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.

По назначению компрессоры делятся на воздушные, кислородные, азотные, углекислотные и т. д.

304

305

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;

Рис. 10.1. Классификация компрессорного оборудования

306

307

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	0,1
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	50
Влажность воздуха при зарядке до 30 МПа, мг/м3, не более	35

Степень сжатия (Е) показывает отношение развиваемого давления компрессором (Р_р) к начальному давлению в транспортном баллоне (Р₆) и определяется по формуле:

(10.1)

где Р - рабочее давление, развиваемое компрессором в момент окончания дожатия, МПа (кгс/см²);

Р_б -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

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 ежа-

тия с системой управления.

Таблица 10.2 Основные технические характеристики компрессора КДК-10

Показатель	Значение
Подача, л/мин	ПО
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	25±1 (250±10)
Число ступеней сжатия, шт.	2
Степень сжатия, (Е)	10±1
Тип двигателя	АНР-904-4УЗ
Мощность, кВт	2,2
Масса, кг	120

На раме 1 (рис. 10.2) установлены и закреплены болтами электро­двигатель 2, бак 13 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 16. Сис­тема 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 13, в котором размещены два

Рис. 10.2. Блок сжатия КДК-10: 1 — рама; 2 — двигатель; 3 — насос; 4 — двигатель;

5 — бачок; 6 — тепло-обменник; 7 — механизм движения; 8 — смазкоуказатель; 9

— пробка; 10 — винт; 11 —пробка; 12 — ремень; 13 — бак; 14 — стойка; 15 — болт;

16-опора

308

309

теплообменника 6 и насос 3, закрепленный на крышке бака. Теплообмен­ники омываются водой при ее циркуляции, вызванной работой насоса.

Трубки 4,6 (рис. 10.3) присоединяются к цилиндрам, крышке бака и индикатору охлаждения, натягом на штуцера системы охлаждения «а».

Кислородные межступенчатые коммуникации блока сжатия вклю­чают трубопроводы 2, 3, 5, 7, клапаны 9, 10, предохранительное уст­ройство 1 с влагоотделителем.

По принципу действия компрессор относится к типу поршневых дожимающих многоступенчатых компрессоров.

Наполнение баллонов осуществляется за два приема: перепуск из транспортного баллона через компрессор в малолитражный баллон и дожатие 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 1,17 и открытых вентилях на панели 3,9, 15.

Давление перепуска измеряется манометрами 8', 8", 11, которые после выравнивания давления в баллонах 1 и 17 покажут одно и тоже значение.

Рис. 10.3. Блок сжатия КДК-10: 1 — устройство предохранительное; 2 — трубопровод; 3 -трубопровод; 4, 6 — трубки технические поливинил-хлоридные; «а» — штуцера систем охлаждения; 5 — трубопровод; 7 —трубо­провод; 8 — указатель; «б» — штуцер трубопровода нагнетания; 9 — клапан нагнетательный; 10 — клапан всасывающий

Рис. 10.4. Гидропневмокинемятическая схема компрессора КДК-10:1 —баллон

транспортный; 2 — фильтр; 3 — вентиль всасывания; 4' и 4" — клапана

всасывающие; 5 — цилиндр I ступени; 6 — индикатор охлаждения; 7', 7" — клапаны

нагнетательные; 8', 8" — манометры МТ-3 — 250-К-СД-П; 9 — вентиль перепуска;

10 — цилиндр II ступени; 11 —манометр ЭКМ-2Ух400; 12 — клапан обратный; 13 —

клапан влагоотделителя; 14 — клапан предохранительный; 15 — вентиль

нагнетания; 16 — клапан сброса; 17 — баллоны малолитражные кислородные; 18

— блок охлаждения; 19' и 19" — змеевики; 20 — механизм движения; 21 — насос;

22, 23 — электродвигатель

Сжатие кислорода в баллонах 17 до заданного рабочего давления производится путем включения механизма движения 20 и закрытия вен­тиля перепуска 9. Кислород от вентиля 3 через клапан 4' поступает в цилиндр 1 ступени 5, где сжимается плунжером Ш 22 мм до определен­ного давления и выталкивается через клапан 7' в змеевик теплообменника 19'. Клапан 4' при этом герметично закрыт.

Охлажденный кислород по трубопроводу через клапан 4" посту­пает в цилиндр II ступени 10, где происходит вторичное сжатие его плун­жером Ш 15 мм, а затем через клапан 7", змеевик 19" повторного охлаж­дения, влаготоделитель 13, обратный клапан 12 и вентиль нагнетания 15 поступает в баллоны 17.

Контроль давлений всасывания (в транспортном баллоне), после I ступени сжатия и нагнетания (после II ступени и в баллонах 17) осущест­вляется соответственно манометрами 8', 8" и 11.

Кроме того, электроконтактный манометр 11 обеспечивает отклю­чение механизма движения компрессора при достижении рабочего дав-

310

311

ления в баллонах 17, 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 14 — для ограничения давления в системе компрессора и наполняемых баллонов;

клапан обратный 12 — для предотвращения утечки кислорода из бал­лонов 17 при понижении давления в системе компрессора;

влагоотделитель 13 — для отбора влаги из кислорода с последующим удалением ее из системы с помощью вентиля;

вентиль сброса 16—для удаления кислорода (сброса давления) на участке системы между вентилем 15 и вентилем баллона 17 при отсоединении последних. При этом вентили баллонов 17 и вентиль 15 должны быть закрыты.

Охлаждение компрессора осуществляется водой, подаваемой из бака блока охлаждения 18 насосом 21 последовательно в рубашки охлаж­дения цилиндров 5 и 101 и II ступеней сжатия.

Привод насоса позволяет охлаждать компрессор при включении механизма движения 20.

Контроль циркуляции охлаждающей жидкости осуществляется индикатором 6.

Охлаждение кислорода в змеевиках 19' и 19" после I и II ступеней сжатия обеспечивается их погружением в бак с водой блока охлаждения 18. Возвратно-поступательное движение плунжеров в механизме движе­ния 20 обеспечивается вращением эксцентрикового вала, приводимого в движение от электродвигателя 23 посредством клиноременной передачи.

10.3. Эксплуатация кислородных компрессоров

Эксплуатация кислородных компрессоров включает в себя: подготовку компрессора к работе;

работу на компрессоре по заполнению малолитражных баллончиков; обслуживание компрессора после работы.

10.3.1. Подготовка компрессоров к работе

Компрессор перед работой должен быть исправным: на неисправ­ном компрессоре работать не разрешается, так как, кроме малой произ­водительности, работа на нем сопряжена с опасностью для жизни рабо­тающего.

Подготовка компрессора к работе включает в себя:

внешний осмотр компрессора;

проверку наличия смазки;

проверку герметичности соединений компрессора;

проверку правильности вращения вала электродвигателя;

продувку системы компрессора;

проверку производительности компрессора;

проверку работы предохранительного клапана.

Внешний осмотр компрессора. Перед началом работы компрессор тщательно осматривается, проверяется правильность и надежность сое­динения всех его частей и чистота штуцеров. Обнаруженные неисправ­ности и загрязнения устраняются. Загрязненные детали промываются в горячей воде, неотмываемую грязь удаляют чистой тканью.

Для чистки загрязнения на рабочих поверхностях деталей не реко­мендуется применять режущие инструменты. Очищенные и промытые де­тали обезжиривают в двух-трех ваннах этилового спирта-ректификата, ацетона или авиационного бензина («Галоша»). Обезжиренные детали тщательно просушиваются и обдаются струей сжатого кислорода. Про­мывка и обезжиривание производятся в сосудах из металла, стекла или фарфора. Следить, чтобы на стенках ванн не было коррозии и загрязнении.

Проверка наличия смазки. При отсутствии смазки у плунжеров компрессора может произойти взрыв цилиндровой группы, поэтому про­верка наличия смазки является обязательным условием безопасной ра­боты на компрессоре.

Для смазки цилиндровой группы компрессора применяются сле­дующие виды смазок: химически чистый глицерин, водоглицериновая смесь с добавлением химического реактива «Трилон-Б» или кремний-органическая жидкость №5.

Допускается применение других смазок, указанных в инструкциях заводов-изготовителей. Смазка производится согласно карты смазки.

Для предотвращения образования и выпадания труднораствори­мых осадков из водоглицериновой смеси в коммуникациях смазкоохлаж-дающей системы компрессора, вредно влияющих на его работу, реко­мендуется в водоглицериновую смесь добавлять химический реактив «Трилон-Б» из расчета 0,17 г/литр.

Перед работой уровень смазки проверяется измерителем уровня и при необходимости добавляется необходимое количество.

Проверка герметичности соединений компрессора. Чем лучше герметичность компрессора, тем выше его производительность и тем без­опаснее работа на нем. Проверку герметичности узлов компрессора, нахо­дящихся под высоким давлением кислорода, производят тлеющим фитилем, поднося его к проверяемому месту, или мыльной пеной, наносимой на про­веряемые места. Вспыхивание фитиля пламенем или появление пузырьков

312

313

на мыльной пене свидетельствует о негерметичности соединении.

Проверка правильности вращения вала электродвигателя. Про­вернуть вал компрессора вручную на 360° (вращая маховик, шкив), что­бы убедиться, нет ли ограничения его вращению. Кратковременно вклю­чить в работу компрессор и проверить, нет ли стука или каких-либо отклонений от его нормальной работы. Проверить правильность на­правления вращения вала компрессора, которое должно соответствовать направлению стрелки. В случае неправильного направления вращения вала необходимо поменять местами два провода кабеля в месте под­ключения в сеть трехфазного тока.

Продувка системы компрессора. Продувка коммуникаций ком­прессора производится с целью удаления из нее влаги и посторонних мелких частиц.

Проверка производительности компрессора и работы предохра­нительного клапана. Гарантией достаточной производительности ком­прессора является плотная посадка всасывающих и нагнетательных клапанов на свои седла и исправность вентиля перепуска.

Для проверки герметичности всасывающих и нагнетательных кла­панов необходимо убедиться в правильности их установки. Они устанав­ливаются таким образом, чтобы клапаны были направлены к всасываю­щей стороне. Проверку герметичности клапанов производят в порядке, определяемом инструкцией по эксплуатации на данный компрессор.

10.3.2. Обслуживание компрессоров после работы

В процессе эксплуатации кислородных компрессоров периоди­чески проверять:

прочность крепления основных узлов компрессора к опорной плите (щита управления, электродвигателя, бачка для смазки и др.);

герметичность всех резьбовых и паяных соединений, при повреждении в местах пайки дефектные места припаивают серебряным припоем ПСР-45 (при утечке или ослаблении необходимо подтянуть детали, герметизирующие резь­бовые соединения);

отсутствие протекания смазки через сальниковые уплотнения, уплотнение вала компрессора, прокладки крышек подшипников. Если обнаружена течь, не­обходимо установить ее причину и устранить;

периодически производить замену смазки в компрессоре;

водоглицериновая смесь меняется по мере ее загрязнения;

чистоту фильтров, стоящих на входных штуцерах компрессора, для этой цели они промываются и обезжириваются;

герметичность цилиндровой группы, при необходимости произвести за­мену кожаных уплотнений;

утечку кислорода через всасывающие и нагнетательные клапаны, при ее

314

повышении более допустимой клапаны разбираются, прочищаются, при необходимости протираются, после чего проверяется герметичность. При невозможности устранения неисправностей клапаны заменяются на новые;

ежеквартально — состояние деталей цилиндровой группы, для этой цели произвести их промывку до полного удаления грязи, промытые детали просушить. Каналы цилиндров и клапаны продуть кислородом. Штуцера, по которым поступает смазка в цилиндр, прочистить проволочкой, очистить от накипи глицерина каналы в цилиндре;

своевременность проведения периодической проверки манометров.

Компрессоры необходимо содержать в чистоте и исправном состоянии.

Ремонтный цикл компрессоров составляет 6 лет.

В течение ремонтного цикла осуществляется три текущих ремонта (ТР), два средних (СР) и один капитальный (КР) по схеме: ТР-СР-ТР-СР-ТР-КР.

Межремонтный период компрессоров составляет 12 месяцев. В течение межремонтного периода осуществляется три профилактических осмотра (ПО), два технических обслуживания (ГО) и один ремонт (ТР, СР, КР) в последовательности: ТР-ПО-ТО-ПО-ТО-ПО-СР.

Профилактический осмотр или техническое обслуживание осуществляется через каждые 20ч работы компрессора, но не реже одного ПО или ТО в два месяца.

Перечень работ по обслуживанию и ремонту компрессоров по неисправностям или отказам их отдельных узлов производится в технологических картах инструкций по эксплуатации заводов-изготови­телей.

На каждый компрессор заводится соответствующая документация (журнал учета работы, учета наполнения баллонов медицинским кисло­родом и др.).