Контактная информация:

тел/ф. +7 495 - 2210696.

+7 495- 7758378.

Главная :: О ВОЗДУХОДУВНЫХ МАШИНАХ :: ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ И СХЕМЫ ВИНТОВЫХ  КОМПРЕССОРНЫХ  МАШИН

ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ И СХЕМЫ ВИНТОВЫХ  КОМПРЕССОРНЫХ  МАШИН.

Компрессорные машины по принципу преобразования энергии можно разделить на газодинамические и объемные. Объемные машины, к которым отно­сятся винтовые компрессоры, обладают общими характерными свойствами, основ­ными из которых являются следующие [1, 4, 8]:
прямопропорциональная зависимость между теоретической объемной произво­дительностью и скоростью движения рабочего органа, в частности частотой вра­щения ротора;
независимое друг от друга изменение основных параметров машины — давле­ния и производительности.

Рис. 1.1. Области применения компрессоров: x—x—x — поршневых;       0—0—0 — центробежных;      О—О—О-вин­товых;  Д-Д-Д - осевых;   •-•-• - воздуходувок Руста; Т—Т-Т —
пластинчатых
Винтовые компрессоры имеют ряд существенных преимуществ перед другими типами компрессорных машин.
По сравнению с поршневыми: высокая надежность и долго-» вечность в связи с отсутствием клапанов и деталей, совершающих возвратно-по­ступательное движение; равномерность подачи газа, что исключает необходимость в газосборниках большой емкости; значительно меньшая удельная металлоемкость и габариты установки; полная уравновешенность роторов и, как следствие, отсут­ствие необходимости  в тяжелых фундаментах.
По сравнению с центробежными: отсутствие помпажных вон; незначительное изменение производительности и к. п. д. машины в широ­ких пределах изменения степени повышения давления; надежность работы на запы­ленных конденсирующихся и полимеризующихся газах без ухудшения характери­стики компрессора; возможность сжатия газов с большим содержанием жидкой фазы.
По сравнению с  пластинчатыми: высокая надежность в связи отсутствием деталей, имеющих трущиеся поверхности; более высокие значения б к. п. д. в широком диапазоне изменения параметров компрессора; более широкая область применения по давлению и производительности.
Кроме перечисленных важными преимуществами винтовых машин по сравне­нию с другими типами являются простота конструкции и высокая технологичность. отмеченные преимущества определили широкое применение винтовых машин в раз­личных отраслях промышленности. Являясь сравнительно молодой и развиваю­щейся отраслью, винтовое компрессоростроение имеет еще значительные неисполь­зованные резервы. Однако уже сейчас технический уровень винтовых компрессоров позволяет им успешно конкурировать с компрессорами других типов в довольно оольшой области параметров.
На рис. 1.1 показаны области применения различных типов компрессоров [7]. основным критерием при выборе того или иного типа компрессора должен служить технико-экономический  анализ,  учитывающий  конкретные условия  работы уста-
1. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Различают два типа винтовых компрессоров.
1. Компрессоры сухого сжатия, которые сжимают и подают газ, незагрязнен­ный маслом. Аналогичную конструкцию имеют компрессоры с внутренним охлажде­нием газа легкоиспаряющейся жидкостью, например водой.

Рис. 1.2. Винтовой  компрессор  сухого    сжатия.
2. Маслозаполненные компрессоры, в полость сжатия которых подается в боль­ших количествах масло. Масло охлаждает сжимаемый газ .и уплотняет зазоры между рабочими органами компрессора.
Конструкция винтового компрессора сухого сжатия показана на рис. 1.2. Ве­дущий ротор 2 и ведомый 5 расположены в корпусе У, который имеет водяную ру­башку охлаждения 7. Роторы компрессора вращаются в опорных 3 и опорно-упор­ных 6 подшипниках скольжения и имеют шестерни связи 4, благодаря которым исключается взаимное касание роторов во время»работы. Для предотвращения внеш­них утечек применяются уплотнения 8. Роторы компрессора являются его основными рабочими органами, в винтовой части которых осуществляется сжатие газа. Веду­щий ротор имеет выпуклые зубья, а ведомый — вогнутые. Привод компрессора

осуществляется обычно через ведущий ротор. На торцах винтовой части роторов, а также на наружном диаметре предусмотрены дополнительные усики (рис. 1.3, а),
Рис. 1.3. Уплотнительные  усики   винтов
выполненные за одно целое с роторами или зачеканенные в профрезерованные уз­кие канавки (рис. 1.3, б). Роторы компрессоров сухого сжатия обычно выполняются


полыми, в них подается охлаждающее масло. Конструктивно роторы могут быть выполнены за одно целое с вин­товой частью из одной поковки или насадными, когда материалы винтовой части и вала различные. Способы при­соединения хвостовиков показаны на рис. 1.4. Роторы обычно изготовляют­ся из сталей различных марок. Кор­пус винтового компрессора изготов­ляют чаще всего из чугунного литья. Машины сухого сжатия с диаметром роторов до 250 мм обычно имеют один вертикальный разъем корпуса на сто­роне всасывания*. У крупных машин сухого сжатия корпус компрессора имеет, кроме того, горизонтальный разъем в плоскости, проходящей че­рез оси роторов.
Корпуса маслозаполненных ком­прессоров часто выполняют с двумявертикальными разъемами — на сторо­не нагнетания и на стороне всасыва-.иия. Наличие двух вертикальныхразъемов упрощает технологию изго­товления корпуса, что важно при се­рийном производстве. В отечественныххолодильных маслозаполненных ком­прессорах с целью унификации кор­пусов торцевую часть окна нагнетания

Рис.1.4.Способы Соединения составных  роторов.

Выполняют в проставках 1,ко торые крепятся     болтами         к корпусу  (рис. 1.5).   При  этом  цилиндрическая часть окна нагнетания выполняется в золотниковом регуляторе производительности 2. Корпуса сухих  машин   имеют  водяную  рубашку.   Корпуса   неохлаждаемых машин, как сухих, так и маслозаполненных, имеют оребренную поверхность.

служат не только для придания корпусу необходимой жесткости, но и улучшают окружающую среду. Важное значение при разработке винтового ком-теплоотводв зазоров как между роторами компрессора, так и между рото-зазоры должны быть минимальными, но при этом обеспечивать работу компрессора. Зазор между рабочими органами компрессора сухого сжатия обычно составляет примерно 0,1% наружного диаметра роторов. Для маслозаполненых компрессоров зазор принимают обычно в два раза меньшим. в винтовых компрессорах сухого сжатия, работающих на высоких окружных стях применяются опорные и упорные подшипники скольжения. В маслоза-нных компрессорах, для которых характерны сравнительно невысокие окруж- скорости обычно применяют подшипники качения. Радиальные нагрузки  все принимаются  роликовыми подшипниками, установленными в камерах всасывания в  нагнетания.   Осевые   нагрузки — радиально-упорными   шариковыми   подшип-
никами  маслозаполненных холодильных компрессорах, у которых перепады давле­ний между нагнетанием и всасыванием в одной ступени достигают —17 — 18 кгс/см2,
возникают большие радиальные и осе­вые силы. Для восприятия осевых на­грузок применяется разгрузочное уст­ройство, которое представляет собой поршень, вращающийся с небольшим зазором в корпусе компрессора; в по­лость перед поршнем подается масло высокого давления. Для восприятия радиальных нагрузок применяются опорные подшипники скольжения.
Рис. 1.6. Концевое уплотнение винтового компрессора сухого сжатия
Концевые уплотнения валов пред­назначены для   предотвращения  уте­чек газа из компрессора или подсоса воздуха и масла в камеру всасывания. В компрессорах сухого сжатия приме­няют следующие уплотнения:  бескон­тактные щелевые, с неразрезными или разрезными графитовыми кольцами, ла­биринтные и комбинированные угольно-лабиринтные. Чаще всего применяют уплотнения с неразрезными графитовы­ми кольцами, которые использованы, в частности, для компрессоров типораз-мерного отечественного ряда. Конструкция этого узла приведена на рис. 1.6. Такой тип уплотнения пригоден как при сжатии воздуха в компрессоре, так и практиче­ски любых газов. С целью надежной герметизации компрессора в корпусе машины в местах уплотнения выполнены три камеры, что позволяет осуществить работу уп­лотнений по нескольким различным схемам. Если загрязнение сжимаемого газа запорным газом недопустимо, то камера А соединяется с камерой всасывания, а в ка-еру  подается запорный газ. Через камеру А большая часть газа протечек, про-дшего несколько колец, отводится на всасывание. Остальная часть газа попадает расхода      где перемешивается с запорным газом и отводится. Для уменьшения давление газа протечек и запорного газа в камере В автоматически поддерживается полностью  превышающее  давление в камерах А и Б на 0,02—0,08 кгс/сма. Чтобы агрессивных устранить  попадание  газа в подшипниковые полости в случае сжатия особо воздух.Маслянное  уплотнение по каналу Г подается под давлением ных компрессорах  уплотнение выполняется в этом случае лабиринтным, а в воздуш-ных  компрессорах в виде импеллера.
Упрощается.маслозаполненных компресорах конструкция уплотнения значительно закрепленную в воздушных   компрессорах оно представляет собой бронзовую втулку, подается под давление корпусе' в  которой с  малым зазором вращается ротор. В этот зазор такое уплотнене  которое и предотвращает утечки воздуха. Обычно эовых и холодильные  устанавливается  только на стороне нагнетания-. Кроме того, в га-аскяь, предусматривают  компрессорах, в которых требуется повышенная герметич-редкматривают концевое уплотнение обычно торцевого типа. На рис. 1.7

показано уплотнение холодильного винтового компрессора, установи не всасывания ведущего ротора. Оно состоит из корпуса 2, неподвижной втулки 4, графитового кольца 1, вращающегося упорного диска 8 и пружин 5, прижимаю-ших втулку и графитовое кольцо к упорному диску. Газ уплотняется маслом, кото-™е подается в полость А через жиклер 6, охлаждает трущиеся поверхности и проходит на всасывание через манжету 7. Давление в камере А обеспечивается жиклеромРис.   1.7. лотнение винтового

Концевое уп-холодильного компрессора
6 таким образом, чтобы оно превышало давление всасывания (камера Б) на 0,3 — 0,5 кгс/см2. Утечки масла проходят по зазору между неподвижной втулкой 4 и ротором, сливаются через отверстие в крышке 3 и отводятся в дренаж. При этом величина утечек незначительна — 2—3 гс/ч, что составляет (3 / 4)103 гс/м8 сжи­маемого газа. Манжета 7 служит для уплотнения газа во время останова.
Шестерни связи служат для обеспечения необходимого зазора между зубьями роторов компрессора. Поэтому зазор в зацеплении шестерен должен быть примерно в два раза меньше зазора между зубьями роторов.
В. маслозаполненных винтовых компрессорах шестерни связи обычно не применяются. 

2. КОМПОНОВКИ ВИНТОВЫХ  КОМПРЕССОРНЫХ  МАШИН В УСТАНОВКАХ

Компрессорные установки с машинами сухого сжатия состоят из следующих основных агрегатов: винтового компрессора, мультипликатора, привода компрес­сора, газоохладителей, запорной и регулирующей арматуры, а также систем: водя­ной, масляной, шумоглушения, уплотнений, автоматики и защиты.

Компрессорные установки могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. При­водом компрессора обычно служит электродвигатель. В зависимости от числа обо­ротов ведущего ротора привод осуществляется либо непосредственно, либо через мультипликатор.
На рис. 1.8 приведены компоновки компрессорных установок унифицированных компрессоров типоразмерного ряда.
При их разработке приняты следующие ограничения.
Ведущий ротор располагается справа, если смотреть со стороны всасывания, а ведомый — слева.         
Привод компрессора осуществляется со стороны нагнетания через ведущий ротор.
Расположение патрубка всасывания у компрессоров нижнее, патрубка на­гнетания — верхнее.
Направление вращения ведущего ротора, если смотреть со стороны всасы­вания, против часовой стрелки.
Концы ведущего ротора могут иметь различные исполнения, которые на рис. 1.8 имеют следующие обозначения: В\ — свободный конец вала ведущего ротора со стороны всасывания; В% — соединение зубчатой муфтой вала ведущего ротора со стороны всасывания с валом ведущего ротора другой ступени; Нх — соединение паль­цевой муфтой вала ведущего ротора со стороны нагнетания с валом электродвигателя; Н2 — соединение вала ведущего ротора со стороны нагнетания с валом мультипли­катора с помощью гибкого торсионного валика; Н9 — соединение зубчатой муфтой вала ведущего ротора со стороны нагнетания с валом ведущего ротора другой сту­пени.
Мультипликаторы применяются обычно одноступенчатые двухвальные и трех-вальные для получения разных оборотов на ступенях компрессора. Компрессор, двигатель и мультипликатор обычно располагаются на общей раме, которая одно­временно служит маслобаком. На раме также обычно размещаются различные агрегаты компрессорной установки.
Газовые холодильники бывают промежуточные, концевые и байпасные. Для охлаждения масла, идущего на смазку подшипниковых узлов и на охлаждение рото­ров, применяются масляные холодильники. В установках с винтовыми компрессорами сухого сжатия чаще всего применяется для охлаждения вода. Однако применяется и воздушное охлаждение, в особенности для небольших машин. Маслосистема установки обеспечивает смазку подшипников и синхронизирующей пары, а также охлаждение роторов. В нее входят пусковой и циркуляционный насосы, фильтры грубой и тонкой очистки, система трубопроводов. Для обеспечения подогрева масла при пуске, если ее температура ниже допустимой, предусматривается подвод к мас­лоохладителю горячей воды или установка подогревателя.
Система автоматики и защиты компрессорной установки предназначена для осуществления запуска и остановки компрессора и вспомогательных агрегатов, автоматического регулирования и защиты компрессора от ненормальных режимов работы.
Существуют следующие способы регулирования производительности.
Байпасирование части сжатого газа на всасывание или для воздушных ком­прессоров выпуск сжатого воздуха в атмосферу. Это простейший способ регулиро­вания. Однако он неэкономичен, так как потребляемая мощность в процессе регули­рования остается неизменной.
Изменение частоты вращения, что экономически наиболее целесообразно. В этом случае должен применяться привод, позволяющий изменить частоту вращения.

Перевод компрессора на режим холостого хода при достижении верхнего предела давления в сети. При этом в воздушных компрессорах нагнетательный патрубок сообщается с атмосферой, а всасывающий трубопровод перекрывается дроссельным клапаном.
Пуск и останов компрессора.
Дросселирование сжимаемой среды на всасывании.
Изменение объема  полостей,  участвующих  в  процессе  сжатия.
Для снижения шума, создаваемого компрессором, на всасывающем и нагне­тательном трубопроводах устанавливаются глушители шума обычно реактивного типа При повышенных требованиях к уровню шума вся компрессорная установка закрывается  звукоизолирующим  кожухом.

Особенностью конструкции установок с винтовыми маслозаполненными компрессорами является наличие развитой маслосистемы, обеспечивающей  подачу масла на впрыск в компрессор и отделение его от сжатого газа на сороне нагнетания.

Рис. 1.9. Схема компрессорной установки с воздушным маслозапол-ненным компрессором:
'           — воздух;       - — масло
ступени сепарации является одновременно н маслосборником. Затем воздух вместе с оставшимся маслом попадает в маслоотделитель второй ступени сепарации 6.
Вторая ступень сепарации представляет собой фильтр тонкой очистки; в каче­стве материала фильтрующей насадки используется  шерсть,  стекловолокно  илинабор металлических сеток. При нормальной работе маслоотделителя с воздухомили газом уносится не более 50—150 г/ч масла в зависимости от производительностикомпрессора. Масло из маслоотделителя через фильтры 4 и маслохолодильник 5подается компрессором в полость  сжатия компрессора, на смазку подшипников и в уп-уплотнения. Применение насоса на этой линии  необязательно, так как масло находитсяпод давлением нагнетания.Масло сливаемое с подшипников, уплотнений и встроен-ного мультипликатора,отводится во  всасывающую камеру компрессора. Оно со-ставляет незначительную часть от общего  количества  масла,  циркулирующегов системе.С целью повышения экономичности  в   некоторых   конструкцияхкомпрессорных установок  это масло подается откачивающим  насосом непосредст-вено  в полость сжатия, что исключает  дополнительный Подогрев газа на всасывании.

Воздушные маслозаполненные компрессоры нашли широкое применение в ста­ционарных и передвижных компрессорных установках. Казанский компрессорный завод серийно выпускает установку 6ВКМ 2578 с производительностью 25 м*/мин и давлением нагнетания 8 кгс/см2. Компрессор и электродвигатель смонтированы на горизонтальном маслоотделителе, к которому крепятся также водяной холодиль­ник и арматура. Установка может выпускаться и с воздушным холодильником, который располагается рядом с маслоотделителем. Такая компоновка дала возмож­ность получить хорошие массогабаритные показатели установки.
В компрессорных установках более высокой производительности (40—50 м3/мин) компрессор, электродвигатель и горизонтальный маслоотделитель чаще всего распо-
Слив   ,
Подвод     охлаждающей воды.
^охлаждающейй
воды
Рис.   1.10.   Принципиальная схема  винтового компрессорного агрегат?
А350-2-5ОМ
лагают на общей раме, как, например, у компрессора К5Т75 фирмы «Кобе Скрью». Маслоотделитель может быть также расположен отдельно. В последнее время ряд фирм выпускает компрессорные установки, в которых маслоотделитель имеет вы­носной фильтр тонкой очистки, установленный вертикально. Приводом компрессора в передвижных компрессорных установках обычно служит двигатель внутреннего
сгорания.
Так, например, серийно выпускаемая Читинским машиностроительным заво­дом компрессорная станция ПВ-10 с винтовым компрессором 14ВК приводится от автомобильного двигателя типа ЯМЗ-236.
Компрессорные установки, предназначенные для сжатия попутного нефтяного газа, работают по той же схеме, что и воздушные. Отличием их является то, что в полость сжатия и на смазку подшипников может подаваться вместо масла нефть. В этом случае необходимо предусмотреть хорошую очистку нефти от механических примесей, а также обеспечить отсутствие в ней воды и других веществ (например, серы),   которые   резко   снижают   работоспособность   подшипников.
На рис. 1.10 приведена принципиальная схема холодильного винтового ком прессорного  агрегата  А350-2-5ОМ  Казанского  компрессорного завода [3].

редакция. Воробьев В.Н.