2. Теория компрессорных машин

2.1. Принцип действия и классификация компрессорных машин

Компрессоры, различные по дав­лению, производительности, сжи­маемой среде, условиям окружаю­щей среды, имеют большое разно­образие конструкций и типов. Ком­прессоры классифицируются по ря­ду характерных признаков.

По принципу действия компрес­соры подразделяются на объемные и лопастные. Под принципом дей­ствия понимают основную особен­ность процесса повышения давле­ния, зависящую от конструкции компрессора.

Объемный компрессор - это машина, в которой процесс сжатия происходит в рабочих камерах, изменяющих свой объем периоди­чески, попеременно сообщающихся с входом и выходом компрессора. Объемные машины по геометриче­ской форме рабочих органов и спо­собу изменения объема рабочих ка­мер можно разделить на поршневые и роторные компрессоры.

Поршневые компрессоры могут быть одностороннего или двухсто­роннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого тре­ния).

В поршневом компрессоре сжа­тие газа осуществляется перемещением поршня, совершающего воз­вратно-поступательное движение. Возвратно-поступательное движение рабочих органов имеют также сво­бодно-поршневые и мембранные компрессоры.

В свободно-поршневом компрессоре передача движения от двигателя к сжимаемому элементу осуществляется без механизма передачи движения. В мембранном компрессоре уменьшение объема газа осуществляется перемещением сжимающего элемента - ротора, совершающего вращательное или качательное движение.

К объемным машинам с вращающим сжимающим элементом (роторным машинам) относятся: винтовые, ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые и другие конструкции компрессорных машин.

Лопастной компрессор - машина динамического действия, в которой сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной ре­шетками лопастей. Характерной осо­бенностью лопастных машин явля­ется отсутствие пульсации развиваемого ими давления. К лопастным компрессорам относятся радиальные (центробежные), радиально-осевые (диагональные), осевые.

В центробежном компрессоре по­ток движется в основном от центра к периферии. В осевом компрессоре поток газа движется вдоль оси ро­тора.

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли про­изводства, для которых они пред­назначены (химические, энергети­ческие, общего назначения и т. д.), по роду сжимаемого газа (воздуш­ный, кислородный, хлорный, азот­ный, гелиевый и т. д.), по непосред­ственному назначению (пускового воздуха, тормозные и т. д.).

По конечному давлению разли­чают:

вакуум-компрессоры - машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже ат­мосферного или выше;

компрессоры низкого давления - от 0,15 до 1,2 МПа;

среднего давления - от 1,2 до 10 МПа,

высокого давления - от 10 до 100 МПа;

сверхвысокого давления - свыше 100 МПа.

Компрессоры называются дожи­мающими, если давление всасывае­мого газа существенно превышает атмосферное. Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объема газа, приведенно­го к нормальным условиям.

По способу отвода теплоты - с водяным и воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя - с приводом от электродвигателя,двигателя внутреннего сгорания, паровой или га­зовой турбины.

Для удобства монтажа и уменьшения габаритов компрессорной установки применяются электродви­гатели, ротор которых яв­ляется валом компрессо­ра (моноблочный прин­цип).

Расчет, конструирова­ние и эксплуатация ком­прессора ведутся с уче­том свойств газа, для сжатия которого пред­назначен данный ком­прессор.

Свойства сжимаемого газа определяют разме­ры и конструкцию глав­ных узлов и деталей ком­прессора; например, при сжатии пожароопасных газов (кис­лород, водород, углеводородные газы и др.) необходимо обеспече­ние повышенной герметичности ком­прессора и взрывобезопасности дви­гателя, систем защиты и управления. При сжатии газов, отличающихся токсичностью (оксид углерода, хлор и др.) и повышенной текучестью (гелий), главное требование - гер­метичность компрессора. При сжа­тии газов с коррозионными свойст­вами (сероводород, хлор и др.) необходимо применение специаль­ных материалов для деталей газо­вого такта компрессора.

Некоторые газы активно всту­пают в химическую реакцию с ми­неральным маслом (например, кис­лород), растворяют минеральное масло или смывают его с трущихся поверхностей узлов компрессора (например, углеводородные газы и их смеси), поэтому необходимо при­менение специальной смазки или выполнение конструкции компрессо­ра, не требующей смазки.