Устройство, классификация

Принцип действия поршневых компрессоров и насосов в основном одинаков: при возвратно – поступательном движении поршней или плунжеров происходит циклическое наполнение рабочих камер и выталкивание из них порций перекачиваемой среды. Однако характер рабочего процесса в компрессоре существенно иной, нежели в насосе. По устройству эти машины также значительно различаются. По системам охлаждения цилиндров и их смазки поршневые компрессоры родственны поршневым ДВС. Некоторые детали этих машин аналогичны.

Процесс повышения давления газа, как и в динамических компрессорах, может осуществляться последовательно в нескольких камерах многоступенчатого компрессора, прерываясь для промежуточного охлаждения.

По способу передачи движения рабочим органам поршневые компрессоры подразделяются на две группы: с механизмом дви­жения (преимущественно кривошипно-шатунным) и свободно-порш­невые. В свою очередь компрессоры первой группы можно разде­лить на обособленные и моноблочные.

Обособленный компрессор предназначен для привода от дви­гателя любого типа, соединенного непосредственно или через трансмиссию. Моноблочный компрессор с электрическим приво­дом отличается от обособленного тем, что ротор электродвига­теля служит маховиком компрессора. Для этой цели предназна­чены двигатели, в которых статор и ротор меняются местами: наиболее массивная кольцевая часть электродвигателя служит ротором, а центральная - статором. В целях удешевления производства компрессоров их выпу­скают с унифицированными базами, представляющими собой совокупность нормализованных механизмов движения, систем его смазки, а для моноблочных машин - также и привода. Моди­фикации компрессоров с одной базой, рассчитанные на различ­ные давления и объемные расходы газа на входе, имеющие оди­наковую мощность и длину хода поршней, различаются разме­рами цилиндров и числом ступеней сжатия. Унификация выгодна и для эксплуатации машин, так как упрощаются их обслуживание и ремонт. Кроме того, можно модифицировать компрессор в про­цессе эксплуатации. Такая необходимость возникает, например, когда падает давление газа на приеме компрессорной станции га­зового промысла и в связи с увеличением необходимой е прихо­дится снижать объем всасываемого газа.

Рис. 20. Поршневой компрессор:

 1 – станина; 2 – коленчатый вал; 3 – противовесы коленчатого вала; 4 – шатун;

5 – крейцкопф; 6 – направляющие крейцкопфа; 7 – цилиндр первой ступени;

8 – цилиндр второй ступени; 9 – поршень первой ступени; 10 – поршень

второй ступени; 11 – клапан всасывающий; 12 – клапан нагнетательный;

13 – сальник; 14 – промежуточный холодильник; 15 – дополнительная полость;

16 – присоединительный клапан; 17 – маховик

В поршневых компрессорах используют различные средства регулирования объемного расхода газа на входе. Одно из этих средств - искусственное увеличение «мёртвого» пространства в цилиндре. На рис. 20 видно, что в крышке цилиндра первой ступени устроена дополнительная полость, присоединя­емая к основной с помощью клапана пневматического действия.

Для перекачивания попутных нефтяных и природных газов широко применяют моноблочные компрессоры с газовым ДВС - газомотокомпрессоры. Унифицированной базой компрессора здесь служит многоцилиндровый газовый двигатель с несколькими механизмами передачи движения к поршням компрессора (компрес­сорными отводами).

Роторные компрессоры

Роторные компрессоры по устройству и действию родственны роторным насосам. Эти компрессоры имеют более высокий КПД, нежели центробежные, а в сравнении с поршневыми обладают достоинствами динамических машин: малой массой, компактностью, простотой конструкции и уравновешенностью благодаря отсутствию кривошипно – шатунного механизма, равномерностью подачи газа. Роторные компрессоры удобны в обслуживании, их легко перевести на автоматическое или дистанционное управление. Все эти качества особенно важны для использования роторных компрессоров в передвижных компрессорных станциях (лёгкое основание, ограниченное пространство, непостоянное обслуживание).

Некоторые виды роторных компрессоров могут подавать чистый газ без примесей масла, другие – газожидкостную смесь; они могут быть выполнены в виде вакуумных насосов, а также детандеров (расширителей) для систем подготовки нефтяного газа на промыслах.

По устройству роторные компрессоры подразделяются на следующие группы:

1)  одновальные – пластинчатые; жидкостнокольцевые; трохоидные; с катящимся ротором;

2) двухвальные – коловратные (типа Рутс); винтовые.

Все роторные компрессоры не имеют всасывающих клапанов, а нагнетательные клапаны устанавливаются лишь в компрессорах с катящимся ротором и в некоторых пластинчатых. Для малых машин и вакуумных насосов, а при низкой степени повышения давления и для крупных компрессоров используют воздушное охлаждение. В других случаях цилиндры охлаждают водой. Применяют также впрыскивание масла и воды в рабочую полость. При этом достигается такое охлаждение газа, что отпадает необходимость в промежуточном охладителе. Масло и вода, впрыскиваемые в рабочие камеры, выполняют также функции уплотнения и способствуют уменьшению износа трущихся рабочих органов (пластин, винтов и др.).

Пластинчатые компрессоры

Пластинчатый компрессор состоит из цилиндра, в котором вращается эксцентрично расположенный ротор с пластинами, уложенными в пазы. В отличие от шиберного насоса объём камер (ячеек), разделённых пластинами, при вращении ротора изменяется от максимального значения до минимального, вследствие чего газ сжимается постепенно с момента отсечки камеры от всасывающего канала в точке a (рис. 21) до момента, когда передняя пластина камеры достигает кромки выхлопного окна b.

Рис. 21. Схема пластинчатого компрессора и индикаторные диаграммы:

abcd – нормальная (p ₂ = p _к): abb ^’’ - линия сжатия с «недожатием» газа (p ₂ < );

abb ^’ – то же, с «пережатием» газа (p ₂ > )

После мгновенного выравнивания давление в камере сохраняется постоянным, при этом газ выталкивается в нагнетательный канал до тех пор, пока передняя пластина камеры не достигает точки, в которой ротор почти касается цилиндра (точка c). При движении камеры в области от c до d расширяется остаток газа, заключённый в «мёртвом» пространстве (в зазоре между ротором и цилиндром в его нижней части).