Поршневые компрессоры, устанавливаемые на воздушные компрессорные станции промышленных предприятий

Поршневые компрессоры - наиболее распространенный тип машин, устанав­ливаемых на воздушных компрессорных станциях промышленных предприятий. Обычно они представляют собой многоступенчатые конструкции со ступенями по­вышения давления в отдельных цилиндрах или дифференциальными поршнями и несколькими ступенями повышения давления в одном цилиндре. Охлаждение ком­прессоров, водяное или воздушное.

Предельная степень повышения давления в одной ступени поршневого ком­прессора ограничена температурой конца процесса сжатия по условиям вспышки смазки или требованиями экономичности. Для воздушных компрессоров обще­промышленного назначения с водяным охлаждением число ступеней повышения давления принимают в следующих пределах:

Степень повышения давления в отдельной ступени b_ст при заданном давлении воздуха, подаваемого к потребителю, т.е. при известной степени повышения давле­ния компрессора b_к  и выбранном числе ступеней z определяют, исходя из минимума затрачиваемой работы, по формуле:    

где   e - относительная потеря давления в промежуточном охладителе (в предвари­тельных расчетах принимается одинаковой для всех ступеней и равной 0,93 -0.95).

На воздушных компрессорных станциях промышленных предприятий обычно уста­навливают двухступенчатые компрессоры низкого давления со степенью повышения давления до 10 (абсолютное давление нагнетателя до 1 МПа). По производительно­сти поршневые компрессоры условно делят на 3 группы малой (до 10 м³/мин), сред­ней (до 100 м³/мин) и большой (свыше 100 м³/мин).

Поршневые компрессоры отличаются многообразием конструктивных типов, кинематических схем и компоновок. Они могут быть выполнены вертикальными, угловыми или горизонтальными (в том числе оппозитными - с цилиндрами разме­щенными по обе стороны вала), бескрейцкопфными или крейцкопфными, одноряд-

ными или многорядными. При бескрейцкопфной кинематической схеме вращение вала преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня следующей сис­темой: коленчатый вал - шатун - поршень; при крейцкопфной: коленчатый вал - ша­тун — крейцкопф - ползун - шток - поршень.

Каждый тип поршневого компрессора имеет свои преимущества и недостат­ки. Так, машины бескрейцкопфного типа значительно проще по конструкции, имеют меньшие габариты и массу. Однако полость цилиндра, обращенная к картеру, оста­ется нерабочей. Следовательно, при одинаковой производительности увеличиваются диаметры цилиндров, растут механические потери, увеличиваются утечки воздуха, имеет место значительный унос масла и загрязнение им сжимаемого воздуха. Пре­имущество крейцкопфных машин двойного действия, помимо значительно меньших механических потерь, связано с раздельной смазкой механизма движения и цилинд­ров. При этом механизм движения смазывают относительно недорогим машинным маслом. Необходимо отменить, что с увеличением производительности компрессора преимущество бескрейцкопфных машин по сравнению с крейцкопфными по габари­там и массе уменьшаются.

Вертикальные компрессоры, по сравнению с горизонтальными отличаются более простой и легкой конструкцией, удобством ремонта. Горизонтальные ком­прессоры более удобны для обслуживания. Кроме того они надежно работают без смазки при применении поршневых, и уплотнительных колец из углеграфитовых. или фторопластовых композиций.

Воздушные поршневые компрессоры общего назначения со ступенями дав­ления в отдельных цилиндрах выполняют бескрейцкопфными с V-образным распо­ложением цилиндров (тип ВУ), а также - крейцкопфными с прямоугольным (тип ВП) - или горизонтальным оппозитным (тип ВМ) расположением цилиндров. Ос­новные показатели таких машин:

Конструктивно компрессоры этих трех типов при двухступенчатом повыше­нии давления представляют собой наиболее компактные, экономичные и удобные в эксплуатации машины. При числе ступеней более двух компрессоры типов ВУ, ВП и ВМ получаются многорядным.

Основное преимущество компрессоров типов ВУ и ВП с расположением осей цилиндров в вертикальной плоскости— небольшая площадь пола машинного зала, требуемая для их установки. Однако эти компрессоры тихоходны, трудно балансируемы, что вызывает необходимость в тяжелых фундаментах; строительная высота машинного зала с учетом проведения монтажных и ремонтных работ должна быть относительно большой.

Компрессоры типа ВМ, получающие в настоящее время широкое распростра­нение, легко балансируются, допускают относительно высокую частоту вращения вала, требуют малых высот машинного зала, однако в силу горизонтального распо­ложения занимают большие площади пола.

Многоступенчатые компрессоры с дифференциальным поршнем могут быть одностороннего или двустороннего действия. В двухступенчатом компрессоре с дифференциальным поршнем одностороннего действия обе ступени располагаются по одну сторону поршня, следовательно, всасывание и нагнетание происходит в -обеих ступенях одновременно что вызывает высокие неравномерно распределенные усилия и требуют маховика большой массы. Рабочие полости в такой машине всегда разобщены клапанами; промежуточный охладитель кроме; своего основного назна­чения выполняет роль воздухосборника. В двухступенчатом компрессоре двусто­роннего действия ступени повышения давления разнесены по обе стороны поршня, поэтому усилия на рабочие части машины распределяются довольно равномерно.

Для привода поршневых компрессоров используют асинхронные и синхрон­ные электродвигатели переменного тока, двигатели внутреннего сгорания (привод небольших поршневых, машин), а также паровые и газовые турбины (привод круп­ных поршневых компрессоров). При всех вариантах стараются обеспечить непо­средственное - фланцевое или муфтовое соединение вала компрессора и приводного двигателя. В том случае, когда возникает необходимость согласования частоты вращения вала компрессора и двигателя применяют клиноременные передачи.