Поршневые насосы, используемые на НПЗ и НХЗ

Среди объемных насосов наиболее широко на НПЗ и НХЗ используются поршневые насосы. Поршневые насосы позволяют создавать высокие давления (напоры) и могут успешно перекачивать жидкости при высоких температурах. Однако они практически не пригодны для загрязненных жидкостей. Поршневые насосы в настоящее время повсеместно заменяются насосами других типов и используются лишь для перекачивания относительно небольших количеств продуктов (насосы типа Р и НР).

 

Таблица 5..30. Характеристика регулируемых насосов Р и НР

Марка насоса	Подача, м3/ч	Давление на выходе, МПа	Мощность, кВт	Кавитацион-ный запас, м ст.жидкости	Материал проточной части
Р 25/25	10-25	2,5	30-32	6,0	Сталь, чугун
РГ 10/64	4 -10	6,4		6,0	То же
НР 0,63/63С	0 – 0,63	6,4		6,5	То же
НР 1,6/25С	0 – 1,6	2,5		6,5	То же
НР25/40С	0 – 2,5	4,0	5,5	5,0	ТО же
НР 4/25С	0 - 4	2,5	5,5	5,0	То же
НР 0,63/63Н	0 – 0,63	6,4	3,0	7,5	То же
НР 1,6/25Н	0 – 1,6	1,6	3,0	7,5	То же
НР 2,5/40Н	0 – 2,5	4,0	5,5	6,5	То же
НР 4/25Н	0 - 4	2,5	5,5	6,5	То же

 

Эксплуатация поршневых насосов. Перед пуском необходимо залить рабочие камеры насоса перекачиваемой жидкостью, проверить состояние системы смазки, открыть задвижки на всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Если имеется байпас, то задвижку на напорном трубопроводе закрывают, а на байпасе открывают. После пуска насоса постепенно закрывают задвижку на байпасе и открывают на напорном трубопроводе. В случае паровых прямодействующих насосов, кроме того, должны быть открыты краны на паровыпускной трубе и продуты паровые цилиндры.

Нарушение нормальной работы поршневых насосов проявляется в падении производительности и развиваемого напора. Причиной этого может быть износ гильзы цилиндра, поршня или поршневых колец. Поломка поршневых колец может разрушить цилиндр, клапанную коробку и разгерметизировать его Заклинивание поломанных колец между гильзой и поршнем может привести к обрыву штока или поломке привода. Поломки клапанов или седел приводит к резкому падению параметров работы насоса и создает р6альную опасность. Поэтому обслуживающий персонал должен регулярно «прослушивать» работу клапанов и по характерному стуку определять их состояние: стук должен быть мягким и плавным; усиление стука говорит о разрегулированности подъема клапанов и о необходимости их ревизии.

В результате ослабления крепежных болтов возможны пропуски в местах сопряжения с корпусом цилиндровых и клапанных крышек. Устранить эти дефекты можно только после остановки насоса и снятия давления в цилиндре и в клапанной коробке.

В электроприводных насосах должна быть обеспечена строгая центровка штоков цилиндров, поэтому крейцкопф кривошипно-шатунного механизма не должен иметь люфтов.

Штоки гидравлических цилиндров имеют сальниковые уплотнения, набивку сальников периодически подтягивают без лишних усилий, чтобы избежать повышения трения сальника о шток.

Чтобы остановить насос, выключают двигатель, а при использовании паровых насосов перекрывают паровыпускной трубопровод. После остановки насоса закрывают задвижки на выпускном и всасывающем трубопроводах. Закрывают паровыпускной вентиль паровых насосов и продувают паровой цилиндр.

Во время работы насоса необходимо следить за показаниями манометров, вакуумметров и других измерительных приборов. В напорных воздушных колпаках должен поддерживаться нормальный запас воздуха (примерно 2/3 объема колпака). Периодически необходимо проверять плотность сальников и гидравлической части насоса.

Обслуживающий персонал обязан хорошо знать и выполнять правила и инструкции по эксплуатации, подготовки насосов к ремонту, а также пуска их после ремонта.

Отремонтированный насос обкатывают, постепенно наращивая нагрузку, для проверки герметичности, исправности работы систем охлаждения, смазки и т.д.

 

 

Специальные насосы.

Шестеренчатые насосы состоят из пары шестерен с внутренним или внешним зацеплением, которые помещены в корпус (рис. 249 –М). Они применяются для перекачки нефтепродуктов (нефти, масел, мазута – до 70^оС) и дизельного топлива до 40^оС, в системах смазки и питания топливом авиационных двигателей, в устройствах гидропривода, в масло заправочных устройствах, а также для перекачки других маловязких жидкостей, с которыми не справляются наиболее часто используемые центробежные насосы.

Существует несколько типов шестеренчатых насосов, агрегаты которых комплектуются различными по мощности и исполнению двигателями в зависимости от характера перекачиваемой жидкости и условий эксплуатации. Например, насосы типа НМШ (насосы масляные шестеренчатые) применяют для перекачки нефтепродуктов, таких как масло, нефть, мазут, дизельное топливо, а также других жидкостей, обладающих смазывающей способностью и не вызывающих коррозию рабочих частей, но вязкость их не должна при этом превышать 2250 сСт. Насосы типа НШ предназначены для нагнетания минерального масла с кинематической вязкостью от 0,15 мм²/с до 0,75 мм²/с и температурой до 80^оС в гидравлических системах техники: (комбайны, тракторы, погрузчики, грейдеры, экскаваторы) др.

Рис. Шестеренчатый насос

 

При вращении шестерен в месте выхода их из зацепления создается разряжение и жидкость из приемного трубопровода поступает в корпус насоса. В том месте, где шестерни входят в зацепление, жидкость выдавливается из пространства между зубьями и нагнетается в трубопровод. Зубчатые колеса изготовляют с прямыми зубьями, число которых колеблется от 8 до 12; иногда используются зубчатые колеса с косыми и шевронными зубьями. (Шестеренчатые насосы используют для подач от десятых долей (0,25 – 0,4) м³/ч до 50 м³/ч при давлениях нескольких мегапаскалей, (число оборотов – до 3000 об/мин; число зубьев – 8 – 12, к.п.д. насосов около 0,7). Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением имеют больший объем вытеснения при вращении шестерен, благодаря чему заполненный насос обладает лучшей всасывающей способностью, имеет меньшие габариты, но более сложны по конструкции по сравнению с насосами, имеющими внешнее зацепление. Всасывающая и нагнетательная полости насоса обычно сообщаются через байпас, на котором установлен предохранительный клапан.

Преимущества шестеренчатого насоса: способность создавать большое давление, способность перекачивать вязкие и высокотемпературные жидкости, неприхотливость в эксплуатации, невысокая стоимость, возможность изменять направление перекачки.

Недостатки шестеренчатого насоса: работа на сухую губительна, нарушает структуру перекачиваемой жидкости и разрушает суспензии.

Винтовые насосы имеют в корпусе два или три вращающихся цилиндра с винтовой нарезкой по наружной цилиндрической поверхности. Один винт является ведущим. Создаваемый насосом напор определяется числом шагов нарезки. Винты насоса выполняются двухзаходными с передаточным числом, равным единице. Форма нарезки винтов обеспечивает герметичное разделение нагнетательной и всасывающей полостей насоса. Давление до 2 МПа создается винтами, имеющими длину несколько больше шага нарезки. Дальнейшее повышение давления достигается пропорциональным увеличением длины винтов, что позволяет создать достаточно компактную конструкцию.

Рис. Винтовой насос

На рис. 250 М представлена конструкция трехвинового насоса. В корпусе 1закреплена обойма 2. В обойме размещены три винта: ведущий 3 и два ведомых 4. Ведущий винт получает вращение от двигателя, а ведомые от ведущего винта. Все винты двухзаходные, направление нарезки у ведущего и ведомого винтов разное. Жидкость поступает в корпус насоса через всасывающий патрубок 6, а затем через отверстия в обойме подходит к винтам, захватывается ими и выбрасывается из насоса через нагнетательный патрубок 7. Возникающая во время работы насоса осевая сила воспринимается подпятниками 5.

Винты подобных насосов изготовляют из стали, а обоймы – из резины или стали, выложенной изнутри резиной.

Поступившая во впадины нарезки со стороны всасывания жидкость при повороте винтов герметически отсекается от всасывающей камеры и затем перемещается в канале нарезки вдоль оси винтов в напорную камеру. Регулирование подачи достигается изменением числа оборотов двигателя или приводного вала ведущего винта. К.п.д. винтовых насосов составляет 0,8 – 0,9.

Одновинтовые насосы способны развивать напоры около 2 МПа с производительностью 0,9 - 3,2 м³/ч. Трехвинтовые насосы способны создать давление до 20 МПа с производительностью 1,5 – 800 м³/ч. и частоте вращения до 1000 об/мин.

Преимущества винтового насоса: ровный поток перекачиваемого продукта на выходе из насоса; перекачивание продуктов с включениями без повреждения включений; пропорциональная скорости вращения винта подача продукта (позволяет легко регулировать производительность насоса); способность насоса к самовсасыванию продукта с глубины до 10 м, в зависимости от модели насоса; низкий уровень шума при работе.

Недостатки винтового насоса: эластичный винт периодически изнашивается и требует ремонта; при работе винтового насоса без перекачиваемого продукта (сухой ход) винт быстро приходит в негодность.

В табл. Приведены характеристики шестеренчатых и винтовых насосов, используемых на НПЗ и НХЗ

Тип насоса	Подача, м3/ч	Напор, м. ст. жидкости	Мощность двигателя, кВт	Число типо-размеров
Винтовые (ЭНВ, ЭМН)	1,5 - 250	35 - 1000	1,5 – 50,0
Шестеренчатые (ЭНН,ЭМН,ЗШФ)	0,7 – 16,5	25 - 160	1,0 - 10

Вихревые насосы. Вихревые насосы используются для перекачивания маловязких жидкостей; их напор в 2 – 5 раз больше, чем у центробежных, притом же диаметре рабочего колеса и частоте вращения, однако к.п.д. этих насосов составляет не более 40%.

Технические характеристики вихревых насосов, которые допускаются применять для перекачивания жидкостей с температурой до 85оС и вязкостью до 35 сСт, приводятся в табл. 5.29-Р.

Таблица 5.29.

Характеристика вихревых насосов.

 

Марка насоса	Подача, м3/ч	Напор, м. ст. жидкости	Число типо-размеров	Мощность двигателя, кВт	Допускаемая высота всасывания, м. ст. жидкости
ВК 1/16	3,6			0,6
ВК 2/16	7,2			1,7
ВК 4/24	14,4			2,5
ВК 10/45				13,8
ЦВ	5 - 36	72 - 205		17 - 55
ЛК	30 - 45	100 - 40		28 - 35
ВО, В, ВС	1 - 35	12,5 - 80		1,0 - 30
ВКО, ВКС	3,6 - 18	16 - 24		1,5 - 10
КВН*, ВНК	20 - 40	400**		2,8
ВМК***	1,5 – 8,0	12,5 - 50		1,7 – 2,8
* - для откачивания воздуха из насосов; **- для перекачивания керосина; *** - остаточное давление

 

В корпусе 1 вихревого насоса (рис.251-М) размещается рабочее колесо 2 с ячейками на наружной поверхности.

 

Рис. Вихревой насос

Рабочее колесо, представляет собой плоский диск с короткими радиальными прямолинейными лопастями или с ячейками на наружной поверхности, смонтировано на валу 6, который приводится во вращение от двигателя. Вал имеет две опоры 5, заключенные в стойке 4. В отличие от центробежных насосов перекачиваемая жидкость подводится и отводится по боковым каналам 7. При вращении рабочего колеса жидкость, поступающая по боковому каналу, увлекается в движение по кольцевому пространству между колесом и корпусом и выбрасывается по другому боковому каналу в напорный патрубок. Особенность работы вихревого насоса заключается в том, что одна и та же частица жидкости, двигаясь по винтовой траектории, на участке от входа в кольцевую полость до выхода из нее многократно попадает в межлопаточное пространство колеса, где каждый раз получает дополнительное приращение энергии, а, следовательно, и напора. Благодаря этому вихревой насос в состоянии развить напор в несколько раз больший, чем центробежный насос при одном и том же диаметре рабочего колеса и тех же оборотах. Это, в свою очередь, приводит к значительно меньшим габаритным размерам и весу вихревых насосов в сравнении с центробежными насосами

Достоинством вихревых насосов является: они обладают самовсасывающей способностью, особенно насосы типа ВКС с воздушными колпаками; исключают необходимость заливки корпуса и всасывающей линии насоса перекачиваемой жидкостью перед каждым пуском. Напор вихревого насоса 3 – 7 раз больше, чем центробежного, при тех же размерах и числе оборотов. Многие вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа.

Недостатком вихревых насосов является сравнительно низкий к.п.д. (18 – 40%) и быстрый износ их деталей при работе на жидкостях, содержащих взвешенные твердые частицы.

С целью повышения к.п.д., предупреждения кавитации, повышения подачи на вал рабочего колеса вихревого насоса устанавливается центробежное колесо. Насос, состоящий из двух последовательно включенных колес – центробежного (первая ступень) и вихревого (вторая ступень) – называется центробежно-вихревым насосом.

Для перекачивания легко застывающих жидкостей насосы изготавливают с обогревом – исполнение ВКС. Воздушный колпак, присоединенный к напорному патрубку, имеет воздухоотвод и за счет инжекторного эффекта обеспечивает самовсасывающие способности насоса. При заполненном водой корпусе насос может обеспечить самовсасывание 4 м вакуумметрической высоты.

Уплотнение вала насоса – двойной мягкий сальник или двойное торцовое уплотнение. Насосы с торцовым уплотнением применяются для перекачивания токсичных, горючих, легковоспламеняющихся и взрывоопасных жидкостей с температурой от – 4 до + 85 ^оС. При этом насосы комплектуются электродвигателями во взрывозащищенном исполнении.

Вихревые насосы применяют:

- в химической промышленности для подачи кислот, щелочей и других химически активных реагентов, где обычно требуются насосы с малыми подачами и высокими напорами;

- для перекачивания легколетучих жидкостей (бензина, спирта, эфира и т. д.). Испарение легких фракций этих жидкостей приводит к тому, что в насос засасывается смесь жидкости и пара;

- для подачи жидкостей, насыщенных газами, например жидкостей, содержащих большое количество растворенного газа, который выделяется при прохождении области пониженного давления; для откачивания жидкости с высокой упругостью пара (например, пропан, бутан) при положительной высоте всасывания из емкости, в которой давление равно упругости насыщенного пара. В этом случае при подъеме по всасывающему трубопроводу жидкость частично испаряется, ее температура понижается и, следовательно, уменьшается упругость насыщенного пара;

- вместо водокольцевых компрессоров в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления.

Пластинчатые насосы имеют вращающийся ротор, установленный эксцентрично или концентрично в корпусе и снабженный подвижными пластинами.

Рис Насос пластинчатый.

Пластины прижимаются к корпусу силой пружин, центробежной силой или давлением подводимой по оси насоса жидкостью. Отсекаемые между пластинами и корпусом объемы жидкости при вращении ротора вытесняются в напорный трубопровод. Пластин может быть две и более.

Пластинчатые насосы применяют для перемещения чистых, не содержащих твердых примесей жидкостей при умеренных производительностях и напорах. Шиберные пластинчатые насосы бывают одинарными и сдвоенными. Они предназначены для нагнетания чистых не очень вязких минеральных масел до давления 60 МПа и более и применяются в системах гидропривода.

Водокольцевые насосы имеют вращающийся ротор с лопатками. При вращении ротора находящаяся в корпусе насоса рабочая жидкость отбрасывается с периферии и образует жидкостное кольцо. Если ротор расположен эксцентрично в корпусе, то между ротором и жидкостным кольцом образуется серповидное пространство. Проходя это пространство, лопатки сначала увеличивают объем камеры между ротором и жидкостным кольцом (всасывание), а затем уменьшают его (нагнетание).

Поэтому насос может засасывать не только жидкость, но и воздух (газы), т.е. является самовсасывающим.

Рис. Схема водокольцевого насоса открытого типа:

1 – рабочее колесо (крыльчатка); 2 – корпус; 3 – канал обводной; 4 - нагнетательная щель; 5 - нагнетательный патрубок 6 - всасывающий патрубок; 7 - всасывающая щель; 8 – полость насоса.

Хотя к.п.д. водокольцевых насосов ниже (обычно равен 0,2 – 0,4), чем обычных центробежных насосов, в ряде случаев их применение оказывается целесообразным, особенно при необходимости быстрого пуска, перекачки агрессивных жидкостей и т.п.

Основные данные о водокольцевых, роторных, пластинчато- роторных, вакуумных насосах, используемых на НПЗ и НХЗ приведены в табл.

Таблица

Тип насоса	Подача, л/сек	Остаточное давление, мм рт. ст.	Число типо-размеров	Мощность двигателя, кВт
Плунжерный ВН	7,15 - 500	3,0 х 10-2 – 1,0		1,7 - 55
Пластинчато-роторные: НВР ВН	0,25 – 6,0 0,21 – 0,78	10-2 5 х 10-3	13 2	1,5 0,6
Насос-компрессор ВНК	1 - 10			0,27
Двухроторные ДВН	7 - 1500	4 х 10-4
Водокольцевые: ВВН РМК	1,5–10 3,6 - 27	90 – 99% 90 – 99%	8 3	4 – 22 10 - 75
Высоковакуумные: НС, НТ БН ДРН НЭМ ТВА	100 – 20 000 45- - 15 000 10 – 50 1000 200	5 х 10-7 5х10-4 2 х 10-7 5 х 10-9 5 х 10-9	6 4 2 1 1	0,6 – 6,5 3,5 – 43 0,2 – 0,5 10 1,7
Примечание. 1 мм рт. ст. - 133,3 Па

 

Компрессоры, их классификация и использование в различных отраслях промышленности

Компрессоры - это машины, служащие для сжатия газа или воздуха на давление более 0,2 МПа. Они предназначены также для перемещения газа или воздуха по трубопроводам и аппаратам.

Классификация компрессоров:

A. по принципу действия компрессоры делятся на: объемные и динамические. К объемным относятся: поршневые, роторные (пластинчатые), а также винтовые с ротором переменного шага и мембранные, в которых мембрана играет роль поршня.

Динамические компрессоры (турбокомпрессоры) делятся:

- центробежные - с потоком газа, направленным радиально от центра к периферии;

- осевые с потоком газа, движущимся в осевом направлении при вращении колеса с лопатками.

Б. по назначению - в зависимости от вида производства (химические, газоперекачивающие, общего назначения и др.).

B. По конечному давлению - 1) низкого давления, создающие давление газа (0,2 - 1,0 МПа)', 2) среднего давления (1,0 - 10 МПа); 3) высокого давления (10 - 100 МПа); 4) сверхвысокого давления - свыше 100 МПа.

Г. по производительности (подаче) - 1) с малой подачей (до 0,015

3 3

м/с); 2) средней подачей (0,015 - 1500 м/с); 3) большой подачей - свыше 1500 м /с.

Д. по способу отвода тепла - 1) с воздушным охлаждением компрессора и сжимаемого газа; 2) водяным охлаждением компрессора и сжимаемого газа.

Е. - по типу привода различают: 1) с электроприводом; 2)

паровой или газовой турбиной; 3) с двигателем внутреннего сгорания

(Две).

Ж. по виду (способу) установки компрессоры подразделяются на: 1) стационарные (на фундаменте или специальных опорах); 2) передвижные (на шасси или раме).

3. по степени сжатия - это отношение конечного давления Р₂, создаваемого компрессором, к начальному давлению - Р_ь при котором происходит всасывание газа, компрессорные машины различают:

а) вентиляторы - {PJPi менее 1,0) для перемещения больших объемов газа;

б) газодувки - (1,1< /УР?<3,0) для перемещения больших объемов газа при относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети;

в) компрессоры - (P₂/Pi>3,0) для создания высоких давлений;

г) вакуум-насосы - для отсасывания газов при давлении ниже атмосферного.

На рис. 6.1 приведены схемы поршневых компрессоров. Примечание. Сплошные линии указывают движение газа, происходящее в компрессоре в данный момент, штриховые линии - движение газа при обратном ходе поршня. Римскими цифрами обозначены номера ступеней.

6.1. Поршневые компрессоры, принцип их действия

В поршневых компрессорах сжатие газа осуществляется в результате перемещения поршня, совершающего возвратно- поступательное движение в цилиндре под действием кривошипно- шатуиного механизма (КШМ).

КШМ компрессора включает в себя шатун, коленчатый вал, шток поршня, крейцкопф. Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками, а пространство между крышкой цилиндра и торцом поршня, находящегося в мертвой точке, называют мертвым пространством.

При всасывании поршень, двигаясь из одной мертвой точки к другой, создает разряжение газа, оставшегося в мертвом пространстве цилиндра, в результате чего открывается всасывающий клапан и происходит всасывание газа. При обратном движении поршня газ сжимается, давление возрастает, впускной клапан закрывается.

При давлении в цилиндре, превышающим давление за нагнетательным клапаном, последний открывается и начинается этап нагнетания газа, который длится до возвращения поршня в начальное крайнее положение. Процесс повторяется с каждым оборотом коленчатого вала.

Компрессоры различаются также по числу цилиндров и числу ступеней сжатия. При последовательном сжатии газ необходимо охлаждать после каждой ступени, так как при высокой температуре в цилиндровой группе смазочные масла разлагаются, теряют свои эксплуатационные качества, образуют нагар, наличие которого может привести к воспламенению и взрыву в цилиндре.

Поршневые компрессоры подразделяют по расположению цилиндров на: вертикальные, У-образные, прямоугольные и горизонтальные оппозитные.

Оппозитный - это компрессор, у которого цилиндры расположены горизонтально по обе стороны рамы. В зависимости от назначения выпускают в двух-четырех и шести рядном исполнении Компрессоры крейцкопфные со встречно-движущимися поршнями. Охлаждение цилиндров водяное, смазывание механизма движения циркуляционное. Смазка цилиндра и уплотнений штока - под давлением.

Рис. 6.1. Схемы поршневых компрессоров: а) компрессор двойного действия; б) с дифференциальным цилиндром; в) двухступенчатый; г) одноступенчатый, двухрядный двойного действия; д) двухступенчатый, трехцилиндровый простого действия; е) угловой, двухступенчатый, двойного действия; ж) однорядный, двухступенчатый двойного действия; з) двухступенчатый двойного действия со встречным (оппозитным) движением поршней.

 

В У-образных компрессорах применяют бескрейцкопфный кривошипно-шатунный механизм. Коленчатый вал из ковкого чугуна устанавливают на подшипниках качения

Станина служит для размещения КШМ и крепления цилиндров. Ее отливают из серого чугуна. Цилиндры для компрессоров малой подачи выполняют с воздушным охлаждением, со средней и большой подачей с водяным охлаждением. Цилиндры низкого и среднего давления изготавливают литьем из высокопрочного чугуна, цилиндры высокого давления - из стальных отливок или поковок. В компрессорах низкого давления используют поршни из алюминия, для среднего давления применяют поршни, литые из чугуна и дисковые.

Поршневые кольца предназначены для устранения зазора между цилиндром и поршнем и отвода от него теплоты к стенкам цилиндра. Они имеют прямоугольное или квадратное сечение и в месте разреза замок (прямой, косой, фасонный). При низком и среднем давлениях газа материал колец - чугун. Для работы при высоком давлении кольца изготавливают из стали, бронзы, чугуна с баббитовой заливкой канавок, текстолита, капрона. Для работы без смазывания цилиндра применяют кольца на фторопластовой основе.

Самоуплотняющийся сальник, применяемый для работы при среднем и высоком давлении, состоит из двух плоских колец, одно из которых разрезано на шесть, а другое на три части (их называют соответственно уплотняющим и замыкающим). Кольца притерты торцами друг к другу и помещены в камеру. Разрезанные кольца стягивают браслетной пружиной.

Мягкие уплотнения применяют для работы при низком давлении. Материал - прессованная мелкораздробленная баббитовая стружка с различными добавками, форма - цилиндрические и конические кольца, допускающие подтяжку.

Клапаны впускные и выпускные самодействующие прямоточные, кольцевые, полосовые, пластинчатые и другие в зависимости от давления.

6.2. Компрессоры, используемые на предприятиях нефтегазопереработки и нефтехимии

Химическая, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая отрасли промышленности являются основными потребителями крупных поршневых компрессоров. Они применяются, в частности, в производствах аммиака, метанола, карбамида, этилена, полиэтилена и других продуктов.

Поршневые компрессоры находят также применение в газовой, в металлургической, машиностроительной, холодильной, пищевой и других отраслях промышленности.

В последнее время выпускаются многорядные оппозитные компрессоры, предназначенные для сжатия в отдельных цилиндрах разных газов. Примером таких многослужебных компрессоров может служить машина 6М40-320/200, которая сжимает водород до 15,0 МПа и азот до 20,0 МПа.

Схемы баз оппозитных поршневых компрессоров приведены на рис. 6.2

Базой поршневого компрессора принято называть совокупность унифицированных узлов кривошипно-шатунного механизма. В комплект узлов, повторяющихся в ряде компрессоров, входит станина с коренными подшипниками и направляющими крейцкопфов, коленчатый вал, шатуны, крейцкопфы, узлы системы смазки кривошипно-шатунного механизма и механизма проворачивания, если он не относится к электродвигателю.

Оппозитное исполнение баз характеризуется расположением шатунов и крейцкопфов по обе стороны коленчатого вала (рис.6.2,.а, в, г) в отличие от старых горизонтальных баз, в которых шатуны и крейцкопфы располагаются по одну сторону коленчатого вала (рис.6.2,б).

На оппозитной базе компонуют в различном сочетании цилиндры, получая компрессоры различных назначений и параметров по производительности и давлению. Модификации оппозитных баз различают по числу рядов.

Оппозитные базы могут иметь в противоположных рядах взаимно противоположное движение крейцкопфов и поршней (рис.6.2,а, г) а также согласное или смешанное на различный угол поворота вала (рис.6.2,в).

Взаимно противоположное движение достигается смещением колен вала каждой пары противолежащих рядов на 180°. Опора между парными коленами отсутствует, и они имеют общую щеку (рис.6.2,а). В этом случае газовые силы и силы инерции, движущихся возвратно-поступательно частей в каждой паре оппозитных рядов уравновешены и коренные подшипники разгружены. Компрессоры с взаимно противоположным движением поршней имеют только четное число рядов цилиндров. Оппозитные базы со смешенным движением крейцкопфов имеют опоры между всеми коленами вала. В этом случае угол между коленами обычно не равен 180°. Преимуществом такой конструкции является большая жесткость рамы и коленчатого вала, а также возможность выполнения компрессора с нечетным числом рядов, недостатком - худшее уравновешивание газовых сил и сил инерции в противолежащих рядах и значительная нагрузка на подшипники. Для привода отечественных оппозитных компрессоров разработана серия быстроходных синхронных электродвигателей в открытом исполнении, а также взрывозащшценном исполнении с продувкой воздухом под избыточным давлением мощностью от 320 до 6300 кВт.

6.3. Поршневые компрессоры малой производительности

Поршневые компрессоры малой производительности в большинстве случаев являются многооборотными и бескрейцкопфными. В этих машинах вал установлен в подшипниках качения, и смазка цилиндров осуществляется разбрызгиванием из картера. Выпускаются компрессоры стационарные и передвижные. Приводом для передвижных компрессоров служат двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели. Передвижные компрессоры выполняют с воздушным охлаждением Небольшие компрессоры, предназначенные для стационарных условий работы, выполняют как с воздушным, так и с водяным охлаждением.

г Рис. 6.2. Схемы баз: а) оппозитного М - образного компрессора с взаимно расположенным движением поршней в противолежащих рядах; б) - горизонтального компрессора с односторонним расположением цилиндров; в) - оппозитного компрессора с согласным движением поршней; г) - оппозитного Н - образного компрессора.

 

6.4. Поршневые компрессоры средней производительности

Компрессоры средней производительности выпускаются горизонтальными, оппозитными, угловыми и вертикальными.

Угловые компрессоры занимают меньшую площадь, хотя динамическая уравновешенность их хуже, чем оппозитных. Примером могут служить угловые вертикально-горизонтальные крейцкопфные

компрессоры типа П (прямоугольные), которые чаще всего выполняют двухрядными.

Условное обозначение (марка) компрессора характеризует основные параметры базы и машины. Например, марка 202ВП10/8 означает, что компрессор прямоугольного типа собран на угловой базе, в которой усилие на шток достигает 2 т, предназначен для сжатия воздуха, производительность компрессора 10 м/мин, давление нагнетания 8 кгс/см. Цифра, стоящая перед нулем, означает, что компрессор модернизован и указывает номер модификации. В уловное обозначение компрессора без смазки вводится буква С после первой цифры, например 2С2ВП10/8.

На рис. 6.3а,б, показаны продольный и поперечный разрезы компрессора 205ВП30/8. Компрессор двухступенчатый, служит для сжатия воздуха. Производительность компрессора 30 м /мин, конечное давление 8 кгс/см. Данный компрессор в основном используется на предприятиях нефтегазопереработки для обеспечения воздухом привода приборов КИП и А, а также для иных технологических операций (продувка трубопроводов и аппаратов, а также их опрессовки и т.д.).

Рама компрессора 9 представляет собой чугунную отливку коробчатой формы, на ней монтируют все остальные узлы машины. Для свободного доступа к узлам и деталям, требующим осмотра и ремонта, в раме имеются люки. К внутренним поперечным ребрам рамы крепят гильзы 8 - направляющие крейцкопфа. Гильзы выполнены из износостойкого чугуна и в случае износа легко заменяются. Нижняя часть рамы служит резервуаром для масла. Все отверстия и люки плотно закрывают крышками, а в месте, где коленчатый вал выступает наружу. Устанавливают уплотняющее войлочное кольцо, что исключает возможность загрязнения масла извне. Рама компрессора отлита с фонарем, к которому крепят статор электродвигателя 11. Прямоугольные окна в фонаре предназначены для прохода окружающего воздуха через электродвигатель.

Стальной штампованный коленчатый вал 12 компрессора имеет одно колено, к которому присоединяются оба шатуна. Вал установлен на двух роликовых подшипниках 14.

Рис. 6.3а. Продольный разрез компрессора 205ВП30/8

 

На щеках коленчатого вала укреплены чугунные противовесы для уравновешивания инерционных усилий движущихся масс кривошипно- шатунного механизма.

Спиральная шестерня, установленная на конце коленчатого вала, передает вращение масляным насосам. Ротор 13 электродвигателя насажен на конец коленчатого вала.

Крейцкопф 7 выполнен за одно целое с башмаками и соединен со штоком 6 двумя закладными гайками, которые крепятся стопорными винтами. Гайки позволяют регулировать зазор между торцами поршняЗ и цилиндра в крайних положениях поршня. Палец крейцкопфа при сборке запрессовывают в тело крейцкопфа и стопорят пружинным кольцом. В компрессорах установлены поршни облегченного типа.

Верхние головки штампованных шатунов 1 неразъемные. В них размещены игольчатые подшипники без внутренней обоймы. Нижние головки шатунов разъемные, с вкладышами, залитыми баббитом. Крышка нижней головки соединяется с телом шатуна двумя шатунными болтами из термически обработанной хромоникелевой стали.

Рис. 6.3 б. Поперечный разрез компрессора 205ВП30/8: 1 - шатун; 2 - сальник; 3 - поршень; 4 - клапан; 5 - промежуточный холодильник; 6 - шток; 7 - крейцкопф; 8 - направляющие крейцкопфа; 9 - рама; 10 - цилиндр; 11 - статор электродвигателя; 12 - коленчатый вал; 13 - ротор электродвигателя; 14 - подшипники.

Цилиндры и крышки цилиндров 10 охлаждаются водой. Во всех случаях, где это конструктивно оправдано, в цилиндры вставлены сменные рабочие гильзы, выполненные из специального износоустойчивого чугуна.

На компрессорах типа 77 применяют самодействующие пластинчатые клапаны 4 двух видов: кольцевые и прямоточные. В кольцевых клапанах пластины установлены перпендикулярно потоку газа и прижимаются к седлу пружинами, расположенными по окружности. Пластины изготовлены из легированной термически обработанной стали с повышенной износостойкостью и высокой ударной вязкостью. В

прямоточных клапанах пластины установлены вдоль потока газа и прижимаются к седлам силами собственной упругости. Поток газа в этом клапане движется между пластиной и седлом, не изменяя своего направления. Кольцевые и прямоточные клапаны закреплены в гнездах упорными ботами и специальными нажимными стаканами, направляющими поток воздуха.

В цилиндрах компрессоров применяют самоуплотняющиеся сальники 2 с уплотняющими элементами различной конструкции. Ранее применялись сальники с чугунными и фторопластовыми уплотняющими кольцами. В настоящее время выпускают компрессоры с сальниками, имеющими конические уплотняющие элементы из различных антифрикционных композиций, состав которых входит фторопласт-4. Сальник этого типа состоит из нескольких последовательно расположенных секций, в каждой из которых кроме корпусной детали имеются уплотнительное, дроссельное и нажимное кольца и стягивающая их упругая муфта. Каждый пакет уплотняющих элементов поджимается с торца точечными кольцевыми пружинами, которые создают начальное уплотнение.

Между 1 ж 11 ступенями всех многоступенчатых компрессоров расположен встроенный в раму промежуточный холодильник 5 с батареями из овальных оребренных трубок, которые отличаются незначительным сопротивлением протекающему газу, компактностью и легкостью. Между последующими ступенями установлены кожухотрубные холодильники из стальных трубок и холодильники типа «труба в трубе» с продольными ребрами.

Смазка компрессоров осуществляется двумя независимыми маслосистемами. Первая система смазки - от многоплунжерного насоса (лубрикатора) - предназначена для подачи масла в цилиндры и сальники. В компрессорах без смазки эта система отсутствует. Вторая (циркуляционная) система предназначена для смазки кривошипно- шатунного механизма. В блок смазки входят: шестеренчатый масляный насос, щелевой фильтр и масляный охладитель. Конструкция масляного фильтра позволяет без остановки машины очищать фильтрующие элементы скрепками, поворачиваемыми рукояткой.

В компрессорах типа 77 применена открытая система водяного охлаждения. Вода, пройдя масляный и газовый холодильники и цилиндры, поступает в сливные воронки с открытыми окнами, через которые можно следить за количеством и температурой охлаждающей воды.

У компрессоров общего назначения регулирование производительности осуществляется автоматически. При повышении давления в сети выше установленной нормы используют дополнительные мертвые пространства, вследствие чего производительность компрессора снижается до 60% от номинальной.

Система автоматики и защиты воздушных компрессоров обеспечивает:

- аварийную остановку приводного электродвигателя при падении давления смазки в механизме движения компрессора и повышении температуры воздуха на нагнетании каждой ступени выше допустимой;

-ступенчатое регулирование производительности (100 и 60% от номинальной для компрессоров 202ВП10/8 и 205ВП30/8);

- выдачу информации о причине аварийной остановки.

Для оперативного управления компрессором на диспетчерском щите имеются приборы сигнализации, приборы, контролирующие давление и температуру воздуха по ступеням компрессора, наличие напряжения, приборы, включающие электродвигатель и регулирующие производительность.

Система автоматики газовых компрессоров по своему решению и конструктивному исполнению значительно отличается от схем автоматики воздушных компрессоров. Это вызвано условиями эксплуатации газовых компрессоров во взрывоопасных помещениях. Автоматика обеспечивает защиту компрессора от аварии, отключая электродвигатель и одновременно подавая световой и звуковой сигналы в случаях:

- падения давления масла в циркуляционной системе смазки компрессора;

- прекращения подачи охлаждающей воды;

- отклонения давления газа на всасывании от допустимых величин;

- неправильного распределения давления газа по ступеням;

- превышения конечного давления;

- прекращения продувки электродвигателя.

Схема автоматики предусматривает возможность подключения дополнительных сигнальных устройств, показывающих причину аварийной остановки компрессора, а также устройств, блокирующих электродвигатель компрессора при аварийных нарушениях технологического режима работы установки, в состав которых входит компрессор.

6.5. Поршневые компрессоры большой производительности

Компрессоры большой мощности выполняют оппозитными. Широко распространены Г- и П- образные горизонтальные компрессоры, которые выпускались ранее. К крупным 77-образным компрессорам относится унифицированный горизонтальный шестиступенчатый компрессор 1Г- 266/320. Он служит для сжатия азото-водородной смеси или окиси углеродной водородно-газовых смесей. Производительность компрессора 13280 м /ч, конечное давление 32,0 МПа, число оборотов 125 в минуту. Приводом служит синхронный электродвигатель мощностью 4000 кВт.

Ротор электродвигателя смонтирован на коренном валу компрессора и одновременно является моховиком. Компрессор двухрядный. В ряду низкого давления расположены цилиндры 7 и 77 ступеней двойного действия, в ряду высокого давления - цилиндры остальных четырех ступеней. Цилиндры 111 ступени двойного действия, а 1У, У и У1 одинарного, они выполнены в одном дифференциальном блоке. 1У ступень состоит из двух полостей: передней и задней.

Коренной вал имеет два кривошипа, смещенные один относительно другого на 90°. Вал закреплен в двух коренных подшипниках. Шатуны закрытого типа. Поршни lull ступеней дисковые, подвешены на составных штоках, поршни остальных ступеней соединены в дифференциальный поршень скользящего типа. Поршень 1У ступени установлен на шарнирах. Крейцкопфы закрытые, с отъемными башмаками. Цилиндры первых трех ступеней чугунные, без втулок, с водяными рубашками. Цилиндры составного блока стальные, имеют чугунные втулки и съемные металлические кожухи для охлаждения. Уплотнение штоков осуществляется сальниками с металлической набивкой.

Клапаны всех ступеней самодействующие, с кольцевыми пластинами. Регулирование производительности отЮО до 70% осуществляется отжимом всасывающих клапанов на первой ступени. Компрессор имеет байпасные линии, соединяющие 1 ступень с 7, и777 ступенью, а также 7 ступень с 7, У7 и 7 У ступенями. Газ сжимается последовательно в шести ступенях до следующих давлений: в 7 ступени - 2 - 2,5 am, во 77 - 9 - 10,5 am, в 777 - 23 - 28 am, в 7 У - 55 - 70 am, в У - 150 - 170 am, в У7 - 320 am. После каждой ступени сжатый газ охлаждается в холодильниках до температуры не выше 35°С. Холодильники первых трех ступеней кожухотрубные, остальные типа «труба в трубе». Перед холодильниками 7 У, У и У1 ступеней установлены буферные емкости, а после холодильников - влагомаслоотделители инерционного типа. Из влагомаслоотделителя 777 ступени газ направляется на очистку и возвращается после очистки через сепаратор на всасывание 7 У ступени. Из влагомаслоотделителя У7 ступени газ, сжатый до 320 am, направляется в технологические установки получения аммиака и спиртов. Коммуникации, межступенчатая и концевая аппаратура размещаются в подвале.

На предприятиях азотной промышленности успешно используются (рис.6.4) газовый шестиступенчатый горизонтальный оппозитные компрессор со встречным движением поршней 6М40-320/320, который служат для сжатия азото-водородной смеси в производстве аммиака и окисьуглеродоводородной смеси в производстве метанола, бутиловых и высших спиртов. Для привода компрессора используют синхронный

электродвигатель мощностью 5000 кВт со скоростью вращения вала 300 об/мин.

Производительность компрессора 18600 м /ч, конечное давление 32,0 МПа. Компрессор имеет шесть ступеней сжатия и восемь цилиндров: по два цилиндра в I и VI ступенях и по одному в остальных. Диаметр цилиндров I ступени 1000, II - 720, III - 420, IV- 380, V- 270 и VI - 100 мм. Диаметр штоков для всех ступеней 130 мм, ход поршня 450 мм. Цилиндры I, II и III ступеней двойного действия с односторонними штоками. Цилиндры остальных ступеней одинарного действия.

На рис. 6.5 показаны продольные разрезы по ступеням компрессора. Станина компрессора сборная, состоит из картера и шести направляющих. Картер 2 представляет собой чугунную отливку прямоугольной формы коробчатого сечения. Жесткость открытой верхней части картера обеспечена стяжными шпильками и П-образными распорами.

Верхняя часть картера закрывается литыми крышками 8. Торцовая стенка картера со стороны электродвигателя закрыта чугунной крышкой. В ней имеется маслоуловитель, препятствующий проникновению масла по валу в электродвигатель. Второй торец картера закрыт крышкой, в который смонтирован реверсивный валоповоротный механизм с приводом от отдельного электродвигателя. Внутри картера размещены два коллектора для подвода смазки к коренным подшипникам.

Коренные подшипники снабжены вкладышами, залитыми баббитом. Вкладыши выполнены из двух половин. В разъеме установлены прокладки для регулирования зазора в подшипниках.

Направляющие имеют параллели для крейцкопфа 3 и снабжены двумя фланцами для соединения с картером и цилиндром. Крейцкопфная часть направляющей выполнена с боковыми окнами для монтажа крейцкопфа и отделена от фонаря съемной перегородкой, в которой установлен маслосниматель 12.

ЗяекщоШигател!^

Рис. 6.4. Схема компрессора 6М40-320/320

 

Смазка к параллелям подводится через каналы сверху и снизу. Отработанное масло по трубе самотеком поступает в картер и оттуда в маслобак системы циркуляционной смазки. Цилиндры I, II и III ступеней литые чугунные с водяными рубашками для охлаждения. Цилиндры IV ступени 10, V и VI ступеней II кованые с запресовнными чугунными втулками.

Сальники 7 штоков расположены в передних крышках 4 цилиндров. Сальники цилиндров первых трех ступеней имеют плоские чугунные уплотняющие элементы, IV и V ступеней - конические баббитовые уплотнительные кольца.

Газ, просочившийся через сальники, собирается в коллекторе и отводится через маслоотделитель на всасывание I ступени. Компрессор имеет систему промывки сальников, которая обеспечивает дополнительную герметизацию сальников и эффективное охлаждение штоков. В систему промывки входят: насосный агрегат, состоящий из шестеренчатого насоса производительностью 50 л/мин с приводом от индивидуального электродвигателя; герметичный маслосборник емкостью 0,5 м, снабженный змеевиком для подогрева масла, масляным фильтром и указателем уровня масла; холодильник, предназначенный для охлаждения промывочного масла. Для отвода газа, уносимого маслом, маслосборник соединен трубой с атмосферой.

Клапаны 6 1, II и III ступеней прямоточные или дисковые, многопроходные; клапаны IV, V, VI ступеней кольцевые, пластинчатые.

Поршни компрессора дисковые скользящие, с баббитовой заливкой опорной части. Для уменьшения силы трения поршни I ступени 5 выполнены сварными из стали. Поршни II и III ступеней чугунные; поршни IV, V ж VI ступеней стальные составные.

Штоки всех ступеней изготовлены из легированной стали 38X1 OA с азотированной поверхностью.

Коленчатый вал семиопорный, диаметр коренных и шатунных шеек 360 мм. Шатунные шейки двух противолежащих рядов расположены под углом 180°, а каждая пара колен относительно друг друга развернута на 120°. Для подвода смазки к шатунным подшипникам в теле коленчатого вала имеются соответствующие каналы.

/

Рис. 6.5. Продольные разрезы компрессора 6М40-320/320: 1 - шатун; 2 - картер; 3 - направляющая крейцкопфа; 4 - крышка цилиндра; 5 - поршни; 6 - клапаны; 7 - сальники; 8 - крышка картера; 9 - шток; 10, 11 цилиндры; 12 - маслосниматель.

С валом электродвигателя коленчатый вал соединяется жестко при помощи фланцевого соединения. На противоположном конце жестко
крепится зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом валоповоротного механизма.

Шатуны 1 стальные, кованные с разъемной кривошипной и неразъемной крейцкопфной головками, со стальными вкладышами, залитыми баббитом. Регулировка зазоров в подшипниках шатуна производится числом и толщиной прокладок. Смазка к кривошипному подшипнику шатуна подводится по каналам в коленчатом вале, к подшипнику крейцкопфной головки - по каналам в параллелях направляющей и крейцкопфа. Крейцкопфы стальные, литые, открытые, вильчатой формы, снабжены чугунными башмаками, залитыми баббитом. Регулировка зазоров между башмаками и параллелями направляющей осуществляется набором прокладок между корпусом и башмаками. Смазка к пальцу крейцкопфа подводится от параллелей направляющей через соответствующие каналы в корпусе крейцкопфа, башмаках и пальце крейцкопфа. Крепление корпуса крейцкопфа со штоком муфтовое.

Регулирование производительности компрессора в пределах 30% производится путем присоединения дополнительных объемов к рабочим полостям I и II ступеней. Роль дополнительных объемов играют внутренние полости задних крышек цилиндров, которые сообщаются с рабочими полостями цилиндров при помощи перепускных клапанов. Управление клапанами ручное при помощи винтовых приводов. На каждой крышке имеется по два регулирующих устройства. Более глубокое снижение производительности до 70% и ниже производится перепуском сжатого газа по байпасной линии с нагнетания VI на всасывание 1 ступени и с нагнетания 1 ступени на всасывание 1 ступени.

Циркуляционная смазка обеспечивает: коренные подшипники, шатунные подшипники, параллели направляющих и крейцкопфные подшипники шатунов. Смазка осуществляется под давлением 3,5 5 am, создаваемым винтовым насосом с приводом от индивидуального электродвигателя. Маслосборник снабжен сетками для предварительной грубой фильтрации масла. Достаточно большая емкость маслосборника (3 м) обеспечивает отстаивание масла от механических примесей. Слив отработанного масла из маслобака производится при помощи насоса. Для подогрева масла маслосборник имеет змеевик и соответствующую арматуру. Для поддержания давления масла в трубопроводе служит перепускной клапан пружинного типа. При повышении давления часть масла перепускается обратно в маслосборник.

Масляный фильтр грубой очистки двухсекционный, сблокирован с трехходовым краном, посредством которого секции фильтра включаются в работу попеременно. Фильтр тонкой очистки масла служит для окончательной очистки масла от механических примесей. Холодильник для масла трубчатого типа с водяным охлаждением. Смазка цилиндров и сальников осуществляется масляными насосами. Каждый насосный агрегат обслуживает только один смазочный пункт компрессора. Привод маслонасосов осуществляется от индивидуального электродвигателя через редуктор. У каждого пункта подвода смазки к компрессору установлены обратные клапаны с контрольным краником, предназначенным для проверки подачи масла.

Система охлаждения компрессора обеспечивает охлаждение цилиндров, их крышек, межступенчатых холодильников, масляных холодильников системы циркуляционной смазки и промывки сальников, холодильников уравнительных полостей и воздухоохладителей электродвигателя. Охлаждающая вода поступает в распределительный коллектор из общезаводской системы. На каждом ответвлении имеется запорная арматура для регулирования расхода воды. Сливная воронка предназначена для контроля за сливом и температурой воды от охлаждаемого узла. Слив воды контролируется визуально, а температура - ртутными термометрами. Контроль давления воды в водопроводе осуществляется по приборам, установленным на щите компрессора. Для спуска воды имеются краны, расположенные в наиболее низких местах водопровода.

Компрессор имеет систему автоматизации, которая выполняет следующие функции:

- контроль параметров работы по приборам, установленным на щите компрессора в компрессорном зале, и по месту измерения;

- запись основных параметров на диспетчерском щите компрессора;

- световую и звуковую сигнализацию об отклонениях основных параметров от нормальных значений;

- защитные блокировки, не допускающие пуск и обеспечивающие остановку электродвигателя компрессора в случаях нарушения пускового и рабочего режимов;

- дистанционное управление запорной арматурой газопровода и водопровода больших сечений с местного щита компрессора.

Предусмотрена также система дистанционного программного пуска и остановки компрессора.

6.6. Дожимающие поршневые компрессоры

Дожимающие поршневые компрессоры используют в качестве циркуляционных и газоперекачивающих. Циркуляционные газовые компрессоры применяют в производствах синтеза для многократного прокачивания газа под определенным давлением через аппараты, в которых лишь часть газа вступает в химические реакции.

Компрессоры всасывают газ высокого давления и производят сравнительно небольшое дополнительное сжатие, которое необходимо для компенсации потерь на преодоление сопротивлений в аппаратах и трубопроводах технологической установки. Поршневые циркуляционные компрессоры применяют в системах малой и средней производительности (например, очистка дизельного топлива и бензинов от серы в среде циркулирующего водорода, установки риформинга, производство бутиловых и жирных спиртов и др.). Для систем большей производительности используют центробежные циркуляционные компрессоры.

Циркуляционные компрессоры бывают однорядные и двухрядные. Цилиндры у них двойного действия, со сквозными штоками без охлаждающих рубашек. Приводом поршневых циркуляционных компрессоров паровые машины и электродвигатели. Производительность регулируют изменением числа оборотов паровой машины, байпасным трубопроводом или отжимом всасывающих клапанов при приводе от электродвигателя.

На рис. 6.7 показан двухрядный циркуляционный компрессор, применяемый в производствах циркуляционного синтеза многих сложных веществ. Производительность компрессора 680 м /ч, максимальное давление 325 am, перепад давления 30 am. Компрессор состоит из двух рядов М и Б. Вал компрессора кривошипный, на утолщенной его части 1 размещен ротор электродвигателя мощностью 1100 л.е., с числом оборотов 122 в минуту. Цилиндр 3 двойного действия, откован из легированной стали прямоугольного сечения, снабжен рабочими втулками, закрывается передней 2 и задней 4 крышками. В корпусе цилиндра размещены два всасывающих 5 и два нагнетательных 6 кольцевых клапана. Компрессор имеет две самостоятельные системы смазки: циркуляционную для смазки механизма движения и точечную для подачи масла на сальники и цилиндры.

Рис.6.7. Двухрядный циркуляционный компрессор: 1 - вал; 2 - передняя крышка; 3 - цилиндр; 4 - задняя крышка; 5 - всасывающий клапан; 6 - нагнетательный клапан.

 

6.8. Компрессоры без смазки цилиндров

В ряде случаев минеральное масло отравляет катализаторы, применяемые при химической переработке сжатых газов, активно вступает в химическое соединение с газом, растворяет сжимаемый газ и теряет смазывающие свойства. В этих случаях для сжатия газов применяют поршневые компрессоры, работающие без смазки цилиндров. Смазке подвергают только механизм движения. Такие компрессоры бывают трех разновидностей: с уплотнением из самосмазывающихся материалов, с лабиринтным уплотнением и мембранные.

Компрессоры с уплотнением из самосмазывающихся материалов. Основная конструктивная особенность компрессоров этой разновидности состоит в том, что поршневые кольца и уплотняющие элементы сальников сделаны из материалов, представляющих собой сухую смазку - различные композиции на основе графита или политетрафторэтилена.

В качестве графитовых композиций применяют искусственные графиты, пропитанные смолами и металлами. Отечественная промышленность вырабатывает искусственные графиты марок АО (антифрикционный обожженный) и АГ (антифрикционный графитированный). В марке графитов цифры после букв означают давление прессования порошков, выраженное в барах (например, АО-бОО, АО-1500). На основе графитов АО и АГ выпускают следующие материалы: АО-1500-В83 (углебаббитовый); АО-1500-С05 (углесвинцовооловянистый, 5% олова); АГ-1500-С05

(графитосвинцовооловянистый, 5% олова), АГ -1500-83 (графитобаббитовый). Графиты марки АО рекомендуются для работы по чугуну и хрому, марки АГ - по стали и хрому.

Для уменьшения износа графитовых колец рабочие поверхности цилиндра и поршневого штока тщательно шлифуют и хромируют. В многоступенчатых компрессорах с графитовым уплотнением во избежание попадание влаги в ступени высокого давления после промежуточных холодильников устанавливают влагоотделители, а при необходимости освобождения сжатого газа от графитовой пыли на выходе из компрессора - фильтр.

Политетрафторэтилен - пластичный материал, известный также под названиями фторопласт - 4 и тефлон, применяют для поршневых колец и уплотняющих элементов сальников не в чистом виде, а с различными наполнителями, повышающими прочность, износоустойчивость и теплопроводность. В качестве наполнителей используют стекловолокно (15 - 25%), бронзу (до 60%)), двухсернистый молибден (5%), графит или порошковый кокс. Для изготовления колец часто применяют фторопластовые материалы двух марок: для влажных газов 4К-20 (фторопласт-4 с добавкой порошкового кокса) и для сухих газов АФГМ (фторопласт-4 с добавкой графита и двухсернистого молибдена). Фторопластовые кольца изготовляют с одним разрезом, а при диаметрах более 620 мм применяют сегментные кольца, состоящие из трех частей. Вследствие малой упругости фторопласта-4 уплотняющие кольца устанавливают вместе с экспандером из нержавеющей стали или из бронзы.

Уплотняющие элементы сальников в компрессорах этой разновидности изготовляют из тех же материалов. Для устранения пригорания фторопласта производят хромирование штоков и применяют специальные сальники с охлаждающими камерами. Графитовые сальники при давлении до 100 am.

Компрессоры без смазки цилиндров выпускают на нормализованных базах, в том числе угловых и оппозитных с тем лишь различием, что в них предусмотрены удлиненный фонарь между сальником и маслоотражателем, а также с маслоотражательными кольцами на штоке.

На рис. 6.9 дан общий вид вертикального трехступенчатого кислородного компрессора без смазки цилиндров.

Рис. 6.9. Вертикальный трехцилиндровый кислородный компрессор без смазки цилиндров: 1 - поршни; 2 - цилиндры; 3 - клапаны; 4 - фонарь; 5 - шток; 6 - ползуны; 7-пальцы; 8-шатун; 9 - коленчатый вал; 10 - противовесы.

 

Его производительность 40 м /мин, конечное давление 76 am, скорость вращения вала 345 об/мин, ход поршня 300 мм, диаметры цилиндров 580300/170 мм, мощность на валу 400 кВт. Цилиндры 2 изготовлены из специального каучука. Поршни 1 выполнены из бронзы АЖ-9-4, штоки 5 - из нержавеющей стали 3X13, фонари 4, крышки клапанов и корпуса холодильников - из стали Х18НП, трубы газопровода - из меди МЗ. Клапаны 3 всех ступеней прямоточные, седла клапанов из латуни ЛЖМд-59-1-1, клапанные пластины из нержавеющей стали Х15Н9Ю. Поршневые и направляющие кольца изготовлены из графитопласта АФГМ, уплотняющие кольца сальников - из графита АО- 1500. Коленчатый вал 9 уложен в четыре подшипника скольжения, на щеках его закреплены противовесы 10. Вильчатые ползуны 6 соединены с шатунами 8 пальцами 7.

6.9. Компрессоры с лабиринтным уплотнением.

Лабиринт, уменьшающий утечку газа, выполняют в виде большого числа канавок на поршне в цилиндре, на поршневом штоке и сальнике. Сальники состоят из графитовых колец с лабиринтными канавками на внутренней поверхности. Газ, проходящий через сальники, возвращается во всасывающую линию компрессора. При сжатии взрывоопасных и токсичных газов к сальникам подводят под давлением воздух или азот. Компрессоры с лабиринтным уплотнением выполняют только вертикальными, шток имеет две направляющие, одной из которых служит крейцкопф, пригнанный к параллелям с минимальным зазором, а другой - направляющая втулка, расположенная в верхней части станины. Радиальный зазор между поршнем и цилиндром выбирают в зависимости от диаметра цилиндра и давления газа; обычно он находится в пределах от 0,05 до 0,2 мм.

Преимуществами компрессоров с лабиринтным уплотнением является надежность их в работе и долговечность.

6.10. Мембранные компрессоры

Мембранные компрессоры (рис.6.10) по своему устройству и принципу действия относятся к группе поршневых компрессоров, так как сжатие газа в них происходит в результате уменьшения объема камеры сжатия из-за поступательного движения поршня 2. Эти компрессоры имеют мембранный блок с расположенной в нем мембраной 4, зажатой по контуру между крышкой 7 и опорной плитой 3. В крышке находятся всасывающие 5 и нагнетательные 6 клапаны.

Газовая полость, заключенная между крышкой и мембраной, является рабочей полостью компрессора. Для давлений до 4 am мембрана может быть из прорезиненной ткани. Для более высоких давлений в качестве мембраны используют тонкую стальную пластину, движение которой сообщает масло, поступающее из гидравлического цилиндра в пространство под мембраной.

• :. /А'. I*- " " Рис. 6.10. Мембранный компрессор МК - 20/220:

 

1 - маховик; 2 - поршень; 3 - опорная плита; 4 - мембрана; 5 - всасывающий клапан; 6 - нагнетательный клапан; 7 - крышка; 8 - распределительный диск; 9 - масляный насос.

Масло поступает через ряд отверстий малого диаметра в опорной плите. При работе гидропривода мембране сообщается колебательное движение, она прогибается то вверх, то вниз, производя всасывание и нагнетание газа. Таким образом, при работе компрессора мембрана полностью изолирует сжимаемый газ от внешней среды и от жидкости гидропривода. Производительность мембранных компрессоров от 1 до 100 м /ч. Скорость вращения вала этих компрессоров в пределах от 250 до 500 об/мин. Малая величина мертвого пространства позволяет достичь высоких степеней сжатия в одной ступени. Для давления до 2,5 am используют одноступенчатые компрессоры, до 250 am - двухступенчатые и до 2000 am - трехступенчатые.

Компрессоры повышенной производительности выполняют иногда с двумя, тремя и четырьмя параллельно действующими мембранными блоками. Возможно также комбинированное выполнение компрессоров: цилиндры первых ступеней выполнены с фторопластовым уплотнением, а последняя ступень - в мембранном блоке.

Металлические мембраны из стали 1Х18Н9Т обычно выбирают толщиной в пределах 0,3 - 0,5 мм. Они работают в пределах упругих деформаций, их долговечность не превышает 500 - 1500 ч, что является недостатком этих компрессоров. При разрушении мембраны рабочая жидкость может попасть в сжимаемый газ. Во избежание этого и для повышения надежности работы компрессора применяют многослойные мембраны: на ступенях низкого давления - двухслойные и на ступенях высокого давления - с числом слоев три и более.

Мембранные компрессоры используются в тех случаях, когда предъявляются особо жесткие требования к чистоте сжимаемого газа (не допускается присутствие паров смазочного масла, воды, пыли и т.д.).

 

 

Введение

Применение насосов.

Насосы – гидравлические машины, которые преобразуют механическую энергию двигателя в энергию перемещаемой жидкости, п