5.2 Классификация поршневых компрессоров

Поршневым компрессором называется компрессор объёмного действия, в которых изменение объёма рабочей полости осуществляется поршнем, совершающим прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Превращение вращательного движения вала приводного двигателя в прямолинейное возвратно - поступательное движение поршня осуществляется чаще всего кривошипно-шатунным механизмом. Компрессоры с кривошипно-шатунным механизмом делят на крейцкопфные и бескрейцкопфные (рис. 45)

а – крейцкопфный; б – бескрейцкопфный; 1 – всасывающий клапан; 2 – нагнетательный клапан; 3 – рабочие полости цилиндра; 4 – уплотнение штока; 5 – направляющая крейцкопфа; 6 – шатун; 7 – кривошип (коленчатый вал); 8 – крейцкопф; 9 – шток; 10 – поршень

Рисунок 45 - Типы поршневых компрессоров

Кроме того, поршневые компрессоры можно классифицировать по расположению цилиндров в пространстве, по создаваемому давлению газа (низкого давления до 0,1 МПа, среднего до 1,0 - 10 МПа), высокого до 10 - 100 МПа и сверхвысокого свыше 100 МПа, по роду сжимаемого газа (воздушные, газовые, холодильные), по числу ступеней сжатия (одноступенчатые, двухступенчатые, многоступенчатые). Дополнительно поршневые компрессоры делятся на компрессоры со смазкой и без смазки цилиндров, компрессоры с водяным и воздушным охлаждением.

На рис. 46 представлены схемы наиболее распространённых воздушных компрессоров общего назначения, имеющих различное расположение цилиндров.

а – горизонтальный; б – оппозитный (вид в плане); в – вертикальный; г – V-образный; д – W-образный; е – L-образный

Рисунок 46 - Схемы поршневых компрессоров

5. 3 Конструкции поршневых компрессоров

Во многих отраслях промышленности (горной, металлургической, машиностроительной, химической и др). наибольшее распространение получили поршневые компрессоры общего назначения 55В, 5Г - 100/8, ВП - 50/8 и др., и новые компрессоры на оппозитных базах 2М10 - 50/8, 2ВМ10 - 63/8, 4М10 -100/8 и 4ВМ10-120/8.

Компрессоры 2ВМ - 10 - 63/8 и 4ВМ10 - 120/8 отличаются от компрессоров 2М10 - 50/8 и 4М10 - 100/8 тем, что у них повышена частота вращения коленчатого вала с 500 об/мин до 600 об/мин.

5.3.1 Конструкции оппозитных компрессоров

Оппозитные компрессоры выпускаются Пензенским компрессорным заводом (Россия) и предназначены для установки на крупных и средних станциях для получения сжатого воздуха. Техническая характеристика компрессоров 4М10 - 100/8 и 2М10 - 50/8 приведены в табл. 16.

Таблица 16 – Техническая характеристика компрессоров 4М10 –

100/8 и 2М10 - 50/8

Параметры	Тип компрессора
	4М10-100/8	2М10-50/8
Производительность (при абсолютном давлении воздуха на всасывании 1 кгс/см2 и температуре °С), м3/мин	100	50

Продолжение таблицы 16

Параметры		Тип компрессора
		4М10-100/8	2М10-50/8
Абсолютное давление, кгс/см2 всасывания нагнетания		1 9	1 9
Частота вращения вала, об/мин		500	500
Ход поршня, мм		220	220
Число ступеней сжатия		2	2
Число цилиндров: 1 ступени 2 ступени		2 2	1 1
Диаметр цилиндра, мм: 1 ступени 2 ступени		620 370	620 370
Мощность компрессора, кВт		535	270
Расход масла для смазки цилиндров и сальников, грамм/ч		252	140
Количество масла, заливаемого в картер, л		200	100
Габариты (без электродвигателя), мм: ширина длина высота масса, кг В том числе наиболее тяжёлой части		4120 6700 3230 10500 3500	4200 4600 3030 7600 1760
Электродвигатель
Тип	СДК-17-26-12К			СДК- 14-31 - 12
Исполнение	Открытое, с амовентиляцией
Мощность, кВт	630			320
Ток	Переменный
Напряжение, В	6000			6000
Масса, кг	4320			3100

Продолжение табл. 16

Параметры	Тип компрессора
	4М10-100/8	2М10-50/8
Компрессорная установка
Расход охлаждающей воды, м3/ч	14,1	10
Габариты, мм ширина длина высота	6000 6700 3030	5200 5500 3030
Масса (с электродвигателем), кг	18780	10700

На рис. 47 и рис. 48 показаны общий вид и габаритные размеры поршневого компрессора 4М10 - 100/8.

Рисунок 47 - Компрессор 4М10- 100/8

Компрессор 4М10 - 100/8 выполнен на оппозитной многорядной базе. В цифре марки компрессора обозначено: 4 - число рядов; М - многорядная база; 10 - величина поршневой силы одного ряда, т (поршневой силой называется сумма действующих на поршень сил давления воздуха в цилиндре, сил инерции движущихся возвратно - поступательно масс и сил трения этих масс); 100 -производительность компрессора, м/мин; 8 - конечное избыточное давление, кгс/см².

1 - буферная ёмкость нагнетателя II ступени; 2 - электродвигатель; 3 -компрессор; 4 - промежуточный холодильник; 5 - буферная ёмкость всасывания I ступени; 6 - система автоматизации; 7 – система регулирования производительности; 8 - агрегат смазки

Рисунок 48 - Общий вид поршневого компрессора 4М10 - 100/8

Компрессор четырёхцилиндровый с двумя ступенями сжатия. Привод - от синхронного электродвигателя, ротор которого закреплён на консольном конце коленчатого вала компрессора. Фундаментная рама - чугунная, литая, прямоугольной формы, коробчатого сечения. В поперечных стенках рамы размещены постели коренных подшипников; к продольным стенкам снаружи прикреплены направляющие крейцкопфа (ползуна). Нижняя часть рамы служит маслосборником.

Рисунок 49 - Разрез по цилиндрам поршневого компрессора 4М10 - 100/8

Кривошипно-шатунные механизмы компрессора расположены по обе стороны коленчатого вала, причём кривошипы смежных рядов сдвинуты на 180° и имеют взаимно противоположное движение, в связи с чем обеспечивается хорошая уравновешенность движущихся масс (компрессор выполнен без маховика) (рис. 49).

Цилиндры 2 и 3 I и II ступеней - чугунные, литые, двойного действия. Цилиндр I степени состоит из корпуса с втулкой, передней 4 и задней 5 конических крышек. В крышках размещены прямоточные разборной конструкции клапаны 6, унифицированные для I и II ступеней. Вода для охлаждения циркулирует в водяных рубашках 7. Цилиндр II ступени с отъёмными крышками отлит заодно с водяной охлаждающей рубашкой. Всасывающие и нагнетающие патрубки обеспечивают плавный вход и выход газа. Поршни 8 - пустотелые дисковые, скользящие, причём поршень I ступени - сварной, конической формы, II ступени - чугунный, литой. Штоки 9 – из углеродистой стали с поверхностным упрочнением. Сальники - металлические с плоскими уплотняющими элементами.

Система смазки механизма движения - циркуляционная от отдельного агрегата с индивидуальным приводом, система смазки цилиндров - принудительная с помощью многоплунжерного насоса (лубрикатора) с электродвигателем, установленным на раме компрессора. Механизм движения смазывается индустриальным маслом И - 50А, а цилиндры и сальники -компрессорным маслом К - 19. В промежуточном холодильнике, располагаемом над компрессором, газ движется в межтрубном пространстве, вода - по трубам. Компрессор имеет буферные цилиндрические ёмкости сварной конструкции для гашения пульсации газового потока (устранение резонансных явлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах), установленные перед I ступенью и после II ступени сжатия перед последующим концевым холодильником (рис. 48).

Охлаждение компрессора - водяное, последовательное, с открытым сливом воды. Вода подводится к промежуточному и масляному холодильникам от коллектора. Из промежуточного холодильника часть воды поступает на охлаждение цилиндров.

1 - задвижка; 2 - буферная ёмкость нагнетания II ступени; 3 - компрессор; 4 - электродвигатель; 5 - буферная ёмкость всасывания I ступени; 6 - система автоматизации; 7 - система регулирования производительности; 8 -промежуточный холодильник

Рисунок 50 - Общий вид компрессорной установки 2ВМ10 – 50/8

Компрессоры 4М10 - 100/8 снабжены системой автоматизации, включающей аппаратуру с кнопочным и программным управлением на напряжение 380/220 В, обеспечивающей визуальный контроль основных технологических параметров, запись температур воздуха и масла, сигнализацию и блокировку в случае достижения предельных значений какого-либо параметра, а также программный пуск и остановку компрессора. В систему автоматизации входит автоматическое регулирование производительности с помощью клапанов - байпасов, позволяющее ступенчато снижать производительность компрессора до 75, 50, 25 и 0%.

Более детально системы смазки, охлаждения и регулирования подачи в этих компрессорах будут рассмотрены в лабораторных работах №4 и 5.

Компрессор 2М10 - 50/8 отличается от компрессора 4М10 - 100/8 наличием двух цилиндров вместо четырёх и следовательно, меньшей производительностью. Общий вид компрессорной установки 2М10 - 50/8 показан на рис. 50.

Следует отметить, что все основные узлы и детали компрессоров 2М10 -50/8 и 4М10 - 100/8 унифицированы.