Принципиальная схема компрессора поршневого: Устройство и принцип работы поршневого компрессора

alexxlab | 27.12.1976 | 0 | Разное

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.

3.1. Принцип работы и термодинамические условия работы поршневого компрессора

Принципиальная схема поршневого компрессора (рис. 3.1.) включает цилиндр 1, поршень 2, всасывающий 3 и нагнетательный 4 клапаны, шток 5 и кривошипно-шатунный механизм, состоящий из крейцкопфа 6, шатуна 7 и кривошипа 8.

Рис. 3.!. Схема поршневого компрессора

Рабочий процесс в поршневом компрессоре осуществляется за четыре этапа:

1. Расширение газа во «вредном» пространстве цилиндра компрессора (в клапанах и околоклапанном пространстве, в зазоре между крышкой цилиндра и плоскостью

   АА, соответствующей крайнему положению поршня).

2. Всасывание. Расширение и всасывание происходят при движении поршня от плоскости АА до плоскости ВВ на длине хода поршня s. При этом всасывающий клапан открывается не сразу, а лишь после того, как газ, находящийся во «вредном» пространстве цилиндра, расширится и его давление станет меньше давления во всасывающей линии. В этот момент откроется клапан 3, и газ начнет поступать в цилиндр компрессора.

3. Сжатие происходит при движении поршня от плоскости ВВ до плоскости СС.

4. Нагнетание происходит при движении поршня от плоскости СС до плоскости АА. Нагнетание газа в трубопровод начинается тогда, когда давление газа в цилиндре превысит давление в нагнетательной линии, в этот момент откроется клапан

4, и газ начнет поступать в трубопровод.

Расширение и сжатие газа в компрессоре связаны с изменением его температуры и являются объектом изучения технической термодинамики. Характер изменения объема газа зависит от условий теплообмена между газом, деталями компрессора и окружающей средой. В зависимости от этого сжатие или расширение могут происходить:

• без теплообмена (адиабатический процесс), т. е. с нагревом газа при его сжатии или охлаждением газа при его расширении;

• с полным теплообменом (изотермический процесс), т. е. с сохранением одной и той же, постоянной при сжатии и расширении, температуры газа.

Как видно из определений, адиабатический и изотермический процессы являются частными случаями политропического процесса.

Политропический процесс изменения состояния идеального газа задается уравнением:

pV^m = const, (3.1)

где р – давление;

V– объем газа;

т – показатель политропы (1≤т≤k).

При адиабатическом процессе т = k и называется показателем адиабаты. Он равен 1,67 для одноатомных газов, 1,4… 1,41 для двухатомных и 1,2… 1,3 для трех- и многоатомных газов.

При изотермическом процессе m=1.

Из условий работы поршневого компрессора видно, что процессы сжатия и расширения газа происходят в основном при политропическом процессе.

Изменение температуры газа можно определить, используя уравнение состояния идеального газа:

PV=RT, (3.2)

где R – газовая постоянная;

Т – абсолютная температура газа в цилиндре, °К.

Для политропического процесса температура после сжатия определяется по формуле:

, (3.3)

где Т₂ – конечная температура газа после сжатия, °К;

T₁– начальная температура газа, °К.

принцип работы, ремонт, замена масла

Воздушный компрессор является универсальным и экономичным аппаратом, без которого невозможна работа различного пневматического оборудования, применяемого на производстве и в быту. Компрессоры могут быть как стационарными, так и передвижными, благодаря чему расширяется сфера использования данных агрегатов.

Область применения воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры широко используются во многих областях деятельности человека. Данные аппараты незаменимы при проведении монтажных, столярных, строительных и ремонтных работ. Также воздушные аппараты с успехом применяются и

в быту. Например, бытовой агрегат может использоваться для подкачки шин, проведения покрасочных работ, аэрографии и т.д. Как правило, это компрессор, имеющий электрический двигатель, работающий от сети 220 В. Для профессионального использования лучше подойдет роторный масляный агрегат, имеющий повышенный срок службы и не требовательный к частому обслуживанию.

Высока востребованность воздушных компрессоров и в промышленной сфере, в отраслях, где требуется использование сжатого воздуха.

Существуют аппараты с высокой степенью очистки воздуха. Их применяют на “чистых” производствах, например, в химической, фармацевтической и пищевой промышленности, а также в сфере производства электроники.

Кроме всего, воздушные компрессоры нашли применение в нефте- и газодобывающих отраслях, в горнодобывающей промышленности, при добыче угля и камня.

Как устроен и работает воздушный компрессор

Устройство агрегата для сжатия воздуха определяется типом конструкции. Компрессоры бывают поршневые, роторные и мембранные. Наиболее широко распространены поршневые воздушные агрегаты, в которых воздух сжимается в цилиндре благодаря возвратно-поступательным движениям поршня внутри него.

Схема устройства

Устройство воздушного поршневого компрессора достаточно простое. Основной его элемент – это компрессорная головка. По своей конструкции она схожа с цилиндром двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Ниже приведена схема поршневого агрегата, на которой хорошо показано устройство последнего.

В состав компрессорного узла входят следующие элементы.

1. Цилиндр. Это объем, в котором сжимается воздух.
2. Поршень. Возвратно-поступательными движениями всасывает воздух в цилиндр либо сжимает его.
3. Поршневые кольца. Устанавливаются на поршне и предназначены для повышения компрессии.
4. Шатун. Связывает поршень с коленчатым валом, передавая ему возвратно-поступательные движения.
5. Коленчатый вал. Благодаря своей конструкции обеспечивает ход шатуна вверх и вниз.
6. Впускной и нагнетательный клапаны. Предназначены для впуска и выпуска воздуха из цилиндра. Но компрессорные клапаны отличаются от клапанов ДВС. Они изготовлены в виде пластин, прижимаемых пружиной. Открытие клапанов происходит не принудительно, как в ДВС, а вследствие перепада давлений в цилиндре.

Для уменьшения силы трения между кольцами поршня и цилиндром в компрессорную головку поступает масло. Но в таком случае на выходе из компрессора воздух имеет примеси смазки. Для их устранения на поршневом аппарате устанавливают сепаратор, в котором происходит разделение смеси на масло и воздух.

Если требуется особая чистота сжатого воздуха, например, в медицине или на производстве электроники, то конструкция поршневого агрегата не подразумевает использование масла. В таких аппаратах поршневые кольца выполнены из полимеров, а для уменьшения силы трения применяется графитовая смазка.

Поршневые агрегаты могут иметь 2 или больше цилиндров, расположенных V-образно. За счет этого повышается производительность оборудования.

Коленчатый вал приводится в движение от электродвигателя посредством ременного или прямого привода. При ременном приводе в конструкцию аппарата входят 2 шкива, один из которых устанавливается на валу двигателя, а второй — на валу поршневого блока. Второй шкив оснащается лопастями для охлаждения агрегата. В случае прямого привода валы двигателя и поршневого блока соединяются напрямую и находятся на одной оси.

Также в конструкцию поршневого компрессора входит еще один очень важный элемент – ресивер, представляющий собой металлическую емкость. Предназначен он для устранения пульсаций воздуха, выходящего из поршневого блока, и работает как накопительная емкость.

Благодаря ресиверу можно поддерживать давление на одном уровне и равномерно расходовать воздух. Для безопасности на ресивере устанавливают аварийный клапан сброса, срабатывающий при повышении давления в емкости до критических значений.

Чтобы компрессор мог работать в автоматическом режиме, на нем устанавливается реле давления (прессостат). Когда давление в ресивере достигает требуемых значений, реле размыкает контакт, и двигатель останавливается. И наоборот, при снижении давления в ресивере до установленного нижнего предела, прессостат замыкает контакты, и агрегат возобновляет работу.

Принцип действия

Принцип работы поршневого компрессора можно описать следующим образом.

1. При запуске двигателя начинает вращаться коленчатый вал, передавая возвратно-поступательные движения посредством шатуна поршню.
2. Поршень, двигаясь вниз, создает в цилиндре разрежение, под воздействием которого открывается впускной клапан. По причине разности давлений воздуха, он начинает засасываться в цилиндр. Но перед попаданием в камеру сжатия воздух проходит через фильтр очистки.
   
3. Далее, поршень начинает движение вверх. При этом оба клапана находятся в закрытом состоянии. В момент сжатия в цилиндре начинает повышаться давление, и когда оно достигает определенного уровня, происходит открытие выпускного клапана.
4. После открытия выпускного клапана сжатый воздух направляется в ресивер.
5. При достижении определенного давления в ресивере срабатывает прессостат, и сжатие воздуха приостанавливается.
6. Когда давление в ресивере снижается до установленных значений, прессостат снова запускает двигатель.

Распространенные неисправности и их устранение

Рассмотрим основные неисправности в работе воздушного компрессора, которые можно устранить своими руками.

Двигатель агрегата не запускается

Прежде всего, при отказе двигателя агрегата следует убедиться в наличии напряжения в сети. Также не лишним будет проверить кабель питания на предмет повреждений. Далее, проверяются предохранители, которые могут перегорать при скачке напряжения в сети. При обнаружении неисправности кабеля или предохранителей их следует заменить.

Также на запуск двигателя влияет реле давления. Если оно неправильно настроено, то агрегат перестает включаться. Чтобы проверить работу реле, необходимо выпустить воздух из ресивера и снова включить аппарат. Если двигатель заработал, то проведите правильную (согласно инструкции) регулировку реле давления.

В некоторых случаях, двигатель может не запускаться по причине срабатывания теплового реле. Обычно это происходит, если агрегат работает в интенсивном режиме, практически без остановок. Чтобы оборудование снова начало работать, необходимо дать ему немного времени для остывания.

Двигатель гудит, но не запускается

Гудение двигателя без вращения его ротора может быть по причине низкого напряжения в сети, из-за чего ему не хватает мощности для запуска. В таком случае проблему можно решить установкой стабилизатора напряжения.

Совет! Если сеть “проседает” по причине работы какого-либо аппарата, например, сварочного, то его следует отключить на время пользования компрессором.

Также двигатель не в силах провернуть коленчатый вал, если давление в ресивере слишком велико, и происходит сопротивление нагнетанию. Если это так, то необходимо немного стравить воздух из ресивера, после чего настроить или заменить реле давления. Повышенное давление в ресивере может возникать и при неисправном клапане сброса. Его нужно снять и прочистить, а в случае его разрушения – заменить.

Воздух на выходе имеет частицы воды

Если в выходящем из ресивера воздухе содержится влага, то качественно произвести покраску какой-либо поверхности не получится. Частицы воды могут присутствовать в сжатом воздухе в следующих случаях.

1. В помещении, где работает агрегат, повышенная влажность. Необходимо обеспечить помещение хорошей вентиляцией или установить на компрессор влагоотделитель (см. рис. ниже).
   
2. Скопилась вода в ресивере. Требуется регулярно сливать воду из ресивера через сливной клапан.
3. Неисправен водоотделитель. Проблема решается заменой данного элемента.

Падение производительности агрегата

Производительность аппарата может снижаться, если прогорают или изнашиваются поршневые кольца. В результате снижается уровень компрессии, и аппарат не может работать в стандартном режиме. Если этот факт подтвердится при разборке цилиндра, то изношенные кольца следует заменить.

Падение производительности могут вызвать и клапанные пластины, если они сломались или зависли. Неисправные пластины следует заменить, а засорившиеся – промыть. Но самая частая причина, вызывающая потерю мощности агрегата – это засорение воздушного фильтра, который следует промывать регулярно.

Перегрев компрессорной головки

Поршневая головка может перегреваться при несвоевременной замене масла или при использовании смазочного материала, который не соответствует указанному в паспорте. В обоих случаях масло следует заменить на специальное компрессорное, с вязкостью, значение которой указано в паспорте к агрегату.

Также перегрев поршневой головки может вызываться чрезмерной затяжкой болтов шатуна, из-за чего масло плохо поступает на вкладыши. Неисправность устраняется ослаблением болтов шатуна.

Перегрев агрегата

В норме, агрегат может перегреваться при работе в интенсивном режиме или при повышенной температуре окружающего воздуха в помещении. Если при стандартном режиме работы и нормальной температуре в помещении агрегат все равно перегревается, то виновником неисправности может служить засорившийся воздушный фильтр. Его следует снять и промыть, после чего хорошо высушить.

Совет! Данную процедуру рекомендуется проводить регулярно. Если агрегат используется интенсивно, то фильтр следует промывать ежедневно.

Стук в цилиндре

Вызывается поломкой или износом поршневых колец по причине образования нагара. Обычно он появляется, если использовать некачественное масло.

Также стук в цилиндре может вызываться износом втулки головки шатуна или поршневого пальца. Чтобы устранить проблему, данные детали следует заменить на новые. При износе цилиндра и поршня ремонт воздушного компрессора заключается в растачивании цилиндра и замене поршня.

Стук в картере

Появление стука в картере при работе агрегата вызывается следующими поломками.

1. Ослабли шатунные болты. Необходимо подтянуть болты с требуемым усилием.
2. Вышли из строя подшипники коленчатого вала. Требуется поменять подшипники.
3. Износились шатунные шейки коленвала и вкладышей шатуна. Устранение данных неисправностей заключается в обработке шатунных шеек до ремонтного размера. Вкладыши также меняются на аналогичные детали ремонтного размера.

Снижение давления в системе при отключении питания

Проблема возникает чаще всего из-за утечек в одном или сразу нескольких элементах системы. В первую очередь, стоит проверить выпускной кран с поршневым клапаном, а также осмотреть всю магистраль, где нагнетается и удерживается давление.

На вооружение можно взять старый проверенный метод: смазать проблемные участки мыльным раствором. Утечка воздуха сразу даст о себе знать появлением пузырей. Появившиеся щели заделывают любым герметизирующим материалом: лучше в желеобразной консистенции, чтобы исключить отслоение.

Выпускной кран проверяется аналогичным образом. Если при фиксации в выключенном состоянии раствор пузырится, то деталь подлежит замене. При этом особое внимание необходимо уделить герметизации: монтируя новый кран, в обязательном порядке наматываем на резьбу сантехническую фум-ленту.

Важно! Перед тем как проводить ремонтные работы воздушной магистрали, необходимо стравить весь имеющийся в системе воздух. Иначе можно не только получить серьёзные ожоги, но и повредить шланги с клапанами.

Иногда для нормализации давления достаточно почистить все подвижные элементы – краны и заслонки от скопившейся грязи.

Периодическое срабатывание датчиков термозащиты

Очевидная причина возникновения подобного эффекта – сильно завышенная температура в помещении или работа устройства под прямыми солнечными лучами. Если же с климатическими условиями всё в порядке, то дело может быть в недостаточном напряжении в сети.

Воздушное охлаждение компрессора

Выявить неисправности такого плана поможет мультиметр. Когда показатели при прозвоне значительно ниже установленных производителем техники норм (указаны в инструкции к устройству), то дополняем цепь стабилизатором напряжения.

Двигатели в классических компрессорах имеют воздушное охлаждение. Если помещение плохо проветривается, то устройство будет быстро нагреваться, и в результате сработают датчики термозащиты. В этом случае необходимо перенести оборудование в место с достаточной вентиляцией. Также нелишним будет проверить воздушный фильтр: почистить его от скопившейся грязи или вовсе заменить.

Нестабильная работа двигателя

Проблема может проявляться из-за слишком интенсивной отдачи воздуха или неисправности датчика контроля давления. Если потребляемая строительным оборудованием мощность не соответствует производительности компрессора, то существенная разница всегда скажется на работе двигателя.

Поэтому обязательно нужно учитывать характеристики пневматического инструмента, а именно, потребляемый объём воздуха за единицу времени, и соотносить их с возможностями агрегата. Расход воздуха для оборудования не должен превышать 70% отдачи компрессора.

Реле давления для компрессора

Если же технические характеристики обоих устройств соответствуют нормам, то значит, дело в реле давления. Датчик можно отремонтировать, но практичнее заменить: благо, стоит он недорого и продаётся практически в каждом специализированном магазине.

Увеличенный расход воздуха

В первую очередь, нужно проверить воздушный фильтр: при необходимости почистить или заменить. Следующая причина – утечка газа в системе. Проверяем каждый сантиметр магистрали, а особенно места стыков и соединений. Последние обрабатываем герметизирующим материалом и фум-лентой.

Некоторые пользователи после очистки ресивера от конденсата забывают зафиксировать выпускной кран. Иногда в результате повышенного давления он сам сходит на пару миллиметров: подтягиваем до упора и проверяем давление в системе.

Обслуживание компрессора

Периодическая профилактика и следование простым правилам, которые указаны в инструкции по эксплуатации к устройству, заметно увеличат срок службы оборудования. В момент покупки компрессора обязательно нужно удостовериться в наличии паспорта, гарантийного талона и заводской описи комплектующих. Иначе сервисный центр может отказать в обслуживании.

Общие рекомендации производителей техники и специалистов сервисных центров звучат таким образом.

1. Запуская агрегат в первый раз, в обязательном порядке проверяем масло посредством измерительного щупа. Смазку (технический состав) выбирать с оглядкой на инструкцию по эксплуатации. После запуска даём поработать двигателю 10-15 минут вхолостую.
2. Масло меняется на новое после 500 часов работы (ведём книгу учёта). После слива отработки ёмкость очищается от скопившейся грязи.
3. Перед использованием инструмента необходимо понизить давление до нормы, если оно сильно завышено.
4. Воздушный фильтр нужно чистить как минимум 1 раз в неделю. Многие производители рекомендуют менять его каждый квартал, особенно при активной эксплуатации оборудования.
5. В конце каждого рабочего дня необходимо сливать скопившуюся воду из ресивера.
6. По окончании работ воздух стравливается, а оборудование полностью обесточивается.
7. При длительном простое компрессора площадку и подвижные детали воздушного клапана нужно смазать.
8. Содержать устройство в чистоте. Попадание грязи в систему чревато не только потерей давления, но и выходом из строя основных элементов компрессора.

Особое внимание следует уделить заземлению оборудования для всех нетоковедущих элементов из металла. В доброй половине случаев производители выводят соответствующий проводник на вилку. Остаётся только заземлить саму розетку, куда будет подключаться устройство.

Как заменить масло в воздушном компрессоре

Просчитать отработанные агрегатом моточасы достаточно сложно. Но все же рекомендуется, хотя бы приблизительно, вести их учет, поскольку своевременная замена масла в аппарате значительно продлевает срок его службы. В среднем, для нового устройства первая замена масла должна быть не позже, чем через 50 моточасов. Следующее обслуживание компрессора по замене смазки уже проводят через количество моточасов, указанное в инструкции к компрессору. В каждом случае, в зависимости от модели устройства, этот показатель будет отличаться.

Масло для воздушного компрессора лучше использовать фирменное, предназначенное именно для данного оборудования. Если фирменное масло найти сложно, то можно его заменить любым компрессорным маслом необходимой вязкости.

Важно! Простое машинное масло заливать в агрегат запрещается!

Итак, замена масла в аппарате для сжатия воздуха происходит следующим образом.

1. Прежде всего, требуется отключить устройство от электросети, и полностью спустить воздух из ресивера. Стрелки на всех манометрах должны находиться на нуле.
2. Изготовьте из пластиковой бутылки емкость, в которую будет сливаться смазка.
   
3. Подставьте емкость под отверстие для слива смазки и открутите гайку-заглушку, закрывающую его. В норме, смазка не должна быть слишком осветленной или темной. Светлая смазка говорит о том, что в нее попадает влага. Слишком темное масло – результат перегрева агрегата.
   
4. После того, как смазка перестанет вытекать из картера, закрутите гайку обратно.
5. Далее, открутите и снимите сапун из заливного отверстия картера.
   
6. Залейте смазку в картер. Заливать масло удобнее через лейку, чтобы исключить его проливание. Залейте такое количество смазки, чтобы она достигла контрольной отметки в смотровом окне.
   

В дальнейшем, следует постоянно контролировать уровень масла в картере, и, при необходимости, доливать его.

Поршневой одноступенчатый компрессор – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Поршневой одноступенчатый компрессор

Cтраница 1

Поршневой одноступенчатый компрессор устроен аналогично поршневому насосу. Поршень делит герметически полость цилиндра на левую и правую части.  [2]

В современной практике наиболее распространены поршневые одноступенчатые компрессоры 1 двойного действия с приводами или от двигателей внутреннего сгорания, работающих на том же газе, или от электромоторов переменного тока.  [3]

Рассмотрим схему и принцип действия поршневого одноступенчатого компрессора ( рис. 9.1), состоящего из цилиндра 1, поршня 2, совершающего возвратно-поступательное движение, всасывающего 3 и нагнетательного 4 клапанов. При движении поршня 2 слева направо давление газа в цилиндре становится меньше давления во всасывающем патрубке.  [4]

Рассмотрим кратко устройство и работу поршневого одноступенчатого компрессора.  [6]

Действительный цикл сжатия газа в поршневом одноступенчатом компрессоре ( рис. 13) и термодинамические процессы значительно отличаются от процессов, происходящих в теоретическом цикле.  [8]

На рис. 65 приведена схема устройства простейшего поршневого одноступенчатого компрессора.  [10]

Для питания пульверизаторов сжатым воздухом обычно применяют поршневые одноступенчатые компрессоры. При выборе их исходят из сред него расхода засасываемого воздуха одним пульверизатором; расход этот равен приблизительно 10 м3 / час, при давлении 3 – 4 ат.  [11]

Наиболее подходящим для работы с пневматическим насосом можно считать поршневой одноступенчатый компрессор, у которого поршень или уплотнительные кольца выполнены из пластмасс, обеспечивающих работу компрессора без смазки.  [12]

Если скорость на выходе из турбокомпрессора приблизительно равна скорости газа на входе и кинетическая энергия потока не меняется, то 0 5dw2xQ и dlK di, что соответствует работе сжатия газа в поршневых одноступенчатых компрессорах [ см. формулу (1.247) ] без теплообмена с внешней средой.  [13]

Понятие компрессорные машины охватывает все возможные типы машин, предназначенных для сжатия газов и паров. По принципу действия компрессоры можно разделить на три основные группы: объемные, лопаточные и струйные. К объемным компрессорам относятся поршневые, ротационные и винтовые. К лопаточным компрессорам относятся центробежные и осевые. Основными параметрами, характеризующими работу компрессорных машин, можно считать соотношение давлений сжатия, определяемое как отношение давления за компрессором к давлению перед компрессором, и их подачу. Под подачей принято понимать секундное или часовое количество газа или пара, которое нагнетает компрессор, выраженное в кубических метрах газа или пара при параметрах, которые они имеют на входе в компрессор. Поршневой одноступенчатый компрессор ( рис. 12.1) состоит из цилиндра 1, поршня 2, совершающего возвратно-поступательное движение, двух клапанов 3-всасывающего и нагнетательного. Компрессор работает следующим образом. При движении поршня 2 слева направо давление газа в цилиндре становится меньше давления во всасывающем патрубке.  [15]

Страницы:      1

холодильное оборудование и расходные материалы

Компрессор – один из основных элементов холодиль­ной машины и холодильное оборудование. Он служит для сжатия холодильного аген­та от давления кипения Pо до давления конденсации P_к. Кроме того, компрессор отсасывает пар из испарителя и этим обеспечивает пониженное давление и температу­ру кипения холодильного агента, а нагнетая в конденса­тор, создает необходимые условия для сжижения газа.

Обязательным условием для создания заданного по­ниженного давления и температуры кипения в испарите­ле является отсос всего пара, образовавшегося в нем при восприятии тепла от охлаждаемой среды. Поэтому про­изводительность компрессора должна соответствовать производительности испарителя.

Производительность холодильный компрессор холодильного компрессора в от­личие от газового компрессора выражается не только массой или объемом засасываемого в единицу времени пара, но и холодопроизводительностью машины, т. е. количеством тепла, воспринятого от охлаждаемой сре­ды в единицу времени Q₀Bt (ккал/ч), которое вызвало образование пара, засасываемого компрессором.

 

Компрессор всасывает парообразный хладагент, поступающий от испарителя при низкой температуре и низком давлении, производит его сжатие, повышая давление и температуру, и направляет затем к конденсатору. В зависимости от условий работы холодильной машины, давление паров хладагента на выходе компрессора может составлять 15-25 атм, а температура 70-90°С.

Важной характеристикой компрессора является степень сжатия и объем хладагента, который нагнетается компрессором. Степень сжатия определяется как отношение максимального давления на выходе компрессора к максимальному давлению на входе.

По своему конструктивному исполнению компрессоры, используемые в холодильных машинах, могут быть разделены на две основные категории:

• поршневые;
• ротационные, спиральные SCROLL, винтовые.

Принципиальное отличие ротационных, спиральных и винтовых компрессоров от поршневых заключается в том, что всасывание и сжатие хладагента осуществляется не за счет, возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах, а за счет вращательного движения рабочих органов, соответственно пластин, спиралей и винтов.

Компрессоры поршневые

Наибольшее распространение получили поршневые компрессоры. Схема работы такого компрессора показана на рисунке.

Сжатие газа обеспечивается поршнем (3) при его движении вверх по цилиндру (4). Перемещение поршня обеспечивается электродвигателем через коленчатый вал (6) и шатун (5). Всасывающие и выпускные клапаны открываются и закрываются под действием давления газа.

Фаза всасывания хладагента показана на рис. 3.5, а. Поршень (3) начинает опускаться в цилиндре (4) от верхней т.н. «мертвой точки». При движении поршня вниз, над поршнем создается разрежение и парообразный хладагент через открытый впускной клапан (10) всасывается в цилиндр.

Фаза сжатия и выпуска разогретого пара высокого давления показана на рис. 3.5, б. Поршень двигается в цилиндре вверх и сжимает пар. Выпускной клапан (1) открывается, и пар под давлением выходит из компрессора. Конструкция цилиндра такова, что поршень никогда не касается головки клапанов (10), всегда оставляя некоторое свободное пространство, называемое «мертвым объемом».

Поршневые компрессоры производятся в различных модификациях. В зависимости от типа конструкции и от типа электродвигателя различают компрессоры:

• герметичные
• полугерметичные
• открытые.

В герметичных компрессорах электродвигатель и компрессор расположены в едином герметичном корпусе. Мощность таких компрессоров может составлять 1,7-35 кВт. Они широко используются в холодильных машинах малой и средней мощности.

В полугерметичных компрессорах электродвигатель и компрессор закрыты, соединены напрямую и расположены по горизонтали в едином разборном контейнере. Эти компрессора производятся в широкой гамме мощностей от 30 до 300 кВт. В случае повреждения можно вынимать электродвигатель, получая доступ к клапанам, поршню, шатунам и другим поврежденным частям. Они широко применяются в холодильных машинах средней и средне-большой мощности.
В открытых компрессорах электродвигатель расположен снаружи (вал с соответствующими сальниками выведен за пределы корпуса). Соединение электродвигателя с компрессором может быть прямым (в линию) либо через трансмиссию.

Охлаждение электродвигателя герметичных и полутерметичных компрессоров производится самим же всасываемым хладагентом.

Регулирование мощности холодильной установки может выполняться как в режиме «пуск-остановка», так и с плавной регулировкой скорости вращения компрессора, с использованием специальных устройств, называемых инверторами.

В полугерметичных компрессорах регулирование мощности может обеспечиваться также перепуском газа с выхода на вход либо закрытием всасывающего клапана одного или нескольких цилиндров.

Для привода компрессора используются, в зависимости от мощности, однофазные с конденсаторным пуском или трехфазные электродвигатели.

Основным недостатком поршневого компрессора является наличие пульсаций давления паров хладагента на выходе из компрессора, а также большие пусковые нагрузки. Поэтому электродвигатель должен иметь запас мощности для пуска компрессора и иметь акустическую защиту для снижения уровня шума.

Количество запусков компрессора является наиболее критичным для его срока службы. Именно на режиме запуска происходит большее количество отказов, поэтому система управления холодильной машины ограничивает время между повторными пусками компрессора (как правило, не менее 6 мин) и время между остановом и повторным пуском (2-4 мин).

Проектирование и расчет поршневого крейцкопфного W-образного компрессора для сжатия пропана

Омский государственный технический университет
Кафедра холодильная и компрессорная техника и технология
Курсовой проект по дисциплине “Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров”
на тему “Проектирование и расчет поршневого компрессора”
Омск 2017

Исходные данные:
Газ: Пропан (С3 H8)
Температура всасывания: Твс = 285 К
Давление всасывания: Рвс = 0,1•106 Па
Давление нагнетания: Рн = 3•106 Па
Производительность: Q=25/3600=0,007 м3/с
Содержание
Введение…………………………………………………………………………..2
Раздел 1. Термодинамический расчет
1.1. Распределение повышения давления по ступеням…………………3
1.2. Определение коэффициентов подачи………………………………..5
1.3. Определение основных размеров и параметров ступеней…………8
1.4. Определение температуры нагнетания ……………………………10
1.5. Определение индикаторной мощности компрессора……………11
1.6. Подбор электродвигателя ………….….…………………………….13
1.7. Выбор клапанов по пропускной способности ……………………13
Раздел 2. Динамический расчет компрессора
2.1. Построение индикаторных диаграмм……………………………….23
2.2. Построение диаграмм суммарной поршневой силы………………31
2.3. Построение диаграмм суммарного противодействующего
момента……………………………………………………………………38
2.4. Расчет маховика………………………………………………………41
Заключение………………………………………………………………………43
Список литературы…………………………………………………………….44

Состав: Поршневой компрессор в разрезе, Деталировка (Шток), Подсборка (Крейцкопф со штоком и поршнем), Спецификация компрессора, Спецификация подсборки,Диаграммы,Exel расчёт тепловой и динамический ПЗ,

Софт: КОМПАС-3D V16.1 64bit

Двухступенчатый поршневой компрессор: особенности, выбор

Двухступенчатые поршневые воздушные компрессоры идеально подходит для сложных условий небольших предприятий. Они устроены сложнее, чем одноступенчатые компрессоры, и могут работать с большим давлением и большей производительностью.

Двухступенчатые воздушные компрессоры

В двухступенчатых воздушных поршневых компрессорах воздух сжимается в два этапа. Между ступенями воздух охлаждается.

Этап 1

Воздух сжимается до среднего давления в большом цилиндре. При этом перемещается большой объем воздуха, но при низком давлении.

Охладитель

Воздух охлаждается на гораздо более низкий уровень. Это делает компрессор более эффективным и уменьшает нагрузку на ступень высокого давления.

Этап 2

Воздух сжимается до конечного давления в меньшем цилиндре. При этом перемещается меньший объем воздуха, но при высоком давлении. На некоторых моделях Вы можете четко видеть эти две ступени (V-образный блок с большим и маленьким цилиндром). На других моделях ступени высокого и низкого давления отлиты в единый блок, по внешнему виду похожий на одноступенчатый компрессор.

Давление

Двухступенчатые поршневые воздушные компрессоры небольшой мощности могут создавать давление до 12 бар. Вам нужно выяснить, какое давление вам нужно. Если например Вам нужно давление только 8 бар, лучше поискать компрессор с более низким максимальным давлением, но при более высокой производительности: это больше сжатого воздуха за Ваши деньги!

Производительность

Как и при покупке любого типа компрессора, Вам необходимо знать (приблизительно) количество воздуха, которое вы будете использовать. Если вы не знаете, какая мощность Вам необходима, проконсультируйтесь с нашими специалистами по телефону!

Обычно двухступенчатые поршневые воздушные компрессоры небольшой мощности обладают производительностью приблизительно до 2 м3/мин. Если же Вам необходима большая производительность, будет полезным присмотреться к покупке винтового компрессора.

Другие вещи, которые следует знать при покупке двухступенчатого компрессора

Рабочий цикл

Рабочий цикл почти всех двухступенчатых воздушных компрессоров составляет 100%. Это одна из причин, почему они рассматриваются как более надежные и долговечные. 100% рабочий цикл означает, что компрессор может работать без остановок, не требуя времени для остывания. Напротив, большинство одноступенчатых воздушных компрессоров имеют рабочий цикл 50% или 75%.

Электрическое подключение

Поскольку двухступенчатые компрессоры потребляют больше тока, чем одноступенчатые воздушные компрессоры, важно правильное электрическое соединение. Убедитесь, что у Вас есть источник питания достаточной мощности, доступный в том месте, где вы хотите установить компрессор. Электропроводка для компрессора должна быть смонтирована квалифицированным электриком.

Некоторые компрессоры можно купить либо с однофазным, либо с трехфазным двигателем. И часто вы можете выбирать между 220 вольт или 380 вольт. Убедитесь, что Вы выбрали правильный тип двигателя для своей электрической сети. Большие двухступенчатые компрессоры, как правило, оснащены трехфазными электродвигателями. Имейте в виду, что большинство двухступенчатых воздушных компрессоров поставляются без какой-либо проводки, поэтому у Вас должен быть ее запас.

Поршневой компрессор

– схема, детали, работа, преимущества

ВВЕДЕНИЕ В КОМПРЕССОР:

Компрессоры – это амортизирующие устройства, которые используются для повышения давления жидкости (воздуха, масла, хладагента) за счет проделанной работы. на жидкости. Компрессоры, используемые для сжатия воздуха, называются воздушными компрессорами. Компрессоры неизменно используются во всех случаях, когда требуется воздух под высоким давлением. Некоторые из популярных применений компрессоров – это привод пневматических инструментов и оборудования с пневматическим приводом, окраска распылением, двигатель сжатого воздуха, наддув в двигателях внутреннего сгорания, транспортировка материалов (для перемещения материала), очистка поверхностей, охлаждение и кондиционирование воздуха, химическая промышленность. , так далее.Компрессоры снабжаются воздухом низкого давления (или любой жидкостью) на входе, который выходит в виде воздуха высокого давления (или любой жидкости) на выходе. Работа, необходимая для увеличения давления воздуха, обеспечивается первичным двигателем, приводящим в движение компрессор. Обычно в качестве первичных двигателей используются электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания или паровой двигатель, турбина и т. Д.

Поршневой компрессор:

Поршневой компрессор – это машина прямого вытеснения, в которой поршень используется для сжатия газа и подачи его под высоким давлением.Различные компрессоры есть практически на каждом промышленном объекте.

Поршневые компрессоры наиболее широко используются в воздушных системах промышленных предприятий. Есть два основных типа компрессоров одинарного и двойного действия, которые доступны как одно- или двухступенчатые компрессоры. Цилиндр одностороннего действия выполняет сжатие с одной стороны поршня в одном направлении рабочего хода. Двухступенчатое сжатие достигает конечного выходного давления в двух отдельных циклах сжатия, или ступенях, включенных последовательно.
Компрессор двойного действия сконфигурирован для обеспечения такта сжатия при движении поршня в любом направлении. Это достигается путем установки крейцкопфа на шатун, который затем соединяется с поршнем двустороннего действия с помощью поршневого штока. Распорки соединяют цилиндр с картером. Они герметичны, чтобы предотвратить смешивание смазки коленчатого вала с воздухом, но вентилируются, чтобы предотвратить повышение давления.

Типы сжатых газов включают следующие:

• Воздух для сжатого воздуха для инструментов и систем сжатого воздуха
• Водород, кислород и т. Д.для химической переработки
• Легкие углеводородные фракции при переработке
• Различные газы для хранения или передачи
• Другие области применения

ОДНОЦИЛИНДРОВЫЙ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

Поршневые компрессоры бывают одинарного или двойного действия, с масляной смазкой или масляными -бесплатно с разным количеством цилиндров в разных конфигурациях. За исключением действительно небольших компрессоров с вертикальными цилиндрами, V-образная конфигурация является наиболее распространенной для небольших компрессоров.На больших компрессорах двойного действия типа L с вертикальным цилиндром низкого давления и горизонтальным цилиндром высокого давления есть огромные преимущества, поэтому эта конструкция является наиболее распространенной. По конструкции и работе поршневой компрессор очень похож на двигатель внутреннего сгорания.

Детали поршневых компрессоров:

Компрессор поршневого типа состоит из цилиндра, головки цилиндра и поршня с поршневыми кольцами, впускных и выпускных подпружиненных клапанов, шатуна, коленчатого вала коленчатого вала и подшипников.

одноцилиндровый компрессор

Работа поршневого компрессора

Сжатие осуществляется возвратно-поступательным движением поршня внутри цилиндра. Это движение попеременно заполняет цилиндр, а затем сжимает воздух. Шатун преобразует вращательное движение коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре. В зависимости от применения вращающийся кривошип (или эксцентрик) приводится в движение с постоянной скоростью подходящим первичным двигателем (обычно электродвигателем).Принципиальная схема одноцилиндрового компрессора показана на рисунке

Ход всасывания: –

Ход всасывания или всасывания начинается с поршня в верхней мертвой точке (положение, обеспечивающее минимальный или зазорный объем). Во время хода вниз движение поршня снижает давление внутри цилиндра ниже атмосферного. Впускной клапан открывается против давления его пружины и позволяет воздуху поступать в цилиндр. Воздух втягивается в цилиндр до тех пор, пока поршень не достигнет положения максимального объема (нижней мертвой точки).Выпускной клапан остается закрытым во время этого хода

Выходной ход:

Во время такта сжатия поршень движется в противоположном направлении (от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке), уменьшая объем воздуха. Когда поршень начинает двигаться вверх, впускной клапан закрывается, и давление начинает непрерывно увеличиваться до тех пор, пока давление внутри цилиндра не станет выше давления на стороне нагнетания, которая соединена с ресивером. Затем открывается выпускной клапан, и во время оставшегося движения поршня вверх к ресиверу подается воздух.

Многоступенчатый поршневой компрессор:

Не всегда желательно или возможно достичь требуемого повышения давления за одну ступень сжатия. В многоступенчатом режиме выход газа из первой ступени охлаждается в промежуточном охладителе до температуры всасывания первой ступени перед переходом на вторую ступень. Это называется идеальным промежуточным охлаждением.

Детали многоступенчатого поршневого компрессора: различные части поршневых компрессоров

На рис. Показаны различные части трехступенчатого (V-образного) поршневого воздушного компрессора с ресивером (воздушным резервуаром).Реле давления подключено к электродвигателю. Когда достигается желаемое давление в воздушном резервуаре, он останавливает двигатель и, следовательно, компрессор. Предохранительный клапан открывается, когда давление в воздушном баллоне превышает установленное безопасное давление.

Преимущества многоступенчатого сжатия:

1. Хороший объемный КПД, поскольку сжатие выполняется более чем в одну ступень и, следовательно, степень сжатия контролируется.
2. Более низкая температура нагнетания и, следовательно, выбор материала конструкции цилиндра и его компонентов, что приводит к уменьшению размеров последующих ступеней.
3. Пониженная работа сжатия, так как из-за промежуточного охлаждения сжатие ближе к изотермическому (приводит к минимальной работе сжатия). Это приводит к экономии электроэнергии и меньшим размерам последующих ступеней.
4. Ограничивает перепад давления. Это снижает излишнюю деформацию рамы.

Дренажный клапан сливает конденсат, образующийся в конденсаторе и ресивере. Цилиндры и промежуточные охладители имеют либо воздушное охлаждение (с ребрами), либо водяное охлаждение (с водяными рубашками в цилиндре).Компрессор с воздушным охлаждением используется для систем низкого давления, а компрессоры с водяным охлаждением – для применений с высоким давлением
.

Диапазон: Используется при давлении до 4-30 бар и малых объемах подачи (<10000 м3 / ч). Для давлений, превышающих 30 бар, требуются многоступенчатые компрессоры. Многоступенчатые компрессоры доступны с давлением до 250-350 бар.

Преимущества поршневого компрессора

1. Поршневые компрессоры доступны в широком диапазоне производительности и давления
2.При многоступенчатом режиме возможно очень высокое давление воздуха (250 бар) и объемный расход воздуха.
3. Лучшая механическая балансировка возможна с помощью многоступенчатого компрессора при правильном расположении цилиндров.
4. Высокая общая эффективность по сравнению с другим компрессором

Недостатки поршневого компрессора

1. Поршневые поршневые компрессоры создают силы инерции, которые сотрясают машину. Поэтому часто требуется жесткая рама, закрепленная на прочном основании.
2.Поршневые машины с возвратно-поступательным движением создают пульсирующий поток воздуха. Требуются камеры демпфирования пульсаций или приемные баки подходящего размера.
3. Они подходят для небольших объемов воздуха при высоком давлении.

Сачин Торат

Сачин получил степень бакалавра технических наук в области машиностроения в известном инженерном колледже. В настоящее время он работает дизайнером в индустрии листового металла. Кроме того, он интересовался дизайном продуктов, анимацией и дизайном проектов. Он также любит писать статьи, относящиеся к области машиностроения, и пытается мотивировать других студентов-механиков своими новаторскими проектными идеями, дизайном, моделями и видео.

Недавние публикации

ссылка на гидравлические уплотнения – определение, типы, схемы, функции, неисправности, приложение ссылка на слоттер – типы, детали, операции, диаграммы, спецификации

основные сведения о поршневых компрессорах

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 нефтепереработке

• 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, таким образом, 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 HSE и ходовая часть

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 циркулирующих систем жидкого хладагента, тогда как некоторые небольшие домашние и производственные компрессоры обычно имеют воздушное охлаждение. Цилиндры большого размера 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 (зазорный объем). 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 серьезные повреждения клапанов компрессора и других критических компонентов и даже угрожать целостности 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.

Как правило, 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 возвращается 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 выпускной 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, потребляемой мощности, работы клапана и т. Д. Эти знания можно получить, анализируя информацию о процессе и отслеживая влияние этих элементов на цикл.

Поршневой воздушный компрессор

– Chicago Pneumatic

С чугунным блоком

Ищете надежный, высокопроизводительный поршневой воздушный компрессор?

Перед вами новый чугунный поршневой компрессор – серия надежных и прочных, изготовленных из высококачественных компонентов для тяжелых промышленных условий эксплуатации.

Полное решение с пакетом очистки воздуха, гарантирующим сухой и чистый воздух, подходящее для очень требовательных приложений. Все новые чугунные поршневые компрессоры CPV выпускаются в диапазоне от 3 до 10 л.с.

Почему выбирают чугунные поршневые компрессоры Chicago Pneumatic?

Прочные и надежные компоненты

Панель стартера для легкого подключения

Прочная, надежная и проверенная технология

Что такое поршневой компрессор?

Поршневой воздушный компрессор – это объемный компрессор, в котором для сжатия воздуха используются поршень и цилиндр с приводом от коленчатого вала.Двухступенчатый компрессор включает дополнительную ступень, на которой воздух сжимается на секунду.

Как работает поршневой компрессор?

Как и небольшой двигатель внутреннего сгорания, обычный поршневой компрессор имеет коленчатый вал, шатун и поршень, цилиндр и головку клапана.По мере того, как поршень движется вниз, над ним создается разрежение. Это позволяет наружному воздуху при атмосферном давлении открыть впускной клапан и заполнить область над поршнем.

Преимущества:-

• Насосы работают с оптимальной скоростью, чтобы обеспечить более низкий уровень шума и увеличенный срок службы, гарантируя более высокую производительность. Они идеально подходят для более требовательных и интенсивных применений.Непрерывная работа в экстремальных климатических условиях • Лучшее охлаждение и лучший отвод тепла • Низкий унос масла и увеличенный срок службы поршневых колец. • Более высокий объемный КПД. • Маленький след

Что такое рабочий цикл поршня?

При покупке поршневого компрессора основное внимание уделяется расходу на куб. Фут / мин или литрам в минуту.Обычно мы думаем: «Мне нужно столько воздуха», а затем находим поршневой компрессор, который может подавать такое количество воздуха. Но о чем часто забывают, так это о регулярности использования, о рабочем цикле. Все поршневые компрессоры имеют рабочий цикл, некоторые до 25%, а некоторые до 100%.

Как узнать рабочий цикл поршневых компрессоров?

Вы можете рассчитать рабочий цикл вашей машины, считывая данные на табличке двигателя вашего воздушного компрессора.

Может ли поршневой компрессор работать на 100%?

Да, есть поршневые компрессоры со 100% -ным рабочим циклом. Рабочий цикл – это часть периода, когда машина находится в рабочем режиме. Это цикл работы компрессора, когда он работает нерегулярно (не постоянно).

Наш новый поршневой компрессор CPV имеет 100% рабочий цикл.

Где обычно используются поршневые воздушные компрессоры?

Поршневой компрессор – PetroWiki

Поршневые компрессоры – это машины прямого вытеснения, в которых сжимающий и вытесняющий 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 удаления воздуха и слива

Типы поршневых компрессоров

Есть два типа поршневых компрессоров:

• Высокая скорость (разборная)
• 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.

Отдельные блоки монтируются на салазках и автономны. Они просты в установке, имеют относительно небольшую начальную стоимость, легко перемещаются на другие 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 – Поперечное сечение 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 эффективность 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 обычно должны монтироваться на месте и требуют тяжелого фундамента и высокой степени подавления вибрации 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).

Рамка

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 давлений 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 набивочного ящика должен быть сброшен воздух на линию 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 с пальцем 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, такого как алюминий, либо из чугуна, либо из 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 отверстием цилиндра или 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
• Масло смазочное
• 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 состоит в том, чтобы пропускать 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
• Температура 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

Объемный КПД Рабочий объем поршня

q a	=	пропускная способность цилиндра при фактических условиях всасывания, Асф / мин,
E v	=	,
PD	=	, Асф / мин,
q g	=	входная мощность цилиндра, ст. Куб. Футов / мин,
и
Q г	=	входной объем цилиндра, млн.ст.фут / д.

Рабочий объем поршня

Смещение 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

Рабочий объем поршня

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

Объем цилиндра двойного действия рассчитывается по формуле Eq. 6 .

……………. (6)

где

Рабочий объем поршня

PD	=	, 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, удаление 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 разгрузочное устройство 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, когда компрессор работает. 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)

Клиренсный объем

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 по 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 двустороннего действия (зазор между головкой и коленчатым валом) [ 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 зазором фиксированного объема

Свободный карман фиксированного объема обычно представляет собой объемный баллон, 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 карманы с переменным зазором прикрепляются к головной части, 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, поскольку в цилиндр не попадает холодный всасываемый газ.

Объемный КПД

Объемный КПД – это отношение фактического объема газа (Acf / мин), втянутого в цилиндр, к рабочему объему поршня (cf / min). 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, поскольку измерение этих эффектов чрезвычайно сложно. Признавая это, следующее приближенное уравнение можно использовать для оценки объемной эффективности.

……………. (10)

где

Объемный КПД Степень сжатия Коэффициент сжимаемости на входе Коэффициент сжимаемости нагнетания

E v	=	,
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 ,
L	=	проскальзывание газа мимо поршневых колец,% (1% для быстроразъемных, 5% для несмазанных компрессоров и 4% для пропановых),
и
96	=	поправка на потери из-за падения 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, когда нагрузка на шток меняет направление 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 формулой Eq. 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 предохранительные

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, баллоны и предохранительные клапаны на стороне всасывания рассчитаны на расчетное давление в системах охлаждения с замкнутым контуром или при работе с низкотемпературными газами.

Пульсация

Поток газа через поршневой компрессор по своей природе вызывает пульсацию, поскольку 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, и мощность ступени меньше 150 л.с., отдельные баллоны 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 спроектирована с учетом приемлемых уровней пульсаций (обычно от 2 до 7% от пика до пика). Компоновка системы трубопроводов должна определять 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 превышала частоту 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.

Конструкция 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 менее чем на 50% допустима для статических условий.
• Обычно лучше увеличить длину и / или ширину, чем глубину, для удовлетворения требований 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 цилиндров также способствует лучшему смазыванию, 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 смазочную поверхность 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 систем 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.

Масляный радиатор

Маслоохладитель гарантирует, что температура масла, подаваемого в подшипники, 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 снабжен указателем уровня.

Трубопровод

Компоненты системы смазки соединены трубопроводами. Важными факторами являются чистота и коррозионная стойкость. 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 таким образом, чтобы избегать любых карманов, в которых может скапливаться грязь или мусор. 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 меш, и промывку следует 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

Объемный КПД Рабочий объем поршня Рабочий объем поршня Объемный КПД Степень сжатия Коэффициент сжимаемости на входе Коэффициент сжимаемости нагнетания Коэффициент цилиндра

q a	=	пропускная способность цилиндра при фактических условиях всасывания, Асф / мин,
E v	=	,
PD	=	, Асф / мин,
q g	=	входная мощность цилиндра, ст. Куб. Футов / мин,
Q г	=	входной объем цилиндра, млн куб. Футов / сут.
PD	=	, 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	=	зазор перед головкой, 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	=	,
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 ,
L	=	проскальзывание газа мимо поршневых колец,% (1% для быстроразъемных, 5% для несмазанных компрессоров и 4% для пропановых),
96	=	поправка на потери 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)

Ссылки

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

Работа воздушного компрессора

: описание двухступенчатой ​​системы и теории

Введение:

В моей последней статье мы обсудили теорию сжатия воздуха и причину сжатия воздуха по изоэнтропическому циклу.Теперь обсудим реальную работу воздушного компрессора с индикаторными диаграммами.

Operation:

Чтобы понять работу воздушного компрессора, предположим, что цикл и индикаторная диаграмма для простого одноступенчатого поршневого воздушного компрессора, как показано ниже. (Щелкните изображение, чтобы увеличить.)

Простой поршневой воздушный компрессор имеет поршень, который совершает возвратно-поступательное движение внутри стенки цилиндра и головки цилиндра. Поршень прикреплен к коленчатому валу с помощью шатуна, и, таким образом, вращение коленчатого вала заставляет поршень перемещаться вверх и вниз внутри цилиндра.Коленчатый вал установлен на картере. В головке блока цилиндров имеются карманы для клапанов, в которых закреплены всасывающий и нагнетательный клапаны.

Эти всасывающие и нагнетательные клапаны простого типа с перепадом давления. Они открываются и закрываются из-за разницы давлений по обе стороны пластин клапана.

1. Когда компрессор останавливается или работает на холостом ходу в течение некоторого времени, всегда предполагается, что в пространстве цилиндра остался некоторый остаточный сжатый воздух. Этот остаточный воздух расширяется при движении поршня вниз.Давление в пространстве цилиндра падает в определенной точке по мере того, как поршень движется вниз, где давление внутри цилиндра становится меньше атмосферного. Таким образом, эта разница давлений открывает всасывающий или впускной клапан.

2. Это открытие впускного клапана позволяет свежему воздуху втягиваться в пространство цилиндра, поскольку поршень все еще продолжает двигаться в направлении вниз. Впускной клапан будет оставаться открытым до тех пор, пока не появится разница давлений между атмосферой и внутренним пространством цилиндра.Когда разница давлений начинает уменьшаться, впускной клапан начинает медленно закрываться.

Впускной клапан полностью закрывается, когда нет разницы давлений, а затем поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ) и начинает движение вверх. В этом положении впускной и нагнетательный клапаны остаются закрытыми. Таким образом, когда поршень движется вверх, давление начинает расти в пространстве цилиндра.

3. Нагнетательный клапан начинает открываться при разнице давлений между пространством цилиндра и воздушным ресивером.Предположим, что давление в ресивере составляет 7 бар. Нагнетательный клапан не откроется, пока давление внутри цилиндра не станет немного выше 7 бар. Когда поршень движется вверх, давление увеличивается, и в какой-то момент давление превышает 7 бар, в результате чего нагнетательный клапан открывается. Таким образом, сжатый воздух попадает в воздушный ресивер.

4. Когда поршень достигает вершины, давление начинает падать, и нагнетательный клапан начинает закрываться. Остаточный сжатый воздух, оставшийся в пространстве, снова начинает расширяться, когда поршень движется вниз, продолжая следующий цикл.

Диаграмма P-V:

Обращаясь к диаграмме, можно понять теоретическую диаграмму P-V воздушного компрессора.

4-1:

Воздушный компрессор всасывает воздух из атмосферы. Атмосферное давление P1. Начальный объем, когда поршень находится вверху, равен нулю (при условии отсутствия зазора от ударов). Таким образом, когда поршень движется сверху вниз, в компрессор втягивается объем воздуха V1. Температура воздуха Т1.п = С). Давление воздуха увеличивается от P1 до P2. Громкость уменьшается с V1 до V2. Температура увеличивается от T1 до T2.

2-3:

Сжатый воздух с давлением P2, объемом V2 и температурой T2 выходит из компрессора в воздушный ресивер.

Заключение:

Таким образом, мы увидели фактическую работу воздушного компрессора и его теоретическую диаграмму P-V. В следующей статье мы обсудим проделанную работу и причины использования многоступенчатых воздушных компрессоров.Также вы узнаете некоторые важные причины дизайна, которые вы, возможно, никогда не встретили или не встретили ни в каких учебниках.

Изображение предоставлено:

Морские воздушные компрессоры от Wharton.

Этот пост из серии: Работа воздушного компрессора.

Прочтите здесь, чтобы узнать о теоретической и практической работе воздушного компрессора. Также узнайте о причинах вашего давнего вопроса и сомнений по поводу воздушных компрессоров и их работы. Оцените особенности дизайна и некоторые причины, которые вы никогда не найдете в учебниках.

1. Работа воздушного компрессора
2. Работа воздушных компрессоров – Часть 2
3. Влияние многоступенчатого воздушного компрессора

Основная термодинамика поршневого сжатия

% PDF-1.5 % 1 0 объект > / Метаданные 2 0 R / Страницы 3 0 R / StructTreeRoot 4 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 5 0 obj / ModDate (D: 20160801155156-05’00 ‘) /Режиссер / Название (Основы термодинамики возвратно-поступательного сжатия) >> эндобдж 2 0 obj > транслировать application / pdf

Ariel

Основы термодинамики возвратно-поступательного сжатия

2016-05-06T11: 02: 57-04: 00 Microsoft® Word 20102016-08-01T15: 51: 56-05: 002016-08-01T15: 51: 56-05: 00 Microsoft® Word 2010uuid: 8dc891d5-496f-45cd- b44c-f834ec081c23uuid: 851ef4d2-dfa5-46e9-a9f5-887aac0890e1 конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 6 0 obj > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание [39 0 R 40 0 ​​R 41 0 R] / Группа> / Вкладки / S / StructParents 0 / Аннотации [42 0 R] >> эндобдж 7 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 48 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 1 >> эндобдж 8 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 51 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 17 >> эндобдж 9 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 56 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 2 >> эндобдж 10 0 obj > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 59 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 18 >> эндобдж 11 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 62 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 3 >> эндобдж 12 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 66 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 4 >> эндобдж 13 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 73 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 19 >> эндобдж 14 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 77 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 5 >> эндобдж 15 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 80 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 6 >> эндобдж 16 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 82 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 7 >> эндобдж 17 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 84 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 8 >> эндобдж 18 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 88 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 9 >> эндобдж 19 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 91 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 20 >> эндобдж 20 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 94 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 10 >> эндобдж 21 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 99 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 11 >> эндобдж 22 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 102 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 12 >> эндобдж 23 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 106 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 13 >> эндобдж 24 0 объект > / ExtGState> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 110 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 14 >> эндобдж 25 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 113 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 15 >> эндобдж 26 0 объект > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / MediaBox [0 0 612 792] / Содержание 116 0 руб. / Группа> / Вкладки / S / StructParents 16 >> эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект > эндобдж 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 35 0 объект > эндобдж 36 0 объект > транслировать

Роликопоршневой компрессор с проточной смазкой

Линдон Б.Космический центр Джонсона, Хьюстон, Техас

На рисунке представлен упрощенный и частично схематический вид двухступенчатого компрессора с вращающимся поршнем, который разрабатывается для использования в качестве первичного двигателя в парокомпрессионном тепловом насосе. По сравнению с компрессорами такой же мощности, которые до сих пор использовались в парокомпрессионных тепловых насосах, этот компрессор будет работать лучше, будет работать с более высоким КПД, будет меньше и будет меньше весить. В отличие от предшествующих компрессоров, этот компрессор мог работать в любой ориентации относительно гравитационного поля и / или ускорения, или в отсутствие гравитации и ускорения.

Как и большинство предшествующих компрессоров, настоящий опытный компрессор спроектирован как часть герметичной парожидкостной системы, в которой хладагент и смазочное масло могут смешиваться и течь вместе. В типичном компрессоре предшествующего уровня техники поддон в корпусе компрессора используется для сбора и удержания большей части масла; это необходимо для предотвращения загрязнения регулирующих клапанов и теплообменников чрезмерным количеством масла. Маслоудерживающая функция поддона зависит от правильной ориентации поддона по отношению к ускорению и гравитации.Напротив, нынешний усовершенствованный компрессор не содержит поддона; вместо этого, как поясняется ниже, компрессор работает с проточной смазкой, и масло может течь по всей системе. Отсутствие поддона и необходимость концентрировать масло в одном месте системы, компрессор и остальная часть системы становятся нечувствительными к гравитации и ускорению.

Концепция вращающихся поршней была выбрана для разработки этого компрессора по нескольким причинам:

• Катящиеся поршни могут быть легко сконструированы для работы на скоростях, превышающих скорости поршневых поршней; это позволяет уменьшить размеры и вес движущихся компонентов без снижения производительности.
• Требования к смазке роликовых поршневых компрессоров минимальны; Компрессор с вращающимся поршнем может удовлетворительно работать без поддона при смазке небольшим количеством масла (масляным туманом), циркулирующим с хладагентом.
• Требование низкой циркуляции масла согласуется с необходимостью минимизировать вероятность загрязнения теплообменников и регулирующих клапанов маслом.
• Роликопоршневые компрессоры достаточно устойчивы к попаданию пробок жидкости – хладагента, масла или того и другого.Таким образом, по сравнению с другими компрессорами, поршневые компрессоры работают с меньшей зависимостью от точного контроля запасов жидкости.

Этот двухступенчатый компрессор с вращающимся поршнем предлагает потенциальные преимущества в виде лучшей производительности, меньшего размера и веса по сравнению с ранее разработанными компрессорами с тепловым насосом.

Типичный предварительный проект предусматривает, что разрабатываемый компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента между испарителем с температурой 240 К и давлением около 10 фунтов на кв. Дюйм (≈69 кПа) и конденсатором (радиатором) при температуре 295 К и давлении около 100 фунтов на квадратный дюйм (≈690 кПа) при передаче тепла от испарителя к конденсатору со скоростью от 300 до 500-500 Вт.Жидкий хладагент, вероятно, будет R-134a (тетрафторэтан). Смазка, вероятно, будет синтетическим маслом на основе сложного эфира полиола, количество масла составляет порядка 10-20 массовых процентов от смеси хладагент / смазочный материал. Скорость двигателя при обычной работе составляет порядка 10 000 об / мин.

Хотя конструкция предусматривает две ступени для достижения соотношения давлений, необходимых для повышения температуры до 55 К, обе ступени могут быть размещены в одном корпусе, где они могут приводиться в движение одним двигателем через один вал.Путем соответствующего отклонения входного и выходного потоков два поршня могут работать последовательно (как две ступени) для получения более высокого температурного подъема при меньшем расходе, или два поршня могут работать параллельно (как одна ступень) для несколько меньший подъем температуры при большей скорости потока. В зависимости от требуемых температур испарителя и конденсатора система управления может выбрать последовательный или параллельный режим, в зависимости от того, какой из них обеспечивает большую эффективность. Скорость двигателя можно изменять для управления производительностью компрессора в любом режиме.

Эта работа была выполнена Дэниелом Л. Фишбахом, Расселом Тетро, ​​Эндрю К. Харви, Уильямом Лири, Натаном Лонго и Дэвидом Х. Уокером из Foster-Miller, Inc. для Космического центра Джонсона. MSC-22888

---

Motion Control Tech Briefs Magazine

Эта статья впервые появилась в октябрьском выпуске журнала Motion Control Tech Briefs за октябрь 2000 года.