168

Насосы и компрессоры

III. Компрессорные машины

Глава 12. Основные технические показатели и виды компрессоров

§ 12.1. Виды компрессорных машин

Собирательный термин «компрессорная машина» относится к компрессорам, вентиляторам и вакуумным насосам. Все эти машины предназначены для нагнетания газа из области низкого давления в область высокого давления.

Компрессоры действуют в оптимальном режиме при ε > 1,15. Неохлаждаемые компрессоры (ε < 2,5-3) называют воздуходувками, нагнетателями или продувочными насосами.

Вентиляторы в отличие от других компрессорных машин работают почти без повышения давления (в оптимальном режиме ε = 1 -1,15).

Вакуумные насосы предназначены для удаления газов и паров из сосудов при давлении в них ниже атмосферного. Степень повышения давления может быть высокой, хотя конечное давление обычно равно атмосферному.

Компрессоры соответственно способу действия можно разделить на три основные группы: объёмные, лопастные и струйные. При классификации по конструктивному признаку объёмные компрессоры подразделяются на поршневые и роторные, а лопастные – на центробежные и осевые.

Кроме того, все компрессоры различаются:

по конечному давлению - низкого давления (до 1 МПа), среднего (до 10 МПа), высокого (до 100 МПа) и сверхвы­сокого (более 100 МПа);

по роду перекачиваемого газа - воздушные, кислородные, аммиачные, для природного газа и др.;

по условиям эксплуатации: стационарные (с массивным фундаментом и постоянным обслуживанием); пере­движные (перемещаемые при эксплуатации, иногда без постоян­ного обслуживания); автономные (с собственными вспомогатель­ными системами, включенными в состав агрегата);

по системе охлаждения: без искусственного ох­лаждения; с воздушным охлаждением; с внутренним водяным охлаждением; с внешним охлаждением в одном, двух и т. д. промежуточных охладителях; охлаждаемые впрыскиванием жидкости.

Основными параметрами, характеризующими работу компрессора, являются объёмная подача (исчисляется обычно при условиях всасывания), начальное p₁ и конечное p₂ давления или степень повышения давления ε = p₂ / p₁, частота вращения n и мощность N на валу компрессора. Ориентировочные значения основных параметров компрессорных машин различных типов, применяемых в промышленности, приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1. Основные характеристики компрессорных машин

Тип	Назначение	Подача м3 / мин	Степень повышения давления	Частота вращения n, об/мин
Поршневые	Вакуум-насосы	0 - 100	1 - 50	60 - 1500
	Компрессоры	0 - 500	2,5 - 1000	100 - 3000
Роторные	Вакуум-насосы	0 - 100	1 - 50	250 - 6000
	Газодувки	0 -500	1,1 - 3	300 - 15000
	Компрессоры	0 - 500	3 - 12	300 - 15000
Центробежные	Вентиляторы	0 - 6000	1 - 1,15	300 - 3000
	Газодувки	0 - 5000	1,1 - 4	300 - 3000
	Компрессоры	100 - 4000	3 - 20	1500 - 45000
Осевые	Вентиляторы	50 - 10000	1 - 1,04	750 - 10000
	Компрессоры	100 - 15000	2 - 20	500 – 20000

Ниже рассмотрены принципиальные конструктивные схемы компрессорных машин.

П оршневой компрессор (однопоршневой, с одной сту­пенью сжатия) приведен на рис. 12.1. При возвратно-посту­пательном движении поршня осуществляются фазы про­цесса: расширение, всасывание, сжатие и выталкивание. Способ действия поршневого компрессора, основанный на вытеснении газа поршнем, позволяет строить конструкции с малым диаметром и ходом поршня, развивающие высо­кое давление при относительно малой подаче.

Рис. 12.1. Конструктивная схема Рис. 12.2. Конструктивная схема

поршневого компрессора роторного компрессора

1 – корпус; 2 – ротор; 3 – пластины;

4 – всасывающий патрубок;

5 – подающий патрубок.

Роторный компрессор пластинчатого типа представлен на рис. 12.2. При вращении массивного ротора 2, в про­дольных пазах которого, могут свободно перемещаться стальные пластины 3, газ захватывается в межлопастные пространства, переносится от всасывающего патрубка 4 к напорному 5 и вытесняется в трубопровод. Вал роторного компрессора может соединяться с валом приводного двигателя, без редуктора. Это обусловливает компактность и малую массу установки в целом.

Центробежный компрессор (рис. 12.3) действует анало­гично центробежному насосу. Вал центробежно­го компрессора соединяется с валом приводного двигателя (электродвигатель, паровая турбина) или непосредствен­но, или через механическую передачу, повышающую частоту вращения вала компрессора, чем достигается уменьше­ние размеров компрессора, снижаются его масса и стои­мость.

Рис. 12.3. Конструктивная схема Рис. 12.4. Схема осевого компрессора

двухступенчатого центробежного (семиступенчатого)

компрессора 1 – рабочие лопасти; 2 - ротор

3 – направляющие лопасти

Осевой компрессор схематически изображен на рис. 12.4. Конструкция состоит из массивного ротора с несколькими венцами рабочих лопастей и корпуса, несущего венцы не­подвижных направляющих лопастей. Газ всасывается в приемный патрубок и, двигаясь в осевом направлении, сжимается последовательно в лопастных ступенях компрес­сора. Через напорный патрубок газ вытесняется в трубо­провод, ведущий к потребителям.

Привод осевых компрессоров - от электродвигателей, паровых и газовых турбин.