Вопрос 6. Рабочий процесс поршневого одноступенчатого компрессора. С какой целью в компрессорах применяется промежуточное охлаждение воздуха.

Ответ

Рассмотрим рабочий процесс  одноступенчатого компрессора на  рV-диаграмме. Начало линии всасыва­ния, соответствующее крайнему левому положению пор-

шня, изображено на этой диаграмме точкой О, лежа­щей на оси давления (рис.8), так как объем вредного пространства при­нят равным нулю.

При движении поршня вниз  газ всасывается в цилиндр ма­шины через всасывающий клапан при постоянном давлении р₁ на протяжении всего хода поршня. Графи­чески этот процесс изображен на рис. 8 горизонтальной линией

0-1. Точка 1 со­ответствует крайнему правому положению поршня.

 

 

                                          

 

            Рис. 8. Рабочий процесс одноступенчатого компрессора

 

В момент перемены направления движения поршня всасывающий клапан закрывается и при движении поршня вверх газ сжимается (линия 1-2). Когда давление газа станет равным давлению р₂, начнется процесс нагне­тания (выталкивания) сжатого газа в нагнетательный трубопровод через нагнетатель-ный клапан (линия 2-3).

В момент второй перемены направления движения поршня нагнетательный клапан закрывается, давление в цилиндре понижается (линия 3-0) и всасывающий кла­пан снова открывается.

Процесс повышения давления может протекать по адиабате, изотерме или политропе.

 

Ma судах устанавливают компрессоры двух-, трех- и четырех­ступенчатые типов ПК-12, К2-150, ЭК-15; КВД-М, ДК-2 и ОП-12. Компрессор КВД-М в морском исполнении отвечает требованиям Морского Регистра.

На каждой ступени компрессора устанавливается предохрани­тельный клапан. При повышении давления в ступени предохрани­тельный клапан стравливает воздух в атмосферу. Манометры ус­танавливают на охладителях каждой ступени компрессора, а краны продувания — на цилиндрах компрессора и на воздушной по­лости воздухоохладителя. Через краны продувания удаляется вла­га, выделяющаяся из воздуха. О плотности клапанов и поршневых колец компрессора можно судить по величине давления воздуха после цилиндров низкого и высокого давления.

 

На рис 9 представлен общий вид компрессора КВД-М, прин­цип действия которого заключается в следующем. При движении поршня из крайнего верхнего положения вниз атмосферный воз­дух засасывается в цилиндр первой ступени через сетку 48, полость Б

и всасывающий клапан 49. При подходе поршня в крайнее ниж­нее положение происходит дополнительный подсос воздуха через пять отверстий, открываемых самим поршнем. При обратном хо­де, когда происходит сжатие воздуха, всасывающий клапан 49 за­крывается; при достижении определенного давления открывается нагнетательный клапан 31.

 

           

 

                               Рис. 9. Общий вид компрессора КВД-М

 

Воздух поступает в охладитель первой ступени 19 и охлажда­ется в нем. Сжатый в первой ступени воздух через всасывающий клапан 29 поступает в цилиндр второй ступени, заполняет его, при ходе поршня вверх подвергается дополнительному сжатию. В первой ступени воздух сжимается до давления 6,8—7,5 кгс/см², во второй —60 кгс/см², во всяком случае —не выше 70 кгс/см².

Из цилиндра второй ступени воздух через нагнетательный кла­пан поступает в охладитель второй ступени 20, охлаждается в нем, а затем через сепаратор, в котором очищается от воды и масла, поступает в баллон.

Смазка механизмов движения и цилиндров компрессора осу­ществляется разбрызгиванием. Через отверстие для шомпола мас-ломера 9 масло заливается в картер 1. На шомполе имеется лыска, показывающая максимальный и минимальный уровни масла в картере. При работе компрессора масло захватывается раз­брызгивателем 43, распыляется, попадает на стенки цилиндра пер­вой ступени 10 и смазывает его. За счет насосного действия порш­невых колец масло попадает в рабочую полость цилиндра первой ступени. Отсюда распыленное масло попадает вместе со сжатым, воздухом в цилиндр второй ступени и смазывает его.

Для смазки сочленения шатун — коленчатый вал масло посту­пает через отверстия в разбрызгивателе и крышке шатуна. Для улучшения условий смазки и накопления масла в крышке 3 име­ется канавка.

Через наклонные отверстия в поршне // и радиальные в паль­це 37 масло поступает во внутреннюю полость поршневого паль­ца, откуда через нижнее отверстие в пальце — в верхнюю головку шатуна, смазывает сочленение поршневой палец — шатун. Для собирания масла и улучшения условий смазки в бронзовой втул­ке 8 имеется канавка.

Расход масла составляет 18 г/ч в среднем за 16 ч работы ком­прессора. Практически необходимо доливать масло до верхней отметки шомпола масломера один раз после 16 ч работы ком­прессора. Периодически необходимо промывать компрессор и уда­лять загрязненное масло из картера через отверстие для спуска масла. Для смазки компрессора можно применять только специ­альное компрессорное масло. В случае отсутствия компрессорных масел они могут быть заменены временно маслами, имеющими близкие физические свойства (температуру вспышки, вязкость), а именно маслами МС-20С и МК-22.

Охлаждение компрессора водяное. Охлаждающая вода через штуцер подвода воды поступает в полость А цилиндра первой сту­пени 10, охлаждает его. Затем через окна в верхней торцевой стенке цилиндра вода перетекает в колпак 17, охлаждает змееви­ки 19 и 20, цилиндр второй ступени и клапаны первой и второй ступеней. Из компрессоров охлаждающая вода выходит через штуцер в верхней части колпака. Давление воды в пределах 0,5— 3 кгс/см², температура не выше 40°С. Цилиндр 10 чугунный, в своей верхней части цилиндр первой ступени имеет отлитую заод­но водяную рубашку А, открытую сверху, и гнезда для клапанов первой ступени. Для подвода охлаждающей воды в водяную ру­башку имеется бобышка с отверстием, в которое ввертывается и пупе р.

Для подвода воздуха к всасывающему клапану первой сту­пени имеется полость Б, в которую всасываемый воздух поступа­ет черва сетку 48. Всасывающий клапан 49 первой ступени при­жимается к своему гнезду колпаком 51 фланцевого типа, имею­щим пазы для прохода воздуха. Нагнетательный клапан первой ступени 32 прижимается к своему гнезду фланцевым колпаком 30, приваренным к змеевику первой ступени 19.

К головке цилиндра второй ступени на четырех шпильках кре­пится стальная крышка 28 с гнездами для установки клапанов

второй ступени. Всасывающий клапан 29 прижимается к своему гнезду колпачком 27 с двумя радиальными сверлениями, через которые воздух из охладителя первой ступени подводится к вса­сывающему клапану второй ступени. Нагнетательный клапан 52 прижимается к своему гнезду в крышке колпачком 55, который также имеет радиальные сверления для прохода воздуха в охла­дитель второй ступени 20.

Уплотнение между цилиндрами и всеми присоединяемыми к нему деталями осуществляется отожженными красномедными прокладками. Уплотнение между цилиндром 10 и крышкой ци­линдра 28 и регулирование вредного пространства осуществляют­ся набором красномедных прокладок 18.

Цилиндр первой ступени испытывается на прочность при гид­равлическом давлении 12 кгс/см², второй ступени—100 кгс/см².

К фланцу водяной рубашки цилиндра крепится чугунный кол­пак 17, внутри которого расположены змеевики первой и второй ступеней 19 и 20. Во избежание разрыва колпака при поврежде­нии охладителей или нарушений уплотнений клапанов он снаб­жается резиновым предохранительным клапаном 54. В верхней части колпака имеется центральное отверстие для вывода штуце­ра 22 и два боковых, в одно из которых ввертывается штуцер для отвода воды из компрессора. Через второе отверстие выводится наружу колпачок всасывающего клапана второй ступени для под­вода воздуха к предохранительному клапану и манометру первой ступени. Кроме того, на колпаке компрессора КВД-М ставится цинковый протектор 25 для уменьшения корродирующего дейст­вия морской воды.

Колпак и водяную полость цилиндра испытывают при гидрав­лическом давлении 6 кгс/см².

Поршень 11 литой алюминиевый, дифференциальный. Пор­шень первой ступени имеет три поршневых уплотнительных коль­ца 12 и одно маслосъемное кольцо 34. Поршень второй ступени наборный. На стержень поршня последовательно насаживаются шесть гнезд 14, образующих между собой канавки для поршневых колец 15. Гнезда стягиваются специальным болтом 16 с гайкой 13, которая стопорится пружинной шайбой. В бобышку поршня за­прессовывается полый поршневой палец 37, который от провора­чивания и осевого перемещения дополнительно стопорится вин­том 47. Со своих торцов палец закрыт заглушками 36.

Картер / компрессора литой чугунный, прямоугольного сече­ния, закрытого типа. В двух противоположных стенках его име­ются расточки, закрытые крышками. В одной из крышек 44 уста­навливается шарикоподшипник коленчатого вала 40. Другой ша­рикоподшипник ставится непосредственно в расточке картера. Вторая крышка 41 является одновременно суфлером, который предназначен для выравнивания давления в картере при работе компрессора.

Для предотвращения выброса масла из картера суфлер снаб­жен ребрами и сеткой.

 Во время работы компрессоров необходимо следить за показани­ями манометров, за подачей смазки, на ощупь проверять темпе­ратуру охладителей и картера. Обязательно производить перио­дические продувки сепараторов, так как скопление масла может привести к очень опасным взрывам в системе сжатого воздуха. Вы­ходящий из промежуточных ступеней компрессора воздух не дол­жен нагреваться выше 100°С, причем после охладителя эта тем­пература должна понизиться до 50—60°С, что обеспечивается ча­стой очисткой холодильников.

 

 

                                        

 

                                                 Литература

 

1. И.В.Вознизкий «Судовые двигатели внутреннего сгорания», М., Транспорт, 1979, 413 стр.

2. В.С.Онасенко «Автоматизация судовых энергетических установок», М., Транспорт, 1981,270 стр.

3. А.М.Манькова «Судовые паро-энергетические установки», М., Транспорт, 1989,237 стр.

4. А.П.Добровольский «Судовые холодильные машины и установки», Ленинград, Судостроение,1969,252 стр.

5. Н.Н. Соловьев «Судовые электро-энергетические системы», М., Транспорт, 1987