1. Технологія монтажу компресора.
1.1. Принцип дії компресора.
Компресор - це машина для підвищення тиску і переміщення газу. Компресорна установка - це сукупність компресора, приводу, апаратів, трубопроводів і обладнання, необхідного для здійснення підвищення тиску переміщення газу.
Компресори класифікують по ряду характерних ознак.
За принципом дії компресори поділяються на об'ємні і лопатеві (турбокомпресори).
Об'ємний компресор - це машина, в якій процес відбувається в результаті періодичного зменшення обсягу, займаного газом.
До об'ємних компресорів відносять поршневі і роторні компресори різних конструкцій (пластинчасті, гвинтові, рідинно-кільцеві, компресори типу Рутс та ін)
У поршневому компресорі зменшення обсягу, займаного газом, здійснюється переміщенням стискає елемента - поршня, що здійснює прямолінійний зворотно-поступальний рух. До поршневим компресорів також відносяться вільно-поршневі і мембранні.
Поршневі компресори найбільш поширені і різноманітні по конструктивного виконання, схемами і компонування. Їх розрізняють по влаштуванню кривошипно-шатунного механізму, пристрою циліндрів, кількістю циліндрів, розташуванню циліндрів, числу ступенів стиснення.
Характерними особливостями поршневих компресорів є зворотно-поступальний рух поршня, примусове виштовхування газу шляхом переміщення поршня, перериваним подача газу.
По пристрою кривошипно-шатунного механізму компресори розрізняють на бескрейцкопфние (рис.1, а) і крейцкопфні (рис.1, б); по влаштуванню циліндрів - з циліндрами простого (рис.1, а) і подвійного (рис.1, б) дії. Крейцкопфні компресори можуть бути як з циліндрами подвійної дії, так і з циліндрами простої дії. Бескрейцкопфние компресори можуть бути виконані тільки з циліндрами простої дії.
Розглянемо пристрій і принцип дії бескрейцкопфного компресора простої дії (рис.1, а). Торцовая поверхню поршня (з боку клапанів) і поверхня клапанної коробки разом з клапанами і внутрішня поверхня циліндра утворюють змінну робочу порожнину циліндра. Поршень здійснює зворотно-поступальний рух, тобто рухається від одного крайнього положення до іншого, і назад. Такі руху поршня обумовлені кривошипно-шатунним механізмом, з яким пов'язаний поршень. Кривошипно-шатунний механізм, до якого належить шатун, колінчастий вал, поршневий палець, перетворює обертальний рух колінчастого вала в зворотно-поступальний рух поршня. При русі поршня від крайнього верхнього положення, званого верхньою мертвою точкою (в.м.т.), в циліндрі створюється розрідження. Під дією різниці тисків всмоктуючий клапан відкривається і газ починає надходити в циліндр. Надходження газу в циліндр продовжується до тих пір, поки поршень не прийде в крайнє нижнє положення. Такий стан називається нижньою мертвою точкою (н.м.т.). У цей момент клапан закривається. Такий процес називається всмоктуванням.
Рис.1. Схеми одноступінчатого поршневого компресора:
а-горизонтальний бескрейцкопфний простої дії, б-горизонтальний крейцкопфний подвійної дії, по-Vобразний, м-W-подібний, е-вертикальний, ж-оппозитний;
1-колінчастий вал, 2-шатун, 3, 5-клапани нагнітальний і всмоктуючий, 4, 6-нагнітальний і всмоктуючий патрубки, 7-поршень, 8-циліндр, 9-шток, 10-крейцкопфа, 11-напрямні крейцкопфа.
При русі поршня до верхньої мертвої точки починає зменшуватися робоча порожнину циліндра і підвищуватися тиск у циліндрі. Цей процес називається стисненням.
Коли тиск у циліндрі перевищить тиск за нагнітальним клапаном, останній під дією різниці тисків відкривається і відбувається нагнітання газу в нагнітальний патрубок. Цей процес називається нагнітанням, він відбувається до тих пір, поки поршень не прийде в крайнє верхнє положення. Обсяг газу в циліндрі компресора в цьому положенні мінімальний - це мертвий об'єм, іноді його називають шкідливим обсягом. Газ знаходиться в мертвому об'ємі під тиском, і, коли відбувається рух поршня від в.м.т. до н.м.т., він розширюється, займаючи якусь частку робочого об'єму циліндра і заважаючи увійти свіжої порції газу. Процес розширення газу з мертвого обсягу називається процесом розширення.
Таким чином, в циліндрі компресора при одному ході поршня (одному такті) відбуваються розширення і всмоктування газу, а за іншого - стиснення і нагнітання. Такий компресор називається компресором з циліндрами простої дії. За такою схемою виконують компресори малої продуктивності. Ця схема відрізняється простотою, але порожнину циліндра, звернена до картера, залишається недіючою. Отже, збільшуються діаметри циліндрів, зростають втрати енергії на механічне тертя в циліндрах і механізм руху, зростають витоку через поршневі кільця.
У принципі можливо використовувати порожнину циліндра з боку картера. Для цього використовують схему крейцкопфні компресора (рис.1, б) зі штоком. Циліндри, у яких робочі процеси відбуваються по обидві сторони поршня, називаються циліндрами подвійної дії, а компресори-компресорами з циліндрами подвійної дії. Робочі процеси в циліндрах подвійної дії відбуваються одночасно в обох площинах, але процеси зміщені за часом на тривалість ходу поршня. Передача руху від кривошипно-шатунного механізму до поршня здійснюється через шток і крейцкопфа (повзун), який рухається спеціальних напрямних.
Компресори, що мають крейцкопфа, називаються крейцкопфні.
Компресори розрізняють також за числом циліндрів; одно-, дво-, трициліндрові і т. д. Циліндри можуть мати однакове і різне по відношенню один до одного призначення.
За розташуванням циліндрів компресори поділяють на вертикальні, горизонтальні і кутові. До вертикальних відносяться машини з циліндрами, розташованими вертикально щодо фундаменту (рис.1, е), до горизонтальних - з циліндрами, розташованими горизонтально (рис.1, а, б, ж). При горизонтальному розташуванні циліндри можуть бути розміщені по один бік колінчастого валу (рис.1, а, б), такі компресори називаються горизонтальними з одностороннім розташуванням циліндрів, і по обидва боки валу (рис.1, ж). Останні називають горизонтальними оппозітнимі або просто оппозітнимі.
До кутовим компресорів відносяться машини з циліндрами, розташованими в одних лавах вертикально, в інших - горизонтально (рис.1, д). Такі компресори називаються кутовими прямокутними. До кутовим компресорів відносять машини з похилими циліндрами, встановленими V-(рис.1, в) і W-образно (рис.1, г) (і компресори називаються відповідно V-і W-подібними).
За кількістю ступенів стиснення компресори розрізняють на одно-, двох-і багатоступінчасті. Багатоступінчасте стиснення викликається необхідністю обмежити температуру стисливого газу. Наприклад, при стисненні в одному циліндрі до надлишкового тиску 0,3 Па температура стисливого повітря досягне 180 о С. Для зменшення зносу тертьові пари компресора (наприклад, поршні, циліндри, сальники) змащують олією, що при високих температурах розкладається, утворюючи нагар, і втрачає змазують. У повітряних компресорах виникає небезпека займання та вибуху масляного нагару, що накопичується в трубопроводах, кришках циліндрів, тому температура повітря, що нагнітається не повинна перевищувати 180 о С.
При стисненні неочищених коксового та сланцевого газів при температурі більше 90 о С виникає посилене виділення з них смолистого нагару, що покриває клапани, трубопроводи і холодильники настільки рясно, що нормальна робота компресорів стає неможливою. Щоб обмежити температуру нагнітається газу, збільшують число ступенів стиснення.
При збільшенні числа ступенів стиснення зменшуються витрати енергії на стиск, збільшуються продуктивність і надійність машини.
За продуктивності кожен тип компресорів має свою класифікацію. Поршневі компресори по продуктивності класифікуються так:
· Мікрокомпресори (продуктивністю до 10ДМ 3 / с);
· Малої продуктивності (від 10 до 100дм 3 / с);
· Середньої продуктивності (від 100 до 1000дм 3 / с);
· Великої продуктивності (понад 1000дм 3 / с).
Компресори малої продуктивності в більшості випадків виконують бескрейцкопфнимі з водяним або повітряним охолодженням циліндрів і холодильників. У цих машинах колінчастий вал встановлений на підшипниках кочення. Мастильна система механізму руху переважно циркуляційна.
Компресори малої продуктивності застосовують як для стаціонарних, так і пересувних компресорних установок.
У таблиці 1 наведені технічні характеристики компресорів загального призначення малої продуктивності.
Компресор 2ВУ1-2, 5 / 12 М2 (рис.2) двоступінчастий з повітряним охолодженням циліндрів і проміжного холодильника служить для стиснення повітря на тиск до 1,2 Па.
Усі механізми і складальні одиниці компресора монтують на литому чавунному картері, в якому на двох сферичних ролико-підшипниках встановлено литий з високоміцного чавуну колінчастий вал. на кривошипі валу розташовано два шатуна: один для циліндра (I ступеня), інший для циліндра (II ступені). Шатуни штамповані двотаврового перерізу з рознімної нижньою головкою, вкладиші шатунів - тонкостінні біметалеві. Шатуни з'єднані з поршнями циліндричними пальцями плаваючого типу.
Таблиця 1. Технічні характеристики поршневих компресорів двоступеневих загального призначення малої продуктивності.
Рис.2. Компресор 2ВУ1-2, 5 / 12 М2: 1-насос, 2-картер, 3-всмоктуючий фільтр, 4-проміжний холодильник, 5-колінчастий вал, 6-з'єднувальний корпус, 7-бічна кришка, 8, 16-циліндри I і II ступенів, 9, 15-поршні I і II ступенів, 10, 14-клапани I і II ступенів, 11, 12-кришки I і II ступенів, 13-предохранітеьний клапан I ступеня, 17-шатун.
Поршень I ступеня виконаний з алюмінієвого сплаву, поршень II ступеня - з чавуну. Ребристі циліндри I і II ступенів встановлені в розточеннях картера і спираються буртом через прокладку на його стінку. На циліндри через прокладки встановлені комбіновані смугові клапани і кришки. Циліндри, клапани та кришки стягують з картером анкерними шпильками. Таке кріплення спрощує монтаж і демонтаж компресора.
Нижня порожнина картера служить резервуаром для масла, в якому розташований фільтр - заборник циркуляційної мастильної системи механізму руху. Шестеренний насос кріпиться до кришки підшипника і приводиться в рух колінчастим валом через муфту. У розвалі між циліндрами компресора встановлений приймальний фільтр.
Вали компресора і двигуна з'єднані пружною втулочно-пальчикової муфтою. У соединительном корпусі 6 на конічному хвостовику вала встановлюють напівмуфту, до якої кріплять відцентровий вентилятор, службовець для подачі охолоджуючого повітря на пластинчато-ребристий холодильник.
Компресорна установка 2ВУ1-2, 5/12М2 забезпечена трьома гумовими амортизаторами, її можна встановлювати без фундаменту на бетонній підлозі без кріплення.
Компресори середньої продуктивності випускають кутовими, прямокутними і оппозітнимі (табл.2)
Кутові компресори займають меншу площу, ніж оппозітниє, але гірше врівноважені і тому менш швидкохідні. Такі компресори встановлюють на фундаментах і застосовують тільки в стаціонарних установках.
Розглянемо конструкцію компресора 302ВП-10 / 8 (мал.3). Основою для монтажу всіх механізмів і складальних одиниць компресора є чавунна лита рама коробчатої форми. Напрямні крейцкопфа, що кріпляться до внутрішніх поперечних ребер, виконані із зносостійкого чавуну у вигляді змінних гільз, у разі зносу їх легко замінити. Нижня частина рами є резервуаром для масла, де встановлений маслозаборний фільтр циркуляційної мастильної системи механізму руху. На кришці підшипника встановлені шестерневий масляний насос і мастильний насос.
Сталевий штампований колінчастий вал встановлений в розточеннях рами на підшипниках кочення. На кривошипі валу розташовані два шатуна: один для циліндра I ступеня, інший для циліндра II ступеня. Вкладиші шатунів товстостінні, залиті бабітом. На торці валу встановлюють спіральну шестерню, що служить для передачі руху масляного насоса. На хвостовик вала насаджений по пресовій посадці ротор електродвигуна. До хвостовика привернутой фланець з квадратним отвором для провертання колінчастого вала за допомогою воротка.
Рис.3. Компресор 302ВП-10 / 8: 1-маслозаборний фільтр, 2-шестерневий насос, 3-колінчастий вал, 4-самзочний насос, 5-крецкопф, 6-сальник, 7, 12-циліндри II і I ступенів, 8-клапан, 9 -ротор електродвигуна, 10-фланець, 11, 14-поршні II і I ступенів, 13-проміжний холодильник, 15-шток, 16-палець крейцкопфа, 17-напрямні, 18-шатун, 19-вкладиші шатунів, 20-рама.
Таблиця 2. Технічні характеристики двоступеневих поршневих компресорів загального призначення середньої продуктивності з водяним охолодженням і кінцевим тиском 0,8 Па.
Крейцкопфа відлитий заодно з черевиками і з'єднаний зі штоком двома заставними гайками, які дозволяють регулювати зазор між торцями поршня і кришками циліндрів в крайніх положеннях поршня.
Палець крейцкопфа при складанні запресовують в тіло крейцкопфа і стопорять пружинним кільцем.
Кришки циліндрів і циліндри є чавунні багатошарові виливки, охолоджувані водою.
На компресорі застосовані самодіючі клапани двох типів: прямоточні або кільцеві. Клапани закріплені в гніздах нажімнимі склянками і наполегливими болтами.
У циліндрах компресора застосовують самоущільнюються сальники. Поршні полегшені, дискового типу, кріпляться на штоку гайками.
На рамі компресора встановлений проміжний кожухотрубний холодильник. Компресор обладнаний системою автоматики і захисту.
Компресори великої продуктивності випускають горизонтальними в оппозитним виконанні. Компресори ранніх випусків будувалися у вертикальному та горизонтальному виконанні з розташуванням циліндрів по один бік валу.
Розглянемо конструкцію компресора 4М40-680/22-320 (рис.4), призначеного для стиснення азотоводородной суміші від 2,2 до 32 Па. Цей компресор входить до складу типової лінії виробництва аміаку. Для приводу компресора використовують синхронний електродвигун потужністю 5000 кВт з частотою обертання 300 в хвилину. Продуктивність компресора 41 500 м 3 / ч. Компресор має чотири ступені стиснення.
Рама відлита з сірого чавуну прямокутної форми коробчатого перетину. Верхня частина рами закрита кришками. Рама має п'ять корінних підшипників із тонкостінними вкладишами, в які укладений кований з вуглецевої сталі колінчастий вал. Один кінець валу має фланець жорсткого з'єднання з валом електродвигуна, на іншому насаджено зубчасте колесо валоповоротного пристрою.
Напрямні крейцкопфа, що кріпляться до рами, відлиті з сірого чавуну, мають один прямокутний фланець для кріплення до рами, іншої круглої форми для кріплення проміжного ліхтаря, що служить для з'єднання напрямних з циліндрами.
Крейцкопфа сталеві, литі, забезпечені чавунними башмаками, які залиті бабітом по поверхні тертя.
Циліндри усіх ступенів дійної дії. Кожна ступінь має по одному циліндру. У всіх циліндрах є сорочки для охолодження робочої зони і сальників.
Для збереження співвісності розточень напрямних крейцкопфа і циліндрів всіх ступенів під напрямними крейцкопфа і циліндрами встановлені відповідно опори напрямних і циліндрів.
Для зменшення дії газів на поршні застосовані наскрізні штоки, тому на всіх щаблях сальники встановлені з обох сторін робочих лопатей циліндрів. Сальники I ступеня виконані з плоскими ущільнювальними елементами з капрону; II ступеня, крім плоских ущільнювальних елементів з капрону, мають по одному конічній елементу ущільнювача з фторопласту; III і IV ступенів - з конічними бабітових ущільнювальними кільцями.
Рис.4. Компресор 4М40-680/22-320: 1, 12-циліндри I і II ступенів, 2, 10-поршні I і II ступенів, 3, 11-поршневі кільця, 4-шток, 5-крейцкопфа, 6-шатун, 7 - колінчастий вал, 8-опора направляючої крейцкопфа, 9-сальник, 13-опора циліндра, 14-рама, 15-кришка, 16-напрямні крейцкопфа, 17-проміжний ліхтар.
Компресор обладнаний системою промивки сальників, яка забезпечує додаткову їх герметизацію і створює гідравлічний затвор, а також промиває і охолоджує штоки.
Циркуляційна змащувальна система забезпечує змазування корінних і шатунних підшипників, паралелей напрямних крейцкопфа і крейцкопфних підшипників. Мастильна система об'ємного дозування забезпечує змазування циліндрів і сальників.
Компресор обладнаний системою регулювання продуктивності в межах 100-70% методом приєднання додаткових порожнин до циліндрів I і II ступенів і системою автоматики і захисту.
1.2. Особливості монтажу поршневих компресорів.
Розрізняють монтаж з розбиранням компресора і монтаж без його розбирання.
Монтаж без розбирання. Компресор встановлюють на фундамент в зібраному вигляді. Характер і обсяг монтажних робіт залежить від призначення і конструкції компресора та компресорної установки.
Для більшості компресорних установок основні принципи монтажних робіт однакові.
Розглянемо порядок монтажу без розбирання компресора на прикладі опозитного компресора 4М10-100 / 8 (рис.5)
Рис.5. Розріз по циліндрах I і II ступенів компресора 4М10-100 / 8: 1-рама, 2-колінчастий вал, 3-напрямні крейцкопфа, 4-фундаментний болт, 5-опора направляючої крейцкопфа, 6, 7-циліндр I і II ступенів.
Після розконсервації компресор без проміжного холодильника та електродвигуна встановлюють на сталеві підкладки, які розташовують на фундаменті під регулювальними болтами. При цьому циліндри компресора та направляючі крейцкопфа повинні перебувати у вільному стані, тобто не повинні спиратися ні на які тимчасові опори. У горизонтальній площині компресор виставляють за допомогою регулювальних болтів і перевіряють рівнем. Рівень встановлюють на контрольну лінійку, покладену на зворотну поверхню в середній частині рами, потім на вільному кінці колінчастого вала. За допомогою регулювальних болтів компресор встановлюють так, щоб негоризонтального компресора, визначається за рівнями, не перевищувала 0,1 мм на 1000 мм.
Рис.6. Опора направляючої крейцкопфа: 1-опорна плита, 2-нажимной фланець, 3-регулювальний болт.
Після ретельної перевірки правильності виставки компресора виробляють попередню затягування фундаментних болтів. Затягування повинна проводитися зусиллями однієї людини ключем з подовжувачем не більше 0,5 м. При затягуванні ретельно стежать за рівнями. Їхні свідчення повинні змінюватися не більше ніж на 0,5 поділки від початкових. Якщо зміни показань рівнів більш значні, перевіряють прилягання підкладок до фундаменту і регулюють за допомогою болтів установку компресора таким чином, щоб вага його розподілився на всі болти приблизно однаково, потім акуратно обтягують фундаментні болти. Щоб переконатися в правильності виставки компресора на фундаменті, фундаментні болти відпускають в порядку, зворотному затягуванню, і знову затягують тим же зусиллям, що і в перший раз і в тому ж порядку. Показання рівнів не повинні змінюватися більш ніж на 0,5 поділу.
Після виставки та закріплення рами компресора підводять опори під напрямні (рис.6) і регулюють висоту опори. При виставці опор, необхідно контролювати щільність прилягання опорних плит до напрямних і натискних фланців до сферичним кільцям щупом; щуп 0,03 мм не повинен проходити між ними. Опори підтискають до напрямних крейцкопфа регулювальними болтами.
Після виставки рами компресора і опор під напрямні виробляють підливу фундаменту, після затвердіння підливи регулювальні болти послаблюють і остаточно затягують фундаментні болти з моментом 2500кгс. См, стежачи за показаннями рівнів. Остаточно затягують болти в тому ж порядку, що і в попередній затягуванні.
Потім приступають до монтажу електродвигуна і опор під циліндри компресора. Ротор (рис.7) електродвигуна насаджують на вал компресора до упору в бурт за допомогою спеціального пристосування. При цьому необхідно забезпечити збіг пазів під тангенціальні шпонки на колінчастому валу компресора і в маточині ротора. Шпонки підганяють таким чином, щоб вони сіли в пази з натягом. Від осьових переміщень ротор кріплять планками, які заходять в кільцеву проточку на колінчастому валу і кріпляться до ступиці ротора.
При монтажі електродвигуна перевіряють зазор між залізом ротора і статора. Для зменшення впливу ваги ротора на вал компресора зміщують ротор відносно осі статора вгору на 1,5 мм. Потім підливають бетоном раму статора електродвигуна.
Рис.7. Посадка ротора електродвигуна на вал компресора: 1-рама, 2-колінчастий вал, 3-проточка, 4-ротор.
При регулюванні опор під циліндрами встановлюють два індикатори знизу і збоку циліндра. Опори під циліндри підганяють, щоб фланці опор щільно прилягали до пластин на циліндрах (щуп 0,05 мм не повинен проходити між ними). При затягуванні болтів і гайок кріплять опори циліндрів, стежать за показаннями індикаторів. Відхилення показань індикаторів у різних положеннях має бути не більше 0,05 мм. Потім підливають бетонним розчином опори під циліндром.
Монтаж проміжного холодильника починають тільки після затвердіння підливки під опорами циліндрів, звертаючи увагу на маркування проставок під патрубки компресора, тому що їх виготовляють по місцю.
Для контролю якості монтажу проміжного холодильника використовують ті ж індикатори, що і під час встановлення опор під циліндри. Гайки затягують рівномірно хрестоподібно, не допускаючи перетяжок в ту або іншу сторону. Правильність затягування контролюють індикаторами, відведення убік циліндрів не повинен бути більше 0,05 мм.
Монтаж проміжного холодильника і повітропроводів виконаний правильно, якщо загальне відхилення циліндрів в горизонтальній і вертикальній площинах не перевищує 0,08 мм у порівнянні з показаннями індикатора, коли на компресорі не був встановлений холодильник.
При монтажі трубопроводів необхідно вжити заходів, щоб сторонні предмети не потрапили у внутрішню площину трубопроводу (надалі вони можуть потрапити і в компресор). Опори трубопроводів встановлюють так, щоб їх вага не передавався на компресор.
Стики трубопроводів перевіряють на щільність при Пуке компресора на робочому середовищі.
Монтаж з розбиранням компресора. Проводять розконсервацію і повну ревізію складальних одиниць і деталей компресора. Всі деталі розібраного компресора промивають гасом (солярій, уайт-спіритом), продувають стисненим повітрям і ретельно оглядають. Всі ці операції виконують у спеціально відведених місцях, тому що масло і гас руйнують фундамент і перешкоджають з'єднанню бетонної підливки і ним.
Подряпини, забоїни на робочих поверхнях деталей компресора зачищають напилком, шабером або тонкої наждачним шкіркою в залежності від характеру дефекту і необхідної чистоти поверхні деталі. Якщо ризики розташовані не на тертьових поверхнях, то, як правило, досить зачистити їх шабером, щоб зняти гострі кромки.
Рекомендується наступний порядок розбирання, перевірки та складання (монтажу) поршневих компресорів:
· Встановлення та кріплення рами на фундаменті;
· Укладання колінчастого валу на підшипники;
· Установка циліндрів;
· Складання шатунно-поршневої групи і її установка;
· Монтаж мастильної системи, системи охолодження, межступенчатой апаратури, трубопроводів, щитів управління і приладів.
1.1. Принцип дії компресора.
Компресор - це машина для підвищення тиску і переміщення газу. Компресорна установка - це сукупність компресора, приводу, апаратів, трубопроводів і обладнання, необхідного для здійснення підвищення тиску переміщення газу.
Компресори класифікують по ряду характерних ознак.
За принципом дії компресори поділяються на об'ємні і лопатеві (турбокомпресори).
Об'ємний компресор - це машина, в якій процес відбувається в результаті періодичного зменшення обсягу, займаного газом.
До об'ємних компресорів відносять поршневі і роторні компресори різних конструкцій (пластинчасті, гвинтові, рідинно-кільцеві, компресори типу Рутс та ін)
У поршневому компресорі зменшення обсягу, займаного газом, здійснюється переміщенням стискає елемента - поршня, що здійснює прямолінійний зворотно-поступальний рух. До поршневим компресорів також відносяться вільно-поршневі і мембранні.
Поршневі компресори найбільш поширені і різноманітні по конструктивного виконання, схемами і компонування. Їх розрізняють по влаштуванню кривошипно-шатунного механізму, пристрою циліндрів, кількістю циліндрів, розташуванню циліндрів, числу ступенів стиснення.
Характерними особливостями поршневих компресорів є зворотно-поступальний рух поршня, примусове виштовхування газу шляхом переміщення поршня, перериваним подача газу.
По пристрою кривошипно-шатунного механізму компресори розрізняють на бескрейцкопфние (рис.1, а) і крейцкопфні (рис.1, б); по влаштуванню циліндрів - з циліндрами простого (рис.1, а) і подвійного (рис.1, б) дії. Крейцкопфні компресори можуть бути як з циліндрами подвійної дії, так і з циліндрами простої дії. Бескрейцкопфние компресори можуть бути виконані тільки з циліндрами простої дії.
Розглянемо пристрій і принцип дії бескрейцкопфного компресора простої дії (рис.1, а). Торцовая поверхню поршня (з боку клапанів) і поверхня клапанної коробки разом з клапанами і внутрішня поверхня циліндра утворюють змінну робочу порожнину циліндра. Поршень здійснює зворотно-поступальний рух, тобто рухається від одного крайнього положення до іншого, і назад. Такі руху поршня обумовлені кривошипно-шатунним механізмом, з яким пов'язаний поршень. Кривошипно-шатунний механізм, до якого належить шатун, колінчастий вал, поршневий палець, перетворює обертальний рух колінчастого вала в зворотно-поступальний рух поршня. При русі поршня від крайнього верхнього положення, званого верхньою мертвою точкою (в.м.т.), в циліндрі створюється розрідження. Під дією різниці тисків всмоктуючий клапан відкривається і газ починає надходити в циліндр. Надходження газу в циліндр продовжується до тих пір, поки поршень не прийде в крайнє нижнє положення. Такий стан називається нижньою мертвою точкою (н.м.т.). У цей момент клапан закривається. Такий процес називається всмоктуванням.
Рис.1. Схеми одноступінчатого поршневого компресора:
а-горизонтальний бескрейцкопфний простої дії, б-горизонтальний крейцкопфний подвійної дії, по-Vобразний, м-W-подібний, е-вертикальний, ж-оппозитний;
1-колінчастий вал, 2-шатун, 3, 5-клапани нагнітальний і всмоктуючий, 4, 6-нагнітальний і всмоктуючий патрубки, 7-поршень, 8-циліндр, 9-шток, 10-крейцкопфа, 11-напрямні крейцкопфа.
При русі поршня до верхньої мертвої точки починає зменшуватися робоча порожнину циліндра і підвищуватися тиск у циліндрі. Цей процес називається стисненням.
Коли тиск у циліндрі перевищить тиск за нагнітальним клапаном, останній під дією різниці тисків відкривається і відбувається нагнітання газу в нагнітальний патрубок. Цей процес називається нагнітанням, він відбувається до тих пір, поки поршень не прийде в крайнє верхнє положення. Обсяг газу в циліндрі компресора в цьому положенні мінімальний - це мертвий об'єм, іноді його називають шкідливим обсягом. Газ знаходиться в мертвому об'ємі під тиском, і, коли відбувається рух поршня від в.м.т. до н.м.т., він розширюється, займаючи якусь частку робочого об'єму циліндра і заважаючи увійти свіжої порції газу. Процес розширення газу з мертвого обсягу називається процесом розширення.
Таким чином, в циліндрі компресора при одному ході поршня (одному такті) відбуваються розширення і всмоктування газу, а за іншого - стиснення і нагнітання. Такий компресор називається компресором з циліндрами простої дії. За такою схемою виконують компресори малої продуктивності. Ця схема відрізняється простотою, але порожнину циліндра, звернена до картера, залишається недіючою. Отже, збільшуються діаметри циліндрів, зростають втрати енергії на механічне тертя в циліндрах і механізм руху, зростають витоку через поршневі кільця.
У принципі можливо використовувати порожнину циліндра з боку картера. Для цього використовують схему крейцкопфні компресора (рис.1, б) зі штоком. Циліндри, у яких робочі процеси відбуваються по обидві сторони поршня, називаються циліндрами подвійної дії, а компресори-компресорами з циліндрами подвійної дії. Робочі процеси в циліндрах подвійної дії відбуваються одночасно в обох площинах, але процеси зміщені за часом на тривалість ходу поршня. Передача руху від кривошипно-шатунного механізму до поршня здійснюється через шток і крейцкопфа (повзун), який рухається спеціальних напрямних.
Компресори, що мають крейцкопфа, називаються крейцкопфні.
Компресори розрізняють також за числом циліндрів; одно-, дво-, трициліндрові і т. д. Циліндри можуть мати однакове і різне по відношенню один до одного призначення.
За розташуванням циліндрів компресори поділяють на вертикальні, горизонтальні і кутові. До вертикальних відносяться машини з циліндрами, розташованими вертикально щодо фундаменту (рис.1, е), до горизонтальних - з циліндрами, розташованими горизонтально (рис.1, а, б, ж). При горизонтальному розташуванні циліндри можуть бути розміщені по один бік колінчастого валу (рис.1, а, б), такі компресори називаються горизонтальними з одностороннім розташуванням циліндрів, і по обидва боки валу (рис.1, ж). Останні називають горизонтальними оппозітнимі або просто оппозітнимі.
До кутовим компресорів відносяться машини з циліндрами, розташованими в одних лавах вертикально, в інших - горизонтально (рис.1, д). Такі компресори називаються кутовими прямокутними. До кутовим компресорів відносять машини з похилими циліндрами, встановленими V-(рис.1, в) і W-образно (рис.1, г) (і компресори називаються відповідно V-і W-подібними).
За кількістю ступенів стиснення компресори розрізняють на одно-, двох-і багатоступінчасті. Багатоступінчасте стиснення викликається необхідністю обмежити температуру стисливого газу. Наприклад, при стисненні в одному циліндрі до надлишкового тиску 0,3 Па температура стисливого повітря досягне 180 о С. Для зменшення зносу тертьові пари компресора (наприклад, поршні, циліндри, сальники) змащують олією, що при високих температурах розкладається, утворюючи нагар, і втрачає змазують. У повітряних компресорах виникає небезпека займання та вибуху масляного нагару, що накопичується в трубопроводах, кришках циліндрів, тому температура повітря, що нагнітається не повинна перевищувати 180 о С.
При стисненні неочищених коксового та сланцевого газів при температурі більше 90 о С виникає посилене виділення з них смолистого нагару, що покриває клапани, трубопроводи і холодильники настільки рясно, що нормальна робота компресорів стає неможливою. Щоб обмежити температуру нагнітається газу, збільшують число ступенів стиснення.
При збільшенні числа ступенів стиснення зменшуються витрати енергії на стиск, збільшуються продуктивність і надійність машини.
За продуктивності кожен тип компресорів має свою класифікацію. Поршневі компресори по продуктивності класифікуються так:
· Мікрокомпресори (продуктивністю до 10ДМ 3 / с);
· Малої продуктивності (від 10 до 100дм 3 / с);
· Середньої продуктивності (від 100 до 1000дм 3 / с);
· Великої продуктивності (понад 1000дм 3 / с).
Компресори малої продуктивності в більшості випадків виконують бескрейцкопфнимі з водяним або повітряним охолодженням циліндрів і холодильників. У цих машинах колінчастий вал встановлений на підшипниках кочення. Мастильна система механізму руху переважно циркуляційна.
Компресори малої продуктивності застосовують як для стаціонарних, так і пересувних компресорних установок.
У таблиці 1 наведені технічні характеристики компресорів загального призначення малої продуктивності.
Компресор 2ВУ1-2, 5 / 12 М2 (рис.2) двоступінчастий з повітряним охолодженням циліндрів і проміжного холодильника служить для стиснення повітря на тиск до 1,2 Па.
Усі механізми і складальні одиниці компресора монтують на литому чавунному картері, в якому на двох сферичних ролико-підшипниках встановлено литий з високоміцного чавуну колінчастий вал. на кривошипі валу розташовано два шатуна: один для циліндра (I ступеня), інший для циліндра (II ступені). Шатуни штамповані двотаврового перерізу з рознімної нижньою головкою, вкладиші шатунів - тонкостінні біметалеві. Шатуни з'єднані з поршнями циліндричними пальцями плаваючого типу.
Таблиця 1. Технічні характеристики поршневих компресорів двоступеневих загального призначення малої продуктивності.
| Показники | ВУ-0, 6 / 12 | 2ВУ-2, 5/12М2 | ВУ-3 / 8 | ВУ-3/8В | 4ВУ1-5/12М |
| Продуктивність, м 3 / хв | 0,6 | 2,5 | 3 | 3 | 5 |
| Робочий тиск, МПа | 1,2 | 1,2 | 0,8 | 0,8 | 1,2 |
| Діаметри циліндрів, мм ступені: | |||||
| I | 115 | 200 | 220 | 220 | 200 |
| II | 60 | 100 | 120 | 120 | 100 |
| Хід поршня, мм | 50 | 75 | 100 | 100 | 75 |
| Потужність на валу компресора, кВт | 4,9 | 19,3 | 19 | 19,5 | 38,5 |
| Частота обертання, об / хв | 1440 | 1455 | 975 | 975 | 1460 |
| Охолодження проміжного холодильника і циліндрів | Повітряне | Водяне | Повітряне | ||
| Габаритні розміри, мм: | |||||
| довжина | 1290 | 1280 | 2130 | 1430 | 1930 |
| ширина | 490 | 1010 | 1180 | 1230 | 1010 |
| висота | 670 | 950 | 1450 | 1120 | 950 |
| Маса, кг | 207 | 660 | 1175 | 925 | 905 |
Рис.2. Компресор 2ВУ1-2, 5 / 12 М2: 1-насос, 2-картер, 3-всмоктуючий фільтр, 4-проміжний холодильник, 5-колінчастий вал, 6-з'єднувальний корпус, 7-бічна кришка, 8, 16-циліндри I і II ступенів, 9, 15-поршні I і II ступенів, 10, 14-клапани I і II ступенів, 11, 12-кришки I і II ступенів, 13-предохранітеьний клапан I ступеня, 17-шатун.
Поршень I ступеня виконаний з алюмінієвого сплаву, поршень II ступеня - з чавуну. Ребристі циліндри I і II ступенів встановлені в розточеннях картера і спираються буртом через прокладку на його стінку. На циліндри через прокладки встановлені комбіновані смугові клапани і кришки. Циліндри, клапани та кришки стягують з картером анкерними шпильками. Таке кріплення спрощує монтаж і демонтаж компресора.
Нижня порожнина картера служить резервуаром для масла, в якому розташований фільтр - заборник циркуляційної мастильної системи механізму руху. Шестеренний насос кріпиться до кришки підшипника і приводиться в рух колінчастим валом через муфту. У розвалі між циліндрами компресора встановлений приймальний фільтр.
Вали компресора і двигуна з'єднані пружною втулочно-пальчикової муфтою. У соединительном корпусі 6 на конічному хвостовику вала встановлюють напівмуфту, до якої кріплять відцентровий вентилятор, службовець для подачі охолоджуючого повітря на пластинчато-ребристий холодильник.
Компресорна установка 2ВУ1-2, 5/12М2 забезпечена трьома гумовими амортизаторами, її можна встановлювати без фундаменту на бетонній підлозі без кріплення.
Компресори середньої продуктивності випускають кутовими, прямокутними і оппозітнимі (табл.2)
Кутові компресори займають меншу площу, ніж оппозітниє, але гірше врівноважені і тому менш швидкохідні. Такі компресори встановлюють на фундаментах і застосовують тільки в стаціонарних установках.
Розглянемо конструкцію компресора 302ВП-10 / 8 (мал.3). Основою для монтажу всіх механізмів і складальних одиниць компресора є чавунна лита рама коробчатої форми. Напрямні крейцкопфа, що кріпляться до внутрішніх поперечних ребер, виконані із зносостійкого чавуну у вигляді змінних гільз, у разі зносу їх легко замінити. Нижня частина рами є резервуаром для масла, де встановлений маслозаборний фільтр циркуляційної мастильної системи механізму руху. На кришці підшипника встановлені шестерневий масляний насос і мастильний насос.
Сталевий штампований колінчастий вал встановлений в розточеннях рами на підшипниках кочення. На кривошипі валу розташовані два шатуна: один для циліндра I ступеня, інший для циліндра II ступеня. Вкладиші шатунів товстостінні, залиті бабітом. На торці валу встановлюють спіральну шестерню, що служить для передачі руху масляного насоса. На хвостовик вала насаджений по пресовій посадці ротор електродвигуна. До хвостовика привернутой фланець з квадратним отвором для провертання колінчастого вала за допомогою воротка.
Рис.3. Компресор 302ВП-10 / 8: 1-маслозаборний фільтр, 2-шестерневий насос, 3-колінчастий вал, 4-самзочний насос, 5-крецкопф, 6-сальник, 7, 12-циліндри II і I ступенів, 8-клапан, 9 -ротор електродвигуна, 10-фланець, 11, 14-поршні II і I ступенів, 13-проміжний холодильник, 15-шток, 16-палець крейцкопфа, 17-напрямні, 18-шатун, 19-вкладиші шатунів, 20-рама.
Таблиця 2. Технічні характеристики двоступеневих поршневих компресорів загального призначення середньої продуктивності з водяним охолодженням і кінцевим тиском 0,8 Па.
| Показники | 302ВП-10 / 8 | 202ВП-10 / 8 | ВП-20/8М | 305ВП-30 / 8 | 2ВМ10-50 / 8 |
| Продуктивність, м 3 / хв | 10 | 10 | 20 | 30 | 50 |
| Діаметри циліндрів, мм ступені: | |||||
| I | 300 | 305 | 400 | 470 | 620 |
| II | 190 | 190 | 230 | 300 | 370 |
| Хід поршня, мм | 125 | 125 | 210 | 220 | 220 |
| Потужність двигуна, кВт | 75 | 75 | 125 | 200 | 320 |
| Частота обертання, об / хв | 750 | 750 | 500 | 500 | 500 |
| Габаритні розміри, мм: | |||||
| довжина | 1650 | 1610 | 2355 | 2440 | 3500 |
| ширина | 1330 | 1260 | 1630 | 1810 | 4660 |
| висота | 1825 | 1770 | 2440 | 2670 | 2800 |
| Маса, кг | 3030 | 3228 | 5360 | 7820 | 11970 |
Палець крейцкопфа при складанні запресовують в тіло крейцкопфа і стопорять пружинним кільцем.
Кришки циліндрів і циліндри є чавунні багатошарові виливки, охолоджувані водою.
На компресорі застосовані самодіючі клапани двох типів: прямоточні або кільцеві. Клапани закріплені в гніздах нажімнимі склянками і наполегливими болтами.
У циліндрах компресора застосовують самоущільнюються сальники. Поршні полегшені, дискового типу, кріпляться на штоку гайками.
На рамі компресора встановлений проміжний кожухотрубний холодильник. Компресор обладнаний системою автоматики і захисту.
Компресори великої продуктивності випускають горизонтальними в оппозитним виконанні. Компресори ранніх випусків будувалися у вертикальному та горизонтальному виконанні з розташуванням циліндрів по один бік валу.
Розглянемо конструкцію компресора 4М40-680/22-320 (рис.4), призначеного для стиснення азотоводородной суміші від 2,2 до 32 Па. Цей компресор входить до складу типової лінії виробництва аміаку. Для приводу компресора використовують синхронний електродвигун потужністю 5000 кВт з частотою обертання 300 в хвилину. Продуктивність компресора 41 500 м 3 / ч. Компресор має чотири ступені стиснення.
Рама відлита з сірого чавуну прямокутної форми коробчатого перетину. Верхня частина рами закрита кришками. Рама має п'ять корінних підшипників із тонкостінними вкладишами, в які укладений кований з вуглецевої сталі колінчастий вал. Один кінець валу має фланець жорсткого з'єднання з валом електродвигуна, на іншому насаджено зубчасте колесо валоповоротного пристрою.
Напрямні крейцкопфа, що кріпляться до рами, відлиті з сірого чавуну, мають один прямокутний фланець для кріплення до рами, іншої круглої форми для кріплення проміжного ліхтаря, що служить для з'єднання напрямних з циліндрами.
Крейцкопфа сталеві, литі, забезпечені чавунними башмаками, які залиті бабітом по поверхні тертя.
Циліндри усіх ступенів дійної дії. Кожна ступінь має по одному циліндру. У всіх циліндрах є сорочки для охолодження робочої зони і сальників.
Для збереження співвісності розточень напрямних крейцкопфа і циліндрів всіх ступенів під напрямними крейцкопфа і циліндрами встановлені відповідно опори напрямних і циліндрів.
Для зменшення дії газів на поршні застосовані наскрізні штоки, тому на всіх щаблях сальники встановлені з обох сторін робочих лопатей циліндрів. Сальники I ступеня виконані з плоскими ущільнювальними елементами з капрону; II ступеня, крім плоских ущільнювальних елементів з капрону, мають по одному конічній елементу ущільнювача з фторопласту; III і IV ступенів - з конічними бабітових ущільнювальними кільцями.
Рис.4. Компресор 4М40-680/22-320: 1, 12-циліндри I і II ступенів, 2, 10-поршні I і II ступенів, 3, 11-поршневі кільця, 4-шток, 5-крейцкопфа, 6-шатун, 7 - колінчастий вал, 8-опора направляючої крейцкопфа, 9-сальник, 13-опора циліндра, 14-рама, 15-кришка, 16-напрямні крейцкопфа, 17-проміжний ліхтар.
Компресор обладнаний системою промивки сальників, яка забезпечує додаткову їх герметизацію і створює гідравлічний затвор, а також промиває і охолоджує штоки.
Циркуляційна змащувальна система забезпечує змазування корінних і шатунних підшипників, паралелей напрямних крейцкопфа і крейцкопфних підшипників. Мастильна система об'ємного дозування забезпечує змазування циліндрів і сальників.
Компресор обладнаний системою регулювання продуктивності в межах 100-70% методом приєднання додаткових порожнин до циліндрів I і II ступенів і системою автоматики і захисту.
1.2. Особливості монтажу поршневих компресорів.
Розрізняють монтаж з розбиранням компресора і монтаж без його розбирання.
Монтаж без розбирання. Компресор встановлюють на фундамент в зібраному вигляді. Характер і обсяг монтажних робіт залежить від призначення і конструкції компресора та компресорної установки.
Для більшості компресорних установок основні принципи монтажних робіт однакові.
Розглянемо порядок монтажу без розбирання компресора на прикладі опозитного компресора 4М10-100 / 8 (рис.5)
Рис.5. Розріз по циліндрах I і II ступенів компресора 4М10-100 / 8: 1-рама, 2-колінчастий вал, 3-напрямні крейцкопфа, 4-фундаментний болт, 5-опора направляючої крейцкопфа, 6, 7-циліндр I і II ступенів.
Після розконсервації компресор без проміжного холодильника та електродвигуна встановлюють на сталеві підкладки, які розташовують на фундаменті під регулювальними болтами. При цьому циліндри компресора та направляючі крейцкопфа повинні перебувати у вільному стані, тобто не повинні спиратися ні на які тимчасові опори. У горизонтальній площині компресор виставляють за допомогою регулювальних болтів і перевіряють рівнем. Рівень встановлюють на контрольну лінійку, покладену на зворотну поверхню в середній частині рами, потім на вільному кінці колінчастого вала. За допомогою регулювальних болтів компресор встановлюють так, щоб негоризонтального компресора, визначається за рівнями, не перевищувала 0,1 мм на 1000 мм.
Рис.6. Опора направляючої крейцкопфа: 1-опорна плита, 2-нажимной фланець, 3-регулювальний болт.
Після ретельної перевірки правильності виставки компресора виробляють попередню затягування фундаментних болтів. Затягування повинна проводитися зусиллями однієї людини ключем з подовжувачем не більше 0,5 м. При затягуванні ретельно стежать за рівнями. Їхні свідчення повинні змінюватися не більше ніж на 0,5 поділки від початкових. Якщо зміни показань рівнів більш значні, перевіряють прилягання підкладок до фундаменту і регулюють за допомогою болтів установку компресора таким чином, щоб вага його розподілився на всі болти приблизно однаково, потім акуратно обтягують фундаментні болти. Щоб переконатися в правильності виставки компресора на фундаменті, фундаментні болти відпускають в порядку, зворотному затягуванню, і знову затягують тим же зусиллям, що і в перший раз і в тому ж порядку. Показання рівнів не повинні змінюватися більш ніж на 0,5 поділу.
Після виставки та закріплення рами компресора підводять опори під напрямні (рис.6) і регулюють висоту опори. При виставці опор, необхідно контролювати щільність прилягання опорних плит до напрямних і натискних фланців до сферичним кільцям щупом; щуп 0,03 мм не повинен проходити між ними. Опори підтискають до напрямних крейцкопфа регулювальними болтами.
Після виставки рами компресора і опор під напрямні виробляють підливу фундаменту, після затвердіння підливи регулювальні болти послаблюють і остаточно затягують фундаментні болти з моментом 2500кгс. См, стежачи за показаннями рівнів. Остаточно затягують болти в тому ж порядку, що і в попередній затягуванні.
Потім приступають до монтажу електродвигуна і опор під циліндри компресора. Ротор (рис.7) електродвигуна насаджують на вал компресора до упору в бурт за допомогою спеціального пристосування. При цьому необхідно забезпечити збіг пазів під тангенціальні шпонки на колінчастому валу компресора і в маточині ротора. Шпонки підганяють таким чином, щоб вони сіли в пази з натягом. Від осьових переміщень ротор кріплять планками, які заходять в кільцеву проточку на колінчастому валу і кріпляться до ступиці ротора.
При монтажі електродвигуна перевіряють зазор між залізом ротора і статора. Для зменшення впливу ваги ротора на вал компресора зміщують ротор відносно осі статора вгору на 1,5 мм. Потім підливають бетоном раму статора електродвигуна.
Рис.7. Посадка ротора електродвигуна на вал компресора: 1-рама, 2-колінчастий вал, 3-проточка, 4-ротор.
При регулюванні опор під циліндрами встановлюють два індикатори знизу і збоку циліндра. Опори під циліндри підганяють, щоб фланці опор щільно прилягали до пластин на циліндрах (щуп 0,05 мм не повинен проходити між ними). При затягуванні болтів і гайок кріплять опори циліндрів, стежать за показаннями індикаторів. Відхилення показань індикаторів у різних положеннях має бути не більше 0,05 мм. Потім підливають бетонним розчином опори під циліндром.
Монтаж проміжного холодильника починають тільки після затвердіння підливки під опорами циліндрів, звертаючи увагу на маркування проставок під патрубки компресора, тому що їх виготовляють по місцю.
Для контролю якості монтажу проміжного холодильника використовують ті ж індикатори, що і під час встановлення опор під циліндри. Гайки затягують рівномірно хрестоподібно, не допускаючи перетяжок в ту або іншу сторону. Правильність затягування контролюють індикаторами, відведення убік циліндрів не повинен бути більше 0,05 мм.
Монтаж проміжного холодильника і повітропроводів виконаний правильно, якщо загальне відхилення циліндрів в горизонтальній і вертикальній площинах не перевищує 0,08 мм у порівнянні з показаннями індикатора, коли на компресорі не був встановлений холодильник.
При монтажі трубопроводів необхідно вжити заходів, щоб сторонні предмети не потрапили у внутрішню площину трубопроводу (надалі вони можуть потрапити і в компресор). Опори трубопроводів встановлюють так, щоб їх вага не передавався на компресор.
Стики трубопроводів перевіряють на щільність при Пуке компресора на робочому середовищі.
Монтаж з розбиранням компресора. Проводять розконсервацію і повну ревізію складальних одиниць і деталей компресора. Всі деталі розібраного компресора промивають гасом (солярій, уайт-спіритом), продувають стисненим повітрям і ретельно оглядають. Всі ці операції виконують у спеціально відведених місцях, тому що масло і гас руйнують фундамент і перешкоджають з'єднанню бетонної підливки і ним.
Подряпини, забоїни на робочих поверхнях деталей компресора зачищають напилком, шабером або тонкої наждачним шкіркою в залежності від характеру дефекту і необхідної чистоти поверхні деталі. Якщо ризики розташовані не на тертьових поверхнях, то, як правило, досить зачистити їх шабером, щоб зняти гострі кромки.
Рекомендується наступний порядок розбирання, перевірки та складання (монтажу) поршневих компресорів:
· Встановлення та кріплення рами на фундаменті;
· Укладання колінчастого валу на підшипники;
· Установка циліндрів;
· Складання шатунно-поршневої групи і її установка;
· Монтаж мастильної системи, системи охолодження, межступенчатой апаратури, трубопроводів, щитів управління і приладів.