Поршневой компрессор. Лекция 5.1

1.

Лекция 5.1.
Поршневой компрессор
Содержание лекции:
Основы теории,
принцип действия и устройство поршневых
компрессоров.
Принцип
действия
и
устройство, регулирование и техническое
использование поршневых компрессоров.
Основы теории, принцип действия и
устройство вентиляторов центробежные и
осевые.
Уравнение
напора.
Подбор
вентилятора.
Правила
технического
использования.

2.

Основы теории, принцип действия и устройство поршневых компрессоров.
Компрессор (от лат. compressio — сжатие) —
энергетическая машина или устройство для
повышения давления (сжатия) и перемещения
газообразных веществ.
Впервые поршневой компрессор в качестве
машины для сжатия и перемещения газа был
использован в металлургии в 1765 году.
Создателем первого поршневого компрессора
был изобретатель паровой машины И.И.
Ползунов.

3.

Принцип действия и устройство
Схема работы поршневого компрессора
заключается в следующем. При вращении
коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун
2 сообщает поршню 3 возвратные движения.
При этом в рабочем цилиндре 4 из-за,
увеличения объёма, заключённого между
днищем поршня и крышкой цилиндра 5,
возникает разрежение и атмосферный воздух,
преодолев своим давлением сопротивление
пружины,
удерживающей
всасывающий
клапан
9,
открывает
его
и
через
воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в
рабочий цилиндр поршневого компрессора.
При обратном ходе поршня воздух будет
сжиматься, а затем, когда его давление станет
больше давления в нагнетательном патрубке
на
величину,
способную
преодолеть
сопротивление пружины, прижимающей к
седлу нагнетательный клапан 7, воздух
открывает
последний
и
поступает
в
трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре
его температура значительно повышается.

4.

5.

Регулирование и техническое использование поршневых компрессоров
Существует несколько способов регулирования производительности поршневых компрессоров. К самым
распространенным из них относят:
• изменение частоты вращения электродвигателя
• отключение одного или нескольких цилиндров путем перекрытия всасывающих каналов
• перепуск части хладагента с нагнетания на всасывание
Техническое использование:
Для обеспечения долговечной и бесперебойной работы поршневого компрессора необходимо выполнять ряд
действий по его техническому обслуживанию. Все работы по плановому техническому обслуживанию можно
производить прямо на месте нахождения компрессорной установки собственными силами в соответствии с
требованиями инструкции. Техобслуживание включает ежедневные работы и периодические.
Ежедневное обслуживание:
1. Ежедневно проводить наружный осмотр компрессора на предмет отсутствия повреждений, посторонних
шумов и стуков, подтеков масла. Перед началом работы необходимо проверить питающий кабель,
предохранительный клапан, манометр и прессостат на отсутствие повреждений. При обнаружении
повреждений их необходимо устранить.
2. Ежедневно проверять плотность соединения воздухопроводов на предмет возможной утечки воздуха.
Проверка производится при выключенном компрессоре при давлении 0.5-0.7 Мпа. При наличии шумов
пропуска соединений их нужно подтянуть.
3. Ежедневно проверять уровень масла в картере. Уровень масла должен находиться в пределах красной
отметки смотрового окна. При низком уровне масла его необходимо долить, при этом смешивать масла
разных типов строго запрещено. Если масло побелело (наличие воды) или потемнело (сильный перегрев)
рекомендуется немедленно его заменить.
4. Ежедневно сливать конденсат из ресивера компрессорной установки, используя сливной кран. Слив
конденсата производится в выключенном состоянии с давлением 0.2 - 0.3 Мпа.
5. Ежедневно очищать все наружные поверхности поршневого блока и электродвигателя для улучшения
охлаждения. В качестве обтирочного материала следует применять только хлопчатобумажную или льняную
ветошь.
Периодическое обслуживание
1. После первых 8 часов эксплуатации компрессора проверить и при необходимости подтянуть болты головок
цилиндров поршневого блока для компенсации температурной усадки. Подтяжка производится после полного
остывания поршневого блока. Данную процедуру следует повторить после первых 50 часов эксплуатации.
Момент затяжки приведен в таблице.

6.

Мощность, затрачиваемая на сжатие воздуха в цилиндре реального компрессора,
называется индикаторной (N). Ее находят по индикаторной диаграмме, снятой с
компрессора, используя следующую формулу:
где Pi — среднее индикаторное давление, определяемое но индикаторной диаграмме, Па,
т.е. такое постоянное давление, при действии которого на поршень за один его ход
совершается работа, равная работе полного цикла компрессора; F — площадь поршня,
м2; S — ход поршня, м; п — частота вращения вала компрессора, об/мин.
По формуле (17.13) вычисляют мощность, кВт, компрессора простого действия. В
компрессорах двойного действия мощность определяют для каждой полости цилиндра, а
затем полученные величины складывают.
Мощность на валу компрессора называется эффективной (Ne), она больше индикаторной
на величину механических потерь:
где г|мех — механический КПД компрессора, величина которого у современных поршневых
компрессоров при номинальной нагрузке составляет 0,85—0,9.
Механический КПД зависит от индикаторной мощности, т.е. от нагрузки машины:

7.

Основы теории, принцип действия и устройство
вентиляторов центробежные и осевые.
Центробежные вентиляторы:
Конструкция центробежного вентилятора,
который также часто называют радиальным,
включает в себя два основных элемента –
электродвигатель и крыльчатку, имеющую
ряд лопастей. Визуально он похож на
колесо, а при исполнении в спиральном
корпусе
центробежный
вентилятор
выглядит как улитка. Такое простое
устройство обеспечивает бесперебойное
движение воздушных масс в относительно
тихом режиме. Лопасти такого вентилятора
могут быть загнутыми вперед, назад и
прямыми. В центробежных вентиляторах
принято использовать двигатели высокой
мощности, но, в последнее время тренд на
экологичные
технологии
заставляет
производителей
использовать
энергоэффективные
электронно–
коммутируемые
(EC)
двигатели,
что
позволяет
сводить
к
минимуму
потребляемую
энергию.
Ввиду
этих
особенностей, центробежные вентиляторы
чаще используются в промышленных целях,
для работы с большими объёмами воздуха.

8.

Осевые вентиляторы:
Осевые вентиляторы еще называют аксиальными,
поскольку они перемещают воздух параллельно оси
рабочего колеса, в отличие от центробежных, которые
перемещают воздух перпендикулярно оси. Устройство
представляет собой двигать с крыльчаткой, лопасти
которой напоминают пропеллер. Крыльчатка и корпус
вентилятора могут быть изготовлены как из пластика
(например, в случае встраиваемых или канальных
вентиляторов),так и из металла. Осевые вентиляторы
имеют множество различных исполнений, в том числе
в круглом или квадратном корпусе, с защитной
решеткой или вообще без корпуса. Широкий спектр
применения
позволяет
осевым
вентиляторам
охлаждать, проветривать и даже прогревать жилые и
технические помещения.
Отличие центробежного вентилятора от осевого:
Относительно центробежных вентиляторов, осевые делают куда больше оборотов, за счёт особенностей
своей конструкции и характеристик, однако они неприменимы в условиях с высоким аэродинамическим
сопротивлением и более шумные на средних частотах. Но несмотря на это, осевые вентиляторы имеют
ряд преимуществ, такие как компактность, удобство эксплуатации, простая конструкция и
реверсивность. Они высокопроизводительны и их легче ремонтировать.
Центробежные вентиляторы уверенно работают при значительных давлениях, — например, в системах
охлаждения или пароснабжения, однако они более шумные на низких частотах и часто нуждаются в
мерах дополнительной шумоизоляции. Все вышеизложенные факты говорят о том, что выбор
конструкции вентилятора должен основываться на данных об условиях и особенностях эксплуатации, и
предусматривать потребности в каждом конкретном виде его применения.

9.

Уравнение напора
иииииииии

10.

Подбор вентилятора
Выбор
вентилятора
определяется
рабочей
средой
и
необходимыми
производительностью и давлением.
Для расчета, проектирования и исследования вентиляторов широко применяется
теория подобия лопастных машин. Данная теория позволяет, используя формулы
подобия, спроектировать новый вентилятор, пересчитав размеры любого
существующего вентилятора при условии, если геометрия их проточных полостей и
рабочих
органов
подобна.
Например,
спроектировать
и
изготовить
уменьшенный/увеличенный вариант хорошо зарекомендовавшего себя вентилятора с
параметрами кратными коэффициенту подобия. Этот метод позволяет также построить
характеристику проектируемого вентилятора по характеристике подобного вентилятора
или пересчитать характеристику вентилятора с одной частоты вращения на другую.
Для того чтобы воспользоваться формулами пересчёта параметров вентилятора
должны быть выполнены следующие условия идентичности.
Проточные полости вентиляторов должны быть геометрически подобны (включая
зазоры, шероховатости внутренних поверхностей, уплотнения и толщины лопаток
рабочего колеса).
Должно быть выполнено условия кинематического подобия на границах потоков, то
есть средняя скорость воздуха на входе в вентилятор была пропорциональна
окружной скорости рабочего колеса.
Соблюдено динамическое подобие потоков.