Назначение компрессора типы компрессоров по способу сжатия по принципу действия

Назначение и классификация компрессоров

С развитием технологий темпы производства растут, технологические процессы усложняются, а применяемое оборудование совершенствуется. Сейчас компрессоры повсеместно используются в машиностроении, металлургии, химической, газовой и других отраслях промышленности. В этой статье специалисты компании «ГенеТЭК» поделятся с вами своими знаниями о назначении данного оборудования, его классификации и устройстве.

Что это такое?

Компрессор — это оборудование для подачи газа под высоким давлением. Кузнечные мехи, выполняющие ту же функцию, были изобретены задолго до появления электричества. Несмотря на все разнообразие компрессоров 21 века, газ сжимается в них все по тому же принципу. Нынешнее оборудование отличают развитая конструкция и возможность работы с токсичными и взрывоопасными веществами.

Классификация компрессоров по принципу действия

Данные устройства разнообразны в своем исполнении. Механизм сжатия влияет на характеристики выходящего газа, что дает возможность максимально адаптировать оборудование под производственные нужды.

Более общая классификация опирается на принцип функционирования компрессора. Устройство может нагнетать газ фиксированным объемом или постоянным потоком. В первом случае модель называют объемной, во втором — динамической. Рассмотрим каждую группу подробнее.

Объемные компрессоры

Принцип их работы основан на попеременном заполнении камеры компрессора газом и последующим его вытеснением. Производительность объемных компрессоров зависит от частоты рабочих ходов. Данного рода оборудование зачастую применяется для закачки газа в ресиверы.

Производят следующие виды объемных компрессоров:

• поршневые,
• винтовые,
• кулачковые,
• спиральные,
• пластинчато-роторные,
• жидкостно-кольцевые,
• мембранные.

Поршневые

В конструкцию данного оборудования входят те же узлы, из которых состоит двигатель внутреннего сгорания: рабочий цилиндр, закрепленный на шатуне поршень, коленчатый вал, всасывающий и нагнетательный клапаны. Однако работает компрессор иначе. Коленвал посредством воздействия на закрепленный на нем шатун приводит поршень в действие. Тот, совершая возвратно-поступательные движения, сначала втягивает, а затем сжимает и выталкивает газ из цилиндра.

Существуют модели одинарного и двойного действия. В последнем случае поршень уменьшенной толщины разделяет цилиндр на две части. При работе устройства одна часть камеры сжимает газ, а другая при этом наполняется. Таким образом, за один оборот вала в камере происходят сразу два цикла сжатия.

Винтовые

В отличие от поршневых компрессоров обладают меньшим размером, повышенной устойчивостью и большей производительностью. В основе конструкции — винты в зацеплении. При их движении внутри цилиндра формируется подвижная камера. Интенсивная работа винтов предполагает быстрый износ деталей, для предотвращения которого зачастую применяют дополнительную масляную смазку.

Кулачковые

Механизм работы таких компрессоров завязан на бесконтактном взаимодействии двух синхронно вращающихся роторов. Поток газа в устройстве движется перпендикулярно их осям. Для правильного функционирования форма роторов должна быть такой, чтобы они не создавали между собой промежутка при вращении. Таким образом, подобные компрессоры могут быть двух- и трехкулачковыми.

Спиральные

Нагнетание газа в этих компрессорах происходит благодаря двум спиралям. В процессе работы одна из них остается неподвижной, а другая, не вращаясь, совершает эксцентрические движения. Благодаря этому происходит движение потока газа по компрессору и непосредственное нагнетание вещества.

Пластинчато-роторные

Среди их преимуществ можно отметить компактность, отсутствие вибрации и низкий уровень шума при работе. Воздух нагнетается с помощью ротора с продольными пазами, внутри которых расположены подвижные пластины (шиберы). Механизм эксцентрично закреплен в корпусе (статоре) устройства. Это делается для того, чтобы при вращении центробежная сила прижимала пластины и образовывала подвижные камеры. При предельном выходе шиберов возникает разрежение и последующий впуск нагнетаемого вещества. На этапе сжатия газа объем полости уменьшается до достижения максимального показателя.

В роторно-пластинчатом компрессоре физические законы работают без постороннего вмешательства, в чем и заключается его надежность и простота. Конструктивное решение устройства обеспечивает постоянную смазку подвижных элементов, что позволяет исключить их сухой контакт, который может возникнуть при длительном простое оборудования, и снизить риск преждевременного выхода из строя. Даже износ пластины, который является неизбежным при длительной работе компрессора, не влияет на его производительность, так как компенсируется воздействием центробежной силы. Масляная пленка в сочетании с плотно прижатым шибером создает безупречную герметизацию и предотвращает потерю эффективности устройства. Долголетию оборудования также способствует отсутствие опорных подшипников и низкооборотистый мотор с прямым приводом.

Жидкостно-кольцевые

Название этого вида компрессоров говорит само за себя. Для работы такому оборудованию требуется вспомогательная жидкость. Когда ротор приходит в движение, она перемещается к стенкам статора и принимает кольцеобразную форму. При этом газ напрямую контактирует с жидкостью, частицы которой выходят вместе с ним. Для этого в конструкции устройства представлен узел сепарации. Обычно это оборудование используется для подачи газа, в котором изначально присутствует какое-то количество жидкости.

Мембранные

Могут работать круглосуточно и почти не требуют ремонта. В них установлена эластичная мембрана из полимерного материала, которая функционирует по принципу поршня. Во время нагнетания она сгибается в разные стороны и меняет объем камеры. Таким образом, перекачиваемый газ не соприкасается ни с чем, кроме мембраны и корпуса, и выходит чистым.

Динамические компрессоры

В основе конструкции таких устройств лежит лопаточная машина. Газ, двигаясь по системе роторов и статичных профилированных каналов корпуса, приводит ее в движение. Линии нагнетания и всасывания в таких устройствах сообщаются друг с другом, благодаря чему поток воздуха в системе движется беспрерывно. При этом производительность компрессора напрямую зависит от силы вращения ротора. Основное применение данных устройств — вентиляция и кондиционирование.

Динамические компрессоры делятся на следующие виды:

Осевые

Данные компрессоры включают в себя чередующиеся лопаточные решетки ротора и статора. Первые называются рабочими колесами. Они представляют собой подвижные лопатки, крепящиеся к валу. Вторые — направляющие аппараты. Их лопаточные решетки статичны. Комплекс из рабочего колеса и направляющего аппарата называется «ступенью», а расстояние между двумя рядом находящимися лопастями — «межлопаточным каналом». Он относится к диффузорному типу. Это означает, что диаметр вписанных в него окружностей постепенно расширяется, двигаясь от передней кромки к задней.

В результате газовые частицы, оказавшиеся внутри рабочего колеса, подвергаются воздействию лопастей и выстраиваются в поток, движущийся по оси роторного вращения. После прохождения рабочего колеса воздух подается в направляющий аппарат. Благодаря такому свойству межлопаточного канала, как диффузорность, движение потока тормозится. Вследствие этого растет статическое давление. Межлопаточный канал имеет определенную кривизну, поворачивающую поток под нужным углом, чтобы улучшить подачу воздуха в последующее рабочее колесо. В итоге на каждом новом этапе давление потока повышается, его скорость внутри рабочего колеса увеличивается, а внутри направляющего аппарата — уменьшается. Тем не менее элементы прибора и компрессор в целом спроектированы так, чтобы воздух подавался с замедлением.

Центробежные

Основа этих компрессоров — рабочее колесо. На нем закреплены лопатки, уходящие от центра к краям. По их типу рабочие колеса делят на радиальные (с ровными лопатками) и реактивные (с изогнутыми лопатками). Вторые обладают более высокими характеристиками, особенно степенью сжатия.

Газ идет вдоль оси двигателя центробежного компрессора через рабочее колесо. С помощью диффузорного межлопаточного клапана он совершает поворот в радиальном направлении. Центробежная сила, создаваемая в рабочем колесе, повышает давление газа. После выхода нагнетаемое вещество попадает в диффузор, где происходит последующее торможение и преобразование его кинетической энергии во внутреннюю.

Другие классификации

Компрессоры подразделяются по области применения: энергетические, химические, холодильные и др.

Оборудование делят и в зависимости от типа сжимаемого газа: хлорные, азотные, воздушные и др.

Существует классификация компрессоров в соответствии со сферой использования: холодильные, энергетические и др.

По давлению на выходе устройства делятся на следующие виды:

• вакуум-компрессоры (газодувки);
• компрессоры низкого давления — от 0,15 до 1,2 МПа;
• компрессоры среднего давления — от 1,2 до 10 МПа;
• компрессоры высокого давления — от 10 до 100 МПа;
• компрессоры сверхвысокого давления — более 100 МПа.

Производительность данного устройства исчисляется в единицах объема сжимаемой среды в минуту. Она зависит от диаметра цилиндра, длины хода поршня и скорости вращения вала. Производительность компрессора может быть:

• малой — до 10 м3 /мин.;
• средней — от 10 до 100 м3 /мин.;
• большой — свыше 100 м3 /мин.

Преимущества аренды компрессоров в компании «ГенеТЭК»

Компрессор — это устройство, покупка и обслуживание которого обходятся дорого. На сегодняшний день профессионалы рекомендуют воздержаться от его приобретения. Вместо этого они советуют арендовать компрессоры у специализированных компаний.

ООО «ГенеТЭК» работает на рынке уже 10 лет. Компания предоставляет аренду качественное оборудование европейского и японского производства на выгодных условиях. Мы подберем нужный компрессор, подходящий под ваши нужды, а также осуществим его доставку и работы по разгрузке.

Наша компания ценит своих клиентов и настроена на продолжительное сотрудничество. Мы предлагаем бесплатные услуги по транспортировке оборудования по Москве и области при аренде на 3 месяца и дольше. Проверьте исправность компрессора перед отгрузкой и убедитесь, что «ГенеТЭК» работает честно.

По всем вопросам обращайтесь по телефону +7 (495) 120-27-47.

Источник

Современные типы компрессоров: поршневые, воздушные, винтовые.

Назначение каждого типа компрессоров состоит в сжатии газов и перемещении их к потребителям по трубопроводным системам.

Другими словами компрессор — это оборудование, назначение которого состоит в повышении давления (за счет сжатия) и перемещении газообразных веществ.

Компрессорные машины и установки, применяемые для отсасывания газа из емкостей с вакуумом, сжимающие газ до атмосферного или несколько большего давления, называют вакуум-насосами.

Содержание статьи

Основными величинами (параметрами), характеризующими работу компрессора, являются объемная подача, начальное давление и конечное давление, частота вращения и мощность на валу компрессора.

Поршневой тип компрессора

Основными элементами поршневого типа компрессоров являются рабочий цилиндр и поршень, а так же всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные в крышке цилиндра.

Поршневой тип компрессора характерен возвратно-поступательном движении поршня, при этом осуществляются фазы процесса: расширение, всасывание, сжатие и выталкивание.

Способ действия поршневого компрессора, основанный на вытеснении газа поршнем, позволяет строить конструкции с малым диаметром и ходом поршня, развивающие высокое давление при относительно малой подаче.

На рабочей камере такого оборудования устанавливается обратный клапан, препятствующий обратному движения газа.

Недостатком этого типа оборудования являются высокий шум и вибрация при работе.

Основные типы воздушных компрессоров.

В современные типы компрессоров воздушных установок входят роторный, центробежный и осевой агрегаты.

Роторный компрессор.

При вращении массивного ротора 2, в продольных пазах которого могут свободно перемещаться стальные пластины 3, газ захватывается в межлопастные пространства, переносится от всасывающего патрубка 4 к напорному 5 и вытесняется в трубопровод.

Вал роторного компрессора может соединяться с валом приводного двигателя непосредственно, без редуктора. Это способствует малому весу установки.

Центробежный компрессор

Принцип действия этого компрессора похож на принцип работы центробежного насоса.

Вал центробежного компрессора соединяется с валом приводного двигателя (электродвигателя) напрямую или через механическую передачу, передающую частоту вращения вала компрессора. Этим достигается уменьшение размеров компрессора, снижается его масса и стоимость.

Осевой компрессор

На рисунке обозначено:
1 — рабочие лопасти;
2 — ротор;
3 — направляющие лопасти

Конструкция состоит из массивного ротора с несколькими венцами рабочих лопастей и корпуса, несущего венцы неподвижно направляющих лопастей.

Газ всасывается в приемочный патрубок и, двигаясь в осевом направлении, сжимается последовательно в лопастных ступенях компрессора.

Через напорный патрубок вытесняется в трубопровод, ведущий к потребителям. Привод осевых компрессоров – от электродвигателей, паровых и газовых турбин.

Винтовой тип компрессоров.

Компрессор винтового типа выделяется надежностью и большим ресурсом работы при низких значениях уровня шума и вибрации.

Принцип работы такого оборудования основывается на вращении двух винтов – роторов. Ротора вращаются друг навстречу другу. При вращении винтов создаются области разряжения, в которые всасывается воздух. Воздух проходит через входной фильтр – происходит очищение, смешивание с маслом, охлаждение.

Полученная смесь следует за движением винтов. Затем отделитель сепарирует масло от воздуха, который выходит из компрессора под давлением.

Винтовой компрессор не требует постоянного обслуживания, он быстро монтируется на раму без специально обустроенного фундамента.

Кроме того к преимуществам таких агрегатов относится небольшой вес, компактные размеры, долговечность и высокая надежность.

Область применения и классификация.

В промышленности компрессорное оборудование начали использовать с середины девятнадцатого века. Сначала они появились в Европе, а затем и в России.

Если компрессор соединить с приводом и каким-то дополнительным оборудованием, например газоохладителем, то получится компрессорная установка.

Многие виды компрессорных установок находят применение в технологических процессах в химической, нефтехимической, газовой сфере, в металлургии и пищевой промышленности и во многих других областях, вплоть до бытовой – например автомобильный компрессор.

Компрессоры монтируются как стационарно, так и в состав передвижных установок – прицепов.

Основные типы компрессоров:

Газовые – используются для сжатия газа или смеси газов. В зависимости от используемого газа они бывают кислородные, аммиачные, водородные и т.д.

Воздушные – используются для сжатия воздуха.

Циркуляционные – необходимы для обеспечения циркуляции газа в замкнутом технологическом процессе.

Многоцелевые – используются для попеременного сжатия различных газов.

Кроме того современные типы компрессорных установок, принято разделять по следующим параметрам:

По типу привода. Компрессоры могут работать с электродвигателем или с двигателями внутреннего сгорания. Соответственно, они бывают с прямой передачей (коаксиальные) и с ременным приводом. Коаксиальный компрессор выигрывает благодаря доступной цене и покупается для работы на даче в гараже и т.д., поскольку давление воздуха, выдаваемое аппаратом, не превышает 0,8 МПа.

По системе охлаждения. Бывает с жидкостное и воздушное охлаждение, либо вообще без охлаждения.

По условиям эксплуатации. Компрессоры могут быть стационарными, работающими только в помещении от электросети, или передвижными (переносными), которые работают на открытом воздухе и/или при низких температурах.

По давлению. По давлению такое оборудование подразделяется на четыре группы. Агрегаты низкого давления (0,15-1,2 МПа) используются в составе установок для сжатия газов (воздуха). Устройства среднего давления (1,2-10 МПа) применяются для разделения, транспортировки и сжижения газов в нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности. Аппараты высокого давления (10-100 МПа) и сверхвысокого давления (свыше 100 МПа) используются в установках для синтеза газов.

По производительности. Производительность агрегата напрямую зависит от конструкционных параметров, таких как скорость вращения вала, диаметр цилиндра, длина хода поршня. По производительности принято разделять аппараты на 3 категории: малая – до 10 м 3 /мин; средняя – от 10 до 100 м 3 /мин; большая – свыше 100 м 3 /мин.

Для работы этого типа оборудования необходим двигатель. Основные типы приводов компрессоров и установок:

Электродвигатель или электропривод – устанавливается на оборудование небольшой мощности. Асинхронные двигатели устанавливаются на модели мощностью до 1000 кВт, синхронный привод устанавливается на оборудование мощностью до 6300 кВт.

Газотурбинный привод – в этом случае в качестве источника энергии используется газовая турбина. Устанавливается, когда несколько компрессоров установлены на одной станине и объединены одним коленчатым валом.

ДВС привод. В качестве привода используется двигатель внутреннего сгорания. Такой привод устанавливается на передвижные установки.

Видео: основные типы компрессоров

В соответствии со способом действия компрессоры можно разделить на три основные группы: объемные, лопастные и струйные.

При классификации по конструктивному признаку объемные типы компрессоров подразделяются на поршневые и роторные, а лопастные – на центробежные и осевые. Возможно также разделение на группы в зависимости от рода перемещаемого газа, вида привода, назначения компрессора.

Источник