с которой рассчитан агрегат. В компрессорах холодильников, например, это хладагент, а в различных нагнетателях воздуха – какой-либо газ (чаще всего воздух). Ниже и далее пойдет речь именно о последнем типе поршневого оборудования – о воздушных компрессорах.

Основной узел поршневого нагнетательного оборудования

Самый простой по конструкции компрессор – одноцилиндровый. В нем те же основные узлы, что и в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Это рабочий цилиндр, находящийся в нем поршень, закрепленный на шатуне, и клапаны, которые называются всасывающим и нагнетательным, в отличие от впускного и выпускного ДВС. Также есть коленчатый вал, к которому подсоединен шатун. В некоторых компрессорах, например, маломощных автомобильных для подкачки шин вместо кривошипно-коленчатого привода поршня стоит эксцентриковый.

Однако в ДВС поршень приводит через шатун во вращение коленвал. В компрессоре все наоборот. Вращающийся коленвал через шатун приводит в движение поршень. Последний, двигаясь возвратно-поступательно, сначала втягивает воздух в цилиндр, а затем сжимает и выталкивает из него.

Устройство поршневого компрессора

Первый цикл работы компрессора происходит при движении поршня в направлении от крышки цилиндра, в которой расположены клапаны. При этом внутренний объем цилиндра в этой его части (между стенками, крышкой с клапанами и поршнем) увеличивается. За счет этого происходит разряжение, преодолевающее жесткость пружины всасывающего клапана и открывающее его. Через него в цилиндр втягивается воздух. Нагнетательный клапан все это время плотно закрыт.

Когда поршень начинает двигаться в направлении крышки с клапанами, воздух начинает сжиматься, так как объем цилиндра в этой его части уменьшается. Под действием создаваемого при этом давления, превышающего атмосферное, и собственной пружины всасывающий клапан закрывается. Когда давление превысит значение, на которое рассчитана жесткость пружины нагнетательного клапана, тот открывается и выпускает из цилиндра воздух. Последний выходит под давлением, которое называется рабочим. Оно, как видно из описания работы компрессора, задается жесткостью пружины нагнетательного клапана.

Коаксиальные и аксиальные устройства

Кривошипно-коленчатому валу или эксцентриковому приводу компрессора сообщает вращение двигатель агрегата – электрический или внутреннего сгорания (дизельный либо бензиновый). По взаимному расположению мотора и компрессорной головки агрегаты делятся на 2 типа:

  • коаксиальные – двигатель и головка расположены на одной оси, а их валы соединены напрямую;
  • аксиальные – двигатель и головка установлены параллельно друг другу, и вал последней приводится во вращение через ременную передачу.

Коаксиальное устройство

Компрессорные агрегаты, от которых требуется поддержание на их выходе постоянного давления и равномерного расхода воздуха, оснащаются накопителем сжатого газа – ресивером. Он представляет собой прочную толстостенную стальную емкость. В таких агрегатах воздух с компрессорной головки сначала подается в ресивер, где накапливается, а уже из него расходуется по назначению.

О различных типах поршневых компрессоров

Поршневые агрегаты выпускают одно-, два- и многоцилиндровыми. Последние 2 типа по расположению цилиндров делят на V-, W-образные и рядные. Исполнение двух- и многоцилиндровых по осуществлению процесса сжатия бывает одноступенчатое и многоступенчатое (чаще всего 2-ступенчатое). Выбор нужного компрессора делают, исходя из предполагаемых работ с ним.

Как работает 1-цилиндровый, описано выше. Чтобы понять принцип функционирование остальных типов, достаточно рассмотреть 2-цилиндровый агрегат. В одноступенчатом компрессоре цилиндры (поршни) одинакового размера. Работают они в противофазе, поочередно всасывая, сжимая, а затем вытесняя воздух в линию нагнетания.

Двухцилиндровый агрегат

В 2-ступенчатом агрегате цилиндры разного размера. Наружный воздух всасывается имеющим больший диаметр. Он называется цилиндром 1-ой ступени или, по-другому, низкого давления. В нем воздух сжимается до какого-то промежуточного значения. Затем газ подается в межступенчатый охладитель (обычно медная трубка в специальном исполнении), где охлаждается, а потом в цилиндр высокого давления или, по-другому, 2-ой ступени (с поршнем меньшего диаметра). В нем воздух сжимается до максимального рабочего значения давления компрессора.

Размеры обоих цилиндров так подобраны, чтобы в каждом производилась примерно равнозначная работа по сжатию.

Промежуточное охлаждение воздуха необходимо, чтобы обеспечить максимальные КПД работы поршневой группы и давление компрессора. Ведь при сжатии газ нагревается. Вследствие этого он расширяется и начинает занимать больший объем в цилиндре 2-ой ступени. Охладившись в ресивере, воздух уменьшается в объеме, и при этом его давление падает.

Прессостат и манометр как дополнительное оснащение

Чтобы электрические агрегаты могли работать в автоматическом режиме – сами включаться и выключаться по мере необходимости, на них устанавливают прессостат (реле давления). Он размыкает электрическую цепь питания двигателя при достижении давления в ресивере максимального рабочего компрессора, и последний прекращает нагнетать воздух.

Как только давление в резервуаре снизится до предусмотренной производителем агрегата минимальной величины, прессостат обратно замыкает цепь, запуская электродвигатель. Все компрессоры оснащаются манометрами – для контроля давления на выходе агрегата и/или в ресивере. Последний обязательно оснащается предохранительным клапаном – для сброса избыточного воздуха.

Большинство профессиональных и промышленных агрегатов оборудованы:

  • фильтрами для очистки воздуха от масла, если компрессор масляный (со смазочной системой поршневой группы), и влаги;
  • клапаном для слива конденсата из ресивера.

На некоторых могут быть осушители воздуха, вентилятор для охлаждения компрессорной головки и другое дополнительное оснащение. Чем сложнее устройство, тем более трудным может оказаться ремонт компрессора.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Принцип работы поршневого компрессора: устройство и характеристики

Поршневые компрессоры – агрегаты, используемые практически во всех отраслях народного хозяйства, – химической индустрии, в автомобилестроении, холодильной технике, медицине. Их работа основана на принципе повышения давления газа или жидкости посредством уменьшения их объема с использованием поршневого прибора.

Устройство и принцип работы различных типов поршневого компрессора

От оборудования другого типа эти агрегаты отличаются простым техпроцессом их изготовления, несложным ремонтом, доступностью запасных частей и деталей. Производители предлагают несколько типов поршневых компрессоров, которые различаются между собой по основным конструкционным характеристикам и режимам работы.

Воздушные

Отличаются простой конструкцией и принципом действия. Представляют собой чугунный корпус, в котором расположен цилиндр. В агрегате имеются два клапана: всасывающий и питающий. Цикл работы состоит из двух движений поршня – вперед и назад, в результате которых газ сжимается в цилиндре и выбрасывается в магистраль.

Безмасляные

Эти агрегаты применяются в отраслях, требующих чистоты подаваемого воздуха или газа. Могут комплектоваться дополнительными фильтрами для очистки газовых масс. Отличаются малыми размерами, возможностью перемещения в любом пространственном положении, отсутствием необходимости в частом техобслуживании. Ресурс, по сравнению с другими типами компрессоров, небольшой.

Винтовые

Состоят из корпуса и двух винтов, между которыми есть зазор, уплотняемый пленкой из масла. Узлы устройства не соприкасаются между собой. Винтовые поршневые компрессоры могут работать в разных скоростных режимах, что позволяет руководить их производительностью и экономить энергоносители. Воздух в них через клапан попадает в роторный механизм, проходя предварительную очистку. Сжатая газовая смесь направляется в маслоотделитель, в котором газовые и воздушные потоки разделяются.

Преимущества и недостатки принципа работы поршневых компрессоров

К плюсам относятся:

  • многофункциональность;
  • ремонтопригодность;
  • простота эксплуатации и обслуживания;
  • небольшие габариты (не все модели).

Все агрегаты этого типа, кроме винтовых, имеют один существенный недостаток – подают сжатую газовую среду импульсно, а не непрерывно. Для предотвращения этого негативного явления применяют ресивер, сглаживающий пульсирование. Другие минусы – сильный шум, значительные вибрации, необходимость создания бетонных фундаментов для крупногабаритных агрегатов.

Поршневой компрессор

| Принцип работы, основные части, типы

Что такое поршневой компрессор?

Поршневой компрессор представляет собой объемный воздушный компрессор, в котором воздух всасывается в камеру и сжимается возвратно-поступательным поршнем. Поршневой воздушный компрессор представляет собой компрессор прямого вытеснения, поскольку воздух сначала всасывается в камеру и сжимается за счет уменьшения площади камеры, а площадь уменьшается за счет поршня.

Принцип работы

В поршневом воздушном компрессоре поршень движется в НМТ, а воздух всасывается в цилиндр из атмосферы и перемещает его в ВМТ. Сжатие воздуха начинается и увеличивается, давление также увеличивается. После достижения предела давления выпускной клапан открывается, и сжатый воздух поступает в накопительный бак.

Поршень: он совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре и сжимает воздух.

Цилиндр: В цилиндре сжимается воздух.

Соединительный стержень: соединяет поршень и коленчатый вал.

Коленчатый вал: он соединен с валом электродвигателя и передает вращательное движение на поршень.

Всасывающий клапан: воздух всасывается через всасывающий клапан, когда поршень движется в НМТ.

Нагнетательный клапан: сжатый воздух выходит через выпускной клапан в накопительный бак.

Работа поршневого компрессора

Поршневой воздушный компрессор приводится в действие электродвигателем или дизельными / газовыми двигателями.

При включении питания электродвигатель начинает вращаться и вращает коленчатый вал, прикрепленный к нему, и поршень начинает совершать возвратно-поступательное движение внутри цилиндра.

Поршень перемещается вниз, воздух из атмосферы попадает в камеру цилиндра.

При достижении НМТ поршень начинает двигаться вверх, начинается сжатие воздуха и его давление имеет тенденцию к увеличению.

После достижения заданного давления нагнетательный клапан открывается, и через него сжатый воздух направляется в накопительный бак, где его можно использовать.

Поршневые воздушные компрессоры различных типов

Есть

  1. одностороннего действия
  2. двойного действия
  3. Одноступенчатый воздушный компрессор
  4. Двухступенчатый воздушный компрессор
1. Одностороннего действия

Поршневой воздушный компрессор одностороннего действия имеет только одну сторону поршня и используется для сжатия воздуха, а другая сторона соединена с картером и не используется для сжатия.

2. Двойного действия

В поршневых компрессорах двустороннего действия стороны поршня используются для сжатия воздуха. С одной стороны происходит всасывание, а с другой — сжатие. Как всасывание, так и сжатие происходят при каждом ходе поршня.

3. Одноступенчатый воздушный компрессор

Одноступенчатый поршневой воздушный компрессор, сжатие воздуха происходит в одном цилиндре.При этом воздух всасывается из атмосферы в первом такте, а во втором такте он сжимает воздух и доставляет его в резервуар для хранения.

4. Двухступенчатый воздушный компрессор

В двухступенчатом воздушном компрессоре сжатие происходит в два этапа. На первом этапе воздух сжимается в одном цилиндре, а затем переносится во второй цилиндр для следующего сжатия. В конце концов, сжатый воздух хранится в резервуаре.

Это информация о поршневом компрессоре, как он работает и что такое компрессор.

🔔 Надеемся, эта информация вам поможет. Для получения дополнительной информации нажмите кнопку уведомления и получайте регулярные обновления от Unbox Factory .

Теперь, если вы найдете эту информацию полезной, поделитесь ею со своими друзьями, семьей и коллегами.

Если вам понравился этот пост, дайте нам знать в комментарии ниже, если вы хотите добавить дополнительную информацию по этой теме, прокомментируйте информацию.Рассмотрим информацию, если она актуальна.

Спасибо за внимание.

Что такое поршневой компрессор?

Компрессор — это наиболее распространенная механическая машина, которая используется для сжатия воздуха или различных газов. В зависимости от принципа работы в различных отраслях промышленности используются несколько типов компрессоров. Поршневой или поршневой компрессор входит в состав наиболее известных типов компрессоров. В этой статье мы подробно обсудим поршневой компрессор и его различные типы.

Что такое поршневой компрессор?

Поршневой компрессор — это известный тип компрессора из категории объемных компрессоров. Поршневой компрессор использует поршень для сжатия воздуха или газа. Он сжимает газ или воздух за счет движения поршня вперед и назад. Поэтому его еще называют поршневым компрессором.

В этом компрессоре газ или воздух втягивается в камеру, где его сжимает вращающийся поршень.Поршень работает за счет вытеснения объема рабочей жидкости и компрессионного агрегата, совершающего возвратно-поступательное движение внутри цилиндра компрессора.

Поршневые воздушные компрессоры используются в местах, где требуется низкий расход и высокое давление газа. Эти компрессоры используются в основном для наполнения шин автомобиля воздухом, небольших покрасочных работ, коммерческих целей, очистки от пыли, ручных инструментов и т. Д.

Этот поршневой компрессор является уникальным устройством, поскольку он имеет активные элементы, которые могут перемещаться как в линейном, так и во вращательном направлении.Таким образом, нет необходимости соблюдать основные правила « мониторинг вибрации », вы просто отслеживаете рабочие условия поршневого воздушного компрессора, чтобы продлить его срок службы.

Основное различие между поршневым воздушным компрессором и центробежным компрессором заключается в том, что поршневые компрессоры используют поршень для сжатия воздуха вместо диффузора.

Принцип работы поршневого компрессора

Принцип работы поршневого компрессора очень прост.Работает от бензиновых / дизельных двигателей или от электродвигателя.

Поршневой компрессор работает следующим образом:

  • При включении электродвигатель начинает вращаться, и вал, соединенный с поршнем, вращается.
  • По мере того как вал вращается, поршень также начинает движение Too и FRO внутри цилиндра.
  • Когда поршень поршневого компрессора движется к нижней мертвой точке, давление воздуха внутри цилиндра становится ниже внешнего давления воздуха.
  • Из-за низкого внутреннего давления воздуха в цилиндре внешний воздух высокого давления начинает поступать в цилиндр компрессора.
  • Таким образом, воздух начинает всасываться внутри цилиндра компрессора через всасывающий клапан.
  • После завершения цикла НМТ поршень начинает свой ход вверх и начинает движение к ВМТ.
  • По мере движения поршня вверх объем цилиндра начинает уменьшаться, и давление внутреннего воздуха становится больше, чем давление внешнего или внешнего воздуха.При этом всасывающий клапан закрывается.
  • Во время цикла ВМТ поршень сжимает воздух или газ внутри цилиндра. По завершении цикла ВМТ открывается выпускной клапан, и воздух выходит и переносит его в желаемое место или место хранения.
  • После выпуска воздуха или газа весь цикл повторяется снова и снова.

Для лучшего понимания посмотрите следующее видео:

Читайте также: Как работает центробежный компрессор?

Типы поршневых воздушных компрессоров

Поршневые компрессоры

бывают двух основных типов:

  1. По работе поршня
  2. По количеству цилиндров

1) Согласно рабочим характеристикам поршня

По принципу действия поршня поршневой воздушный компрессор делится на два типа.

i) Компрессор одностороннего действия

Основная статья: Компрессор одностороннего действия

В поршневом воздушном компрессоре одностороннего действия для сжатия воздуха используется только одна сторона поршня. В то время как другая сторона поршня не используется для сжатия воздуха, который соединяется только с картером. В этом компрессоре цикл сжатия завершается за два хода поршня. В первом такте поршень всасывает воздух, а во втором такте сжимает воздух.

Этот компрессор имеет более низкую стоимость, чем другие типы поршневых компрессоров. Кроме того, он требует меньшего обслуживания, чем компрессор двойного действия. Чаще всего в двигателях внутреннего сгорания используются компрессоры одностороннего действия.

ii) Поршневой воздушный компрессор двойного действия

Основная статья: Компрессор двойного действия

В этом типе поршневого воздушного компрессора оба конца поршня используются для сжатия воздуха. Один конец поршня используется для всасывания воздуха или газа внутри цилиндра, а другой конец используется для сжатия.И всасывание, и сжатие происходят за один ход поршня.

2) Типы по количеству цилиндров

По количеству цилиндров поршневой воздушный компрессор делится на два типа:

i) Одноступенчатый воздушный компрессор

Основная статья: Одноступенчатый компрессор

В одноступенчатом компрессоре воздух или газ сжимаются только в одном цилиндре.Основное различие между одноступенчатым и двухступенчатым компрессором состоит в том, что в одноступенчатом компрессоре воздух сжимается один раз, а в двухступенчатых компрессорах — два раза. По этой причине одноступенчатый компрессор производит меньше сжатого воздуха или газа, чем двухступенчатый компрессор.

ii) Двухступенчатый компрессор

Основная статья: Двухступенчатый компрессор

В этом поршневом воздушном компрессоре используются два цилиндра для сжатия воздуха.Сначала атмосферный воздух втягивается внутрь первого цилиндра, затем воздух сжимается. После процесса первого цилиндра воздух переходит во второй цилиндр, где происходит дальнейший процесс сжатия. Наконец, воздух на выходе доставляется в резервуар для хранения или в желаемую зону. Двухступенчатый компрессор имеет две ступени, как показано на рисунке ниже.

Компоненты поршневого компрессора

Подробная информация о важных компонентах поршневого компрессора приведена ниже:

1) Рама

Рама включает в себя самые важные компоненты поршневого компрессора.Это прочный и прочный корпус. Итак, он содержит все вращающиеся компоненты компрессора. Направляющая крейцкопфа и гора цилиндра на ней. Конструкторы поршневых воздушных компрессоров рассчитывают на максимальную нагрузку на раму и длительную работу.

Раздельный компрессор обычно устанавливается в уравновешенной и противоположной конфигурации с парами соседних углов поворота коленчатого вала, которые различаются на 180 градусов и разделены только ходом коленчатого вала. Кривошипы расположены так, что движение каждого поршня уравновешивается движением противоположного поршня.

Внутренний компрессор обычно имеет силовой цилиндр двигателя, и компрессор устанавливается на раме. Этот внутренний компрессор приводится в движение аналогичным валом. Цилиндр этого компрессора обычно устанавливается на раме с одной стороны.

2) Цилиндр

Цилиндр является важной составной частью поршневого компрессора. Итак, баллон представляет собой компрессионный сосуд, в котором находится сжатый газ. Основная задача цилиндра в поршневом воздушном компрессоре — охлаждение машины до температуры во время процесса сжатия.Таким образом, становится легче производить тепло.

Для больших цилиндров низкого давления эти цилиндры изготовлены из чугуна. И их можно удалить из основной структуры. Он также соединяется с каркасом через промежуточную деталь, называемую распоркой.

Для небольших баллонов высокого давления эти баллоны изготовлены из стали. Они связаны с корпусом цилиндра. Цилиндр поддерживает пластины всасывающего и нагнетательного клапанов. Он может быть оснащен сменной втулкой или втулкой, чтобы изношенная часть цилиндра имела воспроизводимую поверхность.Линейка не соскальзывает с поверхности. В случае повреждения цилиндра linear можно легко заменить его, не покупая совершенно новую дорогостоящую систему.

Цилиндр двустороннего действия сжимает воздух в обоих направлениях движения поршня (см. Рисунок ниже). Цилиндр одностороннего действия сжимает воздух или газ только в направлении движения поршня. Это может быть шатун или головка. В поршневых воздушных компрессорах чаще всего используются цилиндры двустороннего действия.

3) Распорка

Он входит в состав большинства основных компонентов поршневого компрессора.Он разделяет раму компрессора и цилиндр. Распорка может иметь двойной, одинарный, двойной или очень длинный отсек.

  • Конструкция с одним отсеком увеличивает зазор между диафрагмой и уплотнением цилиндра, так что никакая часть шатуна не войдет в сальник и картер. Масло перемещается между картером и сальником.
  • Удлиненная деталь, отличная от места, где шток поршня входит в картер. Остальная часть штока представляет собой цилиндр и передает его смазку на большое расстояние.
  • 2-х камерная конструкция доступна для вредной сделки. Никакая часть штока не входит в отсек и картер рядом с газовым баллоном.

Следовательно, смазка не попадает в цилиндр и загрязняет сжатый газ. Для предотвращения загрязнения картерного масла технологическим газом требуется достаточное количество выхлопных газов.

Каждый тип компрессора должен иметь отдельную систему слива и выпуска для сальника и проставки. Выпускные клапаны сальника и проставки должны быть направлены к открытой выхлопной системе, которая заканчивается на расстоянии не менее 25 футов от уровня выхлопных газов двигателя к внешней стороне и верхней части корпуса компрессора.Сливы с фиксированными интервалами следует направлять в другой отстойник, который можно слить вручную.

4) Коленчатый вал

Коленчатый вал — это главный вал компрессора, а другой — вал двигателя. Шатун соединяет палец крейцкопфа с коленчатым валом. Коленчатые валы компрессоров приводят во вращение шатуны, штоки поршней и поршни вокруг оси рамы. Эти компоненты поршневого компрессора работают с большими компрессорами (мощностью более 150 кВт).Для компрессоров мощностью менее 150 кВт используется коленчатый вал из высокопрочного чугуна.

Кроме того, коленчатый вал поршневого воздушного компрессора напрямую или косвенно соединяется с электродвигателем через шкив и ременную систему. Когда вал двигателя вращается, коленчатый вал также вращается, позволяя поршню совершать возвратно-поступательное движение в цилиндре. Однако сначала шток соединяется с коленчатым валом и шатуном, чтобы поршень мог двигаться вверх и вниз.

5) Шатун

Шатун также входит в состав необходимых компонентов поршневого компрессора.Он связывает поршень с коленчатым валом. Одна сторона шатуна соединяется с поршнем, а другая сторона соединяется с коленчатым валом поршневого воздушного компрессора. Кроме того, коленчатый вал поршневого воздушного компрессора напрямую или косвенно соединяется с электродвигателем через шкив и ременную систему. Он преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное.

В зависимости от функциональности станка могут использоваться ковкий чугун или шатуны из кованой стали.Первый использует компрессоры мощностью более 150 кВт, а второй — компрессоры мощностью менее 150 кВт.

6) Поршень

Поршень включает в себя основные компоненты поршневого компрессора, так как компрессор сжимает воздух. Он находится на конце штока поршня. Поршень действует как подвижный дефлектор в цилиндре возвратно-поступательного воздушного компрессора. Как работает компрессор, сильно зависит от поршня. Потому что в поршневом воздушном компрессоре сжатие воздуха происходит за счет поршня.

Выбор материала поршня основан на весе, прочности и совместимости с сжатым газом. Поршни обычно изготавливаются из легких материалов, таких как сталь с полым центром для снижения веса, чугун или алюминий.

Поршень передает энергию от картера к газу цилиндра компрессора, чтобы предотвратить утечку хладагента через зазоры. Эта часть поршневого компрессора отделяет его от стенки цилиндра через кольцо, которое называется поршневым кольцом. Поршень поршневого воздушного компрессора чаще всего изготавливается из чугуна или алюминия.Он движется вверх и вниз в цилиндре компрессора. Движение поршня вызывает всасывание и сжатие хладагента.

7) Поршневое кольцо

Поршневое кольцо поршневого компрессора работает как отдельный компонент между стенкой цилиндра и поршнем. Поршневое кольцо наматывается на поршень. Таким образом, когда поршень движется вверх и вниз в цилиндре, поршневое кольцо контактирует со стенкой цилиндра. Это сводит к минимуму утечку газа между стенкой цилиндра и поршнем.Поршневое кольцо изготовлено из более мягкого материала, чем стенка гильзы или стенка цилиндра. Он заменяется через регулярные интервалы технического обслуживания.

8) Крестовина

Крейцкопф преобразует вращательное движение шатуна в линейное колебательное движение приводного поршня. Эта возвратно-поступательная часть воздушного компрессора облегчает вставку поршня в цилиндр. Шток поршневого воздушного компрессора соединяет поршень с траверсой.При использовании крейцкопфа компрессор может использовать узкий поршень, что увеличивает длину хода и повышает эффективность.

9) Шток поршня

Он также входит в состав важных компонентов поршневого компрессора. Основная функция поршневого штока — соединение крейцкопфа с поршнем компрессора.

Преимущества и недостатки поршневых воздушных компрессоров
Преимущества Недостатки
Это дешево по сравнению с другими типами компрессоров. Эти машины имеют большой вес и большие размеры, что для них является большой проблемой.
Простота обслуживания. Имеет очень высокий уровень шума.
Идеально подходит для работы с высоким давлением. Температура сжатого воздуха на выходе очень высока.

Применения поршневого компрессора
  • Используется в холодильниках.
  • Эти компрессоры используются на газораспределительных установках.
  • Поршневые компрессоры используются на нефтеперерабатывающих заводах.
  • Используется на химических предприятиях.

Раздел часто задаваемых вопросов

Для чего используется поршневой компрессор?

Поршневой компрессор используется для увеличения давления воздуха или газа. Он использует поршень для процесса сжатия воздуха или газа. Эти компрессоры используются по-разному, но наиболее распространенные применения приведены ниже:

  1. Применение в холодильных системах
  2. Применение в химической, пищевой, нефтегазовой, нефтегазовой и многих других отраслях
  3. Эти компрессоры используются в газораспределительных установках
  4. Они также используются в двигателях различных транспортных средств

Какой тип поршневого компрессора?

Поршневые компрессоры бывают следующих основных типов:

  1. Компрессор одностороннего действия
  2. Компрессор двойного действия
  3. Одноступенчатый компрессор
  4. Многоступенчатый компрессор

В этой статье мы обсудим принцип работы поршневого компрессора и некоторые другие его аспекты.Итак, если вам нужна дополнительная помощь, не стесняйтесь и дайте мне знать свой вопрос. Я постараюсь дать правильный ответ.

Узнать больше:

  1. Какие бывают типы компрессоров?
  2. Как работает центробежный компрессор?

Основы поршневого компрессора

Поршневой компрессор — это объемная машина, в которой поршень используется для сжатия газа и подачи его под высоким давлением.

Часто они являются одними из самых важных и дорогих систем на производстве и заслуживают особого внимания. От этого типа оборудования зависят газопроводы, нефтехимические заводы, нефтеперерабатывающие заводы и многие другие отрасли промышленности.

Из-за множества факторов, включая, но не ограничиваясь, качеством исходной спецификации / дизайна, адекватностью методов технического обслуживания и эксплуатационными факторами, промышленные предприятия могут ожидать от своих собственных установок сильно различающихся затрат на жизненный цикл и надежности.

Различные компрессоры есть практически на каждом промышленном объекте. Типы сжатых газов включают следующие:

  • Воздух для сжатого инструмента и систем сжатого воздуха

  • Водород, кислород и др. Для химической обработки

  • Фракции легких углеводородов в переработке

  • Различные газы для хранения или передачи

  • Другие приложения

Существуют две основные классификации промышленных компрессоров: прерывистые (объемные), включая поршневые и роторные; и непрерывный поток, включая центробежный и осевой типы потока.

Поршневые компрессоры обычно используются там, где требуются высокие степени сжатия (отношение давления нагнетания к давлению всасывания) на ступень без высоких скоростей потока, а технологическая жидкость относительно сухая.

Компрессоры влажного газа обычно бывают центробежными. Для применений с высоким расходом и низкой степенью сжатия лучше всего подходят осевые компрессоры. Роторные типы в первую очередь используются в системах со сжатым воздухом, хотя другие типы компрессоров также используются в пневматических системах.

Базовая конструкция

Основные компоненты типичной поршневой компрессорной системы можно увидеть на рисунках 1 и 2. Следует отметить, что автор никогда не видел «типовой» компрессорной установки и признает существование многих исключений.

Цилиндры сжатия (рис. 1), также известные как ступени, которых в конкретной конструкции может быть от одной до шести или более, обеспечивают удержание технологического газа во время сжатия.

Поршень совершает возвратно-поступательное движение для сжатия газа.Устройства могут быть одностороннего или двойного действия. (В конструкции двойного действия сжатие происходит с обеих сторон поршня как при движении вперед, так и назад.)

Некоторые цилиндры двойного действия в системах высокого давления будут иметь поршневой шток с обеих сторон поршня, чтобы обеспечить равную площадь поверхности и уравновесить нагрузки. Тандемное расположение цилиндров помогает минимизировать динамические нагрузки за счет размещения цилиндров попарно, соединенных с общим коленчатым валом, так, чтобы движения поршней противодействовали друг другу.

Давление газа ограничено, а износ дорогих компонентов сведен к минимуму за счет использования одноразовых поршневых колец и направляющих лент соответственно. Они изготовлены из сравнительно мягких металлов по сравнению с металлами поршней и цилиндров / гильз или из таких материалов, как политетрафторэтилен (ПТФЭ).

Рисунок 2 A. Двухходовая рама HSE и ходовая часть

Рисунок 2 B. Двухходовая рама и ходовая часть HSE

Большинство конструкций оборудования включает блочные системы смазки с принудительной подачей; однако при нулевом допуске технологического процесса на унос масла используются конструкции без смазки.

Цилиндры для более крупных применений (типичное значение отсечки составляет 300 л.с.) оснащены каналами для охлаждающей жидкости для термосифонных или циркуляционных систем типа охлаждающей жидкости, тогда как некоторые небольшие домашние и производственные компрессоры обычно имеют воздушное охлаждение. Цилиндры большого диаметра обычно снабжены сменными гильзами, которые запрессовываются в отверстие и могут включать стопорный штифт.

Технологический газ втягивается в цилиндр, сжимается, удерживается и затем выпускается механическими клапанами, которые обычно работают автоматически за счет перепада давления.В зависимости от конструкции системы цилиндры могут иметь один или несколько всасывающих и нагнетательных клапанов.

Разгрузочные устройства и зазоры представляют собой специальные клапаны, которые регулируют процент полной нагрузки, которую несет компрессор при заданной скорости вращения его привода. Разгрузчики управляют работой всасывающих клапанов, позволяя газу рециркулировать.

Клапаны с зазором в кармане изменяют пространство головки блока цилиндров (зазор). Они могут быть фиксированного или переменного объема. Эти устройства выходят за рамки данной статьи.

Распорка (иногда называемая собачьей будкой) представляет собой конструктивный элемент, соединяющий раму компрессора с цилиндром. Следует избегать перемешивания жидкостей между цилиндром и распорной втулкой. Сальниковые кольца сдерживают давление газа внутри цилиндра и предотвращают попадание масла в цилиндр, вытирая масло со штока поршня по его ходу.

Через проставку обычно удаляется воздух из наиболее опасного материала в системе, которым часто является газ, сжатый в баллоне.Уплотнительные кольца предназначены для удержания газа внутри цилиндра, но при высоком давлении возможно, что часть сжатого газа выйдет за уплотнительные кольца.

Ходовая часть, размещенная в раме компрессора (рис. 2), состоит из крейцкопфа и шатуна, которые соединяют шток поршня с коленчатым валом, преобразуя его вращательное движение в возвратно-поступательное линейное движение.

Коленчатый вал оснащен противовесами для уравновешивания динамических сил, создаваемых движением тяжелых поршней.Он поддерживается в раме компрессора подшипниками скольжения на нескольких шейках. Также предусмотрен маховик для сохранения инерции вращения и обеспечения механического преимущества для ручного вращения узла.

Некоторые компрессоры смазывают ходовую часть своей рамы с помощью встроенного масляного насоса с приводом от вала, в то время как другие снабжены более обширными системами смазки, смонтированными на салазках. Все правильно спроектированные системы будут обеспечивать не только циркуляцию масла к критическим трибоповерхностям оборудования, но также контроль температуры смазочного материала, фильтрацию и некоторую контрольно-измерительную аппаратуру и резервирование.

Всасываемые газы обычно проходят через всасывающие сетчатые фильтры и сепараторы для удаления уносимых частиц, влаги и жидкой фазы технологической жидкости, которые могут вызвать серьезное повреждение клапанов компрессора и других критических компонентов и даже поставить под угрозу целостность цилиндра с катастрофическими последствиями.

Газ также может быть предварительно нагрет для перевода жидкого технологического газа в паровую фазу. Интеркулеры обеспечивают возможность отвода тепла от технологического газа между ступенями сжатия.(См. Следующий раздел: Термодинамический цикл.) Эти теплообменники могут быть частью системы (систем) охлаждения масла и / или цилиндра компрессора, или они могут быть подключены к системе охлаждающей воды установки.

На стороне нагнетания сосуды высокого давления служат гасителями пульсаций, обеспечивая емкость системы для выравнивания пульсаций потока и давления, соответствующих тактам сжатия поршня.

Обычно поршневые компрессоры представляют собой относительно низкоскоростные устройства и приводятся в действие прямым или ременным приводом от электродвигателя, с регулятором привода с регулируемой скоростью или без него.

Часто двигатель изготавливается как единое целое с компрессором, а вал двигателя и коленчатый вал компрессора представляют собой одно целое, что устраняет необходимость в муфте. Редукторы редукторного типа используются в различных установках.

Иногда, хотя и реже, они приводятся в действие паровыми турбинами или другими источниками энергии, такими как природный газ или дизельные двигатели. Общая конструкция системы и выбранный тип привода будут влиять на смазку этих периферийных систем.

Термодинамический цикл

Для понимания науки о поршневых компрессорах необходимо объяснение нескольких основных термодинамических принципов. Сжатие происходит внутри цилиндра в виде цикла из четырех частей, который происходит при каждом продвижении и отступлении поршня (два хода за цикл).

Четыре части цикла — это сжатие, нагнетание, расширение и впуск. Они показаны графически, причем давление в зависимости от объема отображается на так называемой диаграмме P-V (Рисунок 3).


Рисунок 3. Всасывание

По завершении предыдущего цикла поршень полностью перемещается в цилиндр в точке V1, объем которого заполнен технологическим газом при условиях всасывания (давление, P1 и температура, T1), а всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты. .

Это представлено точкой 1 (нулем) на диаграмме P-V. По мере продвижения поршня объем цилиндра уменьшается. Это вызывает повышение давления и температуры газа до тех пор, пока давление в цилиндре не достигнет давления в нагнетательном коллекторе.В это время начинают открываться нагнетательные клапаны, отмеченные на схеме точкой 2.

При открытии выпускных клапанов давление остается фиксированным на уровне P2 в течение оставшейся части рабочего хода, поскольку объем продолжает уменьшаться для нагнетательной части цикла. Поршень на мгновение останавливается в точке V2 перед изменением направления.

Обратите внимание, что остается некоторый минимальный объем, известный как объем зазора. Это пространство, остающееся внутри цилиндра, когда поршень находится в наиболее продвинутом положении во время своего хода.Некоторый минимальный зазор необходим для предотвращения контакта поршня с головкой, и изменение этого объема является основным параметром производительности компрессора. Цикл сейчас в точке 3.

Затем происходит расширение, когда небольшой объем газа в зазоре расширяется до давления чуть ниже давления всасывания, чему способствует закрытие выпускных клапанов и отступление поршня. Это пункт 4.

Когда достигается P1, впускные клапаны открываются, позволяя свежей заправке поступать в цилиндр для впуска и последней стадии цикла.Еще раз, давление остается постоянным при изменении объема. Это знаменует возврат к точке 1.

Понимание этого цикла является ключом к диагностике проблем компрессора, а также к пониманию эффективности компрессора, требований к мощности, работы клапана и т. Д. Эти знания можно получить, анализируя информацию о процессе и отслеживая влияние этих элементов на цикл.

Основы компрессоров

: поршневые — Air Compressor Works, Inc.

Поршневые компрессоры обычно называют поршневыми компрессорами. Вы видите их повсюду. В любом автомобильном магазине они есть на продажу, в Home Depot и Lowe’s они есть в проходе.

В предыдущем посте мы заявили, что поршневые компрессоры — это компрессоры прямого вытеснения, которые используют поршень в камере, называемой цилиндром, для уменьшения объема и увеличения давления. Затем они были разделены на двойного действия, одностороннего действия и диафрагму. Их называют «возвратно-поступательными», потому что поршень совершает возвратно-поступательное движение.Их также для краткости называют рецептами.

Двигатель в вашем автомобиле работает по тому же принципу, но наоборот. Сгорание газа толкает поршень, а не поршень толкает газ.

Поршневые компрессоры одностороннего действия

Это те, с которыми вы, вероятно, наиболее знакомы. Вот что они делают:


Есть впускной или всасывающий клапан и нагнетательный клапан. Оба являются односторонними клапанами, и оба подпружинены, поэтому для их открытия требуется определенное усилие.Впускной клапан только пропускает воздух в цилиндр, а выпускной клапан только выпускает воздух. Когда поршень движется вниз через цилиндр, воздух всасывается во впускной клапан. Когда поршень движется вверх через цилиндр, впускной клапан закрывается, а выпускной патрубок не открывается, пока не будет приложено определенное усилие. Это заставляет воздух задерживаться внутри, в то время как объем уменьшается, увеличивая давление. Когда давления достаточно, чтобы открыть выпускной клапан, воздух выходит под более высоким давлением.

Компрессоры одностороннего действия имеют клапаны только в верхней части цилиндра, поэтому на каждый оборот коленчатого вала приходится один цикл сжатия.

Это воздушные компрессоры, которые вы видите повсюду:

Одна из причин заключается в том, что они недорогие по сравнению с другими технологиями. Кроме того, они отлично подходят для кратковременных рабочих циклов. По сравнению с вращающимся винтом, они обычно требуют меньшего обслуживания и просты в обслуживании. Это делает их отличным выбором, когда вы используете сжатый воздух ниже 100 кубических футов в минуту, а вам нужно 40 фунтов на квадратный дюйм или более.

Поршневые компрессоры двухстороннего действия

Двойного действия

Рециркуляционные компрессоры аналогичны односторонним, но имеют впускной и выпускной клапаны с обеих сторон цилиндра. Это дает вам два цикла сжатия на каждый оборот коленчатого вала.

Поршневые компрессоры двойного действия — одни из самых эффективных компрессоров из когда-либо созданных, но они не так распространены, как раньше. Они все еще существуют, но очень большие. Редко можно увидеть машину ниже 100 л.с.Когда-то их называли землетрясениями, потому что находясь рядом с ними, вы чувствовали себя так, как будто попали в землетрясение. Если бы у компрессора не было правильного фундамента и виброизоляции, он мог бы снести здание, в котором он находился. Раньше они были рабочими лошадками на производственных предприятиях, но в последние 20-30 лет эту роль взял на себя винтовой винт. компрессоры.

Мембранные поршневые компрессоры

Мембранный компрессор аналогичен компрессору одностороннего действия.Разница в том, что вместо поршня, движущегося внутри цилиндра, поршень перемещает мембрану, которая сжимается и расширяется.

Говоря о сжатом воздухе, диафрагменные насосы занимают определенную нишу на рынке, поэтому вы не увидите многих. Однако эта технология очень популярна для других типов носителей.

Вы, наверное, видели где-то снаружи мембранный насос, перекачивающий воду.

Вернуться к поршневым компрессорам простого действия …… ..

Поскольку они являются наиболее распространенными в категории получателей, остальная часть этого сообщения в блоге будет о них.Часть материала применима к другим технологиям, а часть — нет.

Многоступенчатая

Часто реципиентные компрессоры имеют несколько ступеней. Не следует путать с несколькими цилиндрами. Компрессор может иметь несколько цилиндров, но только одноступенчатый. Многоступенчатый компрессор нагнетает воздух до одного давления, а затем использует другой цилиндр меньшего диаметра для перекачки до более высокого давления. Обычно воздух между ступенями охлаждается с помощью промежуточного охладителя.Этот интеркулер представляет собой ребристую трубку, которая проходит от одной головки к другой или от одной стороны головки к другой. Иногда можно увидеть полноценный теплообменник, похожий на радиатор.

Опять же, вы не можете сказать, сколько ступеней у компрессора, просто посчитав количество цилиндров. Компрессор может иметь 20 цилиндров и при этом иметь только одну ступень. Что делает его многоступенчатым, так это то, что он имеет цилиндры разного размера (внутренний диаметр). Если все цилиндры одинакового размера, то это одноступенчатый.

Так зачем мне одноступенчатый или двухступенчатый насос?

Не беспокойтесь о том, сколько ступеней у компрессора; просто посмотрите на давление, которое оно на вас оказывает. Производитель установит необходимое количество ступеней, чтобы получить желаемое давление. Не заходите в магазин компрессоров и не просите одноступенчатый или двухступенчатый компрессор — или какую-то конкретную ступень, если на то пошло. Скажите им, сколько фунтов на квадратный дюйм вам нужно (вместе с CFM, это другое обсуждение).

Двухступенчатый насос может достигать более высокого давления, чем одноступенчатый насос той же конструкции. Обычно для рекипов одностороннего действия максимальное давление для одной ступени составляет около 125 фунтов на квадратный дюйм. В двухступенчатом варианте вы можете получить давление до 175 фунтов на квадратный дюйм с насосом со смазкой разбрызгиванием или до 250 фунтов на квадратный дюйм с насосом со смазкой под давлением. Хотя некоторые специализированные двухступенчатые насосы могут развить давление до 580 фунтов на квадратный дюйм.

Большинству клиентов, которым нужен небольшой приемник одностороннего действия, обычно не требуется давление более 90 фунтов на квадратный дюйм, если только они не заправляют грузовые шины.При той же мощности одноступенчатый двигатель даст больше CFM, чем двухступенчатый. Тем не менее, большинство из тех, которые вы видите там, в промышленном диапазоне 5 л.с. и выше, будут двухступенчатыми. Для нас как дистрибьютора более экономично иметь на складе 2-ступенчатую, а разница в CFM минимальна. Покрываем все основания 2-ступенчатой. Для действительно маленьких компрессоров, ниже 5 л.с., вы почти всегда увидите одноступенчатые.

Смазка

Поршневые компрессоры с масляной смазкой на сегодняшний день являются наиболее распространенными в диапазоне 5–30 л.с.Мы более подробно рассмотрим назначение и преимущества смазки через неделю, но, если у вас нет применения медицинского воздуха и некоторых других специальных применений, масляная смазка, скорее всего, лучше для вас.

Есть компрессоры со смазкой разбрызгиванием и компрессоры со смазкой под давлением.

Компрессор со смазкой разбрызгиванием использует рукоять на конце шатуна. Когда коленчатый вал вращается, обычно между 400 и 1000 об / мин, рукоять разбрызгивается на масло, заставляя масло распределяться по нижнему концу насоса.Большинство из них смазаны разбрызгиванием. Это очень простой и эффективный метод смазки насоса. Он также недорог в производстве, что снижает первоначальную стоимость компрессора. Практически во всех случаях приемник со смазкой разбрызгиванием должен иметь рабочий цикл около 60%.

Компрессор со смазкой под давлением использует внутренний масляный насос для нагнетания масла по шатуну, чтобы обеспечить смазку основных частей насоса. Насосу для работы потребуется определенное давление масла.На насосе вы увидите манометр, показывающий давление масла. У некоторых есть масляный фильтр, а у некоторых нет. Однако если вы видите масляный фильтр или манометр на картере насоса, значит, вы имеете дело с насосом для смазки под давлением. Насос со смазкой под давлением также может использовать ковш для разбрызгивания масла. Насосы со смазкой под давлением иногда могут рассчитывать на 100% рабочий цикл (в зависимости от степени сжатия). Насосы со смазкой под давлением в среднем служат дольше и имеют более продолжительный рабочий цикл, чем насосы со смазкой разбрызгиванием.Однако обычно они стоят намного дороже. Вы получаете то, за что платите, поэтому вам придется сбалансировать начальную стоимость с надежностью и продолжительностью использования.

Рабочий цикл

Продолжительность включения — одно из самых важных соображений при покупке компрессора для вашего бизнеса, , но оно является одним из наиболее игнорируемых. Если компрессор предназначен для вашего дома или ваш бизнес почти не использует компрессор, рабочий цикл не имеет большого значения. Однако, если вы часто используете компрессор или компрессор важен для вашего бизнеса, рабочий цикл чрезвычайно важен.

Рабочий цикл компрессора — это процент времени, в течение которого компрессор работает с полной нагрузкой. Другой процент или время, когда он должен быть выключен или работать без нагрузки. Если у вас есть разбрызгивающий насос, рабочий цикл должен составлять около 60%. Это означает, что при 10-часовом рабочем дне компрессор должен работать около 6 часов и отключаться около 4 часов. Конечно, компрессор не будет работать 6 часов подряд, а будет отключаться четыре часа подряд. Компрессор будет включаться и выключаться в зависимости от потребности в воздухе.Это должно составлять в среднем около 60% времени работы.

Итак, теперь давайте посмотрим на рабочий цикл при выборе компрессора. Если вы планируете приобрести компрессор для своего бизнеса, вы будете использовать его весь день, и вам потребуется 15 кубических футов в минуту практически на весь день. Если вы смотрите на поршневой компрессор для разбрызгивания масла, вам нужно взять эти 15 кубических футов в минуту и ​​разделить на 40%. Это дает вам 25 кубических футов в минуту. Ваш типичный поршень мощностью 5 л.с. составляет около 18 кубических футов в минуту.

Если вы купили поршень 18CFM для смазки разбрызгиванием, исходя из того факта, что вам требовалось 15 куб. Фут / мин на весь день, вы сломали бы насос примерно через 6 месяцев, а то и через год.Вам нужен поршень мощностью 7,5 л.с., который составляет около 25 кубических футов в минуту. В качестве альтернативы вы можете приобрести винтовой винт мощностью 5 л.с. и расходом 20 кубических футов в минуту. У винтового шнека 100% -ный рабочий цикл, но на начальном этапе он будет стоить в несколько раз дороже. Вы также можете получить поршень 5 л.с. для смазки под давлением, который, скорее всего, справится с большим рабочим циклом.

Если вам просто нужен быстрый всплеск 15 куб. Однако, если вам нужен устойчивый поток в течение нескольких часов, вам необходимо учитывать рабочий цикл насоса.

Это распространенная ошибка, которую допускают многие компании. Ваша компрессорная компания должна быть обучена распознавать такую ​​ситуацию, поэтому для вашего бизнеса вам следует получить помощь от компрессорной компании с профессионально обученным торговым персоналом. В названии Home Depot есть слово «дом», и компрессоры там созданы для этого рынка. Вы часто увидите мелким шрифтом, что гарантия сокращается до 3 месяцев, если вы возьмете домашний компрессор и будете использовать его в своем бизнесе. Причина в рабочем цикле .

Я не выделяю Home Depot; то же самое и с их конкурентами. Нет ничего плохого в том, чтобы купить компрессор в большом магазине, если вы используете его дома — вам, вероятно, не понадобится промышленный компрессор для вашего гаража.

Компрессор «домашнего склада», вероятно, отлично подойдет для вашего дома. Однако в вашем бизнесе вам следует обратиться к профессионалам и позволить им правильно подобрать компрессор для вас.

На этом пока все по основам поршневого компрессора.В следующей статье мы рассмотрим винтовые компрессоры.

Поршневой компрессор

— обзор

Типы компрессоров

Как и гидравлические насосы, воздушные компрессоры можно разделить на устройства прямого вытеснения (где фиксированный объем воздуха подается при каждом обороте вала компрессора) и динамические устройства, такие как центробежные или осевые. воздуходувки. Подавляющее большинство воздушных компрессоров являются компрессорами объемного типа.

Компрессор выбирается по давлению, при котором он должен работать, и по объему подаваемого газа.Как объяснялось в предыдущем разделе, давление в ресивере обычно выше, чем требуется в рабочем положении, при этом используется местное регулирование давления. Давление на выходе компрессора (которое для практических целей будет таким же, как и в ресивере) называется рабочим давлением и используется для обозначения компрессора. Давление в рабочей точке, что неудивительно, называется рабочим давлением и используется для определения клапанов, приводов и других рабочих устройств.

Следует проявлять осторожность при указании объема газа, который компрессор должен подавать. Выражение 3.1 показывает, что объем данной массы газа сильно зависит от давления и температуры. Объем поставки компрессора определяется по газу при нормальных атмосферных условиях. Обычно используются два стандарта, известные как стандарт температуры и давления (STP), хотя для промышленных пользователей различия между ними невелики.

Нормальное техническое состояние:

P = 0.98 бар абс., ​​T = 20 ° C

и физическое нормальное состояние:

P = 1,01 бар абс., ​​T = 0 ° C

Также используется термин нормальная температура и давление (NTP).

Требуемый объем нагнетания компрессора (в M 3 мин −1 или фут 3 мин −1 , в зависимости от используемых единиц) можно рассчитать для приводов в различных рабочих положениях (при нормальном запасы безопасности для учета утечки), но необходимо позаботиться о том, чтобы этот общий объем был преобразован в состояние STP, прежде чем указывать требуемый объем подачи компрессора.

Объем подачи компрессора может быть указан в терминах его теоретического объема (рабочий объем, умноженный на скорость вращения) или эффективного объема, который включает потери. Соотношение этих двух объемов и есть КПД. Очевидно, что при выборе компрессора следует использовать эффективный объем (опять же, с запасом прочности на утечку). Требуемая мощность двигателя, приводящего в движение компрессор, зависит от рабочего давления и объема нагнетания и может быть определена из выражений 2.2 и 2.5. Необходимо сделать поправку на циклическое включение / выключение компрессора с двигателем, рассчитанным на работу под нагрузкой, а не усреднением за период времени.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом компрессоров, и их базовая форма с одним цилиндром показана на Рисунке 3.3. Когда поршень опускается во время хода впуска (рис. 3.3a), впускной клапан открывается, и воздух втягивается в цилиндр. Когда поршень проходит нижнюю часть хода, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается, позволяя вытеснять воздух по мере подъема поршня (Рисунок 3.3б).

Рисунок 3.3. Одноцилиндровый компрессор

Из рисунка 3.3 видно, что клапаны аналогичны клапанам в двигателе внутреннего сгорания. На практике используются подпружиненные клапаны, которые открываются и закрываются под действием проходящего через них давления воздуха. В одном из распространенных типов используется «перо» из пружинной стали, которое движется над впускным или выпускным отверстием, как показано на рисунке 3.3c.

Одноцилиндровый компрессор дает значительные импульсы давления на выпускном отверстии. В некоторой степени это можно преодолеть за счет использования большого ресивера, но чаще используется многоцилиндровый компрессор.Их обычно классифицируют как вертикальные или горизонтальные, расположенные в линию, а также на более компактные конструкции V, Y или W.

Компрессор, производящий один импульс воздуха за один ход поршня (для которого типичен пример на рис. 3.3), называется компрессором одностороннего действия. Более равномерная подача воздуха может быть получена за счет действия компрессора двойного действия, показанного на рис. 3.4, в котором используются два набора клапанов и крейцкопф для постоянного сохранения прямоугольности штока поршня. Компрессоры двойного действия можно найти во всех конфигурациях, описанных ранее.

Рисунок 3.4. Компрессор двойного действия

Описанные выше поршневые компрессоры позволяют перейти от атмосферного к требуемому давлению за одну операцию. Это называется одноступенчатым компрессором. Общий газовый закон (выражение 1.19) показал, что сжатие газа сопровождается значительным повышением температуры газа. Если давление на выходе компрессора одностороннего действия превышает примерно 5 бар, температура сжатого воздуха может подняться до более 200 ° C, и мощность двигателя, необходимая для приведения в действие компрессора, соответственно возрастет.

Для давлений выше нескольких бар гораздо экономичнее использовать многоступенчатый компрессор с охлаждением между ступенями. На рис. 3.5 показан пример. Поскольку охлаждение (осуществляемое устройством, называемым промежуточным охладителем) уменьшает объем газа, подлежащего сжатию на второй стадии, происходит значительная экономия энергии. Обычно используются две ступени для пневматического давления 10–15 бар, но доступны многоступенчатые компрессоры для давления примерно до 50 бар.

Рисунок 3.5. Двухступенчатый компрессор

Многоступенчатые компрессоры могут изготавливаться с многоцилиндровыми двигателями, как показано на рисунке 3.5 или, что более компактно, с одним цилиндром и поршнем двойного диаметра, как показано на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6. Комбинированный двухступенчатый компрессор

В стандартных поршневых компрессорах поршни контактируют с воздухом, что может привести к попаданию небольшого количества смазочного масла из стенок поршня в воздух.

Это очень небольшое загрязнение может быть нежелательным в пищевой и химической промышленности. На рис. 3.7 показан общий способ обеспечения абсолютно чистой подачи за счет установки гибкой диафрагмы между поршнем и воздухом.

Рисунок 3.7. Мембранный компрессор, используемый там, где воздух не должен быть загрязнен

Винтовые компрессоры

Поршневые компрессоры используются там, где требуется высокое давление (> 20 бар) и относительно небольшой объем (<10 000 м 3 ч -1 ), но они необходимы. относительно сложный с механической точки зрения, с множеством движущихся частей. Во многих случаях требуется только среднее давление (<10 бар) и средний расход (около 10 000 м 3 ч -1 ). Для этих применений роторные компрессоры имеют преимущество простоты, с меньшим количеством движущихся частей, вращающихся с постоянной скоростью, и стабильной подачей воздуха без импульсов давления.

Один роторный компрессор, известный как сухой винтовой компрессор, показан на рис. 3.8 и состоит из двух вращающихся винтов с минимальным (около 0,05 мм) зазором. Когда винты вращаются, воздух втягивается в корпус, удерживается между винтами и переносится к выпускному отверстию, где он подается постоянным безимпульсным потоком.

Рисунок 3.8. Сухой винтовой ротационный компрессор

Винты в этом компрессоре могут синхронизироваться с помощью внешних распределительных шестерен.В качестве альтернативы можно использовать один винт, а второй винт вращается за счет контакта с ведущим винтом. Этот подход требует распыления масляной смазки во входящий воздух для уменьшения трения между винтами и, следовательно, известен как мокрый роторный винтовой компрессор. Однако мокрая конструкция шнека, очевидно, приводит к загрязнению воздуха маслом, которое необходимо удалить с помощью более поздних маслоотделительных установок.

Ротационные компрессоры

Пластинчатый компрессор, показанный на Рисунке 3.9, работает по принципу, аналогичному гидравлическому лопастному насосу, описанному в главе 2, хотя воздушные компрессоры обычно больше по размеру, чем гидравлические насосы.Показана несбалансированная конструкция; Также могут быть построены сбалансированные версии. Лопатки могут быть вытеснены пружинами или, чаще, центробежной силой.

Рисунок 3.9. Пластинчатый компрессор

Одноступенчатый пластинчатый компрессор может подавать воздух под давлением до 3 бар, что намного ниже давления, чем у винтового или поршневого компрессора. Двухступенчатый пластинчатый компрессор с большими секциями низкого давления и меньшими секциями высокого давления, соединенными промежуточным охладителем, позволяет получить давление до 10 бар.

На рисунке 3.10 показан вариант лопастного компрессора, называемый жидкостным кольцевым компрессором. В устройстве используется множество лопастей, вращающихся внутри эксцентрикового корпуса, и в нем содержится жидкость (обычно вода), которая выбрасывается центробежной силой и образует жидкое кольцо, повторяющее контур корпуса, обеспечивая уплотнение без утечек и с минимальным трением. Скорость вращения должна быть высокой (обычно 3000 об / мин) для создания кольца. Давление подачи относительно низкое и составляет около 5 бар.

Рисунок 3.10. Компрессор с жидкостным кольцом

Лопастной компрессор, показанный на рис. 3.11 (часто называемый нагнетателем Рутса), часто используется, когда требуется компрессор прямого вытеснения с большим объемом подачи, но низким давлением (обычно 1-2 бара). Рабочее давление в основном ограничивается утечкой между роторами и корпусом. Для эффективной работы зазоры должны быть очень маленькими, а износ приводит к быстрому падению эффективности.

Рисунок 3.11. Лопастной компрессор

Динамические компрессоры

Большой объем воздуха (до 5000 м 3 мин −1 ) часто требуется для таких применений, как пневматическая транспортировка (где порошок переносится воздушным потоком), вентиляция или где сам по себе воздух является одним из компонентов процесса (например,г. воздух для горения для газовых / масляных горелок). Давление в этих приложениях низкое (самое большее несколько бар), и нет необходимости в компрессоре прямого вытеснения.

Воздух низкого давления большого объема обычно подается с помощью динамических компрессоров, известных как нагнетатели. Их можно разделить на центробежные и осевые, как показано на рисунке 3.12. Центробежные нагнетатели (рис. 3.12а) всасывают воздух, а затем выбрасывают его за счет центробежной силы. Требуется высокая скорость вращения вала, а отношение объема к входной мощности ниже, чем у компрессоров любого другого типа.

Рисунок 3.12. Компрессоры непрямого действия (нагнетатели)

Осевой компрессор состоит из набора вращающихся лопастей вентилятора, как показано на рисунке 3.12b. Они производят очень большие объемы воздуха, но при низком давлении (менее одного бара). В основном они используются для вентиляции, горения и технологического воздуха.

Выходные давления обоих типов динамических компрессоров могут быть увеличены с помощью многоступенчатых компрессоров с промежуточными охладителями между ступенями. Секции диффузора уменьшают скорость поступления воздуха на последующие ступени, тем самым преобразуя кинетическую энергию воздуха в энергию давления.

В поршневых компрессорах прямого вытеснения масло используется для смазки близко обработанных деталей и для поддержания воздушного уплотнения. В динамических компрессорах нет такой необходимости, и, следовательно, они обеспечивают очень чистый воздух.

Как работают поршневые компрессоры охлаждения и кондиционирования воздуха?

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры

— один из наиболее широко используемых типов компрессоров для систем охлаждения и кондиционирования воздуха. Поршневые компрессоры состоят из поршня и цилиндра, аналогичного автомобильному двигателю.В то время как двигатель вырабатывает мощность после потребления топлива, поршневой компрессор потребляет электричество для сжатия хладагента. Внутри цилиндра поршень совершает возвратно-поступательное движение, что обеспечивает сжатие хладагента внутри него.

Принцип работы поршневых компрессоров

Помимо поршневого и цилиндрового расположения, поршневой компрессор также состоит из коленчатого вала, шатуна и других небольших соединительных элементов. Коленчатый вал соединен с электродвигателем напрямую с помощью муфты или ремня и приводится в движение шкивом.Вращательное движение коленчатого вала преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня внутри цилиндра через шатун. Давайте посмотрим на различные ходы поршня внутри цилиндра (см. Рисунки ниже):

Работа поршневого компрессора

  1. Поршень в верхней мертвой точке (ВМТ) Положение:

Предположим, что первоначально поршень находится в верхнем положении внутри цилиндра; это положение называется верхней мертвой точкой (ВМТ) поршня.В этом положении уже сжатый хладагент выходит из выпускного клапана. Из верхней мертвой точки поршень начинает движение вниз. В этом случае нагнетательный клапан уже закрыт, а всасывающий клапан открывается из-за давления всасывания хладагента из всасывающего трубопровода. Хладагент из всасывающего трубопровода забирается внутрь цилиндра компрессора через всасывающий клапан. По мере того как поршень движется вниз, количество хладагента, попадающего в цилиндр, увеличивается.Когда поршень достигает крайнего нижнего положения, говорят, что он находится в положении нижней мертвой точки (НМТ). В этом положении максимальное количество хладагента всасывается цилиндром или компрессором.

  1. Поршень в нижней мертвой точке (НМТ) Положение:

В положении НМТ максимальное количество хладагента было забрано внутрь цилиндра из линии всасывания системы охлаждения или кондиционирования воздуха. Поршень теперь начинает двигаться вверх, из-за чего объем хладагента внутри цилиндра начинает уменьшаться, это означает, что хладагент начинает сжиматься, а его давление начинает расти.Всасывающий клапан закрывается из-за высокого давления хладагента внутри цилиндра. Из-за движения коленчатого вала поршень продолжает движение вверх и сжимает хладагент. Давление хладагента увеличивается по мере того, как он сжимается все больше и больше. В конце такта сжатия выпускной клапан открывается, и хладагент подается в нагнетательный трубопровод или трубопровод системы охлаждения или кондиционирования воздуха. Из-за вращательного движения коленчатого вала возвратно-поступательное движение поршня продолжается внутри цилиндра и, наконец, достигает положения ВМТ, где весь сжатый хладагент внутри цилиндра подается в нагнетательную линию, и выпускной клапан закрывается.С этого момента поршень снова начинает двигаться в положение НМТ, и работа компрессора продолжается.

При перемещении из НМТ в положение ВМТ поршень не касается цилиндра в верхнем положении, скорее, некоторый объем остается свободным между верхним положением поршня и цилиндром, этот объем называется объемом зазора. Такой зазор также присутствует в нижней позиции BDC.

Таким образом, поршень внутри цилиндра имеет два хода: ход всасывания и ход сжатия.За каждый оборот коленчатого вала производится один ход всасывания и один ход нагнетания поршня внутри цилиндра.

Изображение предоставлено

  1. https://www.tpub.com/content/doe/h2018v2/css/h2018v2_85.htm

  2. https://www.central-air-conditioner-and-refrigeration.com /Air_Conditioner_Compressors.html

Этот пост является частью серии: Холодильные компрессоры и компрессоры кондиционирования воздуха

Это серия статей, в которых описываются различия между холодильными компрессорами и воздушными компрессорами, типы холодильных компрессоров, принцип работы поршневые компрессоры и части поршневых компрессоров.

  1. Разница между холодильными компрессорами и воздушными компрессорами
  2. Типы холодильных компрессоров и компрессоров кондиционирования
  3. Принцип работы холодильных поршневых компрессоров
  4. Детали поршневого компрессора
  5. Степень сжатия, производительность и объемный КПД холодильного компрессора

Поршневой компрессор — PetroWiki

Поршневые компрессоры — это машины прямого вытеснения, в которых сжимающий и смещающий элемент представляет собой поршень, совершающий возвратно-поступательное движение внутри цилиндра.Обсуждение на этой странице поршневых компрессоров включает описание технологической конфигурации для многоступенчатых агрегатов, а также объяснение концепций:

  • Регулировка скорости
  • Дросселирование на входе
  • Переработка
  • Сброс давления
  • Продувка
  • Распорка для вентиляции и слива

Типы поршневых компрессоров

Есть два типа поршневых компрессоров:

  • Высокая скорость (отделяемая)
  • Низкая скорость (интегральная)

Категория высокой скорости также называется «отделяемой», а категория низкой скорости также называется «интегральной».”

Американский институт нефти (API) разработал два отраслевых стандарта: стандарт API 11P и стандарт API 618 , которые часто используются при проектировании и производстве поршневых компрессоров.

Компрессоры раздельные

Термин «отделяемые» используется потому, что эта категория поршневых компрессоров отделена от своего привода. Отдельный компрессор обычно приводится в движение двигателем или электродвигателем. Часто в компрессорной линии требуется редуктор.Рабочая скорость обычно составляет от 900 до 1800 об / мин.

Раздельные блоки монтируются на салазках и автономны. Они просты в установке, имеют относительно небольшую начальную стоимость, легко перемещаются на разные площадки и доступны в размерах, подходящих для полевых работ — как на суше, так и на море. Однако отдельные компрессоры имеют более высокие затраты на техническое обслуживание, чем встроенные компрессоры.

Рис. 1 представляет собой поперечное сечение типичного отделяемого компрессора. На рис. 2 показан отделяемый компрессорный агрегат с приводом от двигателя.

  • Рис. 1 — Поперечный разрез отделяемого компрессора (любезно предоставлено Dresser-Rand).

  • Рис. 2 — Съемный компрессорный агрегат двигателя (любезно предоставлен Dresser-Rand).

Компрессоры встраиваемые

Термин «интегрированный» используется потому, что силовые цилиндры, приводящие в действие компрессор, смонтированы как единое целое с рамой, содержащей цилиндры компрессора. Встроенные блоки работают со скоростью от 200 до 600 об / мин.Они обычно используются на газовых заводах и в трубопроводах, где важны топливная экономичность и долгий срок службы. Интегральные компрессоры могут комплектоваться от двух до десяти компрессорных цилиндров мощностью от 140 до 12 000 л.с.

Встроенные компрессоры обеспечивают высокий КПД в широком диапазоне рабочих условий и требуют меньшего обслуживания, чем отдельные блоки. Однако интегральные блоки, как правило, должны монтироваться на месте и требуют тяжелого фундамента и высокой степени подавления вибраций и пульсаций.У них самая высокая начальная стоимость установки.

Рис. 3 представляет собой поперечное сечение типичного встроенного компрессора. На рис. 4 показан интегрированный компрессорный агрегат.

  • Рис. 3 — Поперечное сечение встроенного компрессора (любезно предоставлено Dresser-Rand).

  • Рис. 4 — Встроенный поршневой компрессорный агрегат (любезно предоставлен Dresser-Rand).

Основные компоненты

Поршневые компрессоры

доступны в различных исполнениях и компоновках.Основные компоненты типичного поршневого компрессора показаны на Рис. 5 .

  • Рис. 5 — Компоненты поршневого компрессора (любезно предоставлены Dresser-Rand).

Рама

Рама представляет собой тяжелый прочный корпус, содержащий все вращающиеся части и на котором установлены цилиндр и направляющая крейцкопфа. Производители компрессоров оценивают рамы по максимальной продолжительной мощности и нагрузке на раму (см. Раздел «Нагрузка на штангу» ниже).

Раздельные компрессоры обычно располагаются в уравновешенно-оппозитной конфигурации, характеризующейся соседней парой ходов кривошипа, которые сдвинуты по фазе на 180 градусов и разделены только перемычкой кривошипа. Кривошипы расположены так, что движение каждого поршня уравновешивается движением встречного поршня.

Встроенные компрессоры обычно имеют силовые цилиндры компрессора и двигателя, установленные на одной раме и приводимые в движение одним коленчатым валом. Цилиндры в встроенных компрессорах обычно располагаются только на одной стороне рамы (т.е.е., не уравновешено-противопоставлено).

Цилиндр

Цилиндр — это сосуд высокого давления, в котором находится газ в цикле сжатия. Цилиндры одностороннего действия сжимают газ только в одном направлении движения поршня. Они могут быть головными или кривошипными. Цилиндры двустороннего действия сжимают газ в обоих направлениях хода поршня (см. Рис. 6 ). В большинстве поршневых компрессоров используются цилиндры двустороннего действия.

  • Рис. 6 — Цилиндры двустороннего действия (любезно предоставлены Dresser-Rand).

Выбор материала баллона определяется рабочим давлением. Чугун обычно используется для давлений до 1000 фунтов на квадратный дюйм. Чугун с шаровидным графитом используется для давления до 1500 фунтов на квадратный дюйм. Литая сталь обычно используется для давлений от 1500 до 2500 фунтов на квадратный дюйм. Кованая сталь выбрана для рабочих давлений в цилиндрах более 2500 фунтов на квадратный дюйм.

Максимально допустимое рабочее давление (МДРД) баллона должно быть как минимум на 10% выше расчетного давления нагнетания (минимум 25 фунтов на кв. Дюйм).Дополнительное номинальное давление позволяет установить датчик безопасности высокого давления (PSH) выше расчетного давления нагнетания, а для предохранительного клапана (PSV) — установить давление выше PSH.

Износостойкость трущихся деталей (поршневые кольца и отверстие цилиндра, шток поршня, уплотнительные кольца и т. Д.) Также является критерием выбора материалов. Цилиндры изнашиваются в месте контакта с поршневыми кольцами. При горизонтальном расположении из-за веса поршня наибольший износ цилиндра приходится на днище.Термопластические кольца и направляющие ленты используются в большинстве поршневых компрессоров для уменьшения такого износа.

Цилиндры часто поставляются с гильзами для снижения затрат на ремонт. Вкладыши прижимаются или усаживаются на месте, чтобы гарантировать, что они не соскользнут. Замена гильзы цилиндра намного дешевле, чем замена всего цилиндра. Кроме того, производительность можно отрегулировать в соответствии с новыми требованиями, изменив внутренний диаметр гильзы. Однако гильзы цилиндра увеличивают зазор между клапаном и поршнем, снижают эффективность охлаждения рубашки и уменьшают производительность компрессора от заданного диаметра.

Распорка

Распорка обеспечивает разделение цилиндра компрессора и корпуса компрессора. На рис. 7 показаны распорные детали стандарта API 11P и стандарта API 618. Распорки могут быть одно- или двухкамерными. В однокамерной конструкции пространство между набивкой цилиндра и диафрагмой увеличено, так что никакая часть штока не входит как в картер, так и в сальник цилиндра.Масло перемещается между цилиндром и картером. Если загрязнение масла вызывает беспокойство, может быть предусмотрен маслоотражатель для предотвращения попадания смазочного масла в корпус компрессора. Для работы в токсичных условиях может использоваться двухкамерная конструкция. Никакая часть штока не входит ни в картер, ни в отсек, примыкающий к газовому баллону.

  • Рис. 7 — Распорка с двумя отсеками, показывающая расположение уплотнения и буферного газа (любезно предоставлено Dresser-Rand).

Из корпуса сальника следует сбрасывать воздух в систему всасывания первой ступени или в систему отвода газа.Распорки содержат вентиляционное отверстие для отвода дополнительного технологического газа, вытекающего из набивки. Мембрана и набивка предназначены для предотвращения попадания газа в картер. Эффективная вентиляция необходима для того, чтобы технологический газ не загрязнял картерное масло.

Каждый компрессор должен быть оборудован отдельной системой вентиляции и слива для проставок и набивки. Промежуточная вставка и вентиляционные отверстия уплотнения должны быть подключены к открытой вентиляционной системе, которая заканчивается снаружи и над корпусом компрессора на расстоянии не менее 25 футов по горизонтали от выхлопа двигателя.Слив с дистанционной вставкой следует направить в отдельный отстойник, который можно слить вручную. Отстойник должен выходить наружу и над корпусом компрессора. Смазочное масло из поддона может быть смешано с сырой нефтью или, при определенных обстоятельствах, должно быть отправлено на утилизацию или переработку.

Коленчатый вал

Коленчатый вал вращается вокруг оси рамы и приводит в движение шатун, шток поршня и поршень (см. Рис. 8 ).

  • Шатун соединяет коленчатый вал со штифтом крейцкопфа
  • Крейцкопф преобразует вращательное движение шатуна в линейное колебательное движение, которое приводит в движение поршень
  • Шток поршня соединяет крейцкопф с поршнем.

  • Рис. 8 — Коленчатый вал в сборе (любезно предоставлено Dresser-Rand).

Поршень

Поршень расположен на конце штока поршня и действует как подвижный барьер в цилиндре компрессора. Выбор материала зависит от прочности, веса и совместимости с сжимаемым газом. Поршень обычно изготавливается из легкого материала, например алюминия, чугуна или стали с полым центром для уменьшения веса.На поршни часто устанавливаются термопластичные износостойкие ленты (или направляющие) для увеличения срока службы колец и снижения риска контакта поршня с цилиндром. Чугун обычно обеспечивает удовлетворительно низкие характеристики трения, устраняя необходимость в отдельных изнашиваемых лентах.

Износостойкие ленты распределяют вес поршня по нижней части цилиндра или стенки гильзы. Поршневые кольца сводят к минимуму утечку газа между поршнем и цилиндром или отверстием гильзы. Поршневые кольца изготовлены из более мягкого материала, чем стенка цилиндра или гильзы, и заменяются через регулярные интервалы технического обслуживания.Когда поршень проходит через питающее отверстие лубрикатора в стенке цилиндра, поршневое кольцо собирает масло и распределяет его по длине хода.

Подшипники

Подшипники, расположенные по всей раме компрессора, обеспечивают правильное радиальное и осевое расположение компонентов компрессора. Коренные подшипники установлены в раме для правильной установки коленчатого вала. Подшипники коленвала расположены между коленчатым валом и каждым шатуном. Подшипники пальца запястья расположены между каждым шатуном и пальцем крейцкопфа.Подшипники крейцкопфа расположены вверху и внизу каждой крейцкопфа.

Большинство подшипников в поршневых компрессорах представляют собой подшипники с гидродинамической смазкой. Масло под давлением подается к каждому подшипнику через канавки для подачи масла на опорной поверхности. Размер канавок обеспечивает достаточный поток масла и предотвращает перегрев.

Набивка штока поршня обеспечивает динамическое уплотнение между цилиндром и штоком поршня. Набивка состоит из ряда неметаллических колец, установленных в корпусе и прикрученных к цилиндру.Набивочные кольца работают попарно и предназначены для автоматической компенсации износа. Поскольку каждая пара колец выдерживает ограниченный перепад давления, требуется несколько пар в зависимости от давления, необходимого для применения. Для безопасного удаления утечки газа через набивку вентиляционное отверстие обычно располагается между двумя узлами наружного кольца (см. Раздел «Дистанционная вставка» выше).

Дополнительные присоединения к набивке могут потребоваться для:

  • Охлаждающая вода
  • Смазочное масло
  • Продувка азотом
  • Вентиляция
  • Измерение температуры

Смазка должна быть тщательно отфильтрована, чтобы избежать повреждений, которые могут возникнуть в результате попадания мелких твердых частиц в корпус.Смазочное масло обычно впрыскивается во второй узел кольца, при этом давление перемещает масло по валу.

Клапаны компрессора

Основная функция клапанов компрессора — разрешать поток газа в желаемом направлении и блокировать весь поток в противоположном (нежелательном) направлении. Каждый рабочий конец цилиндра компрессора должен иметь два набора клапанов. Комплект впускных (всасывающих) клапанов пропускает газ в баллон. Комплект нагнетательных клапанов предназначен для откачивания сжатого газа из баллона.Производитель компрессора обычно указывает тип и размер клапана.

Пластинчатые клапаны, состоящие из колец, соединенных перемычками в единую пластину, являются распространенным типом клапанов. В зависимости от материала уплотнительной пластины пластинчатые клапаны способны выдерживать давление до 15 000 фунтов на квадратный дюйм, перепад давления до 10 000 фунтов на квадратный дюйм, скорость до 2000 об / мин и температуру до 500 ° F. Пластинчатые клапаны плохо работают в присутствии жидкостей.

Клапаны с концентрическим кольцом способны выдерживать давление до 15 000 фунтов на квадратный дюйм, перепад давления до 10 000 фунтов на квадратный дюйм, скорость до 2000 об / мин и температуру до 500 ° F.К преимуществам клапанов с концентрическими кольцами можно отнести:

  • Средняя стоимость запчастей
  • Низкая стоимость ремонта
  • Способность работать с жидкостями лучше, чем пластинчатые клапаны.

Тарельчатые клапаны обычно обеспечивают производительность, превосходящую как пластинчатые, так и концентрические кольцевые клапаны. В тарельчатом стиле используются отдельные круглые тарелки для упора в отверстия в седле клапана. Этот тип клапана обеспечивает высокий подъем и низкий перепад давления, что приводит к более высокой топливной эффективности. Тарельчатые клапаны широко используются на объектах трубопроводов, подготовки газа и переработки.Металлические тарелки хорошо подходят:

  • Давление до 3000 фунтов на кв. Дюйм
  • Дифференциальное давление до 1400 фунтов на кв. Дюйм
  • Скорость до 450 об / мин
  • Температуры до 500 ° F

Тарелки из термопласта могут применяться в следующих областях:

  • Давление до 3000 фунтов на кв. Дюйм
  • Дифференциальное давление до 1500 фунтов на кв. Дюйм
  • Скорость до 720 об / мин
  • Температура до 400 ° F

Большинство компрессоров имеют клапаны, установленные в цилиндрах.Относительно новая концепция дизайна помещает клапаны в поршень. Конструкция «клапан в поршне» ( Рис. 9 ) работает с низкими скоростями клапана и обеспечивает более длительный срок службы и сокращение времени обслуживания.

  • Рис. 9 — Конструкция «клапан в поршне» (любезно предоставлена ​​Dresser-Rand).

Производительность компрессора

Производительность и мощность компрессора зависят от рабочего объема поршня и зазора в цилиндре. Пропускная способность данного цилиндра является функцией рабочего объема поршня и объемного КПД.Объемный КПД зависит от зазора цилиндра, степени сжатия и свойств сжимаемого газа. Производительность компрессора можно рассчитать с помощью любого из следующих трех уравнений.

……………. (1)

……………. (2)

и

……………. (3)

где

q a = пропускная способность цилиндра при фактических условиях всасывания, Асф / мин,
E v = объемный КПД,
PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
q g = впускная способность цилиндра, ст. Куб. Футов / мин,
и
Q г = входная емкость цилиндра, млн.ст.фут / д.

Рабочий объем поршня

Рабочий объем поршня определяется как фактический объем цилиндра, перемещаемый поршнем за единицу времени. Смещение обычно выражается в фактических кубических футах в минуту (акф / мин). Расчет рабочего объема поршня — простая процедура, которая зависит от типа конфигурации компрессора. Цилиндры одностороннего действия могут иметь смещение головки или коленчатого вала. Ур. 4 и 5 используются для расчета рабочего объема цилиндров одностороннего действия.Уравнение 4 для смещения головной части и уравнения. 5 — смещение кривошипа.

……………. (4)

……………. (5)

где

PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
S = ход, дюйм,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
d c = диаметр цилиндра, дюйм.,
d r = диаметр стержня, дюйм.

Рабочий объем цилиндра двойного действия рассчитывается с помощью формулы Eq. 6 .

……………. (6)

где

PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
S = ход, дюйм,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
d c = диаметр цилиндра, дюйм.,
и
d r = диаметр стержня, дюйм.

Методы, используемые для изменения рабочего объема поршня, включают изменение скорости компрессора, снятие или отключение всасывающих клапанов в цилиндре двойного действия и изменение диаметра гильзы цилиндра и поршня.

Разгрузка с одного конца может значительно снизить производительность цилиндра двустороннего действия. Лучший способ разгрузить баллон — отключить или снять всасывающие клапаны с одного конца, чтобы предотвратить сжатие газа на этом конце.В зависимости от частоты разгрузки и молекулярной массы газа разгрузчик с отверстием или пробкой является следующим лучшим методом разгрузки баллона. Пончик заменяет один всасывающий клапан из трех или более клапанов на угол, и для каждого конца цилиндра требуется только одно разгрузочное устройство. В клапанах с концентрическими кольцами можно разместить разгрузочную пробку в центре всасывающего клапана для разгрузки. В зависимости от молекулярной массы газа разгрузочные устройства с портами и пробками снижают BHP / MMscf / D и значительно повышают надежность системы разгрузки.

Если всасывающий клапан удерживается открытым с помощью пальцевых депрессоров во время такта сжатия, газ будет течь через открытый клапан обратно в канал всасываемого газа, и газ не будет выходить из конца цилиндра, содержащего ненагруженный всасывающий клапан. Деактивация клапанов может выполняться вручную, когда компрессор выключен, или с помощью устройства разгрузки клапана или подъемника во время работы компрессора. Управление разгрузчиком клапана может быть ручным или автоматическим с помощью диафрагмы, которая разгружает компрессор с помощью датчика давления всасывания.Мембранные приводы более надежны, чем ручные подъемники или разгрузчики.

Разгрузка обоих концов одного и того же цилиндра может вызвать перегрев цилиндра; таким образом, лучше всего разгружать только один конец цилиндра компрессора двойного действия. В большинстве случаев предпочтительно снимать всасывающий клапан при разгрузке головной части цилиндра, чтобы обеспечить изменение нагрузки на штоки. (См. Раздел «Нагрузка на штангу» ниже)

Клиренс

Свободный объем — это пространство, остающееся в цилиндре компрессора в конце хода.Зазор состоит из пространств в углублениях клапана и пространства между поршнем и концом цилиндра. По завершении каждого такта сжатия сжатый газ, захваченный в зазоре, расширяется по направлению к поршню и увеличивает силу обратного хода. Рис. 10 — диаграмма зависимости давления от объема ( P-V ), иллюстрирующая влияние зазора.

  • Рис. 10 — Поршневой компрессор на схеме PV (любезно предоставлено Dresser-Rand).

Расширение газа, захваченного в зазоре, происходит до того, как всасывающий клапан откроется для впуска нового газа в цилиндр. В результате часть смещения поршня происходит до открытия всасывающего клапана. Процесс сжатия в поршневых компрессорах почти изоэнтропичен, поэтому энергия, необходимая для сжатия газа в зазоре, восстанавливается, когда газ расширяется в конце такта сжатия. По этой причине изменение зазора не влияет на мощность компрессора.

Зазорный объем выражается в процентах от рабочего объема поршня с использованием одного из следующих зависимых от конфигурации уравнений:

  • Цилиндр одностороннего действия (зазор между головкой) [ Ур. 7 ]
  • Цилиндр одностороннего действия (зазор коленчатого вала) [ Ур. 8 ]
  • Цилиндр двойного действия (зазор между головкой и шатуном) [ Ур. 9 ]

……………. (7)

……………. (8)

……………. (9)

где

% С = зазор цилиндра,%,
C HE = зазор перед головкой, дюйм 3 ,
C CE = коленчатый зазор, дюйм 3 ,
d c = внутренний диаметр цилиндра, дюйм.,
d r = диаметр стержня, дюйм.,
S = длина хода, дюймы
Приложение

Зазор может быть добавлен к цилиндру как:

  • Карманы фиксированного объема
  • Карманы с переменным зазором
  • Хомуты с разделительными клапанами
Карманы с фиксированным объемом

Зазор фиксированного объема обычно представляет собой баллон с объемом, постоянно прикрепленный к баллону.Постоянный объем также может быть добавлен за счет заглушки бокового прохода, состоящей из фланца с заглушкой переменной длины, вставленной в проход, встроенный в боковую часть цилиндра. Карман с фиксированным объемом может быть постоянно открытым или может управляться как открытый или закрытый. Управление может осуществляться ручным маховиком или автоматическим приводом. Управление приводом позволяет открывать или закрывать зазорный карман снаружи цилиндра во время работы компрессора.

Карманы с переменным зазором

Карманы с переменным зазором позволяют добавлять переменный зазор к цилиндру и могут быть прикреплены либо к головке, либо к стороне кривошипа цилиндра.Чаще всего к головке прикрепляются карманы с переменным зазором, как показано на Рис. 11 .

  • Рис. 11 — Карман с ручным регулированием объема (любезно предоставлен Dresser-Rand).

Хомуты распределительные

Чрезмерный зазор в цилиндре компрессора может вызвать захлопывание выпускных клапанов. Если имеется слишком большой зазор, выпуск газа не будет. Может произойти быстрый перегрев из-за того, что в цилиндр не попадает холодный всасываемый газ.

Объемный КПД

Объемный КПД — это отношение фактического объема газа (Асф / мин), втянутого в цилиндр, к рабочему объему поршня (куб. Фут / мин). Это отношение меньше единицы из-за трех фундаментальных эффектов. Сначала газ нагревается при поступлении в баллон. Во-вторых, утечка через клапаны и поршневые кольца. И, в-третьих, происходит повторное расширение газа, захваченного в зазоре от предыдущего хода. Из этих трех повторное расширение, безусловно, оказывает наибольшее влияние на объемный КПД.

Производители компрессоров не достигли консенсуса по подходящему методу расчета, потому что измерение этих эффектов чрезвычайно сложно. Признавая это, следующее приближенное уравнение можно использовать для оценки объемной эффективности.

……………. (10)

где

Степень сжатия Коэффициент сжимаемости на входе Коэффициент сжимаемости нагнетания
E v = объемный КПД,
R =,
С = зазор цилиндра,% от рабочего объема поршня,
Z s =,
Z d =,
d r = диаметр стержня, дюйм.,
к = отношение удельной теплоемкости, C p / C v ,
л = проскальзывание газа мимо поршневых колец,% (1% для быстроразъемных, 5% для несмазанных компрессоров и 4% для пропановых),
и
96 = — поправка на потери из-за перепада давления в клапанах.

Нагрузка на штангу

Нагрузки на шток состоят из газовых нагрузок, вызванных давлением и инерционными нагрузками, которые возникают в результате ускорения и замедления поршня, штока поршня, крейцкопфа и примерно одной трети веса шатуна. Производители указывают максимальную нагрузку на шток для защиты компрессора, поскольку перегрузка штоков может серьезно повредить компрессор. Нагрузки необходимо оценивать для нормальных условий эксплуатации, а также для условий сбоя. Нагрузку на шток необходимо проверять при минимальном давлении всасывания и давлении предохранительного клапана, чтобы обеспечить достаточный запас прочности.

Реверс нагрузки на штангу должен быть достаточной величины для обеспечения смазки втулки пальца крейцкопфа. Втулки смазываются за счет перекачивающего действия открытия и закрытия зазора подшипника, которое происходит при изменении нагрузки на шток с растяжения на сжатие. Работа без переворота штоков также может серьезно повредить компрессор.

Нагрузки на штанги для различных конфигураций компрессора рассчитываются по следующим уравнениям:

  • Цилиндр одностороннего действия (головка)
  • Цилиндр одностороннего действия (со стороны кривошипа)
  • Цилиндр двустороннего действия
Цилиндр одностороннего действия (головка)

……………. (11)

……………. (12)

RL c = нагрузка на шток при сжатии, фунт-сила,
RL т = нагрузка на шток при растяжении, фунт-сила,
a p = Площадь поперечного сечения поршня, дюймы 2 ,
a r = площадь поперечного сечения стержня, дюйм. 2 , г.
P d = давление нагнетания, фунт / кв. Дюйм,
P s = давление всасывания, фунт / кв. Дюйм,
и
P u = Давление в ненагруженном конце, фунт / кв.
Цилиндр одностороннего действия (со стороны кривошипа)

……………. (13)

……………. (14)

RL c = нагрузка на шток при сжатии, фунт-сила,
RL т = нагрузка на шток при растяжении, фунт-сила,
a p = Площадь поперечного сечения поршня, дюймы 2 ,
a r = площадь поперечного сечения стержня, дюйм. 2 , г.
P d = давление нагнетания, фунт / кв. Дюйм,
P s = давление всасывания, фунт / кв. Дюйм,
и
P u = Давление в ненагруженном конце, фунт / кв.
Цилиндр двустороннего действия

……………. (15)

……………. (16)

RL c = нагрузка на шток при сжатии, фунт-сила,
RL т = нагрузка на шток при растяжении, фунт-сила,
a p = Площадь поперечного сечения поршня, дюймы 2 ,
a r = площадь поперечного сечения стержня, дюйм. 2 , г.
P d = давление нагнетания, фунт / кв. Дюйм,
P s = давление всасывания, фунт / кв. Дюйм,
и
P u = Давление в ненагруженном конце, фунт / кв.

Прочие факторы производительности

Дополнительные соображения производительности включают:

  • Давление всасывания .При постоянном давлении нагнетания и степени сжатия более 2,0 степень сжатия уменьшается по мере увеличения давления всасывания. Уменьшение степени сжатия снижает потребность в мощности на единицу потока. Однако емкость цилиндра увеличивается с увеличением давления всасывания более быстрыми темпами, что приводит к общему увеличению мощности. Чтобы избежать перегрузки водителя, необходимо добавить дополнительный зазор, чтобы уменьшить объем цилиндра.
  • Температура всасывания . Объем цилиндра обратно пропорционален абсолютной температуре всасывания.При понижении температуры цилиндр заполняется более стандартными кубическими футами. Таким образом, снижение температуры всасывания на 10 ° F увеличивает массовый расход компрессора почти на 2%. Предварительное охлаждение газа может быть эффективным способом увеличения объема баллона.
  • Давление нагнетания . Изменения давления нагнетания мало влияют на емкость цилиндра. Объемный КПД немного зависит от степени сжатия, а требуемая мощность прямо пропорциональна изменению степени сжатия.
  • Коэффициент удельной теплоемкости (k) .Увеличение значения k приводит к увеличению объемного КПД, как определено уравнением . 10 . Таким образом, данный цилиндр компрессора имеет более высокую фактическую производительность при сжатии природного газа ( k = 1,25) по сравнению с его производительностью при сжатии пропана ( k = 1,15). Более высокая производительность при сжатии природного газа по сравнению с пропаном также приводит к большему потреблению энергии.
  • Скорость . Объем цилиндра прямо пропорционален скорости компрессора.Обычной практикой является регулировка скорости компрессора (в разумных пределах) для поддержания желаемого давления всасывания. Снижение скорости водителя снижает расход топлива и эксплуатационные расходы.

Карты производительности

Карты производительности могут быть разработаны для конкретного компрессора с постоянными базовыми условиями. Рис. 12 показывает, что по мере увеличения давления всасывания увеличивается и расход на входе, и мощность при постоянном давлении и температуре нагнетания. При очень низких соотношениях мощность может фактически уменьшаться с увеличением давления всасывания.

  • Рис. 12 — Схема поршневого компрессора с восемью ступенями разгрузки (любезно предоставлено Dresser-Rand).

Технологическая установка

Компрессор является неотъемлемой частью полной компрессорной системы. Рис. 13 — это типичная технологическая схема установки поршневого компрессора.

  • Рис. 13 — Технологическая схема компрессора со встроенным (пульсационная емкость) сепаратором (любезно предоставлено Dresser-Rand).

Обратный клапан

Давление на всасывании компрессора уменьшается по мере уменьшения расхода до тех пор, пока газ не расширится, чтобы удовлетворить расход, необходимый для цилиндра. Увеличение степени сжатия, вызванное снижением давления всасывания, приводит к увеличению температуры нагнетания. Таким образом, рециркуляционный клапан в системе должен быть настроен так, чтобы низкое давление всасывания не приводило к чрезмерной температуре нагнетания. Кроме того, пределы нагрузки на шток могут определять минимально допустимое давление всасывания для компрессорной установки.По возможности, рециркуляционный клапан должен располагаться после газоохладителей.

Клапан продувки

Клапан продувки сбрасывает остаточное давление, когда компрессор отключен для обслуживания. Управление клапаном обычно автоматическое, но иногда оно выполняется вручную на некоторых небольших береговых компрессорных установках.

Всасывающий скруббер

Попадание жидкости в компрессор через входящий поток газа может вызвать повреждение внутренних компонентов компрессора. По этой причине требуется всасывающий скруббер подходящего размера с приспособлениями для слива.Скруббер может быть частью системы контроля пульсации при правильном планировании (см. Раздел «Пульсация» ниже). Если входящий поток близок к насыщению, рекомендуются горизонтально ориентированные цилиндры и нагнетательные сопла с нижним подключением.

Клапаны сбросные

Клапаны сброса давления, установленные с запасом на 10% выше давления нагнетания наивысшей ступени или минимум на 15–25 фунтов на кв. Дюйм, обеспечивают защиту трубопроводов и охладителей от статического давления. Настройка предохранительного клапана никогда не должна превышать максимально допустимое рабочее давление баллона (см. Раздел о баллонах выше).Следует проявлять осторожность, чтобы гарантировать, что все газовые трубопроводы на стороне всасывания, баллоны и предохранительные клапаны рассчитаны на расчетное давление в системах охлаждения с замкнутым контуром или при низких температурах газа.

Пульсация

Поток газа через поршневой компрессор по своей природе вызывает пульсацию, потому что всасывающий и нагнетательный клапаны не открываются на протяжении всего такта сжатия. Демпфирование пульсаций необходимо для создания более равномерного потока через компрессор, чтобы гарантировать равномерную нагрузку и снизить уровни вибрации трубопроводов.

Устройства контроля пульсации

Если могут быть предусмотрены длинные прямые участки трубопровода того же диаметра, что и соединение трубопровода цилиндра компрессора, а мощность ступени меньше 150 л.с., отдельные баллоны для объема или резервуары для пульсации могут не потребоваться. В большинстве случаев объемные баллоны или пульсационные сосуды с внутренними перегородками и / или дроссельными трубками следует размещать как можно ближе к баллону для обеспечения оптимальной надежности клапана. Добавление отверстий в ключевых местах трубопровода также может уменьшить пульсации трубопровода.Доступно несколько различных формул определения размера бутылок. Типичные размеры бутылок в пять-десять раз превышают рабочий объем цилиндра.

Пульсационный дизайн

Цифровой анализ пульсации трубопроводов — это относительно недорогой метод, позволяющий гарантировать, что система трубопроводов рассчитана на приемлемые уровни пульсации (обычно от 2 до 7% от пика до пика). В схеме трубопроводной системы должны быть указаны места и объемы выбивных барабанов, бутылок, охладителей и предохранительных клапанов. Анализ должен включать первый основной резервуар или объем до и после компрессора.Следует проанализировать рабочие условия двойного и одностороннего действия (если применимо).

Учет вибрации

Неуравновешенность вращающихся элементов компрессора вызывает механическую вибрацию. Противовесы на коленчатом валу и расположение цилиндров попарно с обеих сторон коленчатого вала (на общем виде) могут минимизировать, но не устранить дисбаланс. Таким образом, всегда будут механические вибраторы, которые необходимо учитывать при проектировании фундамента.

Вибрация трубопровода

Трубопровод технологического газа компрессора должен быть правильно спроектирован и установлен, чтобы избежать проблем, связанных с чрезмерной вибрацией.Важно, чтобы собственная частота всех участков трубы была больше, чем частота пульсаций компрессора. Частота пульсации компрессора рассчитывается по формуле Eq. 17 .

……………. (17)

где

Коэффициент цилиндра
f p = частота пульсации компрессора, циклов / сек,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
n =,
= 1 для цилиндра одностороннего действия
и
= 2 (для цилиндра двустороннего действия).

Трубопровод должен быть надежно связан с использованием коротких участков трубы неодинаковой длины. Адекватное демпфирование пульсаций помогает предотвратить проблемы, связанные с вибрацией трубопроводов.

Проект фундамента

Для больших встроенных компрессоров или для компрессоров, установленных на сложных конструкциях или мягких грунтах, лучше всего выполнять динамическое проектирование, используя силы дисбаланса, указанные производителем.

Для высокоскоростных компрессоров, установленных на участках с почвой, способной выдержать пикап, полезны следующие правила.

  • Вес бетонного фундамента должен быть как минимум в три-пять раз больше веса оборудования.
  • Используйте грунтовый подшипник для конструкции, которая составляет менее 50% от допустимого для статических условий.
  • Обычно лучше увеличивать длину и / или ширину, чем глубину, чтобы соответствовать требованиям по весу.
  • Для прямоугольного блока не менее 40% высоты (но не менее 18 дюймов) должно быть заделано в ненарушенный грунт.
  • Бетон следует заливать в «аккуратный» котлован без образования боковых граней.

Цилиндр охлаждения

Теплота сжатия и трения между поршневыми кольцами и цилиндром нагревает цилиндр. Удаление части этого тепла полезно для производительности и надежности компрессора по нескольким причинам. Охлаждение цилиндра снижает потери мощности и мощности, вызванные предварительным подогревом всасываемого газа. Он также отводит тепло от газа, тем самым снижая температуру газа на выходе. Охлаждение цилиндра также способствует лучшей смазке, увеличению срока службы и сокращению затрат на техническое обслуживание.Когда вода используется в качестве охлаждающей среды, равномерная температура поддерживается по всей окружности цилиндра, что снижает вероятность термической деформации цилиндра.

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать конденсации, которая может возникнуть в результате чрезмерного охлаждения. Этого можно добиться, поддерживая температуру охлаждающей жидкости рубашки цилиндра как минимум на 10 ° F выше температуры всасываемого газа.

Недостаточное охлаждение может привести к снижению производительности и загрязнению цилиндров. По этой причине рекомендуется, чтобы температура в баллоне не превышала температуру всасываемого газа более чем на 30 ° F.

Системы охлаждения

Типы систем охлаждения включают:

  • С воздушным охлаждением . Системы с воздушным охлаждением используются при небольшой производительности и низких тепловых нагрузках. Ребра охлаждения обеспечивают достаточную площадь поверхности для охлаждения цилиндра.
  • Статический . Статические системы иногда используются на небольших компрессорах для помощи системам с воздушным охлаждением. Охлаждающая жидкость действует как статический радиатор и действует скорее как термостабилизатор, чем как система охлаждения. Некоторое количество тепла передается из системы в атмосферу.
  • Термосифон . Движущая сила термосифона возникает из-за изменения плотности охлаждающей жидкости от горячего к холодному участкам системы. Стандарт API 618 разрешает использование этой системы, когда температура нагнетаемого газа ниже 210 ° F или когда повышение температуры в цилиндре составляет менее 150 ° F.
  • Напорный . Системы охлаждения под давлением являются наиболее распространенными. В местах, где охлаждающая вода недоступна, может использоваться автономная замкнутая система охлаждающей жидкости.Система состоит из циркуляционного насоса, расширительного бачка и радиатора с вентиляторным охлаждением или теплообменника воздух-жидкость. Радиатор может иметь несколько секций: одну для охлаждающей жидкости цилиндра, одну для охлаждения смазочного масла и одну (или несколько) секций для охлаждения нагнетаемого газа. Охлаждающая жидкость — это вода или смесь воды и этиленгликоля. Коленчатый вал обычно приводит в действие циркуляционный насос.

Смазка

Смазка рамы

Система смазки рамы подает масло к подшипникам рамы, шатунным подшипникам и башмакам крейцкопфа.Некоторые системы смазки рамы также подают масло в набивку и цилиндры. Для большинства поршневых компрессоров система смазки встроена в раму.

Смазка разбрызгиванием

Системы смазки разбрызгиванием распределяют смазочное масло за счет разбрызгивания кривошипа через поверхность смазки в насосе. Для усиления эффекта к коленчатому валу могут быть прикреплены ковши. Системы разбрызгивания используются на небольших горизонтальных одноступенчатых компрессорах с потребляемой мощностью до 100 л.с.

Два основных преимущества систем разбрызгивания:

  • Низкая начальная стоимость
  • Минимальное присутствие оператора

Основными недостатками системы разбрызгивания являются:

  • Малые размеры рамы
  • Масло не фильтруется

Смазка под давлением

Самый распространенный тип смазки рамы — это система под давлением. Масло поступает в каналы, просверленные в коленчатом валу, и проходит через главный вал и подшипники шатунных шейек.Система смазки под давлением состоит из компонентов, обсуждаемых далее.

Главный масляный насос

Главный масляный насос приводится в действие коленчатым валом или может иметь отдельный привод. Обычно он рассчитан на обеспечение 110% максимальной ожидаемой скорости потока. Когда для регулирования производительности используется снижение скорости, необходимо следить за тем, чтобы этот насос обеспечивал адекватную смазку при минимальной рабочей скорости.

Вспомогательный насос (опция)

Вспомогательный насос предназначен для поддержки основного насоса.Вспомогательный насос обычно приводится в действие электродвигателем и предназначен для автоматического запуска, когда давление подачи масла падает ниже заданного уровня.

Насос предварительной смазки (опция)

Насос предварительной смазки подает масло к подшипникам перед запуском компрессора. Это гарантирует, что подшипники не будут сухими при запуске. Поскольку эта функция обеспечивается вспомогательным насосом, насос предварительной смазки требуется только в том случае, если в системе нет вспомогательного насоса.

Маслоохладитель

Маслоохладитель гарантирует, что температура масла, подаваемого к подшипникам, не превышает максимального значения, необходимого для защиты подшипников от износа.Типичная максимальная температура подаваемого масла составляет 120 ° F. Вода, охлаждающая рубашку в кожухотрубном теплообменнике, часто используется для охлаждения смазочного масла.

Фильтры масляные

Масляные фильтры защищают подшипники, удаляя твердые частицы из смазочного масла. Некоторые системы оснащены двойными полнопоточными масляными фильтрами с передаточными клапанами. Передаточные клапаны позволяют переключаться с одного фильтра на другой, так что фильтры можно очищать, не останавливая компрессор.

Накладной бак

Верхний бак подает масло к подшипникам, если насос выходит из строя.Масло из верхнего бака под действием силы тяжести подается к подшипникам. Размер бака должен обеспечивать подачу масла до полного отключения компрессора. Бак обычно оснащается индикатором уровня.

Трубопровод

Компоненты системы смазки соединены трубопроводами. Важными факторами являются чистота и устойчивость к коррозии. Следует избегать использования оцинкованных труб из-за возможной коррозии. Трубопроводы из углеродистой стали следует протравить или механически очистить и покрыть ингибитором ржавчины.После фильтров следует использовать трубопровод из нержавеющей стали. Система трубопроводов должна быть спроектирована так, чтобы не допускать скопления грязи или мусора. По этой причине следует избегать использования труб, приваренных с помощью муфты. Перед первым запуском систему смазочного масла необходимо промыть смазочным маслом при температуре примерно 170 ° F. В систему следует добавить сетку с размером ячеек 200 и промывку продолжать до тех пор, пока сетка не станет чистой. Контрольно-измерительные приборы должны включать в себя реле низкого уровня масла в картере, реле отключения при низком давлении масла и реле высокой температуры масла.

Для компрессоров со встроенным приводом двигателя рекомендуется смазывать компрессор и привод с помощью отдельных систем, чтобы продукты сгорания из двигателя не загрязняли смазочное масло. В этом случае смазка набивки и цилиндра обеспечивается системой смазки компрессора. При установке в очень холодных условиях следует рассмотреть возможность использования погружных или проточных нагревателей и специальных смазочных масел.

Смазка цилиндров и сальников

Количество масла, необходимое для смазки набивки и цилиндров, невелико по сравнению с требованиями к маслу подшипников.Хотя количество небольшое, давление масла, необходимое для подачи масла к набивке и цилиндрам, высокое. На каждой стадии сжатия используется небольшой плунжерный насос (лубрикатор с принудительной подачей). Разделительные блоки используются для распределения потока масла между цилиндрами и набивкой. Масло может подаваться как из системы смазки рамы, так и из верхнего бака. Совместимость масла с технологическим газом должна быть проверена для защиты от загрязнения.

Номенклатура

Степень сжатия Коэффициент сжимаемости на входе Коэффициент сжимаемости нагнетания Коэффициент цилиндра
q a = пропускная способность цилиндра при фактических условиях всасывания, Асф / мин,
E v = объемный КПД,
PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
q g = впускная способность цилиндра, ст. Куб. Футов / мин,
Q г = входная емкость цилиндра, MMscf / D
PD = Рабочий объем поршня, Асф / мин,
S = ход, дюйм.,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
d c = диаметр цилиндра, дюйм,
d r = диаметр стержня, дюйм.
% С = зазор цилиндра,%,
C HE = передний зазор, дюйм. 3 , г.
C CE = коленчатый зазор, дюйм 3 ,
d c = внутренний диаметр цилиндра, дюймы,
d r = диаметр стержня, дюйм.,
S = длина хода, дюймы
E v = объемный КПД,
R =,
С = зазор цилиндра,% от рабочего объема поршня,
Z s =,
Z d =,
d r = диаметр стержня, дюйм.,
к = отношение удельной теплоемкости, C p / C v ,
л = проскальзывание газа мимо поршневых колец,% (1% для быстроразъемных, 5% для несмазанных компрессоров и 4% для пропановых),
96 = Учет потерь из-за перепада давления в клапанах
RL c = нагрузка на шток при сжатии, фунт-сила,
RL т = нагрузка на шток при растяжении, фунт-сила,
a p = площадь поперечного сечения поршня, дюйм. 2 , г.
a r = площадь поперечного сечения стержня, дюйм 2 ,
P d = давление нагнетания, фунт / кв. Дюйм,
P s = давление всасывания, фунт / кв. Дюйм,
P u = давление в ненагруженном конце, фунт / кв.
RL c = нагрузка на шток при сжатии, фунт-сила,
RL т = нагрузка на шток при растяжении, фунт-сила,
a p = площадь поперечного сечения поршня, дюйм. 2 , г.
a r = площадь поперечного сечения стержня, дюйм 2 ,
P d = давление нагнетания, фунт / кв. Дюйм,
P s = давление всасывания, фунт / кв. Дюйм,
P u = давление в ненагруженном конце, фунт / кв.
f p = частота пульсации компрессора, циклов / сек,
N = частота вращения компрессора, об / мин,
n =,
= 1 для цилиндра одностороннего действия
и
= 2 (для цилиндра двустороннего действия)

Список литературы

Используйте этот раздел для цитирования элементов, на которые есть ссылки в тексте, чтобы показать ваши источники.[Источники должны быть доступны читателю, т. Е. Не внутренний документ компании.]

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Компрессоры

Центробежный компрессор

Ротационные компрессоры прямого вытеснения

PEH: Компрессоры

.

Похожие записи

Художественная ковка это: Кованые изделия как воплощение искусства

Как самому сделать солнечную батарею: Как сделать солнечную батарею своими руками

Генератор бензиновый самый маленький: 10 самых маленьких генераторов — рейтинг 2020

Автор alexxlab

Просмотр всех записей alexxlab →

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *