Воздухоснабжение промышленного предприятия сжатым воздухом

- вентиляторы, давление  нагнетания до 0,01 МПа;

-газодувки (воздуходувки), давление нагнетания от 0,01

до 0,35 МПа;

- компрессоры, давление  нагнетания свыше 0,35 МПа;

В свою очередь компрессоры по развиваемому давлению

подразделяются на:

- компрессоры низкого  давления, работающие в диапазоне

давлений 0,35-1 МПа;

- компрессоры среднего  давления, давление 1-10 МПа;

- компрессоры высокого  давления, 10-100 МПа;

- компрессоры сверхвысокого  давления, свыше 100 МПа.

 

Вентиляторы делятся на:

- вентиляторы низкого  давления (центробежные и осевые),

давление нагнетания до 1000 Па;

- среднего давления (центробежные), до 3000 Па;

- высокого давления (центробежные), до 10 кПа (в отдельных

экземплярах вентиляторов достигается давление

до 15 кПа);

 

По устройству и принципу работы:

- объемные, в том числе поршневые, с возвратно-

поступательно-движущимися  поршнями, простого действия

с одной рабочей полостью или двойного действия

- с двумя рабочими полостями;  ротационные, с вращающимися

рабочими органами - пластинчатые, роторные

и винтовые;

- лопастные (лопаточные), которые, в свою очередь, делятся

на центробежные (радиальные) с радиальным направлением

движения рабочего тела, осевые (аксиальные)

с осевым перемещением рабочего тела; лопаточные

центробежные и осевые компрессоры и воздуходувки

называются также турбокомпрессорами и турбовоздуходувками

(турбомашины);

- струйные (эжекторы, аспираторы), с использованием

кинетической энергии  предварительно расширившегося

рабочего тела для подсоса  и сжатия воздуха (газа) низкого

давления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема классификации воздушных  приводных компрессоров

приведена на рис.

 

 

 

 

 

                            Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры, сжимающие  воздух от 0,5 до

100 МПа и производительностью  до 1,7 м3/с (100 м3/мин),рационально

применять на компрессорных  станциях производительностью

до 8,33 м /с (500 м /мин).

На рис. 2 показана схема  работы цилиндра крейцкопф-

ного компрессора двойного действия. Процесс сжатия воздуха

происходит в следующей  последовательности. В цилиндре 1 поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение. Усилие от коленчатого вала 3 на поршень передается через шатун 5 и крейцкопф 4. При движении поршня слева направо объем между внутренними стенками цилиндра и верхней частью поршня увеличивается, образуется разрежение, и атмосферный воздух поступает в компрессор через всасывающий клапан 6; нагнетательный клапан 7 при этом закрыт.

Со стороны нижней части поршня происходит уменьшение рабочего объема и сжатие находящейся там порции воздуха. Всасывающий

клапан 8 закрыт, а нагнетательный 9 открыт. При движении поршня справа налево процессы, протекающие сверху и снизу поршня,

меняются местами.

 

Поршневые компрессоры различают:

 

По способу действия: простого (рис. За и 36) и двойного

действия (рис. Зв);

 

По числу работающих цилиндров: одноцилиндровые

и многоцилиндровые;

 

По способу сжатия: одноступенчатые и многоступенчатые;

 

По конструктивному исполнению: вертикальные, горизонтальные

и угловые; однорядные и двухрядные —

с последовательным и параллельным расположением

цилиндров; с простым и  дифференциальным поршнем;

крейцкопфные и бескрейцкопфные;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По способу  охлаждения цилиндров и сжимаемого

воздуха:

 с водяным и воздушным охлаждением;

 

По числу оборотов вала компрессора:

на тихоходные

(до 200 об/мин) и быстроходные (от 500 до

1000 об/мин);

 

По производительности:

до 10 м /мин - малой производительности;

от 10 до 100 м /мин - средней  производительности;

свыше 100 м /мин - большой производительности;

 

По конечному  давлению нагнетаемого воздуха: низкого

давления (до 2,5 МПа); среднего давления (до 6

МПа); высокого давления (до 35 МПа) и сверхвысокого

давления (свыше 35 МПа).

Типичные схемы наиболее распространенных конструкций

поршневых компрессоров представлены на рис. 4.

В одном цилиндре при хорошем  охлаждении можно получить

сжатие воздуха лишь до 0,6 МПа при температуре,

безопасной для компрессорной  установки.

Для получения более высокого сжатия с меньшей затратой

энергии при условии компактности компрессорной станции

применяются многоступенчатые компрессоры с промежуточным

охлаждением воздуха и  очисткой его от влаги и масла.

В таких компрессорах атмосферный  воздух сжимается последовательно

в каждом цилиндре, очищаясь от водяных паров и

паров масел после каждого  межступенчатого охладителя воздуха.

В конструкциях многоступенчатых компрессоров широко

применяются ступенчатые (дифференциальные) поршни.

При этом две и более  ступени сжатия могут быть размещены  в

одном цилиндре.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В приводных компрессорах возвратно-поступательное движение поршня осуществляется через кривошипно- шатунный механизм, состоящий из коленчатого вала с кривошипом и шкивом или маховиком, шатуна и в некоторых конструкцияхтакже из крейцкопфа (ползуна) и штока. Коленчатый вал изготовляется из высококачественной стали. Шатун является звеном, связывающим коленчатый вал с ползуном, штоком и поршнем. Он служит для превращения вращательного движения коленчатого вала в возвратно-

поступательное движение поршня. Поступательно- качательное движение шатуна происходит в плоскости, перпендикулярной

к оси вала. Шатуны изготавливаются  из качественных легированных и углеродистых сталей. Крейцкопф (или ползун) состоит из корпуса и башмаков и соединяет шатун со штоком поршня, обеспечивая совпадение осей штока поршня и цилиндра. Он движется прямолинейно в направляющих параллелях. Корпус ползуна отковывается из углеродистой стали, а башмаки отливаются из чугуна.

Поршневые компрессоры низкого  давления до 1 МПа и малой производительности (до 0,33 (20 м /мин)) выпускаются главным образом бескрейцкопфными, простого действия, в вертикальном, V-образном и W-образном исполнениях. Многоступенчатые компрессоры производительностью до 20 м /с (120 м /мин) обычно изготовляются крейцкопфны- ми, в вертикальном и V-образном исполнениях, а также угловой конструкции.

Бескрейцкопфные компрессоры изготовляются с числом

оборотов от 500 до 1000 в  минуту, а крейцкопфные чаще

всего в пределах от 200 до 500. Эксплуатируются также пря-

модействующие компрессоры без кривошипно-шатунного механизма,

со свободно движущимися  поршнями, движение которым

передается от поршня двигателя  внутреннего сгорания.

Марка компрессора является его индексом. Например,

компрессор 200В-10/8:

200 - ход поршня, мм;

В - назначение компрессора  по роду сжимаемой среды

(воздушный);

10 - производительность, м /мин;

8 - давление нагнетаемого  воздуха, ати.

Поршневые компрессоры обладают следующими общими

недостатками:

- относительно малой производительностью  и малообо-

ротностью, препятствующей в некоторых случаях осуществлению

непосредственного соединения компрессора

с быстроходными электродвигателями;

- неравномерностью подачи  воздуха в сеть, в результате

чего требуется установка  воздухосборника;

 

- сравнительно большими  габаритами машин и фундаментов

(особенно горизонтальные  компрессоры);

- неуравновешенностью движущихся  масс.

Общие недостатки, присущие различным видам поршневых

компрессоров, являются причиной разработки и применения

других типов компрессоров.

 

                             Ротационные компрессоры

После поршневых компрессоров наиболее распространенным

типом компрессора является ротационный компрессор.

Ротационный компрессор имеет  ту же зависимость между

подачей воздуха и давлением, что и поршневой, однако в поршневом компрессоре воздух сжимается в цилиндре поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение с переменной скоростью, а в ротационном компрессоре воздух сжимается пластинками в камерах, которые образуются между вращающимся с постоянной скоростью ротором и цилиндрическим корпусом компрессора.

 

 

 

Наиболее распространенным видом ротационного типа

компрессоров является пластинчатый компрессор (рис.5). В

цилиндрическом корпусе 2 ротор 3 вращается на эксцентрично

расположенной оси 4. В пазы ротора вставлены стальные пластинки

5, которые при вращении ротора под действием центробежной

силы прижимаются к  стенкам цилиндра. При этом

создается ряд камер 6, в  которых происходит сжатие воздуха,

вошедшего через патрубок 1. При дальнейшем вращении в направлении, указанном на рисунке стрелкой, воздух вытесняется

через нагнетательный патрубок 7 в сеть.

В одноступенчатых ротационных  компрессорах степень

сжатия находится в  пределах от 3 до 5, а в двухступенчатых

ротационных компрессорах с промежуточным охладителем

достигает 9-13.

На заводах России ротационные  компрессоры выпускаются

производительностью 0,1-1,67 м /с (6-100 м /мин). Конечным

давлением сжатия до 0,4 МПа  они изготовляются одноступенчатыми,

а до 1,2 МПа - двухступенчатыми.

Число оборотов ротационного компрессора обычно

равно числу оборотов двигателя, непосредственно соединенного

с компрессором, что позволяет  легко осуществлять регулирование

производительности компрессора, выбрав электродвигатель

с необходимым числом оборотов.

Ротационные компрессоры  успешно применяются там,

где не допускаются колебания  грунта, и в небольших по объему

помещениях. Ротационные компрессоры имеют следующие

 

преимущества:

- большое число оборотов;

- малые габаритные размеры;

- малый вес;

- равномерная подача воздуха;

- отсутствие клапанов.

К недостаткам ротационных компрессоров следует отнести:

- сложность изготовления, монтажа и ремонта;

- ограниченное количество  марок, выпускаемых типоразмеров

ротационных компрессоров;

- низкий к. п. д. и  малый коэффициент подачи;

- частое снижение производительности  компрессора

ввиду нагара, образующегося  на лопатках ротора;

- высокая конечная температура  сжимаемого газа;

- большой расход смазки  и подача в сеть замасленного

воздуха;

- частые неполадки и  аварии, в связи с чем - непродолжительный

срок службы.

 

                                      Турбокомпрессоры

К динамическим компрессорным  машинам или турбокомпрессорам

относятся все виды центробежных, осевых, диагональных

и вихревых машин. Наибольшее распространение в

практике сжатия и транспортировки  газов получили первые

две из перечисленных конструкций  машин.

Ступень центробежного компрессора  показана на рис.

6. На вал 1 насажены  рабочие колеса, имеющие рабочие  лопатки

4, закрепленные между дисками 2 и 3. При вращении

рабочего колеса воздух всасывается  через входное отверстие и

центробежной силой отжимается к периферии. При этом повышается

давление и возрастает скорость воздуха. В диффузоре

5 избыточная кинетическая  энергия воздуха превращается  в

дополнительное давление.

Если напор одной ступени  недостаточен, воздух последовательно

направляется через несколько  рабочих колес; при

этом воздух из диффузора  поступает в обратный направляющий

аппарат 6. Чем больше таких  колес, последовательно насаженных

на вал, том большее  давление создает турбокомпрессор

при повышенной окружной скорости, которая может

достигать 350 м/с. Для получения сжатого воздуха давлением

0,8 МПа требуется 8-10 лопастных  колес, вращающихся со

скоростью 4500-10000 об/мин.

На рис. 7 приведена схема  многоступенчатого осевого

компрессора. Лопатки 2 рабочего колеса компрессора представляют

собой профили, изготовленные  таким образом, что воздух, входящий при вращении этих лопаток с большой относительной

скоростью, у выхода теряет часть этой скорости, вследствие чего происходит приращение напора. В направляющих аппаратах 1, 3 и 4 воздух или газ только меняет свое направление для входа на лопатки следующего ряда, или одновременно теряет значительную часть абсолютной (по отношению к неподвижным направляющим аппаратам) скорости и получает дополнительное давление.

Приводом турбокомпрессора обычно является синхронный

электродвигатель или  паровая быстроходная турбина. Воздух, сжатый турбокомпрессором, не содержит масляных паров, так как в рабочей полости турбокомпрессора нет трущихся и смазываемых поверхностей. Турбокомпрессоры —малогабаритные, быстроходные и высокопроизводительные машины для сжатия воздуха; они выпускаются производительностью 1-55 м/с (4000-200000 м /час) и конечным давлением воздуха 0,7-1,1 МПа. В отличие от поршневых компрессоров турбокомпрессоры обладают свойством работать при различных режимах их эксплуатации. Каждый турбокомпрессор имеет индивидуальную характеристику, зависящую от конструкции машины.