Классификация компрессоров 1 . По принципу действия компрессоры разделяют на : - Объемные (поршневые , мембранные , роторные , ) ; - Динамические или турбокомпрессоры (центробежные и осевые ) ; 2 . По величине давления, которое достигается в конце сжатия на : - Низкого давления (до 1 МПа); - Среднего давления (до 10 МПа); - Высокого давления (до 100 МПа); - Высокого давления - более 100 МПа или 1000 кгс/см2 . 3 . По производительности или подачи : - Малые (до 10 м3/мин или до 0,1 м3 / с ) ; - Средние (до 100 м3/мин ) ; - Крупные ( более 100 м3/мин ) . 4 . Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных и подвижных установок. Согласно этому отличают - стационарные , - передвижные , - переносные , - самоходные - транспортные ( авиационные , автотранспортные , железнодорожные и судовые). 5 . По типу среды, (поскольку машины предназначены для сжатия одних газов непригодны для сжатия других ) сжимается: - Воздушные разных типов , наиболее распространенные и часто без особых требований ; - Газовые - для сжатия любого газа , кроме воздуха: O2 , H2 , N2 , NH3 и других газов с особыми требованиями ; - Циркуляционные - обеспечивают рециркуляцию газов в замкнутом технологическом контуре ; - Многоцелевые - в специальном исполнении, которые способны поочередно сжимать различные газы ; - Много служебные - могут одновременно сжимать различные газы . 6 . Значительная часть компрессорных машин эксплуатируется в составе установок , предназначенных для охлаждения. Согласно этому отличают: - Холодильные компрессоры - для охлаждения до температуры среды и ниже - 150°С ; - Криогенные - специальные машины , в которых газ хотя бы на одной из стадий цикла имеет криогенную температуру (0 - 120°C ) . Процесс сжатия газа: - В поршневых компрессорах происходит при изменении объема цилиндра, за счет возвратно- поступательного движения поршня: - В pomaцuoнном компрессоре происходит за счет уменьшения объема, в котором заключен газ, при вращении эксцентрично расположенного ротора; - В центробежных машинах происходит за счет превращения центробежной силы, создаваемой в рабочем колесе; - В осевых машинах происходит за счет воздействия лопаток рабочего колеса; - В вакуум- насосах происходит за счет разности давлений, т.е. всасывание происходит при давлении ниже атмосферного, а нагнетание - при давлении, чуть выше атмосферного. РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР.  Состоит из корпуса, в котором эксцентрично расположен ротор с выдвижными лопастями. При вращении ротора лопасти выходят из пазов и образуют со стенками корпуса замкнутые камеры. В правой части корпуса в камерах создается разряжение, в результате которого через патрубок в нижнюю полость поступает газ. Благодаря эксцентричному расположению ротора, при вращении влево объем камер уменьшается, а давление газа в них увеличивается . Сжатый газ нагнетается в газопровод из левой части корпуса, через патрубок. Преимущества: Небольшие габариты, присоединяется без кривошипо-шатунного механизма. Недостатки: Низкий КПД, быстрый износ пластин, сильный шум при работе. ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ Поршневой компрессор является одним из первых видов компрессорных установок, который широко используется и на сегодняшний день. Его высокие рабочие показатели и возможность интенсивной эксплуатации при больших объемах производительности позволяют использовать поршневой компрессор в промышленном назначении и на небольших производствах. Устройство и принцип работы поршневых компрессоров зависит от типа данных установок, которые могут быть различны: - по количеству в оборудовании цилиндров – бывают одно-, двух- и многоцилиндровые; - по виду расположения в установке цилиндров – W, V-образные, а также рядные; - в зависимости от количества ступеней для сжатия воздуха в поршневом компрессорном оборудовании – многоступенчатые, одноступенчатые. Однако, вне зависимости от своего типа, установки поршневые имеют базовое оснащение, характерное всем типам данных установок. В идеальном поршневом компрессоре поршень вплотную подходит к крышке цилиндра (рис.1) В реальном компрессоре поршень не может вплотную подойти к крышке цилиндра. Между крышкой цилиндра и крайним левом положением поршня всегда есть некоторое вредное пространство (рис.2) Линия 4 - 1 происходит всасывание газа Линия 1 - 2 происходит сжатие газа до объема V2 и давления P1 Линия 2 - 3 происходит выдавливание сжатого газа поршнем Линия 3 - 4 происходит мгновенное падение давления до P1. Vo - объем цилиндра; V1 - объем описываемый поршнем; V - объем засасываемый компрессором; P1 - давление всасывания; Р2 - давление нагнетания. Отношение V/ V1 - объемное КПД компрессора Сжатый газ, находящийся во вредном пространстве, при движении поршня вправо расширяется, поэтому всасывание новой порции газа начинается только с точки 4' (рис.2), таким образом, объем засасываемого воздуха V будет меньше объема V1 описываемого поршнем. В одноступенчатом компрессоре конечное давление газа не может превышать 0,6 - 0,7 МПа или объемное КПД (степень сжатия) не более 6-7. Когда требуется более высокое давление газа применяют многоступенчатые компрессора ( на второй ступени давление до 4.9 МПа и т.д. до 150 МПа).  Устройство поршневых компрессоров является наиболее простым в одноцилиндровых установках. В состав данного оборудования ( см. рис.) входят такие элементы, как поршень, цилиндр, два клапана - для нагнетания и всасывания воздуха, которые находятся в крышке цилиндра. При работе установки, шатун, соединенный с вращающимся коленчатым валом, передает на поршень ограниченные движения по камере сжатия. В данном процессе происходит увеличение объема, находящегося между клапанами и нижней части поршня, что приводит к разрежению. Превышая сопротивление пружины, которая закрывает клапан, выполняющий всасывающие функции, атмосферный воздух открывает его и поступает в цилиндр по всасывающему патрубку.  Возвратное действие поршня приводит к сжиманию воздуха и возрастанию его давления. Нагнетательный клапан, который также удерживается пружиной, открывается потоком воздуха, находящегося под высоким давлением, после чего сжатый воздух попадает в нагнетательный патрубок. При этом питание оборудование может осуществляться от электродвигателя или же автономного двигателя, который может быть дизельным или бензиновым. Преимущества: позволяет получить максимально эффективную работу оборудования. Недостатки: сжатый воздух, подаваемый данной установкой, поступает в виде импульсов, а не ровным потоком. Для выравнивания давления сжатого воздуха и его пульсации, поршневые компрессоры используются преимущественно с ресиверами, позволяющими исключить возможность перебоев, как в давлении подаваемого воздуха, так и в работе всего оборудования. Также необходимо рассмотреть особенности конструкции и действия двухцилиндровых установок поршневого типа. В данном случае установка является одноступенчатой и оснащенной двумя одинаковыми по размеру цилиндрами (рис. 3). Работа цилиндров происходит в противофазе, в результате чего они всасывают воздух поочередно. Далее воздух сжимается до максимального уровня давления и вытесняется в нагнетающую часть оборудования. Рис. 3 Схема работы двухступенчатой двухцилиндровой установки, с цилиндрами одинаковых размеров | Рис 4 Схема работы двухступенчатой двухцилиндровой установки, с цилиндрами различных размеров. | В случае с двухступенчатыми двухцилиндровыми установками, оборудование оснащено цилиндрами различных размеров (рис. 4). Сжатие воздуха до определенного значения происходит в цилиндре первой ступени. Далее он переходит в межступенчатый охладитель (используется медная трубка), где охлаждается до необходимого уровня. Затем, попадая в цилиндр второй ступени, воздух дожимается, что позволяет получить максимально высокий уровень давления воздуха. При этом специальным образом подбираются размеры обоих цилиндров – так, чтобы одинаковая работа проводилась на всех ступенях сжатия воздуха. Преимущества: - позволяет получить более эффективный уровень работы оборудования, в сравнении с одноступенчатыми установками, - затрачивание минимального количества энергии при одинаковой мощности двигателя (так при одноступенчатом сжатии воздуха требуется большее количество энергии, чем для сжатия этого же объема воздуха двухступенчатым оборудованием);. - температура в цилиндрах двухступенчатых установок имеет значительно более низкий показатель, чем в компрессорах одноступенчатого класса (низкая температура обеспечивает надежность и эффективность работы всего оборудования, а также повышает ресурс поршневой группы). - имеют производительность на 20% выше, нежели компрессоры других типов. Особенности конструкции и принцип действия компрессоров поршневого типа отличаются своей сравнительной простотой в сочетании с высокой эффективностью работы оборудования, его практичностью и длительным сроком эксплуатации при интенсивном использовании. Эти преимущества сделали установки данного типа одними из наиболее популярных, как в быту, так в полупромышленном и промышленном использовании. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРА. Многоступенчатые машины, в которых газ, проходя последовательно через каналы рабочих колес и получая кинетическую энергию, преобразует ее в давление Во время работы центробежного компрессора( рис.5) частицам газа, находящимся между лопатками ( лопатки (каналы) бывают: 1) неподвижные; 2) поворотные) рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, сжимается и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре, где скорость газа уменьшается, а кинетическая энергия преобразуется в статическое давление. Преимущества: - Возможно регулирование производительности при помощи угла поворота лопаток; - масло и газ не вступают в контакт друг с другом, что является основным отличием от компрессоров объемного действия; - возможность обработки больших объемов газа; - слабо окисленное масло обеспечивает качественную смазку подшипников, зубчатых колес и уплотнений Недостатки: Сложная конструкция, автоматизированный агрегат, требующий специального обслуживания. Выбор компрессорного масла зависит от типа и конструкции компрессора, степени сжатия газа и окончательной температуры на выходе. ВЕНТИЛЯТОРЫ. Вентиляторы - машины для перемещения газов, чаще воздуха, при степени повышения давления до 1,15 . В этом случае газ можно рассматривать как не сжимаемая жидкость, поскольку его плотность почти не изменяется и теория работы и расчета насосов и вентиляторов должна быть единой В зависимости от создаваемого напора делятся на группы: 1. Низкого давления, с напором до 100 мм водяного столба; 2. Среднего давления, с напором 100 - 300 мм водяного столба; 3. Высокого давления, с напором 300 - 1200 мм водяного столба. По принципу действия бывают: 1. Центробежные вентиляторы относятся ко второй и третей группам, т.е. их применяют для подачи газа при относительно больших напорах. Принцип работы схож с работой центробежного насоса. 2. Осевые вентиляторы относятся к первой группе, т.е. обеспечивают высокую производительность при малых напорах. Применяются не только в технологических процессах, но и для механической вентиляции.  Рисунок 5. Центробежный компрессор |