Поршневий компресор для перекачування атмосферного повітря
ЗМІСТ
ВСТУП…………………………………………………………………
1 ЗАГАЛЬНИЙ ОПИС ГВИНТОВИХ КОМПРЕСОРІВ……………………….5
1.1 Принцип роботи гвинтових компресорів…………………………………....6
1.2 Основні деталі і
конструктивні особливості
1.3 Типи гвинтових компресорних установок…………………………………..8
1.4 Технічні характеристики
гвинтових компресорів………………………
1.5 Область застосування
гвинтових компресорів………………………
2 ПРИКЛАДИ КОМПРЕСОРНИХ УСТАНОВОК ГВИНТОВОГО ТИПУ…14
2.1 Гвинтова компресорна
установка з повітряним
2.2 Гвинтова компресорна
установка з повітряним
2.3 Гвинтова компресорна
установка з повітряним
2.4 Гвинтово-компресорна
установка з водяним
2.5 Гвинтово-компресорна
установка з регулятором
2.6 Гвинтовий двоступеневий
компресор стисненого повітря……
2.7 Стаціонарний одноступінчатий
гвинтовий компресор з
2.8 Гвинтовий компресор, з
повітряним охолодженням……………….
2.9 Гвинтовий компресор
з електродвигуном…………………………………
3 ЗАГАЛЬНИЙ ОПИС ПОРШНЕВИХ КОМПРЕСОРІВ………….………….40
3.1 Типи поршневих компресорів…………
3.2 Конструкція поршневого компресора………………………………...……44
3.3 Технічні характеристики
поршневих компресорів та область застосування………………………………………………
4 ПРИКЛАДИ КОМПРЕСОРНИХ УСТАНОВОК
ПОРШНЕВИХ КОМПРЕСОРІВ…………………………………………………
4.1 Горизонтальний збалансований поршневий компресор (2 варіанти)……49
4.2 Поршневий компресор
для перекачування
ВИСНОВОК…………………………………………………………
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ………………………………...…58
ВСТУП
Компресори належать до групи механізмів, що отримали широке поширення на усіх промислових підприємствах.
Компресори застосовують для отримання стислого повітря або іншого газу тиском понад 4·105 Па з метою використання його енергії в приводах пневматичних молотів і пресів, в пневматичному інструменті, в пристроях пневмоавтоматики, отримання газоподібного кисню тощо.
Наприклад, при виробництві чавуну і сталі (конвертерне виробництво сталі, електросталеплавильне виробництво і кисневе дуття в доменних печах) широко використовується стислий кисень, який отримують за допомогою пристрою розподілення повітря (ПРУ). Вона охоплює устаткування для стиснення і очищення атмосферного повітря, його охолодження до кріогенних температур, розділення методом ректифікації, нагріву отриманих продуктів, їх компримування і перекачування.
Графік споживання стислого повітря на промислових підприємствах нестаціонарного характеру протягом доби. Для забезпечення нормальної роботи споживачів необхідно, щоб тиск повітря постійно підтримувався – це є однією з основних вимог, що пред’являються при автоматизації компресорних установок. Тиск у повітряно-водяній мережі залежить від споживання повітря і продуктивності компресора. Коли витрата повітря дорівнює продуктивності компресора, тиск в мережі буде номінальним. Якщо споживання повітря стає більше продуктивності, то тиск падає, і навпаки.
Нині регулювання роботи турбокомпресора здійснюється дроселюванням, що звужує діапазон регулювання тиску і є економічно невигідним. У зв’язку з цим актуальним є завдання підвищення ефективності роботи турбокомпресора за рахунок впровадження автоматичного частотного регулювання роботи приводного двигуна.
1 ЗАГАЛЬНИЙ ОПИС ГВИНТОВИХ КОМПРЕСОРІВ
Гвинтовий компресор представляє собою агрегат промислового призначення, що нагнітає повітря за допомогою гвинтової пари. Даний тип обладнання широко застосовують в промисловості при необхідності безперервно постачати стиснене повітря пневматичним системам. Гвинтове компресорне обладнання є економічним і сучасним обладнанням, яке характеризується помірним споживанням електричної енергії, простотою обслуговування і управління, а також довговічністю.
Гвинтовий компресорний агрегат оснащується повітряною, рідинної, або масляною системою охолодження. В результаті проходження процедури охолодження, повітря може містити масляні краплі, тверді частинки, а також водяні пари, що сприяє зносу обладнання. Тому, на виробництвах, де необхідно підтримувати високі стандарти чистоти стисненого повітря, використовуються повітряні і рідинні системи охолодження. Існують також моделі компресорів, оснащених ресивером і осушувачем, які поряд з очищенням від домішок повітря, забезпечують його рівномірну подачу і економію електроенергії. Такі моделі є хорошим рішенням для компактних виробництв. Гвинтові компресорні установки активуються за допомогою електродвигуна. Переміщення певного обсягу охолоджуючого речовини (холодоагенту) у формі газу, дозволяє точно відслідковувати процес охолодження в компресорі. Золотник, яким оснащений компресор, забезпечує зниження рівня припливу газу і потужності.
Гвинтовий компресор здатний працювати в режимі холостого ходу, що дозволяє знизити споживання електроенергії в п'ять разів, а також максимально скоротити знос деталей через відсутність зайвих включень електричного двигуна. Даний вид компресора, на відміну від поршневих компресорних установок, не викидає зайве повітря. Крім того, гвинтовий компресор виробляє стиснене повітря помірної температури, так як на кінці стиснення температура низька.
Вперше компресори гвинтового типу були запатентовані в 1930-х р Внаслідок того, що вони гідно конкурували з іншими видами об'ємних компресорних систем, їх популярність і сфера застосування росли. Зараз гвинтові компресори активно функціонують в самих різних областях виробництва. За технічними характеристиками вони порівнянні з поршневими агрегатами промислового класу і актуальні для підприємств, на яких необхідно підтримувати безперервний процес виробництва.
1.1 Принцип роботи гвинтових компресорів
Гвинтові компресорні установки оснащені двома гвинтами, один з яких має увігнуту поверхню, другий - опуклу. Гвинти і корпус компресора разом утворюють обсяг робочої камери. У процесі обертання гвинтів розмір камери зростає, а в міру віддалення виступів на роторах від западин здійснюється всмоктування. При максимальному обсязі камер процес всмоктування припиняється. Камери виявляються в ізольованому положенні щодо патрубків. Далі, в западину веденого ротора входить виступ провідного ротора (впровадження відбувається з самого початку ротора і до нагнітального отвору). У певний момент дві поверхні утворюють загальний обсяг, який поступово скорочується в результаті руху елементів в напрямку отвори нагнітання. Відбувається витіснення газу. У типовій конструкції гвинтових компресорної установки масло в робочу зону не надходить. Гвинти перебувають всередині корпусу, який оснащений роз'ємами (одним або декількома), расточками, ущільненнями і камерами (нагнітання і всмоктування). У даних системах використовуються підшипники ковзання (наполегливі і опорні) внаслідок високої частоти обертальних рухів, які здійснює гвинтова пара.
Попадання масла з підшипникових вузлів в стислий газ і камери підшипників, запобігає завдяки використанню замикаючого газу. Він подається в вузли ущільнень, які представлені групою кілець між гвинтами і камерами підшипників. Гвинтові компресорні агрегати використовуються в самих різних областях виробництва, тому що їх компактність і економічність відповідає найвищим стандартам.
Рис 1.1 Принцип дії гвинтового компресору
1.2 Основні деталі і конструктивні особливості гвинтових компресорів
Гвинтові компресорні установки оснащені гвинтовою парою (двома роторами з лопостями). Один з гвинтів має увігнуту поверхню, поверхню другого опукла. У міру того, як гвинти здійснюють різноспрямовані обертальні рухи, відбувається стиснення газу. Стиснення здійснюється до граничного моменту, після чого деякий обсяг витісняється через нагнітальні отвір торцевої стінки. Класична модифікація такого компресора це конструкція, оснащена двома гвинтами. Існують також одно гвинтові моделі, де працює один несучий гвинт, а приводом служить електричний двигун.
Основними елементами конструкції даного виду агрегатів виступають корпус компресора, електродвигун, вентилятор, блок (в якому розташовуються гвинти), фільтри (масляний і всмоктує), пристрої для охолодження і відділення масла, кінцевий охолоджувач повітря, система управління і контролю, трубопроводи (повітряний і масляний ). Допоміжні елементи представлені реле тиску, термостатом, запобіжним клапаном і ін.
Гвинтовий компресор по аналогії з поршневим агрегатом може оснащуватися ресивером (або збірники повітря), що сприяє стабілізації режиму функціонування, підвищення якості та охолодження стисненого повітря. Регульований привід в цілому підвищує загальну ефективність роботи компресорних систем. Електронні системи управління на основі новітніх мікропроцесорів дозволяють контролювати ключові параметри експлуатації.
1.3 Типи гвинтових компресорних установок
Класична модель даного виду компресорів оснащена двома гвинтами (з опуклою і увігнутою поверхнею). Проте, існує два типи гвинтових компресорних агрегатів: одногвинтової і двухвинтової. У класичному варіанті, гвинтова пара робить різноспрямовані обертальні рухи, в результаті чого здійснюється стиснення газу. У одногвинтовому агрегаті є один несучий гвинт, який приводиться в дію електричним двигуном. Існує поділ компресорних установок на типи відповідно до виду приводу: агрегати, оснащені ремінним і прямим приводом.
У компресорах з ремінним приводом є два шківа (один безпосередньо на двигуні, другий розташований на гвинтовий парі), які задають роторам обертання. Чим вище швидкість обертальних рухів, тим вище рівень продуктивності, але нижчий рівень робочого тиску. В агрегатах з прямою передачею використовується редуктор, або прямий спосіб передачі за допомогою муфти.
Залежно від параметра заповнюваності маслом резервуара, де обертаються гвинти компресора, і в якій відбувається фактичне стиснення агрегати поділяються на:
- Маслозаповнені гвинтові компресори
Широко застосовується тип компресорів. Провідним зазвичай є один гвинт. Ведений ротор обертається услід за ротором, що приводить в рух. Масло бере участь у відведенні тепла, яке утворюється в процесі стиснення повітря. Масло згодом видаляється сепаратором, даючи на виході чистий стиснене повітря. Хоча 99,9% масла залишається всередині компресора, завжди залишається трохи масла, яке проникає через сепаратор і залишає компресор в стислому повітрі, так званий винос масла. Тому ці компресори не можуть бути використані там, де потрібно стиснене повітря без домішки масла. Але для більшості заводів, цехів і машинобудування незначний вміст масла не критично. По суті це запобігає утворенню іржі (всередині системи стискає повітря) і допомагає машині працювати плавно.
Переваги:
тиха робота
високий потік повітря, рівномірний потік
підходить для безперервної роботи
Недоліки:
дорогою в порівнянні з поршневим типом компресора
не підходить для тривалих простоїв
віднесення масла
- Безмасляні гвинтові компресори
Основний принцип роботи такий же як у масляних компресорів, тільки в цьому випадку тут не використовується масло, тільки повітря! Так як тут не впорскується масло під час стиснення, стиснення проводиться зазвичай в два етапи. Тому що якщо ми будемо стискати повітря в одну стадію наприклад з 1 до 7бар, він стане дуже гарячим. Ступінь 1 стискає повітря до декількох бар (наприклад 2,5бар). Повітря тут дуже гарячий, тому він подається спочатку через проміжний охолоджувач перш ніж вступити в другий щабель. Ступінь 2 стискає повітря далі з 2,5бар до необхідної величини, наприклад до 7 бар.
Зазвичай 2 ступені вбудовані на 1 редукторі з 1м ел. двигуном який приводить їх в рух одночасно.
Якщо вам потрібен 100% безмасляний повітря і у великій кількості, безмасляний гвинтовий компресор то що вам потрібно. Звичайно ж, тут мова і про велику ціну, але якщо Вам дійсно потрібен 100% безмасляний повітря, то у Вас немає вибору.
Переваги:
100% повітря без масла
Недоліки:
Дорожчий, ніж масляний тип.
Обслуговування / ремонт складніший процес і дорожчий, ніж у масляного типу компресора.
Більш гучний, ніж масляний тип.
Безмасляні компресори мають багато областей застосування. Це харчова, хімічна промисловість, фармацевтика, радіоелектроніка та виробництво напівпровідників ,. Гвинтові безмасляні компресори можна поділити на безмасляні компресори з уприскуванням води в камеру стиснення, гвинтові компресори сухого стиснення.
- Водозаповнені гвинтові компресори
Гвинтові компресори з уприскуванням води єдині компресори з потужністю нижче 55кВт досягають 13бар. Незалежно від рівня кінцевого стиснення при дозованому уприскуванні температура не підвищується більш ніж на 12 °. Теплове навантаження на елементи пристрою незначна. отже, зростає термін служби, надійність і безпеку агрегату в цілому. За допомогою цієї технології, відмінна охолоджуюча здатність води забезпечує ефективне відведення тепла на джерело.
Гвинтові компресори з впорскується рідиною зазвичай не вимагають, щоб два обертаються в протилежні сторони ротора були в належному зачепленні. Вода є шаром, який розділяє 2 гвинтових профілю навіть якщо один ротор «приводить в рух» інший. Цей тип компресорів може бути дуже вигідним для споживача, так як дає наступні переваги:
уприскувана рідина забезпечує внутрішнє охолодження. Деякі гази в такому разі не полімеризуються, не працюють у вибухонебезпечних температурах.
Типове застосування водозаповнених гвинтових компресорів: рециркуляційні гази, окис етилену, вугільний газ і дуже специфічні гази, як наприклад хлорсодержащий газ.
1.4 Технічні характеристики гвинтових компресорів
Гвинтові компресори є високо конкурентним обладнанням, що володіє наступними технічними параметрами:
- високий рівень коефіцієнта корисної дії (до 95%, для порівняння ККД поршневих компресорних установок не перевищує 60%);
- рівень продуктивності компресора може становити до 40 куб.м / хв;
- показник абсолютного тиску на виході до 9 кгс / см.кв;
- потужність електродвигуна коливається в діапазоні від 45 до 315 кВт, маса від 1 730 до 5 830 кг
Переваги гвинтових компресорів:
Гвинтові компресорна установка являє собою комплексне технічне обладнання. Щодо аналогічних компресорів, гвинтовий агрегат має високу вартість, але при цьому має ряд істотних переваг:
- використання гвинтового блоку в складі конструкції є найбільш сучасним технологічним рішенням;
- невисокий рівень вкладень при монтажі і налагодженні обладнання (не потрібно монтувати фундамент);
- низький рівень вібрації і шуму дозволяє встановлювати гвинтові компресори всередині приміщення;
- відсутність необхідності встановлювати центральну компресорну станцію, що дозволяє уникнути зайвої протяжності пневматичних ліній і тим самим скоротити втрати повітря;
- відмінні експлуатаційні можливості дозволяють гвинтовому компрессору працювати цілодобово в умовах оптимального температурного режиму;
- надійність і довговічність як наслідок більш досконалої конструкції (немає тертьових елементів, високоміцні гвинтові блоки);
- відсутність необхідності в установці повітрозбірника з великою ємністю і перепадів тиску в процесі роботи;
- недорога експлуатація, проміжки між технічним обслуговуванням можуть становити до 8 000 годин;
- стійкість до перегріву;
- можливість об'єднати кілька агрегатів в єдину компресорну систему;
- економія електричної енергії відбувається за рахунок підвищеного коефіцієнта корисної дії (становить 95%), можливості регулювання частоти обертання двигуна, а також здатності виробляти необхідну для поточного споживання кількість повітря;
- більш низький вміст масла в повітрі на виході;
- компактність габаритів, невелика вага;
- великий запас міцності дозволяє продовжити період експлуатації без необхідності проведення капітального ремонту.
1.5 Область застосування гвинтових компресорів
Завдяки своїм винятковим технічним характеристикам, гвинтові компресорні установки використовуються в самих різних областях промисловості:
- хімічна галузь (необхідний стиснене повітря, що пройшов очищення високої якості, а також газові енергозберігаючі гвинтові установки);
- медицина (важлива надійність і мінімальний рівень вмісту олії в повітрі);
- виробництво поліетилену (забезпечують ефективний і економічний видув тари);
- системи охолодження (охолоджуючий газ виходить крізь порти, звідси назва портований компресор);
- машинобудування і суднобудування;
- енергетика;
- металургія;
- будівництво (при роботах з сухими речовинами, такими як пісок і цемент);
- використання в якості приводу на установках, що використовують енергію стисненого повітря;
- застосування в ролі окислювача в зонах горіння для обдування.
2 ПРИКЛАДИ КОМПРЕСОРНИХ УСТАНОВОК ГВИНТОВОГО ТИПУ
2.1 Гвинтова компресорна установка з повітряним охолодженням
Технічний опис:
Цілеспрямоване підведення охолоджуючого повітря через звукоізоляційний кожух з внутрішньої обкладкою з мінеральної вати; вбудована електрошафа,повністю відділений машинний агрегат, постійна напруга ременя, що не вимагає обслуговування, запатентована система приводу. Абсолютна контактна захист захисним кожухом ременя і захист ременя від забруднення, широкий фільтр на всмоктуванні в звукоізоляційні кожусі, маленькі внутрішні втрати тиску через встановленої прямо на резервуарі ступені компресора, охолоджувальної уприскуванням масла. На будь-якій фазі роботи постійно низький вміст залишкового масла стисненого повітря, завдяки ефективному відділенню в розташованому горизонтально відділеному резервуарі стисненого повітря і масла.
Простий в обслуговуванні, завдяки знаходженню зовні фільтру тонкого очищення масла і його високої продуктивності; безклапанна циркуляція масла, відсутня утворення конденсату в маслі, завдяки маслоохолоджувачам з термічної регуляцією,низька температура стисненого повітря, завдяки високоефективній установці до охолодження.
Рентабельний вибір режиму роботи, завдяки управлінню і регулюванню з мікропроцесором і індивідуальні повідомлення про пошкодження, постійна фактична температура стиснення і індикація тиску, готовий для плавного регулювання потужності
Технічні дані:
Ефективна продуктивність всієї установки: 5,40 м³ / хв
При макс. тиску: 13 бар
Номінальна потужність приводного двигуна: 45 кВт
Номінальна потужність двигуна вентилятора: 1,10 кВт
Виконання: IP 55
Клас ізоляції двигунів: F
Робоча напруга: 400 В змінного струму
Напруга управління: 24 В пост. струму
Різниця в температурі між температурою стисненого повітря на нагнітанні над температурою на всмоктуванні (в компресорі): 10 ° C
Об'ємний потік охолоджувального повітря (при підключенні до каналу) 6500 м³ / год
Температура на всмоктуванні: +5 ... + 40 ° C
Довкілля: +5 ... + 40 ° C
Зміст залишкового масла в стислому повітрі: 1-3 мг / м³
Рівень тиску звуку установки: 76 dB (A)
Приєднання стисненого повітря (кульовий кран): G 1 ¼
Особливості управління
- автоматичний вибір найзручнішого режиму роботи
- автоматична оптимізація циклу перемикання двигуна
- реєстрація тиску через датчик тиску
- вбудований тестовий режим виходів
- показання на рідко-кристалічному дисплеї
- захист пуску двигуна, поєднана із змінним числом циклу перемикання
- режим змінюється на клавіатурі
- керуючу напругу 230 В змін. струму / 24 В пост. струму
- приєднання для вищевказаного управління
- захищений від нульової напруги після відмови напруги
- налаштовується функція повторного автозапуску після відмови напруги
- тиск мережі задається на клавіатурі
- приєднання для контролю за підготовкою стисненого повітря
В комплекті:
1.Шланг високого тиску
Для вібростійкого приєднання стисненого повітря з мережею або наступними компонентами.
2. Фільтр попереднього очищення
Для відділення великих часток з стисненого повітря
Ккд складає 99,99% для часток більше 3 μм
Технічні дані:
Об'ємна витрата при 20 ° C, 1 бар і робочому тиску 7 бар: 5 м³ / хв
Диференціальне тиск: 0,03 бар
Допустимий робочий тиск, макс .: 16 бар
Комплект муфт в комплекті з фільтрами
Мікрофильтр:
- для відділення дрібних частинок з стисненого повітря;
- велика фільтрувальна поверхня з невеликою швидкістю потоку;
- дренажний матеріал тонкостінний;
- ккд при з'єднанні з мікрофільтром 99,9999% для часток більше 0,01 μм
- дренажний матеріал вбудований в фільтр-елемент прямо позаду зовнішньої сітки і тим самим захищений
- дренажний шар вводиться в плісировані вигляді в фільтрувальну тканину з дуже хорошою дренажної продуктивністю через збільшеної площі
- висока продуктивність і низьке диференціальне тиск
- фільтр з манометром диференціального тиску
Технічні дані:
Об'ємна витрата при 20 ° C, 1 бар і робочому тиску 7 бар: 5 м³ / хв
Зміст залишкового масла: 0,01 мг / м³
Диференціальне тиск: 0,06 бар
Допустимий робочий тиск, макс .: 16 бар
2.2 Гвинтова компресорна установка з повітряним охолодженням і упорскуванням масла
Гвинтовий компресор, виконаний з повітряним охолодженням і упорскуванням масла, прямо приводний.
Установка готова до підключення та експлуатації з усіма необхідними пристроями охолодження, управління та контролю:
- Віброзахист і водонепроникна рама-підстава;
- Вбудований в корпус електрошафа (виконання IP 54);
- Електричний привід компресора - двигун трифазного струму.
- Електропривод з компресором з'єднаний за допомогою муфти.
- Регулятор всасу з фільтром для надійного, повністю розвантаженого пуску і вигідного, економічного режиму роботи
- Ступінь компресора виконана з охолодженням і уприскуванням масла з високою експлуатаційної надійністю
- Бачок масловіддільника з великою поверхнею для оптимального масловідділення
- Урівномірне скло для контролю рівня масла, виконаний слив масла через кульовий кран, широке заливний отвір для затоки масла.
- Касета масловіддільника для високої якості стисненого повітря з низьким вмістом залишкового масла
- Оптимізоване управління температури масла для швидкого нагрівання до робочої температури і довгого терміну експлуатації масла
- Охолодження стисненого повітря і масла через алюмінієвий пластинчастий радіатор для низької температури стисненого повітря на виході
- Окремий вентилятор повітряного охолодження управління:
Інтелектуальне мікропроцесорне управління:
Виконано на 25 мовах (в тому числі російський)
Захищений кодом, введення параметрів
Самодіагностика компресора перед кожним пуском
Постійне спостереження всіх важливих для експлуатації параметрів
7 каналів з таймерами
для часу включення і
7 каналів з таймерами для зниження тиску
Освітлений LCD дисплей з постійним зазначенням індикації тексту всіх робочих параметрів:
- установка в роботі
- установка не в роботі
- установка завантажена
- дата / годинник
- дистанційне включення активно
- автоматичний повторний старт після падіння напруги
- кінцевий тиск компресора
- повідомлення про помилки
Через монітор поряд з робочими параметрами можна викликати іншу інформацію у формі діаграми:
- навантаження;
- години роботи;
- повний час завантаження;
- годинник холостого ходу;
- час простою;
- тиск;
- кінцевий тиск компресора;
- витрата стисненого повітря (денний і тижневий);
- сервісний інтервал.
Технічні дані:
Максимальний тиск 11.75 м³ / хв
Продуктивність по тиску 8 бар хат
Номінальна потужність двигуна 75 кВт
Клемна потужність двигуна 76,9 кВт
Потужність вала компресора 76,9 кВт
Частота обертання електродвигуна 2955 об / хв
клас ізоляції F
Потужність електродвигуна вентилятора 3 кВт
Виконання електродвигуна вентилятора IP 54
Напруга електродвигуна вентилятора 400 (380) В
Частота електродвигуна вентилятора 50 Гц
Залишковий вміст масла в повітрі 2-4 мг / м³
Витрата охолоджуючого повітря 16,500 м³ / год
Тиск шуму 11 бар
2.3 Гвинтова компресорна установка з повітряним охолодженням і вбудованим контролем частоти
