Поршневой компрессор – принцип работы одно- и многоцилиндровых

Об устройстве и эксплуатации поршневых компрессоров

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”. 

Обратите внимание

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.

Важно

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.

Совет

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.

Источник: https://www.pnevmoteh.ru/porshnevye-kompressory/articles/ustrojstvo-porshnevyh-kompressorov

Одноцилиндровые и многоцилиндровые компрессоры

Компрессор – специализированый механизм, используемый для сжатия и транспортировки газов под давлением.
Распространенный вид такого механизма – поршневой. Этот компрессор в своем составе имеет цилиндр или несколько цилиндров, где движутся поршни. Для движения поршня предусмотрен кривошипно-шатунный механизм. Конструкционное деление таково:

  • По числу цилиндров – одно-, двух- и многоцилиндровые.
  • V- и W- образные, угловые (расположение цилиндров).
  • Одно- и несколькоступенчатые (число ступеней сжатия).

Какой же компрессор лучше?

Одноцилиндровый компрессор

На крышке цилиндра размещены клапаны всасывания и нагнетания, а в середине – поршень, который с помощью шатунно-шарнирного механизма сопряжен с коленвалом.
Во время работы обращение коленвала заставляет поршень двигаться вниз-вверх. Увеличение объема газа в цилиндре приводит к разрежению.

Газ, благодаря более высокому давлению за пределами цилиндрической части, раскрывает клапан всасывания и по патрубку, снабженному фильтром, попадает в середину.
При опускании поршня газ уплотняется, что приводит к увеличению давления. Газ под давлением раскрывает клапан нагнетания и перетекает в патрубок.
Важной характеристикой компрессора является его производительность.

В паспорте механизма обычно проставляется теоретическая производительность, так как фактическая находится в зависимости от условий работы – величины температуры и давления газа. Теоретическая производительность определяется объемом, который поршень описывает за единицу времени. Обычно эта производительность разнится с фактической производительностью.

Разницу в величинах производительности определяет зазор между поршнем, находящемся в предельном верхнем положении, и клапанами компрессора. Этот зазор называют «вредным пространством», потому что в этом зазоре в цилиндре находятся остатки сжатого газа. При возвращении поршня в нижнюю позицию газ расширяется, и давление падает.

Но пока оно не уменьшится до величины, не превышающей давление вне цилиндра, всасывающий клапан не откроется.

Максимальное и минимальное давление отличаются, обычно, на 2 бара. Этот показатель обозначают греческой буквой Δ. Если величина Δ очень невелика, то компрессор будет работать неустойчиво, «дергаться» – часто включаться или отключаться.

Это дополнительно нагружает электродвигатель и поршневую группу. Не лучше и ситуация, когда величине Δ увеличена. При этом может наблюдаться перегрев компрессора, какой вызывается тем, что компрессор дольше функционирует в нагнетательном режиме.

Двухцилиндровый компрессор

Компрессор с одной ступенью оборудован двумя цилиндрами равного размера, которые функционируют в противоположных фазах.
Если размеры двух цилиндров различны, то такой компрессор называют двухступенчатым. Здесь сжатие газа сначала производится в цилиндре первой ступени.

Давление достигает переходной величины, газ перекачивается в охладитель, откуда перетекает в цилиндр второй ступени. Здесь и происходит доведение давления до требуемого значения.
Наличие охладителя в двухцилиндровом компрессоре помогает избежать образования взрывоопасной смеси.

Сжимание газов в подобных механизмах приводит к повышению температуры газа до 190°С и больше. Это близко к значениям температуры вспышки масла (210…240°С), используемого для смазки. Такие температуры приводят к разложению масла, что сопровождается выделением газов и твердых частиц.

Обратите внимание

В смеси с воздухом, газы формируют опасные по взрывам смеси. Охлаждение газа препятствует этому процессу.
В качестве охладителя используют медную трубку. Проходя через нее, сжимаемый газ охлаждается до необходимых температур. Благодаря этому, повышается КПД поршневой группы.

Для того чтобы при сжатии газа на каждой ступени совершалась одинаковая работа, размеры двух цилиндров специально рассчитывают.

Устройства двухступенчатого сжатия позволяет добиться следующих преимуществ:

  • При таком сжатии требуется электродвигатель меньшей мощности.
  • Производительность увеличивается на 20%.
  • Повышается надежность из-за снижения температура газа при сжатии.

Трехцилиндровый компрессор

Механизм оборудован группой, состоящей из трех цилиндров. Два из цилиндров называются цилиндрами низкого давления и третий – цилиндром высокого давления, они объединены в единую систему шатунно-шарнирным механизмом.

В случае если расположение цилиндров W- образное, то по бокам располагаются цилиндры низкого давления. Центральное расположение цилиндра высокого давления обусловлено особенностями функционирования.

Цилиндры низкого давления работают в противофазе, попеременно подавая газ промежуточного давления в общий охладитель. Цилиндр высокого давления, отбирая газ из охладителя и сжимая его до требуемого давления, перекачивает его в трубопровод, ведущий к потребителю.

То есть увеличение числа цилиндров низкого давления позволяет добиться повышения производительности компрессора.

Трехцилиндровый механизм входит в группу многоцилиндровых компрессоров. Так при использовании в конструкции компрессора двухопорных коленвалов число цилиндров может достигать значения 9, а при трехопорных коленвалах число цилиндров может быть и 16.
Выбирая компрессор, следует учитывать его назначение, производительность, конструкционные особенности.

Не во всех случаях лучше использовать многоцилиндровый компрессор. Так, например, динамическая уравновешенность двухступенчатого компрессора с двумя цилиндрами, рядно расположенными, лучше, чем этот же показатель у одноступенчатого компрессора с тремя цилиндрами, расположение которых W-образное.

Таким образом, при выборе компрессора следует принимать во внимание все факторы, влияющие на его работу.

Источник: http://en-prof.ru/articles/odnotsilindrovye-i-mnogotsilindrovye-kompressory/

Компрессор. Принцип действия, устройство, виды компрессоров

Компрессор (от латинского слова compressio – сжатие) – энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Компрессорная установка – это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).

Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.

Объёмные компрессоры

В компрессорах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура компрессоров данного типа разнообразна (более десятка видов), основные из которых: поршневые, винтовые, роторно-шесте-рён- чатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Рис. 1. Классификация объемных компрессоров

Поршневые компрессоры (рис. 2-3) могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.

Роторные компрессоры – это машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационнопластинчатые, жидкостно-кольцевые, бывают и другие конструкции.

Рис. 2. Схема работы поршневого компрессора

Важно

Рис. 3. Поршневой компрессор: 1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – рабочий цилиндр; 5 – крышка цилиндра; 6 – нагнетательный трубопровод; 7 – нагнетательный клапан; 8 – воздухозаборник; 9 – всасывающий клапан; 10 – труба для подвода охлаждающей воды

Рис. 4. Одноступенчатый поршневой компрессор одинарного действия

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра.

Читайте также:  Размножение малины черенками – создаем материал для посадки

Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом.

Поршневые компрессоры бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W – образным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора (рис. 3) заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения.

При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

Для предотвращения самовозгорания смазки компрессоры оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически самым выгодным.

Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7 – 8.

При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений – выше 10 Мн/м2.

Совет

В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них – регулирование изменением частоты вращения вала.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессора в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуумнасосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры (рис. 5), имеющие ротор 2 с пазами, в которые свободно входят пластины 3, ротор расположен в цилиндре корпуса 4 эксцентрично.

При его вращении по часовой стрелке пространства, ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра возрастать корпуса, в левой части компрессора будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через отверстие 1.

В правой части компрессора объёмы этих пространств уменьшаются, находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из компрессора в холодильник 5 или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротационного компрессора охлаждается водой, для подвода и отвода которой предусмотрены трубы 6 и 7.

Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6.

Рис. 5. Ротационный пластинчатый компрессор: 1 – отверстие для всасывания воздуха; 2 – ротор; 3 – пластина; 4 – корпус; 5 – холодильник; 6 и 7 – трубы для отвода и подвода охлаждающей воды

Винтовые компрессоры

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной пленкой. Трущихся элементов нет.

Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200-300 тысяч часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока.

Пластинчато-роторные компрессоры

Конструкция пластинчато-роторного блока состоит из одного ротора, статора и минимум восьми пластин, масса которых, а соответственно и толщина ограничены. На пластину в процессе работы действуют силы: центробежная и трения/упругости масляной пленки.

Так как масляная пленка нормализуется и становится равномерной и достаточной лишь после нескольких минут работы компрессора, то во время стартов и остановов идет трение пластин о статор и соответственно повышенный их износ и выработка.

Чем большее давление должен нагнетать такой блок, тем большая разницы давлений в соседних камерах сжатия, и тем большая должна быть центробежная сила для недопущения перетоков сжимаемого воздуха из камеры с большим давлением в камеру с меньшим.

Обратите внимание

В свою очередь, чем больше центробежная сила, тем больше и сила трения в моменты пуска и остановки и тем тоньше масляная пленка во время работы – это является основной причиной, почему данная технология получила широкое распространение в области вакуума (то есть давление до 1 бара) и в области нагнетания давления до 0,3-0,4 МПа.

Так как масляная пленка между пластинами и статором имеет толщину всего несколько микрон, то любая пыль, тем более твердые частички крупнее размеров, выступают как абразив, который царапает статор и делает выработку по пластинам. Это приводит к тому, что возникают перепуски сжимаемого воздуха из одной камеры сжатия в другую и производительность заметно падает.

В отличие от небольших вакуумных насосов, где широко применяется пластинчато-роторная технология, в компрессорах большой производительности и давлением выше 0,5 МПа со временем необходимо будет менять весь блок в сборе, так как замена отдельно пластин эффективна лишь в случае восстановления геометрии статора, а такие большие статоры восстановлению (шлифовке) не подлежат.

Производители обычно не дают никаких данных по ресурсу пластинчато-роторного блока, так как он очень сильно зависит от качества воздуха и режима работы компрессора. Для газовых компрессоров, качающих газ практически не останавливаясь круглый год, ресурс может действительно достигать и более 100 тысяч часов потому, что масляная пленка равномерна и достаточна все время работы без остановок.

А при промышленном использовании, где разбор воздуха крайне неравномерен и компрессор запускают и останавливают десятки раз в день, большую часть времени нормальной для работы масляной пленки внутри блока нет, что является причиной агрессивного износа пластин. В таком случае ресурс блока не более 25 тысяч часов.

Динамические компрессоры

В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие компрессоры бывают центробежные (рис. 6) и осевые (рис. 7).

Рис. 6. Центробежный компрессор: 1 – вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 – рабочие колёса; 3 и 7 – кольцевые диффузоры; 4 – обратный направляющий канал; 5 – направляющий аппарат; 12 и 13 – каналы для подвода газа из холодильников; 14 – канал для всасывания газа

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами.

Важно

Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13.

Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы.

Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессор и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25-30, а у промышленных компрессоров – 8-12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280-500 м/сек.

Важная особенность центробежных компрессоров (а также осевых) – зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также КПД от его производительности.

Характер этой зависимости для каждой марки компрессоров отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляет различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и другими.

Рис. 7. Осевой компрессор: 1 – канал для подачи сжатого газа; 2 – корпус; 3 – канал для всасывания газа; 4 – ротор; 5 – направляющие лопатки; 6 – рабочие лопатки

Совет

Осевой компрессор (рис. 7) имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6, на внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5, всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток.

При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться.

Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессорах между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа.

Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2-1,3, то есть значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но КПД у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых компрессоров осуществляется так же, как и центробежных. Осевые компрессоры применяют в составе газотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому КПД и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически самому выгодному в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессоры обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Турбокомпрессоры – это динамические машины, в которых сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей.

Прочие классификации

Обратите внимание

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты – с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя они бывают с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдаленных районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов.

Читайте также:  Ежевика на зиму – все актуальные рецепты заготовки варенья, компотов, желе

С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока, напряжением 110-120 Вольт (или 230-240 Вольт). В зависимости от размера и назначения, компрессоры могут быть стационарными или портативными.

По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

– вакуум-компрессоры, газодувки – машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше.

Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,01-0,1 МПа), в некоторых специальных исполнениях – до 200 кПа (0,2 МПа).

В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10-50 кПа, а в отдельных случаях – до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума;

– компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;

– компрессоры среднего давления – от 1,2 до 10 МПа;

– компрессоры высокого давления – от 10 до 100 МПа.

– компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Рис. 8. Пример чертежей компрессора

Производительность компрессоров

Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа сжатого в единицу времени (м3/мин, м3/час). Производительность обычно считают по показателям, приведённым к нормальным условиям.

При этом различают производительность по входу и по выходу, эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом, но при большой разнице, например, у поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в 2 раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом. Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа заметно превышает атмосферное.

Агрегатирование компрессоров

Агрегатирование представляет собой процесс установки компрессора и двигателя на раму. В связи с тем, что компрессоры поршневого типа характеризуются неравномерной тряской, результатом которой при отсутствии соответствующего основания или опоры становится чрезмерная вибрация, агрегатирование должно выполняться с учетом качественно спроектированного фундамента.

Источник: http://www.eti.su/articles/over/over_1533.html

Какой компрессор лучше: одно-, двух- или трехцилиндровый

Компрессоры – это агрегаты специального назначения, применяющиеся для сжатия и транспортировки газа под давлением, а также для работы пневматических инструментов.

Один из распространенных типов компрессоров – поршневые. В таких конструкциях задействуется один или несколько цилиндров с поршнями, движущимися при помощи кривошипно-шатунного механизма.

Важно

По конструкционному решению бывают компрессоры одноцилиндровые, двухцилиндровые, многоцилиндровые, а по расположению цилиндров – горизонтальные, вертикальные и угловые.

Давайте рассмотрим плюсы и минусы агрегатов разных типов и попробуем определить, сколько цилиндров нужно для нормальной работы компрессора?

Компрессоры с одним цилиндром

В таких конструкциях клапаны нагнетания и всасывания воздуха (газа) находятся на крышке цилиндра, а поршень, соединенный с коленчатым валом посредством шатунно-шарнирного механизма – в центре.

В процессе работы коленвал придает поршням движение вниз – вверх, объем газа в цилиндре при этом увеличивается и его структура становится более разреженной.

Под давлением газа раскрывается всасывающий клапан и по патрубку перемещается внутрь цилиндра. После опускания поршня газ снова уплотняется, давление увеличивается.

Как следствие – раскрывается клапан нагнетания, после чего газ перетекает в патрубок.

Ключевым параметром любого компрессора считается его производительность. В документах обычно указывают среднее значение производительности, а вот реальное во многом зависит от конкретных условий эксплуатации, в частности, давления и температуры.

Разница между усредненным реальным давлением определяется зазором (так называемым «вредным пространством») между поршнем, установленным в верхнем положении, и клапанами компрессора. При перемещении поршня вниз газ расширяется, давление спадает.

Совет

До тех пор, пока давление не достигнет показаний равных или ниже, чем вне цилиндра, клапан всасывания останется закрытым. Обычная разница между максимальным и минимальным давлением составляет два бара (величина Δ).

Если значение Δ меньше, агрегат может работать нестабильно, включаться и отключаться; если больше – произойдет перегрев.

Компрессоры с двумя цилиндрами

Одноступенчатые агрегаты оборудуются двумя цилиндрами одинакового размера, двухступенчатые – разного размера. При достижении давления переходной величины газ поступает в охладитель, а оттуда – в цилиндр второй ступени.

Наличие в двухцилиндровых агрегатах охладителя позволяет не допускать образования взрывоопасной смеси. В таких механизмах сжатие газа приводит к его повышению до 190 градусов и больше. Соединяясь с воздухом, газы меняют состав и становятся более взрывоопасными.

Охладитель (медная трубка) препятствует этому: проходя сквозь нее, сжатый воздух охлаждается, КПД поршневой группы повышается.

Если вы собираетесь сделать покупку, но еще не определились, сколько нужно цилиндров компрессора для выполнения необходимых задач, ознакомьтесь с преимуществами двухцилиндровых агрегатов:

  • повышенная прочность и долговечность (достигается за счет понижения температуры газа при сжатии);
  • высокая производительность (в среднем +20% к аналогам при одинаковой мощности двигателя).

Компрессоры с тремя и более цилиндрами

В такой конструкции три цилиндра (два – низкого давления и один – высокого) объединены в общую систему шарнирно-шатунным механизмом. При W-образном расположении цилиндры низкого давления находятся по бокам.

Расположение цилиндра высокого давления в центре обусловлено особенностями его работы: отбор газа из охладителя, сжимание его до нужного давления, перекачивание непосредственно к подключенному потребителю.

Обратите внимание

Цилиндры же низкого давления работают в противофазе, подавая газ промежуточного давления в охладитель. Увеличение количества цилиндров повышает производительность компрессора.

Трехцилиндровые агрегаты относят к группе многоцилиндровых. Так, в конструкциях, предполагающих использование двухопорных коленвалов, количество цилиндров может достигать девяти, а в трехопорных – 16-ти.

Сколько цилиндров нужно для нормальной работы компрессора?

При выборе компрессорной установки необходимо учитывать ее мощность, производительность, особенности конструкции.

Далеко не для всех целей многоцилиндровые механизмы подходят лучше, чем одно- или двухцилиндровые.

К примеру, динамическая уравновешенность двухступенчатого агрегата с двумя параллельно расположенными цилиндрами будет выше, чем аналогичный показатель одноступенчатого трехцилинрового W-образного компрессора.

Решая, сколько нужно цилиндров для компрессора, исходите из специфики задач, для выполнения которых вы его приобретаете.

Источник: https://www.CompressorTyt.ru/informacija/stati/kolichestvo-cylindrov-v-kompressore/

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Блоккартерные многооборотные многоцилиндровые компрессоры могут быть выполнены как в прямоточном, так и в непрямоточном варианте.

Каждый из них имеет достоинства и недостатки, которые необходимо учитывать и оценивать при выборе типа машины.

Часто решающими РІ этом выборе оказываются конструктивные Рё технологические соображения.  [1]

Важно

Для многоцилиндровых компрессоров величину Q, полученную РїРѕ формуле ( 7 – 42), следует умножить РЅР° число цилиндров.  [2]

Для многоцилиндровых компрессоров величину Q, полученную РїРѕ формуле ( 7 – 37), следует умножить РЅР° число цилиндров.  [3]

Для многоцилиндровых компрессоров величину Q, полученную РїРѕ формуле ( 7 – 42), следует умножить РЅР° число цилиндров.  [4]

Для многоцилиндровых компрессоров индикаторная мощность определяется как СЃСѓРјРјР° индикаторных мощностей отдельных цилиндров, или, точнее, отдельных полостей цилиндров.  [5]

Для многоцилиндровых компрессоров величину производительности, найденную РїРѕ уравнению ( IV, 22), следует умножить РЅР° t – число цилиндров.  [6]

Для многоцилиндровых компрессоров величину производительности, найденную РїРѕ уравнению ( IV, 22), следует умножить РЅР° i – число цилиндров.  [7]

Для многоцилиндровых компрессоров производительность, найденную РїРѕ уравнению (1V.22), следует умножить РЅР° / – число цилиндров.  [8]

Для многоцилиндровых компрессоров производительность, найденную РїРѕ уравнению (IV.22), следует умножить РЅР° / – число цилиндров.  [9]

Совет

Р’ многоцилиндровых компрессорах потоки газа РѕС‚ разных цилиндров ( особенно РЅР° всасывании) частично накладываются РґСЂСѓРі РЅР° РґСЂСѓРіР°, что значительно выравнивает поток газа Рё снижает амплитуду колебаний давления. РљСЂРѕРјРµ того, частота вынужденных колебаний возрастает настолько, что РІ большинстве случаев резонанс становится невозможным.  [10]

Р’ многоцилиндровых компрессорах индикаторные диаграммы снимают для каждого цилиндра РІ отдельности. РћРЅРё дают возможность судить Рѕ равномерной работе цилиндров Рё РѕР± РёС… исправности.  [11]

Р’ многоцилиндровых компрессорах для уменьшения расстояния между цилиндрами РёС… выполняют блоками РІ РѕРґРЅРѕР№ отливке.  [12]

В высокофорсированных многоцилиндровых компрессорах картер и находящиеся в нем детали могут нагреваться до 70 С и выше.

Р’ прямоточных компрессорах РїСЂРё этом возникает тепловой поток РѕС‚ картера РєРѕ всасываемому агенту, повышающий температуру последнего.  [13]

Р’ многоцилиндровых компрессорах большой производительности СЃ числом цилиндров более четырех РїСЂРё таком методе регулирования значительно усложняется конструкция компрессора.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id100459p1.html

Выбор поршневого компрессора – ООО “ТехноДром”

25.07.2013

Рассмотрим вопросы выбора поршневого компрессора и основные принципы, лежащие в основе его конструкции

Основы устройства и принцип работы поршневого компрессора

Поршневые компрессоры подразделяются:

по количеству цилиндров на одно – двух- и многоцилиндровые; по расположению цилиндров на рядные, V- или W-oбразные; по количеству ступеней сжатия на одноступенчатые и многоступенчатые.

Принцип работы поршневого одноцилиндрового компрессора следующий (рис. 1).

Поршневой компрессор состоит из рабочего цилиндра, поршня, всасывающего и нагнетательного клапанов, расположенных в крышке цилиндра. При вращении коленчатого вала шатун, соединённый с ним, сообщает поршню возвратно-поступательное движение.

В рабочем цилиндре из-за увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и клапанной группой, возникает разрежение. Атмосферный воздух преодолевает сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан, открывает его и через всасывающий патрубок (с воздушным фильтром) поступает в цилиндр.

При обратном ходе поршня воздух сжимается и его давление возрастает. Высокое давление позволяет преодолеть сопротивление пружины, прижимающей нагнетательный клапан. Сжатый воздух открывает этот клапан и поступает в нагнетательный патрубок.

Обратите внимание

Привод коленчатого вала осуществляется либо от электродвигателя, либо от автономного двигателя (бензинового или дизельного).

Определение производительности поршневого компрессора

В общем случае производительность поршневого компрессора является переменной величиной, зависящей от условий всасывания: давления и температуры окружающего воздуха. Поэтому, говоря о производительности, обязательно указывают условия всасывания. Для поршневых компрессоров, как правило, указывается теоретическая производительность.

Теоретическая производительность, или производительность на всасывании, равна объему, описываемому поршнем в единицу времени. Эта величина не случайно называется теоретической производительностью. Она довольно существенно отличается от реальной производительности.

Дело в том, что между поршнем в крайнем верхнем положении и клапанной группой всегда имеется зазор. Зазор образует свободный объем – так называемое «вредное пространство».После нагнетания во «вредном пространстве» всегда остается сжатый воздух. При обратном ходе поршня он расширяется и его давление уменьшается.

Поэтому, всасывающий клапан открывается не сразу, а лишь после того, как давление в цилиндре понизится до давления всасывания (станет меньше атмосферного давления).

Таким образом, определенный отрезок пути поршень движется в холостую, из-за чего производительность компрессора снижается. Это снижение производительности определяется коэффициентом производительности компрессорной группы. 

Управление работой поршневых компрессоров

Управление работой поршневых компрессоров осуществляется при помощи реле давления (прессостата). Конструктивно реле давления представляет собой систему пружин различной жесткости, реагирующих на изменение давления.

Чтобы максимально исключить реакцию на пульсации воздушного потока сжатого воздуха, реле давления должно быть связано с таким местом в компрессоре, где эти пульсации минимальны. Обычно это воздушный ресивер. Принцип действия реле давления следующий.

Важно

Пружинный механизм реагирует на изменение давления и, при достижении максимального рабочего давления P max (величины, указанной в паспорте компрессора), размыкает цепь электропитания.

Соответственно при снижении давления до некой минимальной величины P min (давления включения), замыкает цепь электропитания, и компрессор начинает работать в режиме нагнетания. Данный режим работы называется повторно-кратковременным. Разница между P max и P min, так называемая «дельта», как правило, составляет 2 бар.

Эта величина существенно влияет на режим работы компрессора. При слишком малой «дельте» компрессор будет часто включаться/выключаться, оказывая тем самым дополнительную нагрузку на электродвигатель и на поршневую группу. Слишком большая «дельта» также нежелательна, т.к. при этом увеличивается время работы компрессора в режиме нагнетания. А это при воздушном охлаждении компрессорной группы может привести к ее перегреву.

Особенности конструкции поршневых компрессорных групп

Поршневые группы бывают одно-и-многоступенчатыми. Выше рассматривался принцип работы одноцилиндрового компрессора. Разберем конструктивные особенности двухцилиндровых поршневых групп.

Двухцилиндровый одноступенчатый компрессор имеет два цилиндра одинакового размера (рис. 2).

Оба они, работая в противофазе, поочередно всасывают воздух, сжимают его до максимального давления и вытесняют в линию нагнетания.

Двухцилиндровый двухступенчатый компрессор также имеет два цилиндра, но уже разного размера (рис. 3).

В цилиндре первой ступени воздух сжимается до некого промежуточного значения, затем охлаждается в межступенчатом охладителе и дожимается до максимального давления в цилиндре второй ступени. Роль межступенчатого охладителя выполняет специальная медная трубка.

Совет

Она обеспечивает  промежуточное охлаждение сжатого воздуха, благодаря чему процесс сжатия приближается к идеальному, повышая тем самым КПД поршневой группы.

Размеры цилиндров подобраны таким образом, чтобы на каждой ступени сжатия совершалась примерно одинаковая работа. Двухцилиндровые двухступенчатые компрессорные группы имеют ряд преимуществ перед двухцилиндровыми одноступенчатыми группами:

при одной и той же мощности двигателя при двухступенчатом сжатии затрачивается меньше энергии, чем при одноступенчатом; реальная производительность двухступенчатого компрессора выше примерно на 20%; в двухступенчатом компрессоре температура в цилиндрах значительно ниже, что существенно повышает надежность и увеличивает ресурс поршневой группы.

Рассмотрим конструктивные особенности и области применения поршневых компрессоров на примере модельного ряда итальянской компании FIAC. Чтобы исключить грубые ошибки при выборе модели, компания FIAC подразделяет свои компрессоры на три класса.

Класс бытовых компрессоров «ХОББИ»

В данном классе компрессоров используется одноцилиндровая компрессорная группа безмасляного типа с прямой передачей. Компрессоры класса «ХОББИ» предназначены для потребителей, использующих их не часто, в основном в бытовых целях: для работ дома, в гараже, на даче и т.п.

Поэтому большое внимание в конструкции этих компрессоров уделено их потребительским свойствам. Они имеют небольшой вес и габариты, низкий уровень шума, практически не требуют технического обслуживания, могут перевозиться как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Область применения диктует и ряд специальных требований.

Корпус компрессора выполнен из ударопрочного полистирола и предназначен для снижения уровня шума и защиты потребителя от ожогов. Использование прямой передачи между электродвигателем и компрессорной группой позволило предельно упростить конструкцию компрессора и снизить его стоимость.

В качестве примера рассмотрим модельный ряд итальянской компании FIAC. Основа ряда – две модели в шумозащитном исполнении AIRBAG НР 1 и AIRBAG НР 1,5, два передвижных компрессора FX-95 и FX-150 и переносной компрессор ECU 200.

Обратите внимание

Производительность на всасывании компрессоров класса «ХОББИ» находится в диапазоне от 100 л/мин для модели AIRBAG НР 1 до 205 л/мин для модели FX-150. Для одноцилиндровых компрессоров с прямой передачей коэффициент производительности компрессорной группы 0,60-0,65.

Иными словами, реальная производительность компрессора меньше заявленной производительности на всасывании на 35-40%. Данный класс компрессоров не предназначен для производства работ с высокой интенсивностью в течение всего рабочего дня. Максимальное время работы не должно превышать 3-4 часа в день. Продолжительность работы компрессора ограничена использованием прямого привода.  

Класс полупрофессиональных масляных компрессоров с прямой передачей

К классу полупрофессиональных поршневых компрессоров относятся маслозаполненные компрессоры с прямой передачей, на которых используются одноцилиндровые и двухцилиндровые одноступенчатые компрессорные группы. Использование смазки позволило уменьшить коэффициент трения и тем самым понизить рабочую температуру поршневой группы.

Следовательно, интенсивность работы компрессора увеличивается. Поэтому область применения полупрофессиональных компрессоров значительно шире, чем у компрессоров «ХОББИ». Производительность по всасыванию компрессоров данного типа находится в пределах от 170 л/мин до 400 л/мин. Поправочный коэффициент производительности компрессорной группы 0,60-0,65.

Полупрофессиональные компрессоры с прямой передачей находят самое широкое применение в самых разнообразных сферах малого бизнеса: в авторемонтных, обувных, мебельных мастерских, т.е. там, где нет такой нагрузки, как при серийном и мелкосерийном производстве.

Это далеко не полный список потребителей, которые успешно используют компрессор данного типа в своей профессиональной деятельности. Класс полупрофессиональных компрессоров нашел применение и в области личного потребления: для гаража, дома, дачи.

Он, как и класс «ХОББИ», незаменим для мелкого ремонта автомобиля, покрасочных работ, питания бытового пневмоинструмента и т.п. Сейчас в модельном ряду итальянской компании FIAC наиболее популярными  полупрофессиональными компрессорами являются компрессоры серии GM.

Используемые на них компрессорные группы GM193 и GM244 хорошо знакомы отечественным потребителям по компрессорам COSMOS и SUPERCOSMOS, на которых они устанавливались раньше. Компрессоры GM имеют производительность на всасывании 240-260 л/мин, и ресиверы объемом 24 л и 50 л. Самыми мощными полупрофессиональными компрессорами являются модели серии VX.

Важно

На них применяется двухцилиндровая одноступенчатая V-образная поршневая группа. Производительность компрессоров VX за счет использования двух цилиндров, в два раза больше, чем у компрессоров с одним цилиндром. Однако и потребляемая мощность при этом также в два раза больше. Компрессоры VX – уже достаточно серьезное оборудование, которое позволяет питать сжатым воздухом  мощные пневматические устройства.

Класс промышленных поршневых компрессоров с ременным приводом

К классу промышленных поршневых компрессоров относятся маслозаполненные компрессоры с ременным приводом, на которых используются двухцилиндровые одноступенчатые компрессорные группы и двухцилиндровые двухступенчатые компрессорные группы.

В линейке компрессорного оборудования FIAC двухцилиндровую одноступенчатую поршневую группу имеют модели АВ 360 и АВ 510, а двухцилиндровую двухступенчатую поршневую группу модели АВ 550, АВ 670, АВ 850 и АВ 981.

Применение ременного привода позволило существенно снизить обороты коленчатого вала (до 1000-1500 мин-1) по сравнению с частотой вращения ротора электродвигателя (около 3000 мин-1). Производительность на всасывании компрессоров данного класса находится в пределах от 250 л/мин до 2000 л/мин. Поправочный коэффициент производительности компрессорной группы 0,7-0,75.

Область применения промышленных поршневых компрессоров необычайно разнообразна: это автосервисы, небольшие мастерские и промышленные предприятия, участки цехов на крупных предприятиях и т.д.   Около 10 лет наиболее востребованными промышленными компрессорами FIAC являются компрессоры серии АВ.

Данные модели полностью удовлетворяют требованию работы в интенсивном режиме и отвечают всем стандартам, предъявляемым к промышленным компрессорным установкам. Компрессоры АВ поставляются в различных конструктивных вариантах на горизонтальных ресиверах объемом 50 л, 100 л, 200 л, 270 л и 500 л.

Тем же, кто ограничен свободным местом для установки компрессора, могут быть интересны модели на вертикальном ресивере объемом 100 л и 270 л. На базе компрессоров АВ выпускаются модели АВТ, так называемые «тандемы». Конструкция «тандема» предполагает установку двух компрессорных групп на одном ресивере.

Работа «тандема» не имеет никаких принципиальных отличий от работы обычного компрессора. Фактически, это два компрессора, использующих один общий ресивер. Для снятия пиковых нагрузок в момент включения на «тандемах» используется устройство электронного управления. Сначала включается одна компрессорная группа, а затем, по истечении установленного времени, вторая. Компрессоры АВТ особенно привлекательны для тех, у кого потребление сжатого воздуха может существенно меняться в течение рабочей смены.

Совет

С 2009 г. компания FIAC поставляет на российский рынок еще две серии промышленных компрессоров – АВ «LONG LIFE» и SCS.

Поршневые компрессоры серии АВ «LONG LIFE»

Серия АВ «LONG LIFE» разработана специально для увеличения времени непрерывной работы поршневого компрессора. Это время во многом зависит от температуры поршневой группы.

Действительно, именно перегрев поршневой группы является одной из основных причин, ограничивающих интенсивность использования поршневого компрессора.

В свою очередь на температуру поршневой группы существенно влияет частота вращения коленвала: чем компрессор «быстроходнее», тем быстрее происходит нагрев (при прочих равных условиях). Кроме того, важно осуществлять и эффективное охлаждение поршневой группы.

Оно обеспечивается вентилятором, являющимся одновременно и приводным шкивом. Различные модели компрессоров серии АВ имеют частоту вращения коленвала от 1000 до 1450 об/мин. Компрессоры АВ «LONG LIFE» «тихоходнее», частота вращения не превышает 1000 об/мин.

А для улучшения отвода тепла от поршневой группы разработана специальная конструкция приводного шкива-вентилятора увеличенного размера. По мнению специалистов компании FIAC промышленные компрессоры АВ «LONG LIFE» являются отличным решением при оснащении предприятий с двухсменным (12-16 часов) режимом работы. Причем, это мнение подкреплено беспрецедентным решением об увеличении срока гарантии на компрессоры АВ «LONG LIFE» до 2-х лет!

Поршневые компрессоры SCS

Серия SCS – это промышленные поршневые компрессоры в шумозащитном исполнении.  Для сравнения: уровень шума компрессоров SCS составляет 66-68 дБ, в то время, как у компрессоров АВ он в среднем 74-78 дБ.

Благодаря низкому уровню шума, компрессоры SCS могут устанавливаться непосредственно в рабочей зоне, в то время как для установки компрессора АВ обычно требуется отдельное помещение. Тем, для кого важно качество сжатого воздуха будет интересна модель SCS ABS оснащенная встроенным рефрижераторным осушителем с температурой точки росы +3°С.

Обратите внимание

Данная модель может с успехом применяться в автосервисах на участках покраски, на линиях упаковки, в пищевой промышленности, в полиграфии и т.д.

Компрессор для Автосервиса – Специальное решениеПоследние исследования показали: использование обычных Винтовых компрессоров на производствах с большим перепадом потребления воздуха приводит к образованию коррозии на винтовой паре и преждевременному выходу из строя компрессора. Чтобы этого избежать, нужны специальные решения.Поршень против винта, или когда поршневой компрессор предпочтительнее?Вопрос в заголовке данной статьи отнюдь не риторический. Он имеет вполне определенный ответ. Причем однозначный. Поршневой компрессор предпочтительней винтового тогда, когда цена имеет значение. То есть если ваше производство располагает неограниченными финансовыми средствами, то мы настоятельно рекомендуем не тратить время на чтение этой статьи, а приобрести винтовой компрессор.

Источник: http://texnodrom.satom.ru/articles/4556-vybor-porshnevogo-kompressora/

Ссылка на основную публикацию