Принцип действия и особенности устройства винтовых компрессоров

Винтовые компрессоры (рис. 7) состоят из двух роторов червячного типа. Ведущий ротор имеет выпуклые боковые поверхности, ведомый – вогнутые. Рабочие камеры компрессора представляют собой полость, образованную винтовой поверхностью ротора и стенками корпуса. Роторы не соприкасаются и вращаются в разные стороны. Вращение от ведущего ротора к ведомому передается с помощью синхронизирующих зубчатых колец. Зазор между зубьями колес меньше зазора между роторами, благодаря чему исключается их контакт.

Схема винтового компрессора

Рис. 7

При всасывании объем рабочей камеры максимальный: при этом выступы роторов удаляются от впадин и в момент полного наполнения камера разобщается с всасывающим патрубком компрессора. При нагнетании объем рабочей камеры вследствие вращения роторов уменьшается и газ выходит в нагнетательный патрубок, с которым камера сообщается по мере передвижения газа и его сжатия между витками роторов и стенками цилиндра и крышек. Равномерность потока газа достигается благодаря большой частоте вращения роторов и одновременной работе нескольких камер.

Принцип действия и особенности устройства турбокомпрессоров

В зависимости от устройства турбокомпрессоры подразделяются на центробежные и осевые.

В центробежных компрессорах (рис. 8а) движение газа, создаваемое вращением рабочих колес с лопатками, имеет радиальное направление. Компрессор состоит из нескольких ступеней, каждая из которых включает в себя рабочее колесо 2 , диффузор 3 и направляющий аппарат 4. Число ступеней зависит от конечного давления газа. Газ поступает по всасывающему патрубку 1 корпуса в каналы между лопатками рабочего колеса, так как при его вращении на выходе создается разряжение. Под действием центробежной силы газ отбрасывается от центра к периферии и его скорость увеличивается. После перехода газа из рабочего колеса 2 в диффузор 3 скорость газа уменьшается, но его давление возрастает. По направляющему аппарату 4 газ попадает в следующую ступень, где цикл повторяется, пройдя все ступени, газ поступает в выходную часть корпуса (улитку) и далее в нагнетательный патрубок 5. Рабочие колеса закреплены на роторе, установленном на подшипниках скольжения.

Схемы компрессоров

Рис. 8

центробежного (а) и осевого (б)

1 - всасывающий патрубок; 2 - рабочее колесо; 3 - диффузор; 4 - направляющий аппарат; 5 - нагнетательный патрубок; 6 - спрямляющий аппарат.

В осевых компрессорах (рис. 8б) при входе газ движется параллельно оси ротора, далее в результате вращения лопаток его движение становится поступательно-вращательным, а на выходе из компрессора газ снова движется вдоль оси. При вращательном движении газ переходит последовательно из ступени в ступень, число которых определяется начальным и конечным давлением. Каждая ступень представляет собой сочетание венца лопаток, закрепленных на роторе, и промежуточного направляющего аппарата. Компрессор состоит из всасывающего патрубка 1 и направляющего аппарата 4 группы рабочих колес ступеней сжатия, спрямляющего аппарата 6 входного и выходного диффузоров, нагнетательного патрубка 5.

Входной диффузор (конфузор) служит для ускорения потока газа перед направляющим аппаратом 4 и создания равномерного поля скоростей и давлений. Спрямляющий аппарат 6 придает новое направление газу и сжимает его при входе в концевой диффузор, где благодаря увеличенным площадям проходных сечений сжатие газа продолжается до заданного давления в результате уменьшения его скорости.

Турбокомпрессоры центробежные выпускают в зависимости от назначения в одно-, двух- и трехкорпусном исполнении; корпуса с горизонтальным разъемом (рис. 9). Редуктор-мультипликатор увеличивает частоту вращения при приводе от электродвигателя. Привод от паровой турбины работает без редуктора. В некоторых установках второй редуктор размещают между корпусами (цилиндрами) низкого и высокого давления, доводя частоту вращения ротора до (15…20)10³ мин.^-1 Промежуточные и концевые охладители газа (воздуха) устанавливают под рамным фундаментом на первом этаже здания.

Двухкорпусный центробежный воздушный компрессор

Рис. 9

1, 2 - корпуса ступеней I и II; 3 - редуктор; 4 - электродвигатель; 5 - смазочный бак; 6, 7 - охладители масла и воздуха; 8 - влагоотделитель; 9 - воздухоотводы.

Масло к подшипникам скольжения компрессора и привода, к уплотнениям (для газовых турбокомпрессоров) и к органам регулирования подается от централизованной смазочной системы под давлением пусковым и рабочим смазочными насосами. Охлаждение газа и масла в охладителях водяное. Электропривод для установок, сжимающих опасные газы, выпускают во взрывобезопасном исполнении с обдувом воздухом под избыточным давлением. Паротурбинный привод комплектуют конденсационным устройством.

Центробежные компрессоры высокого давления имеют вертикальный разъем цилиндров. Осевые турбокомпрессоры, у которых подачу и давление регулировать более сложно, используют при невысоких степенях сжатия и стабильных режимах, например, на газоперекачивающих агрегатах для подачи воздуха в камеру сгорания газовой турбины.

В зависимости от подачи и давления турбокомпрессоры выполняют в одном и нескольких корпусах. Корпуса компрессоров низкого и среднего давления (до 7 МПа) с подачей до 500 м³/мин имеют горизонтальный разъем, а корпус компрессоров высокого давления (до 35 МПа) – вертикальный разъем.

Привод от синхронных электродвигателей (соединение валов с помощью зубчатой муфты) или паровой турбины конденсационного типа.