Поршневой компрессор

 Компрессоры для технологических газов: водородный, азотный компрессор и другие

Базовое устройство поршневого компрессорного агрегата составляют: цилиндр,  поршень, всасывающий и нагнетательный клапан. В основных типах поршневиков присутствует также кривошипно-шатунный механизм для сообщения поступательного движения поршню. Поршневые компрессоры делают с одним, двумя или несколькими цилиндрами, с различным способом расположения цилиндров, с одноступенчатым или многоступенчатым сжатием.

В зависимости от вида сжимаемого газа, например: водородный компрессор, оборудование, предназначенного для работы со сложным текучим газом.

В конструкцию водородного компрессора, или точнее, компрессорной установки, как правило, входят газоохладители (Н2 обладает высокой теплоемкостью) и специальные системы охлаждения, автоматическая система управления и, конечно, защиты. К основным рабочим узлам относятся электродвигатель, база и цилиндры. Водородный компрессор должен иметь уплотнения поршней и штоков, ввиду повышенной текучести водорода. Большое внимание в работе водородных компрессоров уделяется обеспечению герметичности, поскольку водород легковоспламеняющийся газ и даже небольшая его концентрация в помещении может создать взрывоопасную среду. Кроме этой разновидности есть и другие поршневые компрессоры – они отличаются конструктивно, но прежде всего, типом сжимаемой среды.

Special hydrogen compressor

Компрессоры, работающие со специальными газами – это азотные компрессоры. Азотный компрессор широко применяется в составе передвижных азотных станций, следовательно, должен иметь компактные размеры, небольшой вес, мобильность и готовность применения в самом широком диапазоне температур. Мобильные азотные компрессорные установки могут предназначаться для работы в условиях повышенной температуры и влажности (тропическое исполнение) и в сложных условиях вечной мерзлоты (северное исполнение). Приводом для компрессорных станций служат дизельные двигатели от известных марок: Cummins, Caterpillar и другие. В качестве дополнительного оборудования на станции можно устанавливать систему подогрева топлива, жидкостными подогревателями, возможность электронного контроля расхода топливного ресурса, GPS и некоторыми другими. Все эти дополнительные возможности сделали эксплуатацию азотных компрессорных станций гораздо удобнее и проще, оптимизировав многие процессы их обслуживания.

Process mix gases compressor

Cистема объемного действия используется в работе кроме поршневых компрессоров также в таких компрессорах, как  мембранные компрессоры (называемые также диафрагменными из-за использования диафрагм),  и их иcпользуют для компремирования в особо технологических процессах сухих, особо чистых газов, например  водород, азот, диметилэфир и подобные полимеризующиеся и сложные газы.  Компрессоры мембранного типа также применяются, когда  сжимаются участвуют ядовитые, коррозионно-агрессивные, легковоспламеняющиеся и другие опасные газы. Техническое  решение работы мембранного компрессора обеспечивает абсолютное изолирование сжимаемого газа от окружающей среды и исключает  засорения его капельками масла или воды, твердыми частичками, механическими примесями трения металлическами частями. Именно в таких случаях тогда предпочтительней, если на подаче компрессора необходимо получить газ высокой степени чистоты.

Принцип работы поршневого компрессора:  1. когда поршень опускается, то в цилиндре появляется пространство,  в результате появления дельта Р срабатывает впускной клапан, сквозь который воздух всасывается в камеру сжатия;  2. затем, когда поршень проходит точку поворота, соответствующую наибольшему объему камеры сжатия, впускной клапан закрывается, и давление воздуха начинает возрастать;  3. по мере сокращения объема камеры сжатия давление воздуха увеличивается;  4. когда давление в камере достигает заданных параметров, открывается нагнетательный клапан, и сжатый воздух покидает камеру сжатия.

Одно из преимуществ поршневого компрессора обусловлено его возвратно-поступательным действием. Сжатие можно осуществлять с одной или по обе стороны поршня. Если сжатие выполняется только одной из сторон поршня, оно называется процессом однократного действия. Если используются обе стороны поршня, сжатие называется процессом двукратного действия. Для обеспечения наибольшего коэффициента полезного действия при сжатии между скользящим поршнем и неподвижным цилиндром требуется эффективное уплотнение. Несмотря на то, что безмасляные поршневые компрессоры имеются в продаже, гораздо чаще можно встретить смазываемые (маслонаполненные) агрегаты. Подача смазочного материала в цилиндр уменьшает износ поршня и стенок цилиндра, но сопровождается нежелательным явлением подмешивания и переноса масла потоком сжатого воздуха. Таким образом, если компрессор используется в процессе, не допускающем наличия в воздухе смазочных материалов, то на линии подачи сжатого воздуха приходится устанавливать сепаратор для удаления масла из воздушного потока.  Обычно сепараторы-маслоотделители классифицируются по размерам и выбираются, исходя из назначения используемого воздуха. Этим и определяется степень очистки от масла и производительность сепаратора. Например, если воздух имеет пищевое или фармацевтическое назначение, то для соблюдения нормативов по охране здоровья может потребоваться дополнительный мембранный фильтр.

Компрессор6 его устройство (рис.1) – поршневой и двухступенчатый, трехцилиндровый с воздушным охлаждением, оборудованный  переходом на холостой ход. Корпус является литым, чугунным с четырьмя лапами для крепления. Передняя часть корпуса прикрыта снимающейся крышкой, в которой установлены один из подшипников коленчатого вала и резиновая манжета. По сторонам в корпусе имеются два отверстия для доступа к деталям внутри самого корпуса. К корпусу на шпильках крепятся три чугунных цилиндра с ребрами (для увелечения поверхности охлаждения), расположенные в одной вертикальной плоскости под углом 60 градусов друг к другу. Боковые цилиндры являются цилиндрами низкого давления, средний – высокого давления. Коленчатый вал – стальной штампованный или литой чугунный из высокопрочного чугуна ВЧ-60 ГОСТ 7293-85, с двумя балансирами, вращается на двух шариковых подшибниках №318, имеет систему каналов для прохода смазки. Для улучшения динамических качеств компрессора на основные балансиры коленчатого вала установлены два съемных дополнительных балансира, каждый из которых закреплен двумя винтами. Винты зашплинтованы. В торец коленчатого вала запрессована втулка с квадратным отверстием для маслянного насоса.

Дожимной компрессор, или бустер (по англ. booster от boost — повышение давление, напряжение) —  устройство для увеличения силы или давления.
Бустерные компрессоры применяются в технологических процессах, где требуется сжатие различных газов, в том числе агрессивных, ядовитых, взрывоопасных, инертных и токсичных.
Данные компрессорные агрегаты используются, например, в нефтяной промышленности для создания избыточного давления в нефтяных скважинах, или на нефтеперерабатывающих заводов. Бусторные компрессоры широко используются в технологических процессах химической промышленности.  Широкий диапазон индустриальных воздушных систем на заводах, способны потреблять большое количество воздуха и других газов с разным давлением. Специальному оборудованию и агрегатам на заводах нужен воздух, как с отсутствием масла так и с ним, высокого давления.  Экономичным способом обеспечения воздухом высокого давления является использование поршневых бустерных компрессоров, разработанные нашей компанией.
Воздушный бустерный компрессор, используя воздух завода, повышает его до требуемого давления.

Необходимо обратить внимание, что тип привода компрессора  не влияет на его «сухое» или «маслозаполненное» исполнение, более корректно указывать: не «сухой» и «мокрый», а «со смазываемой цилиндропоршневой группой» и «несмазываемой цилиндропоршневой группой» (говорят также «смазываемый» и «несмазываемый», подразумевая под этим именно смазку цилиндропоршневой группы).

Поршневые компрессоры с несмазываемыми цилиндрами и уплотнениями штока относительно давно считаются рядовым явлением. По вопросу  стоимости, насколько он дешевле или дороже;  «сухое исполнение» цилиндров  мало влияет на себестоимость компрессора, а цена будет напрямую зависеть от других критериев.  Почему, объясняю: конструктивно «несмазываемый» компрессор отличается от «смазываемого» только конструкцией поршня в комплекте с поршневыми и несущими кольцами и уплотнения штока в комплекте с уплотняющими кольцами. Возможность работы без смазки цилиндров обеспечивается тем, что несущие кольца, т.е. те, на которых «лежит» поршень и поршневые кольца, т.е. те, которые обеспечивают уплотнение зазора между цилиндром и поршнем, изготавливаются из композитных полимерных материалов, которые образуют с цилиндром низкофрикционную пару — по русски — хорошо скользят по цилиндру и мало изнашиваются при этом. Самый простой и популярный материал — Ф4К20 (тефлон с графитовым наполнителем).
При рабочих давлениях до 100 кгс/см2 сделать компрессор несмазываемым —  не составляет технических проблем.

051214У120G155/250115У155G300/201015у110G0