книги из ГПНТБ / Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций

177

АЗСД, икающего основание 5 и равновеликого площади диаграккы І-2-3-4. Подставляя в уравнение (10.20) значение -LUHd, получии

Отсюда следует, что среднее индикаторное давление есть ра­ бота компрессора в действительном процессе, отнесенная к I м3 объема, описываемого поршнем.

Величину pL находят как частное от деления площади f6 - индикаторной диаграммы I-2-3-4 (которую определяют планиметри­ рованием), на длину хода поршня S и умножением полученной ве­ личины на масштаб давления индикаторной диаграммы М (-^Гц^си ), т.е.

рь = -J- М кгс/см2 .

Общая индикаторная мощность многоступенчатого компрессора определяется как сунна индикаторных мощностей всех полостей цилиндров.

Для характеристики степени термодинамического совершенства компрессора пользуются язотермячеокдм к.н.д. компрессора

где 6 - ^ -fj- = у h A F S - весовое заполнение рабочих поло­

стей цилиндров ступени газом за один оборот коленчатого вала, кгс.

Иногда индикаторную работу сравнивают не с изотермиче­ ской, а с адиабатической работой

_ G L ad

Чад- L инд

где rja3 - адиабатический к.п.д. компрессора

178

Выражение для индикаторной мощности в этом случае примет

вид

дения стенок цилиндров и клапанных коробок, сопротивления кла­ панов, плотности поршневых колец и коммуникаций, степени повы­ шения давления и размеров компрессора.

Мощность на валу компрессора NH больше индикаторной на величину механических потерь и определяется по формуле

нее время) установочная мощность двигателя должна иметь 10-15% запаса от мощности двигателя N gg , полученной по расчету.

В заключение следует отметить, что по характеру индикатор­ ной диаграммы можно судить также и о неисправностях компрес­ сора.

§ 10.7. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

К основным характеристикам поршневых компрессоров относят­ ся следующие зависимости, построенные для постоянного числа

179

оборотов: Q= де;; л=Ae;;N=f{£) ;fju3 = f{ß) ;7д3 =Дб;.

Примеры графиков основных характеристик компрессоров пред­ ставлены на рис.10.15 и 10.16. Характеристики Q = f (6), по­ строенные на рис.10.15 для трех значений относительной вели­

чины вредного пространства, рассчитываются по следующей формуле:

1

Q = K liFSn = A0A3 K F S n = (l,O/-O,O22B) \l- а(ѣ" - 1)\к F S п ,

где 6 - степень повышения давления в ступени.

На основе анализа характеристик поршневого компрессора, приведенных на рис.10.16, можно придти к следующим выводам:

1.Коэффициент подачи л уменьшается с увеличением степени повышения давления. Это объясняется тем, что с увеличением £ уменьшаются Л0 , Лут, Лпод.

2.Для компрессора, работающего на одном и том же режиме, всегда ijU3 < tjad . Поэтому сравнение различных компрессоров должно производиться по одинаковым к.п.д. и при работе машин на одинаковых режимах по 6 .

3.При работе с малыми степенями повышения давления порш­

невые компрессоры являются неэкономичными машинами (малы rjU3

и 7аз)* Компрессор должен изменять производительность в соответст­

вии с расходом газа потребителями, поддерживая давление при этом в заданных пределах. Если двигатель позволяет легко изме­

I8I

Схема автоматического регулирования такого типа представ­ лена на рис.10.18. Если расход из баллона I в сеть уменьшается, то при данной производительности компрессора давление в нем возрастает и, передаваясь по трубе 2 к поршневому механизму 3, воздействует на поршень, который с помощью рычага прикрывает дроссельную заслонку 4. Производительность компрессора 5 умень­ шается, сравниваясь с расходом.

Регулирующее устройство может оыть настроено на требующуюся производительность изменением затяжки пружины поршневого меха­

рования отжиманием всасывающего клапана показана на рис.10.19.

Если вследствие уменьшения расхода воздуха давление в рѳсивѳрѳі

Рис.10.19. Схема регулирования производительности компрессора отжиманием всасывающих клапанов:

I - ресивер; 2 - механизм управления приводным двигателем; 3 - регулятор давления; 4 - трубопровод; 5 - регулятор

всасывания; 6 - вилка; 7 - всасывающий клапан

повысится, то сжатый воздух, отжимая клапан регулятора давле­ ния 3, пройдет по трубе 4 в регулятор всасывания 5, где начнет воздействовать на поршень. При перемещении поршня вниз соеди­ ненная с его штоком вилка 6 отжимает всасывающие клапаны и они остаются постоянно открытыми до тех пор, пока в ресивере I снова не понизится давление и поршень регулятора всасывания 5 не приведет вилку 6 в исходное положение.

182

При открытых клапанах поступающий в цилиндр воздух будет обратно выталкиваться во всасывающий трубопровод и компрессор будет работать на режиме холостого хода. Одновременно с пере­ водом компрессора на холостой ход или рабочий режим с помощью поршневого механизма 2 в соответствующее положение переводится и приводной двигатель. Давление воздуха, при котором срабаты­ вает рассматриваемая система, можно регулировать путем измене­

совпадут и индикаторная диаграмма представится линией 1-5. При этом компрессор не всасывает и не подает: оба клапана закрыты и в цилиндре происходит сжатие и расширение постоянного коли­ чества газа.

Для осуществления такого способа регулирования к вредному пространству присоединяется дополнительный объем в виде ци­ линдра с поршнем, управляемый вручную или автоматически.

183

Данный способ регулирования производительности очень эконоиичѳн и получил распространение в компрессорах большой мощности.

П р о ч и е с п о с о б ы р е г у л и р о в а н и я . Кроме рассмотренных способов регулирования производительности применяются регулирование чередованием периода стоянки и рабо­ ты компрессора (при мощности на валу до 200 квт), а также ре­ гулирование перепуском газа из полости нагнетания в полость всасывания или в атмосферу.

Все перечисленные способы регулирования могут осуществлять­ ся вручную или автоматически с помощью специальных устройств.

§ 10.8. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ

Поршневой компрессор состоит из корпуса, цилиндров с крыш­ ками, кривошипно-шатунного механизма с поршнями, клапанов, си-г стѳм смазки и охлаждения,а также вспомогательного оборудования.

Цилиндры обычно объединяются в блоки и вместе с корпусом и крышками составляют остов компрессора. Отливки остова произ­

водятся из обычного и легированного чугуна, а для транспортных компрессоров и компрессоров специального назначения выполняют­ ся иногда из алюминиевых сплавов.

В качестве материала для цилиндров на давления до 80 атм применяется чугун. При давлениях от 80 до 150 атм цилиндры изготовляются из стального литья, а для еще больших давлений применяются стальные кованые цилиндры из углеродистой и леги­ рованной стали.

Размещение всасывающих и нагнетательных клапанов осущест­ вляется в крышках цилиндров или в теле самого цилиндра. Разме­ щение клапанов в крышках предпочтительнее, так как в этом слу­ чае величина вредного пространства получается меньшей. Однако применение такого размещения клапанов не всегда возможно из-за конструктивной схемы компрессора.

Крышки цилиндров, а также клапанные крышка уплотняются специальными прокладками. В ступенях низкого давления приме­ няют паронит, фибру, медноасбестовые прокладки, а в ступенях высокого давления применяют кольца из отожженной красной меди или отожженного листового алюминия.

Поршни, применяемые в компрессорах, могут быть разделены на три следующие группы: тронковые, применяемые в компрессорах одностороннего действия; дисковые, служащие для компрессоров

184

двойного действия, и дифференциальные, используемые в много­ ступенчатых компрессорах. Тронковые поршни имеют шарнирное со­ единение с шатуном при помощи пальца, а дисковые - жестко скрепляются со штоком. Схема трѳхстулѳнчатого дифференциального

На рис.ІО.22 представлена схема устройства самодействую­ щего клапана, состоящего из седла I, закрывающего органа 2, ограничителя 3 и пружины 4. Когда усилие, создаваемое давле­ нием рц , превысит сопротивление от давления р и силы сжатия пру­ жины, клапан откроется. При соот­ ветствующем уменьшении давления/^ клапан закроется. Самодействующие клапаны автоматически поддержи­ вают в цилиндре компрессора дав­

компрессора, и поломки в них обычно бывают чаще, чем у какихлибо других деталей. К клапанам компрессора предъявляются сле­ дующие основные требования: I) герметичность в закрытом со­

185

стоянии, 2) своевременность открытия и закрытия; 3) минимальное сопротивление перетеканию газа, 4) износоустойчивость и проч­ ность, 5) взаимозаменяемость.

Чем выше число оборотов компрессора, тем труднее создать клапан, полностью отвечающий предъявляемым к нему требованиям. При достаточно сильной пружине замыкающий орган клапана садит­ ся на седло без значительного запаздывания после прихода поршня в мертвую точку. В случае слабой пружины клапан закрывается медленнее и замыкающий орган садится на седло уже под воздейст­ вием обратного потока газа с неизбежным при этом ударом. Такое запаздывание в закрытии клапана связано с потерей производи­ тельности и приводит к разрушению клапана.

С увеличением числа оборотов в целях быстродействия клапа­ на сила пружины должна возрастать. Однако усиление пружины вы­ зывает значительное дросселирование газа в клапане, влекущее к потере производительности и мощности. Поэтому улучшения ра­ боты клапана при повышении оборотов добиваются не усилением пружины, а предельным уменьшением массы (инерционности) его подвижных частей.

Клапаны компрессоров бывают тарельчатыми и пластинчатыми. Пластинчатые клапаны, в свою очередь, могут быть полосовыми и кольцевыми.

Схема тарельчатого клапана представлена на рис.10.23. Этот клапан состоит из седла I, розетки 2, сферической тарелки 4 и пружины 3. В клапане со сферической таре­ лочкой отсутствуют направляющие для движе­ ния закрывающего органа. Правильная посадка его на седло и ограничение подъема обеспе­ чивается соосностью отверстий в седле и гнезде для.пружины в розетке.

На рис.10.24 показана схема полосового клапана. Полосовой клапан состоит из ком­ плекта ячеек, расположенных в одном или не­ скольких рядах. У всех ячеек седлом клапана является общая клапанная плита I, имеющая

прорези. Пластины клапана 5, имеющие форму тонких прямоуголь­ ных полосок, обладают пружинящими свойствами. В свободном со­ стоянии они прилегают к-седлу I, но под действием перепада давлений могут выгибаться в пределах выполненных по дуге углублений в ограничителе подъема 3, и пропускать газ через