Компрессор – машина, предназначенная для повышения давления и перемещения газа. Компрессор относится к классу воздухо- или газодувных машин.
По принципу сжатия компрессоры можно разделить на: объемные и динамические. В динамическом компрессоре сжатие происходит в результате непрерывного создания ускорений в потоке газа. Динамические компрессоры по принципу действия подразделяют на турбокомпрессоры и струйные. В объемном компрессоре сжатие происходит в результате периодического уменьшения объема, занимаемого газом. Объемные компрессоры по виду рабочего органа делятся на: поршневые, мембранные и винтовые.
Поршневые компрессоры – машины объемного действия, в которых изменение объема осуществляется поршнем, совершающим прямолинейное возвратно-поступательное движение.
Мембранные компрессоры - машины объемного действия, в которых изменение объема осуществляется мембраной, совершающей колебательное движение. Прогибаясь, мембрана приводит к всасыванию и нагнетанию газа. Мембрана полностью изолирует газ, предотвращая попадание в него масла и воды, поэтому компрессоры данного типа используют в тех случаях, когда требуется получение газа высокой чистоты. Они нашли применение при сжатии кислорода, фтора, хлора и других газов, т. е. там, где необходима полная герметичность полости компрессора. В мембранных компрессорах происходит интенсивное охлаждение сжимаемого газа вследствие большой поверхности мембраны (иногда для более интенсивного охлаждения под диском дополнительно помещают змеевик, охлаждаемый водой) и малого мертвого пространства, что обеспечивает высокую степень сжатия в одной ступени. Так, в трехступенчатом мембранном компрессоре достигается давление, равное 100 МПа. Недостатками мембранных компрессоров являются малая частота вращения вала, большие габариты и масса, малая долговечность мембран.
Винтовые компрессоры бывают лопастного, винтового, лопастно-пластинчатого и жидкостно-кольцевого типов, каждый из которых имеет корпус с одним или несколькими вращающимися элементами, которые либо входят в зацепление друг с другом, такими как лепестки или винты, либо вытесняют фиксированный объем при каждом вращении.
В зависимости от рабочего давления все компрессоры делятся на вакуумные (начальное давление газа ниже атмосферного), низкого давления (конечное давление газа 0,115-1,0 МПа), среднего (конечное давление газа 1,0-10,0 МПа), высокого (конечное давление 10-100 МПа) и сверхвысокого конечное давление свыше 100 МПа). Конечное давление может создаваться одной ступенью (одноступенчатый компрессор) или последовательно несколькими ступенями (многоступенчатый компрессор). Под ступенью компрессора понимают совокупность элементов, обеспечивающих повышение давления и перемещение газа в определенном заданном интервале давлений.
Компрессорное оборудование широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. Компрессоры составляют основу технологического оборудования химических производств, используются при добыче и переработке нефти, транспортируют природный газ по газопроводам, закачивают его в подземные хранилища, широко применяются в холодильной технике и технике разделения газов, во всех видах транспорта, подают сжатый воздух для привода пневматического оборудования и т. д. Выбор типа компрессора зависит от величины рабочего давления и требуемого потребителю расхода воздуха. В промышленности используются различные типы компрессоров. Каждый тип имеет свои области рационального использования. В настоящее время для выдува ПЭТ-тары наибольшее распространение получили поршневые и винтовые типы компрессоров. Очень широко распространены поршневые компрессоры. Поршневой компрессор возвратно-поступательного действия сжимает воздух, поступающий в его рабочий объем через всасывающий клапан. Через нагнетательный клапан воздух подается потребителю. Компрессоры такого действия нашли довольно широкое применение, так как они обеспечивают получение сжатого воздуха в большом диапазоне давления и расхода. Для выдува ПЭТ-тары используют двух- или трехступенчатые компрессоры поршневого типа. Компрессоры этого типа наиболее многочисленны, так как обладают рядом преимуществ — высоким коэффициентом полезного действия при средних и малых производительностях, возможностью достижения высоких давлений в одной установке, приспособленностью к работе на переменных режимах и т. п.
Поршневые компрессоры подразделяют по следующим признакам:
- по числу ступеней сжатия - на одно-, двух- и многоступенчатые;
- по кратности подачи - на одинарного и двойного действия;
- по типу кривошипно-шатунного механизма - на крейцкопфные и бескрейцкопфные;
- по числу цилиндров - на одно-, двух- и многоцилиндровые;
- по расположению осей цилиндров - на горизонтальные, вертикальные, угловые (V- образные, W- образные, прямоугольные).
Горизонтальные поршневые компрессоры выпускают главным образом средней и большой производительности. В зависимости от расположения цилиндров по отношению к оси вала горизонтальные компрессоры могут быть односторонними (цилиндры расположены по одну сторону вала) и оппозитными (цилиндры расположены по обе стороны вала).
Вертикальные поршневые компрессоры занимают меньшую площадь, чем горизонтальные, а фундамент, воспринимающий вертикальные нагрузки, имеет меньшую массу.
Угловые поршневые компрессоры получили значительное распространение благодаря ряду преимуществ перед горизонтальными и вертикальными машинами: они лучше уравновешены (поэтому требуется менее массивный фундамент), компактны и имеют меньшую массу. В зависимости от расположения цилиндров по отношению к оси вала угловые компрессоры могут быть прямоугольными, V - образными и W - образными, причем компрессоры двух последних типов выпускают, как правило, малой производительности и в основном для компримирования воздуха. Угловые компрессоры выпускают следующих типов: ВУ - бескрейцкопфные с V-образным расположением цилиндров; ВП - крейцкопфные с прямоугольным расположением цилиндров; ВМ - крейцкопфные с оппозитным горизонтальным расположением цилиндров.
Все поршневые компрессоры с воздушным охлаждением спроектированы для периодической работы, то есть за рабочим периодом всегда должен следовать период остановки. Только в этом случае поршневой компрессор будет надежно работать долгое время. Для эксплуатации на ответственных участках технологического процесса выдува ПЭТ-бутылок, к примеру, рекомендуется использовать компрессорные установки винтового принципа действия, все части которых рассчитаны на длительную работу без обслуживания. Винтовые компрессоры имеют два встречно вращающихся вала винтовой формы. При этом винтовые профили, входящие один в другой, уменьшают рабочий объем, из которого сжимаемый воздух вытесняется в пневматическую сеть потребителя.
У этих компрессоров имеется ряд существенных эксплуатационных преимуществ:
- габариты винтового блока значительно меньше габаритных размеров механизмов поршневого компрессора;
- из-за несбалансированности элементов поршневого компрессора (поршень первой ступени всегда крупнее поршня второй ступени) происходят значительные колебания низкой частоты, поэтому поршневой компрессор требует наличия специального фундамента, в то время как винтовые компрессоры работают тихо и фундамента не требуют;
- колебания низкой частоты, происходящие при работе поршневого компрессора, практически не поглощаются, в то время как винтовые компрессоры издают высокочастотные колебания, которые успешно гасятся шумопоглощающим кожухом, поставляемым в стандартной комплектации. Эти факторы позволяют располагать винтовой компрессор в непосредственной близости от работающих людей. Размещая компрессор вблизи агрегата выдува, можно значительно снизить потери расхода и давления на передачу сжатого воздуха. В таком случае становится возможным использование меньшего рабочего давления на выходе компрессора, что ведет к уменьшению потерь при утечках, снижению износа пневмомагистралей и оборудования;
- винтовые компрессоры не имеют трущихся частей, кроме роликовых подшипников. В поршневых же компрессорах присутствует большое количество трущихся деталей, подверженных значительному износу: подшипники, вкладыши, поршневые кольца, сальниковые уплотнения, клапаны, привод лубрикатора, масляный насос. Соответственно, ресурс работы до капитального ремонта у винтовых компрессоров существенно выше (около 40000 ч);
- у винтового компрессора температура сжатого воздуха на выходе ниже, содержание конденсата меньше, пульсация отсутствует, следовательно, и для подготовки воздуха требуется менее сложное и дорогостоящее оборудование.
Иначе говоря, при одинаковой производительности поршневой компрессор гораздо дешевле, шумит больше, но ремонтируется легче, а винтовой значительно дороже, но работает тише, он надежнее и экономичнее.
Предпочтительно использовать комбинацию компрессора и бустера, так как это более энергоэффективный и, следовательно, экономичный вариант. При использовании уже сжатого воздуха разница между давлением на входе и выходе меньше, чем при сжатии окружающего воздуха. Это обеспечивает более высокую производительность и энергоэффективность. Комбинация компрессор/бустер также отличается большей гибкостью. Дожимной компрессор, или бустер (booster) — это тип компрессорного оборудования, который используется для второго этапа сжатия атмосферного воздуха и различных газов после их первичного сжатия в винтовом или поршневом компрессоре. К основным преимуществам бустеров можно отнести: высокий уровень производительности, надежность и долговечность конструкции, мобильность, компактность, низкий уровень шума благодаря встроенным системам уменьшения вибраций и шумов, невысокое энергопотребление, простота использования и обслуживания, автоматизированная система защиты и охлаждения газов и сжатого воздуха, нечувствительность к запыленности помещения.
Благодаря своим преимуществам бустеры широко применимы в самых разных сферах и отраслях:
в газоперерабатывающей — при работе с атмосферным воздухом и природным газом, азотом, бутаном, метаном и пропаном;
в нефтяной — в производстве бензина и изделий из пластика; для разделения нефти в нефтегазовых комплексах;
в металлургической — для реакций химического синтеза и в качестве окислителя;
в энергетике — при подаче газообразного топлива на турбины;
для снабжения подачи воды на промышленные, коммерческие и жилые объекты, их используют при заправке баллонов углеводородом, для тестирования узлов различных изделий на герметичность, для лазерной и плазменной резки, для снабжения сжатым воздухом оборудования на производственных линиях, для работы функциональных систем пожаротушения.
Это весьма поверхностный обзор компрессоров, используемых в промышленности, более подробно о компрессорном оборудовании вам расскажут специалисты ООО «Выдувные машины и компрессоры».
