Компрессор сжатого воздуха

Получение сжатого воздуха

Для получения сжатого воздуха на судах используют поршневые компрессоры.

Судовые компрессоры можно классифицировать по следующим основным признакам.

Расположение цилиндров: вертикальное однорядное (применяется

наиболее часто), V-образное.

Число цилиндров: одноцилиндровые (используют в качестве первичных и подкачивающих), многоцилиндровые (2—5 цилиндров используют в качестве основных и подкачивающих).

Число ступеней: одноступенчатые (используют в качестве компрессоров низкого давления), многоступенчатые (2 ступени для среднего давления, 3 ступени—для высокого).

Конструктивный тип ступеней: дифференциальный (низкая и высокая ступени расположены в одном цилиндре, при этом над поршневая и под поршневая полости рабочие), тандем (поршни низкого и высокого давлений расположены один над другим).

Величина давления (в кг-с/см 2 ): высокое (более 150), среднее (20—150), низкое (до 20).

Наиболее распространены компрессоры среднего давления с рабочим давлением 30 кг-с/см 2 . В последнее время используют также компрессоры с давлением 25 кг-с/см 2 для предотвращения значительного охлаждения цилиндров расширяющимся воздухом при пуске двигателя.

основные (производительностью 60—430 мч), в каждом отдельном случае каждый основной компрессор должен обеспечить заполнение в течение 1 ч баллонов главных двигателей начиная от давления 5 кг-с/см 2 до давления, необходимого для выполнения числа пусков, предусмотренных Правилами,

подкачивающие (производительность 10—100 мч), в основном

применяют компрессоры с производительностью до 30 мч,

первичные (производительность 10—30 мч).

Частота вращения судовых компрессоров в основном 600— 900 об/мин. Однако в последние годы некоторые зарубежные фирмы выпускают компрессоры с повышенной частотой вращения (до 2500 об/мин), что позволяет уменьшить вес и габарит компрессора.

Тип привода: электродвигатель (широко распространен благодаря малому габариту, высокому к. п. д., кратковременности и надежности пуска, простоте обслуживания и большим межремонтным периодом), дизель для первичных и высоко мощных компрессоров, применение электропривода в последних нежелательно вследствие глубоких провалов напряжения при пуске).

На некоторых судах применяют дизель-генератор-компрессорные агрегаты, которые позволяют сэкономить место в машинном отделении и ликвидировать опасные для судового электроснабжения провалы напряжения при пуске.

В качестве примера приведена схема (рис. 36) и описание принципа действия компрессора WH 200D-3S завода Хатлапа (ФРГ), конструкция которого характерна для компрессоров сжатого воздуха, выпускаемых различными западноевропейскими фирмами. Такие компрессоры

установлены на отечественных судах типов «Пула», «Сплит» и др. Компрессор — вертикальный, однорядный, двухцилиндровый, двухступенчатый, дифференциального типа, с электроприводом.

Конечное давление, кг-с/см 2 ,………. 25

Частота вращения, об/мин……. 980

Мощность двигателя, кВт …. 47,8 Диаметр поршня I ступени, мм . . 150, П-ой мм . . 135 Ход поршней , мм ,……………………………………….. . . . 144

Через фильтр / воздух из машинного отделения поступает во внутреннюю полость крышки 2, откуда через всасывающий клапан 3 засасывается в цилиндр 5 I ступени при движении поршня 7 вниз. Следующий за этим подъем поршня вызывает повышение давления в 1 ступени, благодаря чему всасывающий клапан 3 закрывается.

Сжатый воздух с давлением 5—7 кг-с/см 2 открывает нагнетательный клапан 4 и по патрубку 23 поступает через соответствующее отделение воздушной камеры 21 в трубки пучка 17 воздухоохладителя 18. Охлажденный воздух по трубе 26 через всасывающий клапан 25 II ступени поступает в дифференциальную полость А.

При движении поршня вниз воздух сжимается в полости А до 25 кг-с/см 2 , после чего через нагнетательный клапан 6 II ступени по трубе 22 поступает в трубный пучок 16 воздухоохладителя.

Воздух в систему подается через патрубок 15, на котором установлен

предохранительный клапан 14. Давление воздуха после I ступени контролируется по манометру 24, а после II ступени — по манометру 20.

Техническая эксплуатация компрессора включает работы по подготовке его к пуску, ввод в действие, уход за работающим агрегатом и остановку.

Перед пуском компрессора нужно проверить уровень масла в картере 9 футштоком 27, при необходимости долить масло. Открыть вентили 11 продувания водомаслоотделителей I и II ступеней, установленных на воздушной камере 12. Вал 10 компрессора провернуть вручную для проверки свободного хода компрессора и заполнить полость масляного насоса 8 и масло подводящие каналы смазочным маслом.

Непосредственно перед пуском следует пустить воду в систему охлаждения компрессора. Более ранняя подача охлаждающей воды вызовет переохлаждение цилиндров и ухудшение их смазки в начальный период работы компрессора.

Для пуска компрессора включают электродвигатель. Первые 3—5 мин компрессор должен проработать с открытыми продувочными вентилями для удаления возможных скоплений влаги в цилиндрах. После этого необходимо открыть запорный вентиль на воздушной магистрали II ступени и закрыть продувочные вентили I и II ступеней.

Во время работы компрессора необходимо следить за параметрами масла, охлаждающей воды и сжатого воздуха в системах, обслуживающих компрессор. Давление масла после циркуляционного насоса не должно быть ниже 1,5 кг-с/см 2 , а температура масла в картере не должна превышать 60° С. Давление воздуха после I и II ступеней должно соответствовать паспортным данным компрессора, температура воздуха после холодильников должна составлять 40—60° С, для чего следует регулировать подачу охлаждающей воды.

После каждого часа работы необходимо открывать продувочные вентили водомаслоотделителей I и II ступеней. В тропических условиях продувка необходима через каждые 30 мин.

Для остановки компрессора следует открыть продувочный вентиль II ступени, закрыть запорный вентиль на воздушной магистрали после компрессора, открыть продувочный вентиль I ступени и выключить электродвигатель, после этого закрыть подвод охлаждающей воды.

Техническое обслуживание предусматривает работы по поддержанию компрессора в надлежащем техническом состоянии. Эти работы в зависимости от содержания и объема выполняют ежедневно и в сроки, предусмотренные планом-графиком профилактических осмотров и ремонтов судового оборудования.

Ежедневно при использовании компрессора для подкачивания воздуха в баллоны производят внешний осмотр агрегата для своевременного выявления возможных повреждений. Во время работы компрессора осматривают соединения трубопроводов для выявления не плотностей. После остановки компрессора насухо протирают его наружные поверхности и трубопроводы обслуживающих систем. Замеченные неисправности устраняют.

Через каждые 100 ч работы, но не реже чем через 3 месяца необходимо проверять затяжку болтов и гаек компрессора, очищать масляный и воздушный фильтры и проверять на срабатывание предохранительный клапан II ступени, повышая давление на работающем компрессоре выше 25 кг-с/см 2 .

Через каждые 200 ч работы, но не реже чем через 6 месяцев кроме перечисленных работ, необходимо сменять масло в картере компрессора. При этом картер, насос и маслопроводы следует очищать и промывать.

Всасывающие и нагнетательные клапаны компрессора нужно разбирать, очищать от нагара, промывать и проверять на плотность керосиновой пробой. При не плотностях необходима притирка или замена соответствующих деталей.

В эти же сроки следует очищать внутренние поверхности трубок воздухоохладителей.

Через каждые 1500 ч работы, но не реже одного раза в год полностью разбирают кривошипно-шатунный механизм компрессора для осмотра и очистки цилиндров, поршней, уплотнительных колец, пальцев, шатунных и рамовых подшипников коленчатого вала. Выполняют необходимые обмеры этих деталей. В случае необходимости регулируют зазоры в подшипниках.

Для очистки внешних поверхностей трубок вынимают вместе с трубными досками 13 и 19 трубный пучок.

Полости охлаждения компрессора очищают от накипи, используя рассмотренные выше химические препараты.

Неисправности, повреждения и поломки, обнаруженные в процессе технического обслуживания, подлежат немедленному устранению, что позволяет поддерживать постоянную готовность компрессора к действию.

Пневматическое и гидравлическое оборудование. Приводные системы.

Подготовка сжатого воздуха

Пневмораспределители

Клапаны/ Фильтры

Пневмодроссели / обратные клапаны

Пневматические цилиндры/приводы

Резьбовые соединения / трубки

Контрольно-измерительная аппаратура

Вакуумное оборудование

Оборудование для смазки и обдува

Гидравлическое оборудование

Запорная арматура / шаровые краны

Электромеханический привод

Компрессоры

3.1 Производство и подготовка сжатого воздуха

На производство сжатого воздуха расходуется около 20% всей электроэнергии, потребляемой промышлен­ностью. Поэтому он является одним из самых дорогих энергоносителей, используемых в современном произ­водстве. На предприятиях, где широко применяются пневматические приводы и системы, обычно существует центральная сеть питания сжатым воздухом. Диапазон давлений в ней, принятый как у нас в стране, так и за рубежом, составляет 0,4 — 1,0 МПа (4 — 10 бар).

Чтобы преобразовать воздух из окружающей среды в рабочее тело пневматического привода, над ним не­обходимо произвести ряд последовательных действий: сжать до требуемого значения давления, осушить и очистить. Для нормальной работы пневмоприводов необходимо, чтобы загрязненность сжатого воздуха не превышала допустимого уровня. Основные загрязнители воздуха — вода и компрессорное масло в жидком и парообразном состояниях, а также твердые и газообразные вещества.

Источником воды, содержащейся в сжатом воздухе, является водяной пар, засасываемый компрессором вместе с атмосферным воздухом. Для характеристики влагосодержания (влажности ) воздуха используются понятия абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность/а6с (г / м³) — это масса паров воды, содержащихся в 1 м³ воздуха.

Влажность насыщенного пара fm — это наибольшая масса паров воды, которые могут содержаться в 1 м³ воздуха при данной температуре.

Относительная влажность (р , измеряемая в процентах, определяется по формуле:

Способность некоторого постоянного объема сжатого воздуха удерживать пары воды зависит от температу­ры и не зависит от давления (рис . 3.1).

Рис. 3.1. Зависимость абсолютной влажности от температуры

При понижении температуры воздух насыщается водяными парами, его относительная влажность возрас­тает. В момент, когда относительная влажность достигает значения 3 /ч.

Производство сжатого воздуха сопровождается значительным потреблением электроэнергии. Например, при получении 10 м³ сжатого воздуха под давлением 0,6 МПа с использованием поршневого компрессора зат­раты электроэнергии составляют 0,76 — 0,98 кВт-ч, а с использованием турбокомпрессора — 0,82 — 1,77 кВт-ч. При этом чем выше производительность компрессора, тем ниже затраты электроэнергии на каждый 1 м³ сжа­того воздуха. Следовательно, стоимость производтва сжатого воздуха зависит от типа компрессора и от его производительности. Несложный расчет показывает, что сжатый воздух необходимо расходовать экономно и не допускать бесполезных утечек через неплотности в пневматических агрегатах и особенно в трубопроводах.

На принципиальных пневматических схемах условное графическое обозначение компрессора, каким бы ни было его конструктивное исполнение, согласно действующим стандартам имеет следующий вид (рис . 3.12, а).

Рис. 3.12. Условное графическое обозначение компрессора

Незакрашенный треугольник своей вершиной, лежащей на окружности, указывает направление движения потока сжатого воздуха (рис . 3.12, б).

Изображение простейшей компрессорной установки, состоящей из компрессора, воздухозаборника на ли­нии всасывания, приводного электродвигателя и соединительной муфты, принимает, таким образом, следую­щий вид (рис . 3.12, в).

Чтобы производительность компрессора соответствовала изменяющемуся потреблению сжатого воздуха, необходимо регулировать давление, развиваемое компрессором, в диапазоне от максимального до минималь­ного. На практике применяют различные виды регулирования.

Регулирование по нагрузке. Уровень давления в напорной магистрали регулируется путем изменения частоты вращения приводного двигателя компрессора.

Регулирование периодическим отключением. При достижении заданного максимального уровня дав­ления приводной двигатель компрессора отключается. Включение двигателя производится при снижениивеличины давления до минимально допустимого значения. Чтобы обеспечить приемлемую периодичностьвключений-выключений компрессора необходимо иметь резервный запас сжатого воздуха на его выходе,который создается с помощью ресивера. Для предотвращения выхода воздуха из ресивера в атмосферучерез неработающий компрессор на выходе последнего (в напорной магистрали) устанавливают обратный
клапан (рис . 3.13).

3.13. Обратный клапан

Обратный клапан предназначен для пропускания потока воздуха только в одном направлении. При этом запорный элемент 1 отжимается от седла 2 клапана потоком воздуха. Когда же воздух подается в обратном направлении, клапан закрывается под действием оказываемого им давления и встроенной пружины.

3. Регулирование холостым ходом. Различают регулирование на входе, на выходе и коротким замыканием. Регулирование на входе выполняют следующими способами:

а) прекращение подачи осуществляется путем перекрытия всасывающей магистрали компрессора.

б) всасывающий клапан компрессора удерживается открытым посредством встроенного привода, что не позволяет воздуху в рабочей камере сжиматься (рис . 3.14).

Рис. 3.14. Управление всасывающим клапаном компрессора

Регулирование на выходе состоит в том, что на линии нагнетания компрессора устанавливают устройство разгрузки, через которое сжатый воздух начинает стравливаться в атмосферу при достижении максимально допустимого давления.

Регулирование коротким замыканием заключается в том, что вход и выход компрессора закольцовывают, компрессор работает «сам на себя».

Компрессорные установки размещают в помещениях, обеспечивающих защиту от шума, создаваемого обо­рудованием, расположенным на основных производственных площадях. Место установки должно обеспечи­вать свободный доступ к компрессору для его обслуживания и эксплуатации. Чтобы свести к минимуму гидрав­лические сопротивления, всасывающие трубопроводы выполняют по возможности короткими и с большими проходными сечениями. Всасываемый воздух должен быть сухим, холодным и незапыленным, поэтому возду-хозаборные устройства рекомендуется располагать на высоте 4 — 6 м.