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 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 70оС) и дизельного топлива до 40оС, 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 до 0,75 мм2 и температурой до 80оС 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 до 50 м3 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. 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 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 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 - Рь 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.