Compresorul (din latină compressio - compresie) este o mașină de putere sau un dispozitiv tehnic pentru creșterea presiunii și deplasarea amestecurilor de gaze sau gaze (mediu de lucru) [1] .
Compresorul are o cameră de admisie, o cavitate de lucru și o cameră de evacuare. Gazul din conducta de admisie intră în cavitatea de lucru în care presiunea gazului crește datorită conversiei energiei, apoi este descărcat în camera de evacuare și intră în conducta de evacuare. La conducta de evacuare este conectată o rețea, pentru care funcționează compresorul. Compresorului este furnizată energie, care este utilizată pentru a crește presiunea gazului datorită interacțiunii acestuia din urmă cu partea mobilă a compresorului.
Energia mecanică ( cuplul ) de la antrenare este furnizată arborelui compresorului, care are un principiu mecanic de funcționare , care, ca urmare a interacțiunii forței dintre cavitatea de lucru a părții mobile a compresorului și gazul, este transformată în energie cinetică și apoi în energia internă a gazului.
În procesul de creștere a presiunii mediului de lucru de la inițial la final ( proces politropic simplificat ), o parte din energie este transformată în căldură, ceea ce duce la creșterea temperaturii finale a mediului de lucru.
Compoziția gazului afectează semnificativ parametrii compresorului datorită proprietăților termodinamice descrise de ecuația de stare a gazului .
Compresoarele au o mare varietate de modele, diferă în funcție de presiune și performanță, compoziția mediului de lucru. Conform principiului de funcționare, compresoarele sunt clasificate în:
La compresoarele volumetrice, procesul de compresie se desfășoară în camere de lucru care își schimbă periodic volumul și comunică alternativ cu intrarea și ieșirea compresorului. Baza mecanică a unor astfel de compresoare poate fi foarte diferită: compresoarele pot fi cu piston, scroll și rotative. Compresoarele rotative, la rândul lor, sunt cu came, cu șurub și culisante. Sunt posibile și alte modele unice. În orice caz, ideea de pompare se bazează pe umplerea alternativă a unui anumit volum cu gaz și deplasarea ulterioară a acestuia în continuare. Capacitatea compresoarelor volumetrice este determinată de numărul de porțiuni pompate pentru orice perioadă de interes și depinde liniar de frecvența curselor. Aplicația principală este pomparea gazului în orice recipient și depozitare.
Compresor alternativUn compresor în care gazul este comprimat datorită mișcării alternative a pistonului în cilindru conform principiului de intrare/ieșire în doi timpi, gazul este aspirat atunci când pistonul se deplasează în punctul mort inferior, iar deplasarea are loc atunci când pistonul se mișcă spre punctul mort superior. Distribuția gazului este asigurată de obicei de o pereche de supape lamelă acționate de presiune diferențială. Sunt posibile modele de compresoare cu arbore cotit și cruce. Cu o oarecare similitudine a unor astfel de compresoare cu un motor în doi timpi , diferența importantă aici este că compresorul nu comprimă volumul de aer din cilindru.
Scroll compressorCompresor cu deplasare pozitivă, în care mișcarea volumului de gaz are loc prin interacțiunea a două spirale, dintre care una staționară (stator), iar cealaltă face mișcări excentrice fără rotație, datorită cărora transferul gazului din cavitatea de aspirație la se asigura cavitatea de refulare.
Compresor cu cameCompresor rotativ cu deplasare pozitivă, în care mișcarea volumului de gaz are loc prin interacțiunea fără contact a două rotoare cu came care se rotesc sincron într-o carcasă (stator) special profilată, în timp ce transferul gazului din cavitatea de aspirație în cavitatea de refulare are loc perpendicular. la axele rotoarelor.
Compresor cu șurubÎn 1932, inginerul suedez Linsholm a reușit să dea viață ideii unui compresor cu șurub. Principiul de funcționare al unui astfel de compresor era că aerul era pompat cu două șuruburi. Aerul a fost comprimat în spațiul dintre spirele perechii de șuruburi și pereții carcasei exterioare, astfel încât toate elementele interne ale camerei compresorului cu șurub aveau precizie maximă. Acestea erau compresoare „fără ulei”, adică aerul era comprimat „uscat” în camera de compresie.
Primele compresoare cu șurub au fost necesare pentru a asigura o alimentare constantă cu aer comprimat într-un volum mai mare în timpul forajului. Dimensiunea primelor compresoare cu șurub era proporțională cu înălțimea unei persoane. Un impuls semnificativ în dezvoltarea tehnologiei șuruburilor a fost primit în anii 1950, când un compresor „umplut cu ulei” a fost proiectat cu ulei alimentat în camera de compresie, această soluție tehnică a făcut posibilă îndepărtarea eficientă a căldurii din camera de compresie, care în viraj a permis creșterea vitezei de rotație, prin urmare, creșterea productivității și reducerea dimensiunii mașinilor. Compresoarele cu șurub au devenit disponibile pentru o piață largă de consumatori. Alimentarea cu ulei a camerei de compresie a rezolvat încă două probleme: lubrifierea rulmenților și etanșarea mediului compresibil, ceea ce a crescut eficiența compresiei. Odată cu dezvoltarea lubrifianților și a sistemelor de etanșare, compresoarele cu șurub au ocupat o poziție de lider în industrie pentru presiuni joase și medii. Gama de compresoare cu șurub acoperă în prezent o gamă de putere de funcționare de la 3 la 900 kW.
Bloc cu șuruburiDesignul blocului de șuruburi este format din două șuruburi masive și o carcasă. În acest caz, șuruburile sunt la o anumită distanță unul de celălalt în timpul funcționării, iar acest spațiu este sigilat cu o peliculă de ulei. Nu există elemente în mișcare. Praful și alte particule solide și chiar obiectele mici nu provoacă daune atunci când intră în blocul șurubului și pot deteriora doar sistemul de ulei al compresorului în sine. Astfel, resursa blocului șurub este practic nelimitată și ajunge la mai mult de 200-300 de mii de ore. Numai rulmenții blocului șurub sunt supuși înlocuirii de rutină. În funcție de designul compresorului și de rotația blocului șurub, frecvența de înlocuire a rulmenților este de 20-24 mii de ore. Eficiența energetică și fiabilitatea unui compresor cu șurub sunt direct legate de frecvența înlocuirii rulmenților. Dacă rulmenții nu sunt înlocuiți la timp, compresorul cu șurub își pierde semnificativ performanța și, în cazul unei avarii, devine nereparabil. Tehnologia șuruburilor funcționează într-o gamă largă de viteze de rotație, ceea ce permite reglarea capacității. Vă permite să utilizați atât sistemul standard de încărcare/descărcare/oprire, cât și reglarea frecvenței de productivitate. Cu reglarea frecvenței, turațiile motorului pe minut se modifică într-o gamă largă, dar cea mai eficientă funcționare a compresorului este considerată a fi într-un interval restrâns de 50-75%. Când funcționează în intervalul mai mic de 50%, consumul specific al compresorului crește cu 20-30%.
Compresor cu palete rotativeUn compresor rotativ cu deplasare pozitivă, în care mișcarea volumului de gaz are loc prin rotirea rotorului cu un set de plăci (porți) într-o carcasă cilindrică (stator). Designul include un stator sub forma unui cilindru rotund gol și un rotor cilindric plasat excentric în cavitatea statorului cu fante longitudinale, în interiorul cărora sunt plasate plăci mobile radial. În timpul rotației, forța centrifugă împinge plăcile din fante și le apasă pe suprafața interioară a statorului. Compresia aerului are loc în mai multe cavități care formează statorul, rotorul și fiecare pereche de plăci adiacente, cavitățile scad în volum în sensul de rotație al rotorului. Intrarea aerului are loc la ieșirea maximă a plăcilor din șanțuri și formarea de rarefacție în cavitatea de volum maxim. Mai mult, în stadiul de comprimare, volumul cavității este redus în mod constant până când se atinge compresia maximă, când plăcile trec pe lângă canalul de evacuare și aerul comprimat este eliberat. Presiunea maximă de funcționare a compresorului cu palete rotative este de 15 bar.
Simplitatea și fiabilitatea unui compresor cu palete rotative constă în faptul că legile fizice în sine funcționează în acest design, fără a forța proiectantul să fie deosebit de sofisticat. Plăcile în sine ies din canelurile rotorului sub influența forțelor centrifuge; uleiul este injectat în camera de compresie sub acțiunea presiunii interne din compresor; o peliculă de ulei pe suprafața interioară a statorului elimină frecarea metal-metal atunci când plăcile sunt apăsate strâns pe peretele statorului și suprafețele de capăt plate ale rotorului de capetele statorului. Soluția de proiectare evită contactul uscat metal-metal atât sub sarcină, cât și când compresorul este oprit.
Compresoarele cu palete au un nivel scăzut de vibrații. Nu necesită o fundație pentru instalare. Statorul, rotorul și plăcile rotorului compresoarelor sunt fabricate din fontă prelucrată de diferite clase. Fonta este puternică și ține bine pelicula de ulei. Resursa înainte de repararea unității rotor-stator este de 100-120 mii de ore, în funcție de condițiile de funcționare. În primele 1000 de ore de funcționare, există o îmbunătățire a performanței datorită rodării inserțiilor. În plus, pe toată perioada de funcționare, performanța compresorului rotativ rămâne stabilă. Cei mai mari producători de compresoare cu palete rotative din Europa sunt Mattei, Hydrovane, Gardner Denver Wittig, Pneumofore, în plus, există mai mult de zece producători în China.
Un compresor dinamic este un compresor în care procesul de lucru este efectuat prin acțiune dinamică asupra unui flux continuu de gaz compresibil.
Prin proiectare, compresoarele dinamice sunt:
Cel mai obișnuit tip de compresor dinamic este turbocompresorul , în care impactul asupra fluxului continuu de gaz comprimat este realizat prin palete rotative. Rotorul turbocompresorului are palete situate pe un disc montat pe un arbore. Creșterea presiunii este creată din cauza forțelor de inerție. Procesul de lucru într-un turbocompresor are loc ca urmare a mișcării gazului printr-un sistem de canale rotative și fixe.
Prin proiectare, turbocompresoarele sunt:
La compresoarele centrifuge, fluxul de gaz își schimbă direcția, iar presiunea este creată de forța centrifugă și forța Coriolis . La compresoarele axiale, fluxul de gaz se deplasează întotdeauna de-a lungul axei rotorului, iar presiunea este creată prin intermediul forței Coriolis. Aplicația principală este ventilația și aerul condiționat , turbocompresoarele .
Turbocompresoarele sunt de tip combinat:
După scop, compresoarele sunt clasificate în funcție de industria pentru care sunt destinate ( refrigerare , energie, uz general etc.).
În funcție de tipul de gaz comprimat, compresoarele sunt clasificate în:
După metoda de îndepărtare a căldurii se clasifică:
Pentru a reduce temperatura finală, se utilizează atât răcirea internă în timpul compresiei, cât și compresia în mai multe etape cu răcire intermediară.
După tipul de motor de antrenare, compresoarele sunt clasificate:
Compresoarele de gaz cu motor diesel sunt utilizate pe scară largă în zonele îndepărtate cu probleme de alimentare . Sunt zgomotoase și necesită ventilație pentru gazele de evacuare. Compresoarele acționate de un motor electric sunt utilizate pe scară largă pentru a furniza aer la o rețea pneumatică, o instalație de separare a aerului, pentru a muta gazele naturale, pentru a comprima gazul petrolier asociat; compresoarele de putere mică sunt folosite în ateliere și garaje cu acces constant la energie electrică. Astfel de produse necesită prezența unui curent electric cu o tensiune de 110-120 volți (sau 230-240 volți). Compresoarele cu turbine cu abur sunt utilizate pe scară largă în industria chimică (inclusiv industria amoniacului și ureei) și pentru alimentarea cu aer a furnalelor înalte.
După mobilitate, compresoarele sunt clasificate:
În funcție de dispozitiv, compresoarele sunt clasificate:
În funcție de presiunea finală, ei disting:
Capacitatea compresorului este debitul de gaz la ieșirea compresorului (secțiuni, trepte).
Capacitatea compresorului este:
Performanța compresorului poate fi indicată și la admisie, cu specificarea - „capacitate de intrare”.
Capacitățile de ieșire și de admisie ale compresorului sunt aproape egale la rapoarte de presiune joase, dar la rapoarte de presiune înalte, cum ar fi compresoarele cu piston și centrifuge, capacitatea de ieșire este întotdeauna mai mică decât capacitatea de intrare din cauza scurgerilor de gaz comprimat.
Agregarea este procesul de instalare a compresorului și a motorului pe cadru. Datorita faptului ca compresoarele de tip piston se caracterizeaza prin agitare neuniforma, ceea ce are ca rezultat vibratii excesive in lipsa unei baze sau suport adecvat, agregarea trebuie efectuata tinand cont de o fundatie bine proiectata.
Vibrația compresoarelor este crescută de următorii factori:
| Masini de constructii si drumuri | |
|---|---|
| terasare | |
| Ridicare si montare | |
| Pentru lucrul cu beton |
|
| Pentru lucrări de pavaj | |
| Auxiliar | |