Назначение и классификация компрессоров. Допустимые степени повышения давления

многоступенчатое сжатие.Компрессор—устройство промышленного применения для сжатия и подачивоздуха и других газов под давлением.Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные. Объёмные комп ессо ы. В машинах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура машин данного типа разнообразна, и насчитывает более десятка, основные из них: поршневые, винтовые, роторно-шестерёнчатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором. По шневые комп ессо ы могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные. Рото ные комп ессо ы — машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые, встречаются и другие конструкции. Винтовые комп ессо ы. Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной пленкой. Трущихся элементов нет. Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200—300 тыс. часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока. Пластинчато- ото ные комп ессо ы Конструкция пластинчато-роторного блока состоит из одного ротора, статора и минимум восьми пластин, масса которых, а соответственно и толщина ограничены. На пластину в процессе работы действуют силы: центробежная и трения/упругости масляной пленки. Так как масляная пленка нормализуется и становится равномерной и достаточной лишь после нескольких минут работы компрессора, то во время стартов и остановов идет трение пластин о статор и соответственно повышенный их износ и выработка. Чем большее давление должен нагнетать такой блок, тем большая разницы давлений в соседних камерах сжатия, и тем большая должна быть центробежная сила для недопускания перетоков сжимаемого воздуха из камеры с большим давлением в камеру с меньшим. В свою очередь, чем больше центробежная сила, тем больше и сила трения в момент пуска/останова и тем тоньше масляная пленка во время работы — это является основной причиной почему данная технология получила широкое распространение в области вакуума (тоесть давление до 1 бара) и в области нагнетания давления до 3-4 бар. Так как масляная пленка между пластинами и статором всего несколько микрон, то любая пыль, тем более твердые частички крупнее размеров, выступают как абразив, который царапает статор и делает выработку по пластинам. Это приводит к тому, что возникают перепуски сжимаемого воздуха из одной камеры сжатия в другую и производительность заметно падает. В

отличие от небольших вакуумных насосов, где широко применяется пластинчато-роторная технология, в компрессорах большой производительности и давлением выше 5 бар со временем необходимо будет менять весь блок в сборе, так как замена отдельно пластин эффективна лишь в случае восстановления геометрии статора, а такие большие статоры восстановлению (шлифовке) не подлежат. Производители обычно не дают никаких данных по ресурсу пластинчато-роторного блока, так как он очень сильно зависит от качество воздуха

и режима работы компрессора. В случае газовых компрессоров, где он качает газ практически не останавливаясь круглый год, ресурс может действительно достигать и более 100 тыс. часов потому что масляная пленка равномерная и достаточная все время работы без остановок. В случае же промышленного использования, где разбор воздуха крайне неравномерен и компрессор запускается и останавливается несколько десятков раз в день, большую часть времени нормальной для работы масляной пленки внутри блока нет, что является причиной агрессивного износа пластин. В таком случае ресурс блока не более 25 тыс. часов. Степень повышения давления в компрессоре λ не может быть очень большой из-за многих причин: утечки, механическая и тепловая напряжённость, износ деталей и др. Поэтому для получения высоких давлений используются многоступенчатые компрессоры, у которых выход предыдущей ступени сжатия соединяют со входом последующей. Для повышения экономичности многоступенчатых компрессоров между ступенями сжатия, как правило, устанавливают п омежуточные охладители, в которых газ охлаждают до начальной температуры. Индикаторная диаграмма идеального многоступенчатого компрессора приведена на рис. 5.6. Заштрихованная на диаграмме площадь отражает экономию работы на привод компрессора, получаемую за счёт промежуточного охлаждения. Многоступенчатое сжатие применяют для получения высоких давлений газа. Процесс многоступенчатого сжатия осуществляют в многоступенчатых компрессорах, в которых газ проходит последовательно ряд ступеней, постепенно сжимаясь до конечного давления. Поскольку при сжатии газ нагревается, то между ступенями газ подвергают охлаждению в промежуточных холодильниках, объемы цилиндров постепенно уменьшаются от первой к последней ступени.