книги из ГПНТБ / Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник

В атмосфере сжатого воздуха масло взрывается при темпе­ ратуре около 200°С. Поэтому не рекомендуется допускать темпе­ ратуру сжимаемого воздуха для одноступенчатых компрессо­ ров— выше 160°С, для многоступенчатых — выше 140°С.

Охлаждение компрессора следует контролировать постоянным наблюдением за протеканием воды через водяную рубашку и за температурой воды. Разница между температурой выходящей и входящей воды должна быть 25°С (максимум 30°С). При боль­ шей разнице необходимо усилить приток холодной воды в рубашку компрессора или в холодильник, если он имеется. Охлаждающая установка должна быть снабжена автоматически действующим устройством, сигнализирующим уменьшение или прекращение по­ дачи охлаждающей воды. Для наблюдения за подачей воды от­ водящие воду трубки разрезают на вертикальном участке, причем нижнюю часть трубки снабжают воронкой (см. рис. 135). Это позволяет видеть струю отходящей воды. Если струц воды преры­ вается, компрессор следует немедленно остановить. Вторично пускать компрессор можно только после того, как он медленно остынет. Резкое охлаждение компрессора холодной водой недо­ пустимо, ибо это может вызвать образование трещин в стенках цилиндра и корпуса.

Накипь из холодильников компрессора и его рубашки следует удалять механической чисткой, а если ее трудно осуществить — протравливанием 25%-ным раствором соляной кислоты с последу­ ющей тщательной промывкой водой. Чистить холодильники выжи­ ганием воспрещается.

Особое наблюдение должно быть установлено за исправной работой манометра, так как при чрезмерном повышении давления в цилиндре и воздухосборнике компрессорной установки может произойти взрыв.

Части компрессора разрешается смазывать во время его рабо­ ты только в том случае, если имеются приспособления, делающие эту операцию безопасной. Смазку цилиндров необходимо регули­ ровать в зависимости от конструкции компрессора, его производи­ тельности и степени повышения давления воздуха.

Если компрессор останавливается на продолжительное вре­ мя, то спускные краники, пробки и предохранительные клапаны

должна производиться по мере надобности, но не реже одного раза в год. Для чистки внутренних стенок цилиндров компрессора при разборке разрешается употреблять только керосин. Применять для этой цели бензин или газолин воспрещается. Внутренние стен­ ки цилиндра тщательно протирают тряпкой, слегка пропитанной керосином, а затем сухой чистой тряпкой. Через 2-^3 ч компрес­ сор собирают, предварительно смазав очищенные внутренние стенки цилиндра компрессорным маслом; одновременно с этим

170

проверяют, не оставлен ли в цилиндрах обтирочный материал, инструмент, гайки и т. д. В качестве обтирочного материала раз­ решается применять лишь чистые бумажные или льняные тряпки. Ремонт и чистка компрессора, воздухосборника и воздухопровода должны производиться под наблюдением лица, имеющего право осуществлять руководство ремонтными работами. После оконча­ ния ремонтных работ необходимо убедиться в том, что в возду­ хосборнике не осталось никаких посторонних предметов, особен­ но горючих (тряпок, концов, картона).

§ 80. Основные неисправности поршневых компрессоров

Неполадки, появляющиеся при эксплуатации поршневых ком­ прессоров, не только могут вызвать аварию оборудования, но и представляют опасность взрыва. Поэтому очень важно сво­ евременно их обнаружить, выявить причины и устранить. Основ­

171

4. Повышение конечного давления воздуха против нормального

172

состоит из нескольких рабочих колес 1, 2, 3, 4, закрепленных на одном валу 5. Ввиду сжатия воздуха последующие колеса имеют меньшую ширину и меньший диаметр. Рабочие колеса последова­ тельно соединены обратными каналами в секции 6, 7 и располо­ жены в общем корпусе, каждое со своим направляющим аппара­ том 8. Воздух, всасываемый через фильтр в компрессор, поступа­

173

ZZZZZZ

Рис. 141. Продольный разрез доменного компрессора К-5500-41-1

(давление, § 33). Чаще всего оно уравновешивается упорными или радиально-упорными подшипниками. Но если в многоступенчатых компрессорах предусматривается двустороннее всасывание, то осевое усилие в них не возникает.

Общий коэффициент полезного действия центробежного ком­ прессора составляет 0,60-і-0,65.

На рис. 147 представлен разрез доменного компрессора К-550041-1 производительностью по воздуху 5500 м3/мин и абсо­ лютным давлением 5,3-ІО5 Н/м2. Политропный к. п. д. 0,92. При­ вод— от паровой турбины мощностью 22000 кВт .с переменной ча­ стотой вращения 2500-Т-3500 об/мин. Рабочие лопатки, диски и дру­ гие ответственные детали компрессора и турбины изготовляются из особо прочных легированных сталей. Ввиду малого давления компрессора размеры всех колес одинаковы. Промежуточный холо­ дильник водотрубный, с ребристыми трубами и перекрестным то­ ком воздуха. Регулирование производительности агрегата обес­ печивается автоматическим изменением частоты вращения ротора приводной турбины и компрессора по импульсу от измерения рас­ хода воздуха (сопло Вентури) на всасывающем воздухопроводе.

Центробежные компрессоры имеют большие преимущества пе­ ред поршневыми: а) не требуют внутренней смазки, газ не загряз­ няется маслом, менее опасны в отношении взрыва; смазываемыми частями являются только подшипники, в связи с этим —■небольшой расход масла; б) ротор центробежной компрессорной машины вращается с большой скоростью; в) их можно непосредственно соединять с быстроходными паровыми турбинами электродвига­ телями и газовыми трубинами; г) они компактны, имеют неболь­ шую массу и простую конструкцию, рабочей сборочной единицей является ротор машины, что обеспечивает удобство обслуживания; д) воздух проходит через компрессор в одном направлении и рав­ номерно, благодаря чему в установках с центробежными комп­ рессорами нет необходимости применять ресиверы между отдель­ ными ступенями и после нагнетательной камеры; е) для установки требуется небольшое помещение машинного зала.

Центробежные компрессоры имеют и некоторые недостатки: трудно получить малую производительность при больших давле­ ниях (малая производительность требует малых оборотов, а при малых оборотах невозможно получить высокое давление), и коэф­ фициент полезного действия центробежного компрессора меньше,

на оси ординат откладывают разность давлений на выходе и на входе в компрессор. Кривая Q—р не проходт через начало коорди-

176

нат, потому что компрессор при работе вхолостую создает давле­ ние. Кривая Q—N также ие проходит через начало координат, так как при работе вхолостую компрессор потребляет некоторую мощ­ ность, расходуя ее на преодоление трения. Кривая Q — т] проходит через начало координат, поскольку при работе вхолостую компрессор не подает

к. п. д. т) увеличивается, так как давле­ ние р уменьшается незначительно. При достижении некоторого значения величи­ на р настолько быстро снижается, что несмотря на увеличение производитель­ ности, произведение Qp уменьшается. Кроме того, на величину к. п. д. оказы­ вает влияние ряд факторов, который трудно учитывать. Поэтому кривая Q—т]' при увеличении производительности воз­ растает до некоторого максимального значения г|в= г |мах и далее падает. Вели­

чина максимального к. п. д. определяет экономичность работы компрессоров.

Производительность компрессора, как и насоса или вентиля­ тора, соответствующая максимальному к. п. д., называется опти­ мальной (см. рис. 142, точка В), а соответствующий режим работы машины, который определяется величиной давления и соответст­ вующей ему - производительностью — оптимальным. Компрессор подбирается с таким расчетом, чтобы он мог работать при опти­ мальном или близком к нему режиме.

Устойчивая работа компрессора возможна лишь на ниспадаю­ щей ветви КВ кривой. На восходящей ветви АК наблюдается так называемый помпаж, т. е. неустойчивая работа, выражающаяся

врезких колебаниях давления и производительности: то компрес­ сор подает слишком много воздуха, то он прекращает подачу. Это

всвою очередь вызывает значительные колебания потребляемой мощности. Кроме того, значительно снижается к. п. д. компрессо­ ра. Помпаж сопровождается вибрациями компрессора, воздухо­ провода и осевыми толчками ротора машины. Явление помпажа сходно с явлением резонанса при колебаниях механических систем. Таким образом, работа центробежных компрессоров и насосов на восходящей ветви кривой АК не допустима. Явление помпажа может возникнуть при чрезмерном уменьшении нагрузки. Следо­ вательно, для быстрого вывода компрессора из помпажа надле­ жит немедленно прикрыть дроссельную заслонку во всасывающей трубе. В современных турбокомпрессорах применяют автоматиче­

скую противопомпажную защиту. Главным элементом в этой схе-

-ме является выпускной клапан, через который излишек сжатого воздуха сбрасывается в атмосферу.

§ 83. Мощность компрессора

Во время работы центробежного компрессора воздух нагрева­ ется в основном в результате сжатия, а также вследствие гидрав­ лических и дисковых потерь.

Таким образом, при сжатии воздуха в центробежном компрес­ соре его температура дополнительно повышается вследствие тре­ ния. Процесс сжатия в компрессорах приближается к адиабатному. Исходя из этого, удельная работа центробежного компрессора на

Формула показывает, что с увеличением степени повышения давления удельная работа, а следовательно, мощность быстро возрастают.

§ 84. Регулирование центробежных компрессорных машин

Работу установки можно регулировать изменением характери­ стик компрессора или сети. Регулирование центробежных компрес­

производительность уменьшают прикрытием нагнетательной зад­ вижки. Однако при прикрытой задвижке давление (рис. 143) на выходе из компрессора увеличивается с р\ до р2 (характеристика сети займет новое положение М—М2), и, хотя потребляемая при этом мощность уменьшается с Ni до N2, значительная часть ее расходуется на проталкивание газа через задвижку, и потери мощ­ ности тем значительнее, чем больше прикрыта задвижка. При этом способе регулирования характеристика компрессора постоянная, меняется лишь характеристика сети введением добавочного сопро­ тивления. Поэтому и кривая сети М —М2 более крутая, чем пер воначальная кривая М — М\ при открытой задвижке.

Следовательно, регулирование центробежной машины дроссе­ лированием на выходе из компрессора неэкономично;

б) дросселирование на входе в компрессор. При дросселирова­ нии задвижкой, установленной на входе в компрессор, изменяется характеристика машины (кривая на графике смещается влево), потому что соответственно разрежению на входе снижается пере-

178

пад давления. Область регулирования в этом случае сравнительно невелика, так как при значительном дросселировании возможна неустойчивая работа машины. При дросселировании на входе пол­ ный расход мощности уменьшается, но удельный расход ее на 1 кг газа увеличивается;

в) отбор воздуха. Сущность этого метода заключается в сле­ дующем. Для уменьшения подачи воздуха компрессором в на­ гнетательном трубопроводе открывается клапан, через который излишек воздуха отводится в атмосферу или через всасывающую

ров, так же как и у центробежных насосов, с изменением частоты вращения меняется характеристика, но при соблюдении закона пропорциональности к. п .д. машины остается неизменным. Про­ изводительность изменяется пропорционально частоте вращения

впервой степени, а мощность пропорциональна частоте вращения

вкубе. Поэтому регулировать производительность этим способом наиболее экономично. Это проще всего осуществляется в турбо­ компрессорах.

Г л а в а IX

РОТАЦИОННЫЕ КОМПРЕССОРЫ

§ 85. Принцип действия и производительность

Ротационный пластинчатый компрессор (рис. 144) состоит из двух главных частей: ротора 6, расположенного эксцентрично в статоре 3 так, что между ротором и статором образуется серпо­ видное пространство 2. По длине ротора сделаны радиальные про­ резы, в которые вставлены стальные пластинки 4 толщиной в 1-г- 4 мм; они могут свободно скользить в своих пазах. При враще­ нии ротора пластины под действием центробежной силы выходят

179