Технология монтажа компрессоров

1. Технология монтажа компрессора.

1.1. Принцип действия компрессора.

Компрессор – это машина для повышения давления и перемещения газа. Компрессорная установка – это совокупность компрессора, привода, аппаратов, трубопроводов и оборудования, необходимого для осуществления повышения давления перемещения газа.

Компрессоры классифицируют по ряду характерных признаков.

По принципу действия компрессоры подразделяются на объёмные и лопастные (турбокомпрессоры).

Объёмный компрессор – это машина, в которой процесс происходит в результате периодического уменьшения объёма, занимаемого газом.

К объёмным компрессорам относят поршневые и роторные компрессоры различных конструкций (пластинчатые, винтовые, жидкостно-кольцевые, компрессоры типа Рутс и др.)

В поршневом компрессоре уменьшение объёма, занимаемого газом, осуществляется перемещением сжимающего элемента – поршня, совершающего прямолинейное возвратно-поступательное движение. К поршневым компрессорам также относятся свободно-поршневые и мембранные.

Поршневые компрессоры наиболее распространены и многообразны по конструктивному выполнению, схемам и компоновкам. Их различают по устройству кривошипно-шатунного механизма, устройству цилиндров, числу цилиндров, расположению цилиндров, числу ступеней сжатия.

Характерными особенностями поршневых компрессоров являются возвратно-поступательное движение поршня, принудительное выталкивание газа путем перемещения поршня, прерывная подача газа.

По устройству кривошипно-шатунного механизма компрессоры различают на бескрейцкопфные (рис.1,а) и крейцкопфные (рис.1,б); по устройству цилиндров – с цилиндрами простого (рис.1,а) и двойного (рис.1,б) действия. Крейцкопфные компрессоры могут быть как с цилиндрами двойного действия, так и с цилиндрами простого действия. Бескрейцкопфные компрессоры могут быть выполнены только с цилиндрами простого действия.

Рассмотрим устройство и принцип действия бескрейцкопфного компрессора простого действия (рис.1,а). Торцовая поверхность поршня (со стороны клапанов) и поверхность клапанной коробки вместе с клапанами и внутренняя поверхность цилиндра образуют переменную рабочую полость цилиндра. Поршень совершает возвратно-поступательное движение, т.е. движется от одного крайнего положения до другого, и обратно. Такие движения поршня обусловлены кривошипно-шатунным механизмом, с которым связан поршень. Кривошипно-шатунный механизм, к которому относится шатун, коленчатый вал, поршневой палец, преобразует вращательное движение коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршня. При движении поршня от крайнего верхнего положения, называемого верхней мертвой точкой (в.м.т.), в цилиндре создается разрежение. Под действием разности давлений всасывающий клапан открывается и газ начинает поступать в цилиндр. Поступление газа в цилиндр продолжается до тех пор, пока поршень не придет в крайнее нижнее положение. Такое положение называется нижней мертвой точкой (н.м.т.). В этот момент клапан закрывается. Такой процесс называется всасыванием.

Рис.1. Схемы одноступенчатого поршневого компрессора:

а-горизонтальный бескрейцкопфный простого действия, б-горизонтальный крейцкопфный двойного действия, в-Vобразный, г-W-образный, е-вертикальный, ж-оппозитный;

1-коленчатый вал, 2-шатун,3, 5-клапаны нагнетательный и всасывающий, 4, 6-нагнетательный и всасывающий патрубки, 7-поршень, 8-цилиндр, 9-шток, 10-крейцкопф, 11-направляющие крейцкопфа.

При движении поршня к верхней мертвой точке начинает уменьшаться рабочая полость цилиндра и повышаться давление в цилиндре. Этот процесс называется сжатием.

Когда давление в цилиндре превысит давление за нагнетательным клапаном, последний под действием разности давлений открывается и происходит нагнетание газа в нагнетательный патрубок. Этот процесс называется нагнетанием, он происходит до тех пор, пока поршень не придет в крайнее верхнее положение. Объем газа в цилиндре компрессора в этом положении минимальный – это мертвый объем, иногда его называют вредным объемом. Газ находится в мертвом объеме под давлением, и, когда происходит движение поршня от в.м.т. к н.м.т., он расширяется, занимая какую-то долю рабочего объема цилиндра и мешая войти свежей порции газа. Процесс расширения газа из мертвого объема называется процессом расширения.

Таким образом, в цилиндре компрессора при одном ходе поршня (одном такте) происходят расширение и всасывание газа, а при другом – сжатие и нагнетание. Такой компрессор называется компрессором с цилиндрами простого действия. По такой схеме выполняют компрессоры малой производительности. Эта схема отличается простотой, но полость цилиндра, обращенная к картеру, остается нерабочей. Следовательно, увеличиваются диаметры цилиндров, растут потери энергии на механическое трение в цилиндрах и механизме движения, возрастают утечки через поршневые кольца.

В принципе возможно использовать полость цилиндра со стороны картера. Для этого используют схему крейцкопфного компрессора (рис.1,б) со штоком. Цилиндры, у которых рабочие процессы происходят по обе стороны поршня, называются цилиндрами двойного действия, а компрессоры– компрессорами с цилиндрами двойного действия. Рабочие процессы в цилиндрах двойного действия происходят одновременно в обеих плоскостях, но процессы смещены по времени на пр