Лабораторне заняття № 3 Вивчення конструкції та принципу дії компресорної установки ксе-5м. Пуск і регулювання режиму роботи установки

1 Мета і завдання

1.1 Вивчити призначення, конструкцію та принцип роботи поршневих компресорів на основі діючої компресорної установки КСЕ-5М

1.2 Вивчити порядок пуску, способи та технічні засоби регулювання режиму роботи поршневого компресора.

1.3 Вивчити схеми контролю і автоматичного регулювання режиму роботи компресора.

1.4 Ознайомитись з правилами експлуатації та обслуговування компресорної установки.

Тривалість заняття – 2 год.

2 Обладнання та прилади

2.1 Компресорна станція КСЕ-5М.

2.2 Лічильник ротаційний газовий РГ-400.

2.3 Термометр 2 шт.

2.4 Пульт контролю режиму роботи компресора, що містить: манометри пружинні; манометр електроконтактний; дифманометр; кіловатметр, барометр.

3 Теоретичні відомості

Компресорна станція повітряна, стаціонарна КСЕ-5М (табл. 1) призначена для постачання різних промислових підприємств і установок стисненим повітрям (газом) з надлишковим тиском до 1.0 МПа.

Установка містить компресор К-5М – V-подібний, чотирипоршневий, безкрейцкопфний, двоступеневий з повітряним охолодженням односторонньої дії.

Компресор (рис. 1 ) складається з таких основних вузлів: картера, блоків циліндрів, колінчастого вала, шатунів, поршнів, клапанних головок і вентилятора.

Таблиця 1 – Технічна характеристика компресорної станції КСЕ-5М

Тип компресора	К-5М, чотирипоршневий, V-подібний, дворядний, дво-ступінчастий, односторонньої дії
Продуктивність, приведена до умов всмоктування, м3/хв	5 ± 5%
Частота обертання вала, хв-1	735
Потужність, кВт	33
Граничний тиск, МПа	1
Діаметр поршня, м
І ступені	0,210
ІІ ступені	0,135
Хід поршня, м	0,120
Охолодження циліндра	Повітряне
Ємність мастильної ванни, м3	0,015
Мастило	компресорне, літнє 19/"Т", зимнє 12/"Т"
Маса компресора без електро-двигуна, кг	560
Електродвигун	АО-92-8
Тип	асинхронний з короткозамкнутим ротором
Напруга, В	220/380
Маса, кг	830
Потужність, кВт	40

Принцип дії компресора полягає в такому: компресор, що приводиться в рух від привода через пружну муфту, всмоктує повітря через повітряні фільтри, і стискаючи його в циліндрах I і II ступенів з охолоджуванням у проміжному холодильнику, нагнітає стиснене повітря в ресивер, звідки воно поступає до споживача.

Опис вузлів компресора

Картер – литий, чавунний, жорсткої конструкції, має два розточування для установки колінчастого вала, два люки для доступу до нижніх головок шатунів і дві привалочних площини у верхній частині для установки циліндрів.

На картері встановлений сапун для вирівнювання тиску в картері з атмосферним і для заливання мастила в картер.

1– кришка; 2 – мастиловказівник; 3 – сапун; 4 – поршень ІІ ступені; 5 – циліндр ІІ ступені; 6 – головка ІІ ступені; 7 – шпилька; 8 – кришка ІІ ступені; 9 – штуцер; 10 – кришка І ступені; 11 – головка І ступені; 12 – поршень І ступені; 13 – шатун; 14 – циліндр І ступені; 15 – кришка; 16 – пробка; 17 – кришка; 18 – шків; 19 – кришка підшипника; 20 – втулка; 21 – вентилятор; 22 – шків; 23 – кронштейн; 24 – болт; 25 – штуцер; 26 – кришка; 27 – маховик; 28 – втулка; 29 – колінвал; 30 – підшипник Рисунок 1 – Компресор К-5М

Вал колінчастий (рис. 2) виготовлений з високоміцного чавуна, відлитий разом з противагами, призначеними для урівноваження компресора, або сталевий із закріпленими на щоках противагами.

1 – вал колінчастий; 2 – підшипник

Рисунок 2 – Вал колінчастий з підшипниками

Вал двокривошипний встановлюється в розточуваннях картера на конічних роликопідшипниках. Кривошипні шийки вала розташовані під кутом 180°. На кінцях вала розташовані з одного боку шків для приводу вентилятора, з іншого – маховик. На шийках колінвала розташовано по два шатуни, верхні головки яких з’єднані з поршнями I і II ступенів.

Шатуни (рис. 3) – сталеві штамповані двотаврового перерізу. Верхня головка шатуна нероз'ємна із запресованою бронзовою втулкою. Нижня головка роз'ємна із змінними вкладишами або залита бабітом. На кришці нижньої головки встановлюється мастильнозабірна трубка, що подає мастило для змащування поверхонь тертя.

1 – стержень шатуна; 2 – втулка; 3 – болт; 4 – комплект

прокладок; 5 – кришка шатуна; 6 – гайка; 7 – шплінт;

8 – мастилозахоплюючий пристрій; 9 – вкладиш шатуна

Рисунок 3 – Шатун

Поршні і поршневі пальці. Поршні I і II ступеней (рис. 3) чавунні, мають по два ущільнюючі і по два мастильнознімальних кільця. Пальці поршневі плаваючого типа порожнисті з загартуванням зовнішньої поверхні і поліруванням. Від осьових переміщень пальці утримуються пружинними стопорними кільцями.

а)	б)

а – І ступені; б – ІІ ступені

1 – поршень; 2 – поршневе ущільнююче кільце;

3 – мастильнознімальне кільце; 4 – палець поршневий;

5 – кільце стопорне; 6 – експандер

Рисунок 4 – Поршні компресора

Циліндри компресора – чавунні з ребристою поверхнею, відлиті попарно у вигляді блоків з фланцями зверху і знизу. Нижніми фланцями блоки кріпляться до картера, на верхніх – встановлюються комбіновані клапани і клапанні коробки.

Коробки клапанні – чавунні розділені всередині перегородкою, що відокремлює всмоктуючу сторону від нагнітальної. На клапанних коробках розташовані вхідний і вихідний патрубки.

Клапані кришки – чавунні з ребрами на поверхні для інтенсифікації охолоджування.

Клапанні головки I і II ступенів ідентичні за конструкцією і відрізняються тільки розмірами. Вони складаються з клапанних плит із зібраними на них вхідними і вихідними клапанами.

Клапани смугові з пружинними пластинами. Під час роботи компресора під дією тиску повітря, що всмоктується, пластини віджимаються і відкривають прохід для повітря.

1 – клапанна плита І ступені; 2 – сідло; 3 – пластина

Рисунок 5 – Клапанні головки та клапани

Вентилятор – осьовий, кріпиться на кронштейні, встановленому на картері і призначений для інтенсифікації охолоджування циліндрів і холодильника. Привод вентилятора здійснюється від колінчастого вала компресора через клинопасову передачу з передавальним числом 1 : 2,06. Натягнення паса здійснюється натяжним болтом.

Опис складових частин компресорної станції

Холодильник – радіаторного типа, чотириходовий. Призначений для охолоджування стисненого в I ступені повітря, що проходить по його трубках. Створюваний вентилятором потік повітря омиває трубки зовні, перпендикулярно трубному пучку, що забезпечує охолоджування стисненого повітря до температури 40 … 60 °С.

У конструкції холодильника передбачені роздільні кришки, що відокремлюють кожен хід повітря, що виключає підігрів повітря через стінки перегородок.

До стінок холодильника кріпиться дифузор в розтрубі, всередині якого розміщується робоче колесо вентилятора. Дифузор створює напрям руху повітря по всій поверхні холо-дильника.

На верхній кришці холодильника встановлюється запо-біжний клапан I ступені. До нижніх кришок кріпляться трубки системи продування компресора.

Система трубопроводів призначена для з'єднання I і II ступенів компресора з холодильником і зворотним клапаном та складається з литих патрубків, колін і сталевих труб з привареними фланцями.

Зворотний клапан встановлюється на нагнітальному патрубку II ступені і служить для запобігання руху потоку газу з нагнітальної магістралі в компресор при його зупинці, а також в режимі регулювання, коли тиск у компресорі падає.

Клапани запобіжні I і II ступенів (рис. 6) мають однакову конструкцію і відрізняються тальки жорсткістю пружин.

1 – втулка; 2 – корпус; 3 – перехідник; 4 – притискна

кришка; 5 – гайка; 6 – пружина; 7 – шток; 8 – кільце;

9 – болт; 10 – клапан

Рисунок 6 – Клапан запобіжний

Сила натиснення (регулювання клапана) проводиться притискною кришкою. Шток з кільцем служить для ручного випробування при тиску в мережі близькому до номінального і ручного підриву клапана при необхідності.

Запобіжний клапан I ступені, встановлений на кришці холодильника, служить для стравлювання повітря в атмосферу при підвищенні тиску нагнітання I ступені, що може бути викликано несправністю клапанів II ступені.

Клапан запобіжний II ступені, встановлений на клапанній кришці, служить для стравлювання повітря при підвищенні тиску в повітрозбірнику у наслідок зменшення витрати стисненого повітря і несправності системи регулювання продуктивності.

Система регулювання продуктивності є частиною системи автоматики компресора і призначена для підтримки тиску повітря в повітрозбірнику в заданих межах при середній витраті повітря, що не перевищує продуктивність компресора.

Коли витрата повітря перевищує продуктивність компресора, тиск в нагнітальній мережі падає, при зменшенні витрати – тиск підвищується. Регулювання продуктивності здійснюється за зміною тиску повітря у повітрезбірнику.

Система регулювання включає датчик, що контролює тиск повітря в повітрозбірнику і подає електричний сигнал в систему автоматики компресора, а саме на пристрій, що перетворює електричний сигнал на пневматичний, і подає його на виконуючий орган.

Датчиком є реле тиску, змонтоване на щиті приладів. Виконавчим органом є перепускний клапан, встановлений на нагнітальному патрубку II ступені.

На компресорі К-5М передбачені два способи регулювання продуктивності залежно від витрати повітря: зупинками електродвигуна з розвантаженням компресора і перепусканням повітря з нагнітання II ступеня на всмоктування I ступеня (без зупинок компресора). Вибір способу регулювання здійснюється перемикачем на щиті керування.

При регулюванні компресора зупинками з підвищенням тиску повітря в повітрозбірнику до 0,80 … 0,83 МПа за сигналом реле тиску має автоматично зупинятися з одночасним включенням електромагнітного вентиля продування I ступеня (ЄВ2) компресора, сполученого з проміжним холодильником і електромагнітного вентиля (ЄВ1), що керує перепускним клапаном.

Повітря, що подається на перепускний клапан, відтискає поршень і разом з ним клапан, відкриваючи прохід для перепускання повітря з нагнітання II ступені на всмоктування I ступені.

Якщо споживання стисненого повітря є малим, то продуктивність компресора короткочасна, а інтервали між ними тривалі. У цьому випадку регулювання продуктивності рекомендується здійснювати зупинками компресора. Такий спосіб регулювання є найекономнішим.

При підвищенні споживання стисненого повітря економічніше застосовувати регулювання перепусканням, оскільки часті зупинки викликають посилений знос підшипників та інших вузлів тертя.

Експлуатація компресора

Під час роботи компресора всі параметри, що заміряються, не повинні перевищувати величин, що приведені в його технічній характеристиці.

Обслуговуючий персонал повинен стежити за роботою компресорної установки, при можливих несправностях усунути їх, вести документацію про роботу установки, заміняти мастильні матеріали, здійснювати технічне обслуговування в цілому.

На рис. 7 зображена функціональна схема лабораторної компресорної станції.

1 – запобіжний клапан; 2 – повітрозбірник; 3 – трубопровід; 4 – засувка; 5 – манометр; 6 – термометр; 7 – трубопровід;

8 – трубопровід; 9 – термометр; 10 – І ступінь; 11 – манометр; 12 – діафрагма; 13 – манометр; 14 – вихідний трубопровід; 15 – манометр; 16 – ІІ ступінь; 17 – електродвигун;

18 – муфта; 19 – маховик; 20 – компресор; 21 – пасова передача; 22 – вентилятор; 23 – радіатор (холодильник);

24 – трубопровід; 25 – витратомір; 26 – фільтр;

27 – клапан зворотній; 28 – вентиль

Рисунок 7 – Схема компресорної установки КСЕ-5М

Принцип дії наступний: повітря через фільтр 26 та витратомір 25 по трубопроводу 24 надходить на І ступінь 10, де стискується до 0,17…0,24 МПа. Температура повітря при цьому підвищується до 165 ºС. Через вихідні клапани повітря з І ступені 10 надходить у холодильник 23, де охолоджується до температури 40…60 ºС. Після холодильника повітря по трубопроводу 7 надходить у ІІ ступінь 16 компресора, де стискується до тиску 0,7…0,9 МПа. Далі стиснене повітря через відкриту засувку 4 на напірній лінії, зворотний клапан 27 надходить у повітряний збірник 2, який з міркувань безпеки винесений за межі приміщення лабораторії. Із повітряного збірника 2 стиснене повітря по трубопроводу 14 надходить до споживача. В установці передбачений запобіжний клапан 1, який при підвищенні тиску вище норми випускає стиснене повітря в атмосферу.