Глава 10. кислородные и воздушные компрессоры
10.1. Термины и определения. Классификация
Компрессорное оборудование, применяемое для снаряжения воздушных и кислородных баллонов, должно соответствовать требованиям норм пожарной безопасности НПБ 186-99.
Настоящие нормы распространяются на стационарные, переносные и мобильные компрессорные установки для наполнения сжатым воздухом баллонов дыхательных аппаратов для пожарных и устанавливают общие технические требования и методы испытаний.
Компрессор — машина для сжатия воздуха.
Компрессорный агрегат — компрессор с приводом.
Компрессорная установка — компрессорный агрегат с дополнительными системами, обеспечивающими продолжительную стабильную работу компрессорного агрегата и все функции по наполнению сжатым воздухом баллонов дыхательных аппаратов для пожарных.
Стационарная компрессорная установка — компрессорная установка, смонтированная на неподвижном основании.
Мобильная компрессорная установка — компрессорная установка, смонтированная на самоходном шасси или прицепе.
Переносная компрессорная установка — компактная компрессорная установка (массой не более 120 кг), имеющая приспособления (рукоятки) для транспортирования вручную к месту эксплуатации.
Ступень компрессора — совокупность элементов компрессора, совершающих однократное сжатие объема воздуха, определенного геометрическими параметрами этих элементов.
Рабочее давление — давление воздуха на выходе из компрессора.
Продувка и разгрузка — процессы, обеспечивающие снижение пульсаций воздуха в компрессоре и отделение конденсата от воздуха.
Подача компрессора — отношение объема подаваемого воздуха ко времени.
Установочное давление срабатывания предохранительного клапана — давление воздуха (21,6 или 32,5 МПа), при котором срабатывает предохранительный клапан.
Рабочая часть компрессорной установки — совокупность сборочных единиц, объединяющих компрессор, электродвигатель, блок осушки и очистки сжатого воздуха, контрольно-измерительные приборы, предохранительные устройства, предназначенная для использования в различных компрессорах.
![]() |
Классификация кислородных и воздушных компрессоров |
кислородные I воздушные |
По принципу действия |
ротационные I поршневые |
По числу цилиндров |
одноциллиндровые |
двухциллиндровые многоциллиндровые |
По числу ступеней сжатия |
одноступенчатые |
двухступенчатые |
многоступенчатые |
По частоте вращения вала |
тихоходные (до 100 об/мин) |
быстроходные (более 100 об/мин) |
По способу охлаждения |
По способу установки |
Рис. 10.1. Классификация компрессорного оборудования
По назначению компрессоры делятся на воздушные, кислородные, азотные, углекислотные и т. д.
Так как физические и химические свойства газов различны, их учитывают при разработке и конструировании компрессоров. Например, газообразный медицинский кислород, находящийся под высоким давлением, быстро окисляет черные металлы, а при контакте с маслами дает взрыв (в замкнутом объеме) или загорание (в открытом объеме). Поэтому детали кислородных компрессоров изготовляют из специальных сталей, сплавов цветных металлов и применяют специальные смазки, которые не взаимодействуют с чистым кислородом.
По принципу действия компрессоры делятся на поршневые, ротационные, центробежные, осевые и др.
В пожарной технике поменяются в основном поршневые кислородные и воздушные компрессоры.
По числу цилиндров компрессоры делятся на одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые.
По числу ступеней сжатия — на одно-, двух- и многоступенчатые.
При последовательном соединении цилиндров количество ступеней сжатия определяется числом одновременно работающих цилиндров.
При параллельном соединении цилиндров компрессор будет одноступенчатым, при этом увеличивается лишь его производительность. Число ступеней сжатия при этом не зависит от количества работающих цилиндров.
Для безопасности работы компрессора (предотвращения возможного взрыва в результате большой температуры нагрева отдельных частей компрессора), наиболее рационального использования энергии и обеспечения нормального режима работы наиболее эффективными являются двух- и многоступенчатые компрессоры (до семи ступеней) с давлением нагнетания более 50 МПа (500 кгс/см2). После каждой ступени сжатия газ охлаждается в специальном холодильнике до температуры сжатия.
Существует деление компрессоров также по следующим признакам:
по частоте вращения вала — тихоходные (до 100 об/мин) и быстроходные (более 100 об/мин);
по способу охлаждения — водяные и воздушные;
по способу установки (базе) — стационарные и передвижные.
В состав компрессорной установки должны входить:
рабочая часть компрессорной установки;
шланг высокого давления для зарядки баллонов;
запасные части и принадлежности (ЗИП);
эксплуатационные документы (руководство по эксплуатации, паспорт).
В рабочую часть компрессорной установки должны входить:
компрессор;
приводной мотор (двигатель);
комплект фильтров;
блок осушки и очистки воздуха от вредных примесей;
блок управления и контроля;
подсоединительные трубопроводы.
Характеристики воздуха, подаваемого компрессорной установкой в баллоны дыхательных аппаратов, должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 10.1.
Таблица 10.1
Показатель | Значение |
Содержание окиси углерода, мг/дм3, не более | 0,03 |
Содержание углеводородов (суммарно), мг/дм3, не более | од |
Содержание двуокиси углерода, %, не более | 0,06 |
Содержание окислов азота, %, не более | 0,0016 |
Содержание кислорода, %, не менее | 21,0 |
Влажность воздуха при зарядке до 20 МПа, мг/м3, не более | |
Влажность воздуха при зарядке до 30 МПа, мг/м3, не более |
Степень сжатия (Е) показывает отношение развиваемого давления компрессором (Рр) к начальному давлению в транспортном баллоне (Р6) и определяется по формуле:
Е = /, (10.1)
где Рр — рабочее давление, развиваемое компрессором в момент окончания дожатия, МПа (кгс/см2);
Р6 — давление в транспортном баллоне в момент окончания дожатия компрессором, МПа (кгс/см2).
Степень сжатия показывает максимально возможное повышение давления в наполняемых баллончиках по сравнению с давлением в транспортном баллоне.
Помимо этого, кислородные компрессоры могу служить в качестве дожимающих при зарядке воздушных баллонов в случае, если воздушный компрессор не обеспечивает требуемое рабочее давление.
10.2. Кислородные компрессоры 10.2.1. Устройство и принцип действия
Для заполнения кислородных малолитражных баллончиков, в настоящее время, применяются кислородные дожимающие компрессора КДК-10.
Компрессор КДК-10 (рис. 10.2, 10.3) выполнен в виде, моноблока, состоящего из блока сжатия, рамы и кожуха, а также кислородных коммуникаций (трубопроводов), соединяющих пневмосистемы блока сжатия с системой управления.
На раме 1 (рис. 10.2) установлены и закреплены болтами электродвигатель 2, бак 12 блока охлаждения и механизм движения 7.
Рама 1 представляет собой сварную несущую конструкцию из швеллеров, в нижнюю часть которой устанавливаются при подготовке компрессора к работе виброгасящие регулируемые по высоте опоры 14. Сис-
Основные технические характеристики | компрессора | Таблица 10.2 КДК-10 |
Показатель | Значение | |
Подача, л/мин | по | |
Рабочее давление, МПа (кгс/см2) | 25±1 (250±10) | |
Число ступеней сжатия, шт. | ||
Степень сжатия, (Е) | 10±1 | |
Тип двигателя | АНР-904-4УЗ | |
Мощность, кВт | 2,2 | |
Масса, кг |
тема охлаждения компрессора включает блок охлаждения, рубашку охлаждения цилиндра и трубопроводы. Блок охлаждения предназначен для охлаждения кислорода после сжатия его в цилиндрах I и II ступени. Он представляет собой герметичный бак 12, в котором размещены два теплообменника 6 и насос 3, закрепленный на крышке бака. Теплообменники омываются водой при ее циркуляции, вызванной работой насоса.
Трубки 6 (рис. 10.3) присоединяются к цилиндрам, крышке бака и индикатору охлаждения, натягом на штуцера системы охлаждения.
Кислородные межступенчатые коммуникации блока сжатия включают трубопроводы 2, 3, 5, клапаны 7, 8, предохранительное устройство 1 с влагоотделителем.
По принципу действия компрессор относится к типу поршневых дожимающих многоступенчатых компрессоров.
А—А |
А
12 11
Рис. 10.2. Блок сжатия КДК-10:
1 — рама; 2 — электродвигатель тип 4AMX90L4Y3; 3 — насос; 4 — электродвигатель тип АИР50В2 №3; 5 — бачок; 6 — змеевик; 7 — механизм движения; 8 — смазкоуказатель; 9 — пробка; 10 — болт; 11 — ремень; 12 — бак; 13 — болт
заземления; 14 - опора
Рис. 10.3. Блок сжатия КДК-10 (вид сверху):
1 — устройство предохранительное; 2, 3, 5 — трубопроводы; 4 — холодильник;
6 — трубки технические поливинилхлоридные; 7 — клапан нагнетательный;
8 — клапан всасывающий; 9 — трубопровод; 10 — указатель
Наполнение баллонов осуществляется за два приема: перепуск из транспортного баллона через компрессор в малолитражный баллон и дожа-тие до заданного рабочего давления в блоке сжатия компрессора.
Перепуск кислорода (рис. 10.4) из транспортных баллонов в наполняемые малолитражные рабочие баллоны производится при открытых вентилях баллонов АК1, АК2 и открытых вентилях блока управления ВН1, ВН2, ВНЗ. Давление перепуска измеряется манометрами МН1, МН2, МНЗ, которые после выравнивания давления в баллонах АК1 и АК2 покажут одно и тоже значение (в пределах их погрешности).
Сжатие кислорода в баллонах АК2 до заданного рабочего давления производится путем закрытия вентиля перепуска ВН2 и включения механизма движения А1. Кислород от вентиля ВН1 через клапан К1 поступает в цилиндр I ступени механизма движения А1, где сжимается плунжером до определенного давления и выталкивается через клапан К2 в змеевик теплообменника ATI. Клапан К1 при этом герметично закрыт.
Охлажденный кислород по трубопроводу через клапан КЗ поступает в цилиндр II ступени механизма сжатия А1, где происходит вторичное сжатие его плунжером и выталкивание через клапан К4 во второй змеевик теплообменника АТ2.
Охлажденный кислород после II ступени сжатия через влагоотдели-тель ВД1, обратный клапан КО1 и вентиль нагнетания ВНЗ поступает в баллоны АК2.
Контроль давления всасывания (в транспортном баллоне), после I ступени сжатия и нагнетания (после II ступени и в баллонах АК2) осуществляется соответственно манометрами МН1, МН2 и МНЗ.
Кроме того, электроконтактный манометр МНЗ обеспечивает от-
МН1 |
мнз
Рис. 10.4. Гидропневмокинематическая схема компрессора КДК-10:
АК1 — транспортный баллон; АК2 — двухлитровые баллоны; Ф1 — фильтр;
АТ1 и АТ2 — змеевики; Б1 — бак; А1 — механизм движения; ВН1 — вентиль
всасывания; ВН2 — вентиль перепуска; ВНЗ — вентиль нагнетания; ВН4 — вентиль
сброса; И1 — индикатор; МН1 и МН2 — манометры МТП-3; МНЗ — манометр ЭКМ-
2У; К1 и КЗ — клапаны всасывающие; К2 и К4 — клапаны В1-7-6; КО1 — клапан обратный; КП1 — клапан предохранительный; ВД1 — влагоотделитель; Н1 — насос; М2 — электродвигатель тип 4AMX90L4Y3; М1 — электродвигатель тип АИР50В2 №3
ключение механизма движения компрессора при достижении рабочего давления в баллонах АК2, которое устанавливается по шкале манометра сигнальной стрелкой верхнего предела.
С целью повышения показателей надежности, удобства и безопасности при эксплуатации и обслуживании в пневмосистеме компрессора предусмотрены следующие устройства:
клапан предохранительный КП1 — для ограничения давления в системе компрессора и наполняемых баллонов;
клапан обратный КО1 — для предотвращения утечки кислорода из баллонов АК2 при понижении давления в системе компрессора;
влагоотделитель ВД1 — для отбора влаги из кислорода с последующим удалением ее из системы с помощью вентиля;
вентиль сброса ВН4 — для удаления кислорода (сброса давления) на участке системы между вентилем ВНЗ и вентилями баллонов АК2, при замене последних. При этом вентиля баллонов АК2 и вентиль ВНЗ должны быть закрыты.
Охлаждение компрессора осуществляется водой, подаваемой из бака холодильника Б1 насосом HI последовательно в рубашки цилиндров II и I ступеней. Автономный электродвигатель Ml обеспечивает работу насоса HI при выключенном механизме движения А1. Контроль циркуляции охлаждающей жидкости осуществляется индикатором И1. Охлаждение сжатого кислорода достигается пропуском его через змеевики ATI, AT2, погруженные в бак с водой холодильника Б1.
Возвратно-поступательное движение плунжеров в механизме движе-
ния А1 обеспечивается вращением эксцентрикового вала, приводимого в движение от электродвигателя М2 посредством клиноременной передачи.
10.2.3. Эксплуатация кислородных компрессоров
Эксплуатация кислородных компрессоров включает в себя: подготовку компрессора к работе;
работу на компрессоре по заполнению малолитражных баллончиков; обслуживание компрессора после работы.