Глава 10. Кислородные и воздушные компрессоры

10.1. Термины и определения. Классификация

Компрессорное оборудование, применяемое для снаряжения воз­душных и кислородных баллонов, должно соответствовать требованиям норм пожарной безопасности НПБ 186-99.

Настоящие нормы распространяются на стационарные, переносные и мобильные компрессорные установки для наполнения сжатым воздухом баллонов дыхательных аппаратов для пожарных и устанавливают общие технические требования и методы испытаний.

Компрессор — машина для сжатия воздуха. Компрессорный агрегат — комарессар с аркводом:. Компрессорная установка — компрессорный агрегат с дополните­льными системами, обеспечивающими продолжительную стабильную ра­боту компрессорного агрегата и все функции гго наполнению сжатым воз­духом баллонов дыхательных аппаратов для пожарных.

Стационарная компрессорная установка — компрессорная уста­новка, смонтированная на неподвижном основании.

Мобильная компрессорная установка — компрессорная установка, смонтированная на самоходном шасси или прицепе.

Переносная компрессорная установка — компактная компрессорная установка (массой не более 120 кг), имеющая приспособления (рукоятки) лля транспортирования вручную к месту эксплуатации.

Ступень компрессора — совокупность элементов компрессора, совершающих однократное сжатие объема воздуха, определенного гео­метрическими параметрами этих элементов.

Рабочее давление — давление воздуха на выходе из компрессора. Продувка и разгрузка — процессы, обеспечивающие снижение пуль­саций воздуха в компрессоре и отделение конденсата от воздуха.

Подача компрессора — отношение объема подаваемого воздуха ко времени.

Установочное давление срабатывания предохранительного клапана — давление воздуха (21,6 или 32,5 МПа), при котором срабатывает предо­хранительный клапан.

Рабочая часть компрессорной установки — совокупность сборочных единиц, объединяющих компрессор, электродвигатель, блок осушки и очистки сжатого воздуха, контрольно-измерительные приборы, предохра­нительные устройства, предназначенная для использования в различных компрессорах.

273

Рис. 10.1. Классификация компрессорного оборудования

274

По назначению компрессоры делятся на воздушные, кислородные, 1 азотные, углекислотные и т. д.

Так как физические и химические свойства газов различны, их учи­тывают при разработке и конструировании компрессоров. Например, газо-ибразный медицинский кислород, находящийся под высоким давлением, ^:_::стро окисляет черные металлы, а при контакте с маслами дает взрыв (в замкнутом объеме) или загорание (в открытом объеме). Поэтому детали кислородных компрессоров изготовляют из специальных сталей, сплавов _згтных металлов и применяют специальные смазки, которые не взаимо­действуют с чистым кислородом.

По принципу действия компрессоры делятся на поршневые, рота-_.[онные, центробежные, осевые и др.

В пожарной технике поменяются в основном поршневые кисло-генные и воздушные компрессоры.

По числу цилиндров компрессоры делятся на одноцилиндровые, вухцилиндровые и многоцилиндровые.

По числу ступеней сжатия — на одно-, двух- и многоступенчатые.

При последовательном соединении цилиндров количество ступе--ей сжатия определяется числом одновременно работающих цилиндров.

При параллельном соединении цилиндров компрессор будет одно­ступенчатым, при этом увеличивается лишь его производительность. Число ступеней сжатия при этом не зависит от количества работающих цилиндров.

Для безопасности работы компрессора (предотвращения возможного к-оыва в результате большой температуры нагрева отдельных частей комп-гессора), наиболее рационального использования энергии и обеспечения -ггмального режима работы наиболее эффективными являются двух- и многоступенчатые компрессоры (до семи ступеней) с давлением нагнета­ния более 50 МПа (500 кгс/см²). После каждой ступени сжатия газ охлаж-1_;тся в специальном холодильнике до температуры сжатия.

Существует деление компрессоров также по следующим признакам:

по частоте вращения вала — тихоходные (до 100 об/мин) и быстро-~-:ые (более 100 об/мин);

по способу охлаждения — водяные и воздушные;

по способу установки (базе) — стационарные и передвижные.

В состав компрессорной установки должны входить:

рабочая часть компрессорной установки;

шланг высокого давления для зарядки баллонов;

запасные части и принадлежности (ЗИП);

эксплуатационные документы (руководство по эксплуатации, паспорт).

В рабочую часть компрессорной установки должны входить:

компрессор;

приводной мотор (двигатель);

комплект фильтров;

блок осушки и очистки воздуха от вредных примесей;

275

блок управления и контроля; подсоединительные трубопроводы.

Характеристики воздуха, подаваемого компрессорной установкой в баллоны дыхательных аппаратов, должны соответствовать значениям.

приведенным в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Степень сжатия (Е) показывает отношение развиваемого давления компрессором (Р_р) к начальному давлению в транспортном баллоне (Р₅) и определяется по формуле:

еА ■ (ЮЛ)

"б

где Р_р — рабочее давление, развиваемое компрессором в момент окончания

дожатия, МПа (кгс/см²);~"

Р₆ - давление в транспортном баллоне в момент окончания дожатия ком­прессором, МПа (кгс/см²).

Степень сжатия показывает максимально возможное повышенж давления в наполняемых баллончиках по сравнению с давлением в транс­портном баллоне.

Помимо этого, кислородные компрессоры могу служить в качестве дожимающих при зарядке воздушных баллонов в случае, если воздушный компрессор не обеспечивает требуемое рабочее давление.

10.2. Кислородные компрессоры 10.2.1. Устройство и принцип действия

Для заполнения кислородных малолитражных баллончиков, в настоянкг время, применяются кислородные дожимающие компрессора КДК-10.

Компрессор КДК-10 (рис. 10.2, 10.3) выполнен в виде, моноблокад состоящего из блока сжатия, рамы и кожуха, а также кислородных кот муникаций (трубопроводов), соединяющих пневмосистемы блока сжал с системой управления.

На раме 1 (рис. 10.2) установлены и закреплены болтами электрв двигатель 2, бак 12 блока охлаждения и механизм движения 7.

Рама 1 представляет собой сварную несущую конструкцию из шве ллеров, в нижнюю часть которой устанавливаются при подготовке кем прессора к работе виброгасящие регулируемые по высоте опоры 14. QB

276

Таблица 10.2 Основные технические характеристики компрессора КДК-10

тема охлаждения компрессора включает блок охлаждения, рубашку ох­лаждения цилиндра и трубопроводы. Блок охлаждения предназначен для Г'хлаждения кислорода после сжатия его в цилиндрах I и II ступени. Он представляет собой герметичный бак 12, в котором размещены два тепло-гоменника 6 и насос 3, закрепленный на крышке бака. Теплообменники омываются водой при ее циркуляции, вызванной работой насоса.

Трубки 6 (рис. 10.3) присоединяются к цилиндрам, крышке бака и индикатору охлаждения, натягом на штуцера системы охлаждения.

Кислородные межступенчатые коммуникации блока сжатия вклю­чают трубопроводы 2, 3, 5, клапаны 7, 8, предохранительное устройство ; с влагоотделителем.

По принципу действия компрессор относится к типу поршневых дожимающих многоступенчатых компрессоров.

Рис. 10.2. Блок сжатия КДК-10:

1 — рама; 2 — электродвигатель тип 4АМХ901.4УЗ; 3 — насос; 4 — электродвига­тель тип АИР50В2 №3; 5 — бачок; 6 — змеевик; 7 — механизм движения; 8 — смазкоуказатель; 9 — пробка; 10 — болт; 11 — ремень; 12 — бак; 13 — болт

заземления; 14-опора

²

Рис. 10.3. Блок сжатия КДК-10 (вид сверху):

1 — устройство предохранительное; 2, 3, 5 — трубопроводы; 4 — холодильник;

6 —трубки технические поливинилхлоридные; 7 — клапан нагнетательный;

8 — клапан всасывающий; 9 — трубопровод; 10 —"у^{казатель}

Наполнение баллонов осуществляется за два приема: перепуск из транспортного баллона через компрессор в малолитражный баллон и дожг-тие до заданного рабочего давления в блоке сжатия компрессора.

Перепуск кислорода (рис. 10.4) из транспортных баллонов в напол­няемые малолитражные рабочие баллоны производится при открыты] вентилях баллонов АК1, АК2 и открытых вентилях блока управления ВН ВН2, ВНЗ. Давление перепуска измеряется манометрами МН1, МН2_ МНЗ, которые после выравнивания давления в баллонах АК1 и АК2 пока­жут одно и тоже значение (в пределах их погрешности).

Сжатие кислорода в баллонах АК2 до заданного рабочего давленш производится путем закрытия вентиля перепуска ВН2 и включения мета низма движения А1. Кислород от вентиля ВН1 через клапан К1 постушя в цилиндр I ступени механизма движения А1, где сжимается шгунжери до определенного давления и выталкивается через клапан К2 в змеем теплообменника ATI. Клапан К1 при этом герметично закрыт.

Охлажденный кислород по трубопроводу через клапан КЗ постучи в цилиндр II ступени механизма сжатия А1, где происходит вторита сжатие его плунжером и выталкивание через клапан К4 во второй змееш теплообменника АТ2.

Охлажденный кислород после II ступени сжатия через влагоотиг-" тель ВД1, обратный клапан КО1 и вентиль нагнетания ВНЗ поступай баллоны АК2.

Контроль давления всасывания (в транспортном баллоне), посаи ступени сжатия и нагнетания (после II ступени и в баллонах АК2) ocyiaa вляется соответственно манометрами МН1, МН2 и МНЗ.

Кроме того, электроконтактный манометр МНЗ обеспечивает

278

Рис. 10.4. Гидропневмокинематическая схема компрессора КДК-10:

АК1 — транспортный баллон; АК2 — двухлитровые баллоны; Ф1 — фильтр;

АТ1 и АТ2 — змеевики; Б1 — бак; А1 — механизм движения; ВН1 — вентиль

Егасывания; ВН2 — вентиль перепуска; ВНЗ — вентиль нагнетания; ВН4 — вентиль

сброса; И1 — индикатор; МН1 и МН2 — манометры МТП-3; МНЗ — манометр ЭКМ-

2У; К1 и КЗ — клапаны всасывающие; К2 и К4 — клапаны В1-7-6; КО1 — клапан гсратный; КП1 — клапан предохранительный; ВД1 — влагоотделитель; Н1 — насос; '.'2 — электродвигатель тип 4AMX90L4Y3; М1 — электродвигатель тип АИР50В2 №3

ключение механизма движения компрессора при достижении рабочего ;азления в баллонах АК2, которое устанавливается по шкале манометра сигнальной стрелкой верхнего предела.

С целью повышения показателей надежности, удобства и безопас­ности при эксплуатации и обслуживании в пневмосистеме компрессора "редусмотрены следующие устройства:

клапан предохранительный КШ — для ограничения давления в системе компрессора и наполняемых баллонов;

клапан обратный КО 1 — для предотвращения утечки кислорода из гплонов AK2 при понижении давления в системе компрессора;

влагоотделитель ВД1 — для отбора влаги из кислорода с последую­щем удалением ее из системы с помощью вентиля;

вентиль сброса ВН4 — для удаления кислорода (сброса давления) -:; участке системы между вентилем ВНЗ и вентилями баллонов АК2, при замене последних. При этом вентиля баллонов АК2 и вентиль ВНЗ должны 'ь:ть закрыты.

Охлаждение компрессора осуществляется водой, подаваемой из бака :-одильника Б1 насосом HI последовательно в рубашки цилиндров II и I ступеней. Автономный электродвигатель Ml обеспечивает работу насоса HI при выключенном механизме движения А1. Контроль циркуляции охлаждающей жидкости осуществляется индикатором И1. Охлаждение : «2ТОГО кислорода достигается пропуском его через змеевики ATI, AT2, -: груженные в бак с водой холодильника Б1.

Возвратно-поступательное движение плунжеров в механизме движе-

279

ния А1 обеспечивается вращением эксцентрикового вала, приводимого в движение от электродвигателя М2 посредством клиноременной передачи.

10.2.3. Эксплуатация кислородных компрессоров

Эксплуатация кислородных компрессоров включает в себя: подготовку компрессора к работе;

работу на компрессоре по заполнению малолитражных баллончиков: обслуживание компрессора после работы.

Подготовка компрессоров к работе

Компрессор перед работой должен быть исправным: на неисправном компрессоре работать не разрешается, так как, кроме малой производитель­ности, работа на нем сопряжена с опасностью для жизни работающего.

Подготовка компрессора к работе включает в себя:

внешний осмотр компрессора;

проверку наличия смазки;

проверку герметичности соединений компрессора;

проверку правильности вращения вала электродвигателя;

продувку системы компрессора;

проверку производительности компрессора;

проверку работы предохранительного клапана.

Внешний осмотр компрессора. Перед началом работы компрессор тща­тельно осматривается, проверяется правильность и надежность соединения всех его частей и чистота штуцеров. Обнаруженные неисправности и загряз­нения устраняются. Загрязненные детали промываются в горячей bcit неотмываемую грязь удаляют чистой тканью.

Для чистки загрязнения на рабочих поверхностях деталей не реко­мендуется применять режущие инструменты. Очищенные и промытые де­тали обезжиривают в двух-трех ваннах этилового спирта-ректификап ацетона или авиационного бензина («Галоша»). Обезжиренные детали тщательно просушиваются и обдаются струей сжатого кислорода. Промывка и обезжиривание производятся в сосудах из металла, стекла или фарфора. Следить, чтобы на стенках ванн не было коррозии и загрязнении.

Проверка наличия смазки. При отсутствии смазки у плунжера компрессора может произойти взрыв цилиндровой группы, поэтому про верка наличия смазки является обязательным условием безопасной р боты на компрессоре.

Для смазки цилиндровой группы компрессора применяются сле­дующие виды смазок: химически чистый глицерин, водоглицеринова смесь с добавлением химического реактива «Трилон-Б» или кремний-органическая жидкость №5.

Допускается применение других смазок, указанных в инструкции заводов-изготовителей. Смазка производится согласно карты смазки.

Для предотвращения образования и выпадания труднорастворимы

280

осадков из водоглицериновой смеси в коммуникациях смазкоохлаждающей системы компрессора, вредно влияющих на его работу, рекомендуется в водоглицериновую смесь добавлять химический реактив «Трилон-Б» из расчета 0,17 г/литр.

Перед работой уровень смазки проверяется измерителем уровня и при необходимости добавляется необходимое количество.

Проверка герметичности соединений компрессора. Чем лучше герме­тичность компрессора, тем выше его производительность и тем безопаснее работа на нем. Проверку герметичности узлов компрессора, находящихся под высоким давлением кислорода, производят тлеющим фитилем, поднося его к проверяемому месту, или мыльной пеной, наносимой на проверяемые места. Вспыхивание фитиля пламенем или появление пузырьков на мыльной пене свидетельствует о негерметичности соединений.

Проверка правильности вращения вала электродвигателя. Провернуть вал компрессора вручную на 360° (вращая маховик, шкив), чтобы убедиться, нет ли ограничения его вращению. Кратковременно включить в работу комп­рессор и проверить, нет ли стука или каких-либо отклонений от его нор­мальной работы. Проверить правильность направления вращения вала комп­рессора, которое должно соответствовать направлению стрелки. В случае (неправильного направления вращения вала необходимо поменять местами два провода кабеля в месте подключения в сеть трехфазного тока.

Продувка системы компрессора. Продувка коммуникаций компрессора ~ поизводится с целью удаления из нее влаги и посторонних мелких частиц.

Проверка производительности компрессора и работы предохранителъ-

1-уго клапана. Гарантией достаточной производительности компрессора является плотная посадка всасывающих и нагнетательных клапанов на :зои седла и исправность вентиля перепуска. Для проверки герметичности всасывающих и нагнетательных кла-~знов необходимо убедиться в правильности их установки. Они устанав­ливаются таким образом, чтобы клапаны были направлены к всасываю-пей стороне. Проверку герметичности клапанов производят в порядке, :-ределяемом инструкцией по эксплуатации на данный компрессор. Обслуживание компрессоров после работы

В процессе эксплуатации кислородных компрессоров периодически тговерять:

прочность крепления основных узлов компрессора к опорной плите tziarra управления, электродвигателя, бачка для смазки и др.);

герметичность всех резьбовых и паяных соединений, при поврежде-еки в местах пайки дефектные места припаивают серебряным припоем ПСР-45 (при утечке или ослаблении необходимо подтянуть детали, герме-: дующие резьбовые соединения);

отсутствие протекания смазки через сальниковые уплотнения, уп-иг-нение вала компрессора, прокладки крышек подшипников.Если обна­ружена течь, необходимо установить ее причину и устранить;

281

периодически производить замену смазки в компрессоре;

водоглицериновая смесь меняется по мере ее загрязнения;

чистоту фильтров, стоящих на входных штуцерах компрессора, д.: этой цели они промываются и обезжириваются;

герметичность цилиндровой группы, при необходимости произвести замену кожаных уплотнений;

утечку кислорода через всасывающие и нагнетательные клапаны, при ее повышении более допустимой клапаны разбираются, прочищаются, при необходимости протираются, после чего проверяется герметичность. При невозможности устранения неисправностей клапаны заменяются на новые:

ежеквартально — состояние деталей цилиндровой группы, для этой цели произвести их промывку до полного удаления грязи, промытые дет: просушить. Каналы цилиндров и клапаны продуть кислородом. Штуцер: по которым поступает смазка в цилиндр, прочистить проволочкой, очистить от накипи глицерина каналы в цилиндре;

своевременность проведения периодической проверки манометров.

Компрессоры необходимо содержать в чистоте и исправном состоянии.

Ремонтный цикл компрессоров составляет 6 лет.

В течение ремонтного цикла осуществляется три текущих ремонта (ТР), два средних (СР) и один капитальный (КР) по схеме: ТР-СР-ТР-СР-ТР-КР.

Межремонтный период компрессоров составляет 12 месяцев. I течение межремонтного периода осуществляется три профилактических осмотра (ПО), два технических обслуживания (ГО) и один ремонт (ТР. СР, КР) в последовательности: ТР-ПО-ТО-ПО-ТО-ПО-СР.

Профилактический осмотр или техническое обслуживание осущест­вляется через каждые 20 ч работы компрессора, но не реже одного ПО или ТО в два месяца.

Перечень работ по обслуживанию и ремонту компрессоров по неис­правностям или отказам их отдельных узлов производится в технологичес­ких картах инструкций по эксплуатации заводов-изготовителей.

На каждый компрессор заводится соответствующая документация (журнал учета работы, учета наполнения баллонов медицинским кисло­родом и др.).

10.3. Воздушные компрессоры

Воздушные компрессоры предназначены для заполнения баллонов дьиа-тельных аппаратов чистым сжатым воздухом без примесей воды и масла. Особо распространение в последнее время получили компрессорные установки с давле­нием на выходе не менее 29,4 МПа.

Компрессорные установки подразделяются на переносные и стационарные Рассмотрим основные технические характеристики некоторых моделей ком­прессорного оборудования высокого давления.

282

10.3.1. Компрессоры высокого давления «Bauer»

Компрессорные установки высокого давления Utilus II, Capitano II, Mariner II предназначены для сжатия воздуха для дыхания. Макси­мально допустимое рабочее давление (отрегулированное давление на пре­дохранительном клапане конечного давления) составляет 225/330 бар.

Компрессорная установка состоит из следующих основных частей:

компрессорный блок;

приводной двигатель;

фильтрующий узел;

наполнительное устройство;

основная рама;

устройство аварийного слива конденсата;

электрическая система контроля.

Установки выпускаются с различными вариантами рамы и двига­теля. Стандартные модели с электрическим или бензиновым двигателем Utilus II, Capitano II оборудованы портативной или по выбору защитной j рамой. Все модели с дизельным двигателем и Mariner II выпускаются с защитной рамой.

Технические характеристики компрессоров высокого давления при­ведены в табл. 10.3, 10.4 и 10.5.

283

Таблица 10.3

Рис.10.5. Общая пневмосхема компрессорной установки: 1—входной фильтр; 2, 3, 4 — цилиндры 1, 2, 3-ей ступени соответственно; 5 — охладитель 1-ой ступени: 'б — охладитель 2-ой ступени; 7 — конечный охладитель; 8, 9, 10 — предохрани­тельные клапаны 1, 2, 3-ей ступени соответственно; 11 — промежуточный сепара­тор 2-ой ступени; 12 — фильтрующая система; 13 — фильтр тонкой очистки; 14 — краны ручного слива конденсата; 15 — клапан поддержания давления; 16 — наполнительный шланг; 17 — наполнительный штуцер; 18 — манометр рабочего давления; 19 — переходное устройство 200/300 бар; 20 — предохраните­льный клапан 225 бар

10.3.2. Компрессоры высокого давления фирмы «Leonardt & Wagner»

Компрессоры поставляются либо в исполнении на салазках с запра­вочным шлангом, манометром и переходником для баллона, либо в испол­нении внутри жесткой ударопрочной рамы.

Технические характеристики переносных компрессоров приведен*;

в табл. 10.6.

Таблица ''. i

Технические характеристики стационарных компрессоров npi дены в табл. 10.7.

284

Таблица 10.7 Стационарные компрессоры L&W

» 10.3.3. Компрессоры высокого давления фирмы CompAir Reavell Ltd Разработанные устройства компрессоров дыхательного воздуха тзечают высоким стандартам к вдыхаемому воздуху.

Компактные устройства с полным шумоподавлением сконструи­рованы таким образом, что они занимают минимальную площадь, и имеют I доступ через стандартные дверные отверстия.

Таблица 10.8

» 10.3.4. Особенности эксплуатации воздушных компрессоров

Для поддержания компрессора в постоянной готовности к работе -1 обходимо:

своевременно устранять все неполадки, обнаруженные при смотрах г зо время работы;

содержать в чистоте рабочее место и сам компрессор;

(своевременно производить смену масла в компрессоре и пополнять _: :ндолом колпачковые масленки, установленные на водяном насосе. При работе компрессора влага, содержащаяся в воздухе, конден-.: гуется и через зазоры в стыках колец и по стенкам цилиндра П-ой ступени попадает в картер компрессора. Это явление свойственно всем .^рессорам поршневого типа. Кроме того, водяные пары, оставшиеся р полости картера после работы компрессора, конденсируясь, осаждают­ся на поверхностях деталей движения (коленчатый вал, шатун, подшип-вкк). а также на нижней части цилиндра П-ой ступени и могут вызвать ■в них точечную коррозию.

285

Поэтому смену масла производить не реже, чем через каждые 6 часов работы и обязателен контроль уровня через каждые 3 часа работы.

Перед началом работы открыть вентили продувания на щите мано­метров и на водомаслоотделителе и повернуть коленчатый вал вручную на 3-5 оборотов для удаления конденсата из системы компрессора.

Зарядка баллонов воздушных аппаратов воздухом может произво­диться на наполнительных пунктах непосредственно от компрессоров (при наличии компрессоров, оборудованных соответствующими фильтрами и осушителями), а также от транспортных баллонов с использованием дожи­мающих компрессоров.

Если воздушные компрессоры не обеспечивают создание требуе­мого рабочего давления для зарядки воздушных баллонов аппаратов, зарядка осуществляется в следующем порядке:

воздушным компрессором через фильтры-осушители наполняют транспортные баллоны до давления 15 МПа (150 кгс/см²);

с помощью дожимающего компрессора воздух перекачивается в баллоны воздушных аппаратов до давления 20 МПа (200 кгс/см²). ■

Категорически запрещается наполнять баллоны воздушных аппа­ратов неочищенным техническим воздухом.

При получении транспортных баллонов со сжатым воздухом от пред­приятий, качество воздуха удостоверяется паспортом или другим доку­ментом, организацией (предприятием), производящей зарядку.

Контрольные вопросы к главе 10: 1.Классификация компрессорного оборудования.

2.Назначение, устройство и правила работы с кислородными компрес­сорами.

3. Назначение, устройство и правила работы с воздушными компрессорами.

286