Классификация поршневых компрессоров

Классификация компрессоров: типы, виды, описание

Компрессорные установки представляют собой специальное оборудование, широко используемое в различных технологических процессах в химической, металлургической, газовой, строительной и других отраслях промышленности.

Сегодня практически ни одна сфера производства не обходится без использования подобного оборудования, которое может быть классифицировано по области применения:

• общего назначения;
• энергетические;
• нефтехимические и другие.

Сегодня данное оборудование представлено в широком спектре моделей, вариантов исполнения и назначения. Каждый тип компрессора имеет свои конструктивные особенности, индивидуальные технические и рабочие характеристики, исходя из которых необходимо выбирать тот или иной тип компрессора. Для этого необходимо знать, какие бывают компрессоры и их основные характеристики.

Современные компрессоры имеют несколько различных классификаций, среди которых наиболее значимым является подразделение оборудования на типы в зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия компрессоров. В первую очередь необходимо отметить два основных типа компрессоров:

• объемные;
• лопастные установки.

Лопастной компрессор - это оборудование, работа которого основана на динамическом принципе действия. В данном типе установок увеличение давления осуществляется благодаря взаимодействию потока воздуха с решетками лопастей, одна из которых вращающаяся, а другая неподвижная. Оборудование лопастного типа в свою очередь подразделяются на следующие виды компрессоров:

• центробежные;
• радиально-осевые;
• осевые.

Однако наибольшей популярностью пользуются компрессоры объемного типа. Сжатие воздуха в устройствах данного типа происходит в специальных рабочих камерах. Попеременное сообщение камер с входом и выходом компрессора, а также периодическое изменение их объема приводит к изменению давления воздуха. Классификация установок объемного вида разделяется по форме и типу рабочих деталей компрессорных установок и принципу их действия. Так, объемные компрессоры могут быть следующих типов:

• роторные;
• поршневые.

Установки поршневого типа стали особенно популярны благодаря сочетанию таких преимуществ, как удобство эксплуатации, высокие рабочие характеристики, длительный срок службы, небольшие габариты и многое другое. При этом данный вид компрессоров отлично подходит для любых видов работ с широким диапазоном значения необходимого давления.

Основными рабочими элементами поршневых компрессоров являются электропривод, крышка цилиндра, регулятор давления и ресивер. Создание необходимого давления воздуха в оборудовании данного типа происходит благодаря поступательным движениям поршня. Поршневые компрессоры имеют свою классификацию и подразделяются на:

• двойного или одинарного действия;
• масляные и безмасляные;
• угловые, горизонтальные, вертикальные;
• с различным количеством цилиндров.

Другой вид объемных компрессоров – роторные установки, главной особенностью которых является наличие вращающихся сжимающих элементов. Данные виды компрессоров могут быть как промышленными, так полупромышленными или же бытовыми. Их рабочие параметры, условия и особенности эксплуатации подходят для проведения технологических процессов на любых предприятиях и в различных сферах деятельности.

К категории роторных установок относятся следующие виды компрессоров:

• Винтовое оборудование – такие установки оснащены ведущим и ведомым роторами, вращающимися по направлению друг к другу. Данный принцип вращения приводит к уменьшению пространства между корпусом и роторами, что и обеспечивает увеличение давления. Главным преимуществом данного типа компрессоров является возможность их использования в условиях интенсивной эксплуатации.
• Спиральные компрессоры – обладают смещенной неподвижной и подвижной спиралями. Установлены они специальным образом, создавая полости с постоянно изменяющимся в них объемом.
• Роторно-пластинчатые установки – главным элементом таких установок является установленный в корпусе со смещением с центра ротор с пластинами. Перемещение пластин может происходить в радиальном направлении.
• Жидкостно-кольцевые – в корпусе, который частично заполнен жидкостью, находится ротор с фиксированными лопатками.

Классификация компрессоров исходя из особенностей их конструкции и принципа действия - не единственная. Так, по способу охлаждения компрессоры бывают с воздушным или же жидкостным охлаждением. Существует классификация и по приводному двигателю – от газовой турбины, двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя.

Кроме того, классификация компрессоров также может быть различной в зависимости от уровня конечного давления:

• установки с низким уровнем давления;
• давление среднего уровня;
• оборудование со сверхвысоким давлением.

Выбор необходимого компрессорного оборудования зависит от требований, предъявляемых к установкам, условий и особенностей эксплуатации, типа проводимых работ и других характеристик.

Виды поршневых компрессоров

   Поршневой компрессор – самый экономичный и универсальный тип оборудования для сжатия воздуха (газа), который справится с рабочими задачами в промышленности и в быту. Устойчивый к переходным процессам включения и выключения, такой агрегат незаменим в условиях частых запусков и частых остановок, а также при работе в запыленной среде.

Принцип действия

  Поршневые компрессоры относятся к популярному объемному типу устройств, сжимающих воздух (газ) в рабочих камерах. Камеры попеременно сообщаются с входом и выходом компрессора, в результате чего периодически изменяется их объем, а вместе с ним – и давление внутри. Повышая давление от 0,015 МПа до многократных величин, агрегат подает его на другие приборы для получения от сжатия воздуха (газа) требуемой энергии.Этот принцип работы востребован во многих технологических процессах и отраслях промышленности, где давно и успешно используется данное оборудование.

   Давление воздуха тем больше, чем меньше объем камеры. Когда при опускании поршня в полости цилиндра образуется свободное пространство, перепадом давления открывается впускной клапан, воздух заходит в камеру и сжимается до максимального объема. После достижения заданных параметров нагнетательный клапан открывается, и сжатый воздух выходит из полости камеры.

  Такой вид нагнетателя можно применять для работ с разными величинами требуемого давления. Необходимая степень сжатия воздуха в устройстве достигается поступательным движением поршня, а функциональными элементами являются электропривод, крышка цилиндра, регулятор давления и ресивер.
Для обеспечения постоянного уровня давления в трубопроводе обычно в оборудовании поршневого типа предусматривается автоматическое регулирование производительности. Регулировка заключается в изменении частоты вращения компрессорного вала.Один оборот вала – это два хода поршня. За один оборот в каждом цилиндре компрессора совершается полный рабочий цикл. 

Достоинства и недостатки

  Для предотвращения износа стенок цилиндра и поршня в механизм подается масло, но это ухудшает качество воздуха. Если технология требует использование чистого воздуха, для масла на линии подачи нужно предусмотреть сепаратор.

  В промышленном использовании поршневые компрессоры работают в паре – один агрегат на всякий случай нужно держать в резерве. Недостатками такого оборудования можно считать шумность и необходимость регулярной профилактики из-за высокой вероятности поломок. Правда, их частота компенсируется доступными запчастями и недорогим ремонтом.

  Поршневые насосы – лучший выбор при потребности в малой производительности или сжатии агрессивных газов. Это находка в грязных условиях работы – на складах угля, мельницах или погрузке цемента. Оптимальным решением такие устройства станут при повышенной влажности, перепадах температуры и изменении объемов сжатого воздуха. При нагнетании давления высокого уровня (до 40 атмосфер) поршневые компрессоры одинаково хорошо себя проявляют как с несколькими поршнями, так и с одним. Их преимущества – выдерживание высокого давления, простое техобслуживание и относительно невысокая цена. 

С маслом или без?

  Одни модели поршневых компрессоров нуждаются в смазке минеральными маслами, другие – нет. Безмасляные компрессоры приемлемы для систем с условием подачи чистого воздуха, без примесей эмульсии. Их достоинства – компактность, редкость обслуживания и простота транспортировки (можно перемещать в любом положении). Примеры таких устройств – автомобильный компрессор для подкачки шин или бытовой компрессор для краскопульта.

  Масляные и безмасляные модификации (сухого трения и сухого сжатия) различаются также по типу сжатия – одноступенчатому или многоступенчатому: в современных моделях может быть до семи ступеней. В компрессорах многоступенчатого сжатия есть опасность возгорания и взрыва при несоблюдении правил эксплуатации – нельзя допускать перегрева сжимаемого газа сверх допустимой температуры 180°С.
Поршневые агрегаты бывают сальниковые и бессальниковые, одинарного или двойного всасывания (во втором случае поршень работает на обе стороны). Компрессоры одинарного действия называются бескрейцкопфными, двойного – крейцкопфными. «Плюсы» бескрейцкопфных компрессоров – единая система смазки, простой механизм, небольшой объем и вес. «Минус» - утечка газа через поршень в картер. Кроме того, такие компрессоры – исключительно одинарного действия, что не позволяет задействовать цилиндр максимально эффективно. Именно поэтому горизонтальные компрессоры, агрегаты высокого давления и большой мощности изготавливаются только крейцкопфными.

Разнообразие модификаций
 
  Поршневые компрессоры производятся с разным количеством цилиндров, которые размещаются вертикально, горизонтально либо под углом – V- или W-образно. Многоступенчатые компрессоры комплектуются дифференциальными цилиндрами. По количеству рядов цилиндров поршневые компрессоры делятся на многорядные, двухрядные и однорядные. Они могут быть одно -, двух- и трехпоршневыми. 

        
                  V - образный компрессор                                                     W - образный компрессор

  Горизонтальные компрессоры с движущимися навстречу друг другу поршнями называются оппозитными.
Есть поршневые компрессоры с воздушными водяным охлаждением. Последнее предусматривается для агрегатов большой производительности. Выпускаются устройства большой, средней и малой производительности, а отдельно выделяются еще и мини-компрессоры.

  По типу привода различаются установкис ременными прямым приводом. Из-за проскальзывания ременной передачи при запуске компрессоры с ременным приводом характеризуются меньшими динамическими нагрузками. Агрегаты с прямым приводом отличаются более низким уровнем шума и более высоким КПД при существенной экономии электроэнергии.

  Все модели поршневых компрессоров можно классифицировать по уровню конечного давления. В зависимости от показателей на выходе бывают агрегаты высокого давления (до 1000 бар), среднего (до 100 бар) или низкого (до 12 бар).

  А по исполнению компрессоры поршневого типа могут быть как стационарными (устанавливаются на неподвижной платформе), так и передвижными (самоходными, прицепными, переносными и транспортными). В ряде случаев им нет альтернативы.

5 Типы поршневых компрессоров

Поршневой компрессор представляет собой тип компрессора, в котором сжатие газа достигается за счет хода поршня. Наиболее распространенной формой поршневого компрессора является поршневой компрессор, который имеет скользящий поршень, расположенный внутри цилиндра, содержащего сжимаемый газ.

Шток поршня прикреплен к поршню и сам поворачивается вокруг горизонтальной оси.

Поршневой компрессор может быть одностороннего, двустороннего действия или диафрагменного типа; поршневой компрессор также может быть одноступенчатым (одно- или многоцилиндровым) компрессором или многоступенчатым (многоцилиндровым) компрессором. Ниже подробно описаны различные типы поршневых компрессоров.

Содержание

• 1 Одноактивное возвратное компрессор
• 2 Рестарокационный компрессор с двойным действием
• 3 Диафрагм-тип. -Ступенчатые компрессоры
  • 5.1 Одноступенчатые и двухступенчатые
• 6 Многоступенчатые компрессоры
  • 6.1 Ресивер

Поршневой компрессор одностороннего действия

Поршневой компрессор одностороннего действия имеет набор клапанов в верхней части и обеспечивает один цикл сжатия на каждый оборот коленчатого вала .
Здесь поршень начинает движение от ВМТ (верхней мертвой точки), которая является самым верхним положением, которое может достичь поршень, до НМТ (нижней мертвой точки) и обратно за один оборот коленчатого вала.

При движении поршня от ВМТ (вверху) к НМТ (внизу) давление в цилиндре падает ниже атмосферного, и за счет перепада давления на всасывающем клапане всасывающий клапан преодолевает усилие пружины и открывается чтобы воздух попал в цилиндр.

Когда поршень перемещается от НМТ к ВМТ, воздух медленно сжимается, и подпружиненный всасывающий клапан закрывается. При приближении поршня к ВМТ давление воздуха оказывается достаточным для преодоления усилия пружины выпускного клапана (выпускного), и, следовательно, выпускной клапан открывается, пропуская воздух из цилиндра под повышенным давлением. Цилиндр становится пустым, выпускной клапан закрывается, и поршень готов двигаться к НМТ.

Поршневой компрессор двойного действия

Поршневой компрессор двойного действия имеет два набора клапанов, по одному в верхней и нижней частях цилиндра, и обеспечивает два цикла сжатия на каждый оборот коленчатого вала . Когда поршень сжимает газ с одной стороны, газ всасывается в цилиндр с другой стороны поршня.

При движении поршня от ВМТ к НМТ давление в цилиндре на верхней стороне падает ниже атмосферного, и за счет перепада давления на верхнем всасывающем клапане всасывающий клапан преодолевает усилие пружины и открывается, позволяя воздух в цилиндр.

В то время как всасывание происходит на верхней стороне поршня, воздух сжимается на нижней стороне. Когда поршень приближается к НМТ, давление воздуха на нижнюю сторону поршня достаточно, чтобы преодолеть усилие пружины нижнего выпускного клапана, чтобы открыть его и выпустить воздух высокого давления.

Теперь поршень движется от НМТ к ВМТ, и нижний нагнетательный клапан закрывается.

Воздух на верхней стороне поршня медленно сжимается, верхний всасывающий клапан закрывается, и когда поршень приближается к ВМТ, давление воздуха на верхнюю сторону поршня достаточно для преодоления усилия пружины верхний выпускной клапан и, следовательно, выпускной клапан открывается, чтобы выпустить воздух из цилиндра под повышенным давлением. Цилиндр становится пустым, выпускной клапан закрывается, и поршень движется к НМТ.

Тем временем нижний всасывающий клапан открыт, и свежий газ поступает в нижнюю часть компрессора. Он готов к сжатию, когда поршень движется от ВМТ к НМТ.

Поршневые компрессоры двойного действия более эффективны, чем поршневые компрессоры одинарного действия, однако уровень вибрации выше и требует хорошего фундамента и виброизоляции.

Поршневые компрессоры двойного действия должны иметь прочную конструкцию, малую скорость и надлежащее охлаждение для непрерывной работы. Они обычно используются в многоступенчатом стиле для приложений высокого давления.

Поршневой компрессор диафрагменного типа

Компрессор диафрагменного типа (также называемый мембранным компрессором) представляет собой вариант поршневого компрессора, в котором сжатие газа происходит за счет движения вверх и вниз гибкой диафрагмы или мембраны.

Движение диафрагмы вверх и вниз достигается за счет ее соединения с поршнем, приводимым в движение шатуном и коленчатым валом.

Поршень вашего диафрагменного компрессора вместо того, чтобы двигаться в цилиндре, тянет диафрагму вниз (сжатие диафрагмы) для создания всасывания и толкает диафрагму вверх (расширение диафрагмы) для создания нагнетания.

Мембранные компрессоры используются в тех случаях, когда требуется отсутствие загрязнений и отсутствие утечек. Мембранные компрессоры популярны не только для воздуха.

Объем сжимаемого газа и срок службы диафрагмы зависят от материала диафрагмы.

Поршневой компрессор мембранного типа используется во многих областях, включая сжатие водорода и природного газа.

Поршневые компрессоры мембранного типа могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми.

Одноступенчатый поршневой компрессор

Одноступенчатый поршневой компрессор имеет один или несколько параллельно соединенных цилиндров. Здесь воздух сжимается только один раз, прежде чем он будет перемещен в резервуар для хранения.

Давление нагнетания, достигаемое одноступенчатым поршневым компрессором, ограничено его конструкцией, и максимальное давление может составлять 125 фунтов на квадратный дюйм (увеличение давления сверх этого значения может привести к повышению температуры цилиндра).

Преимущества

Они просты по конструкции и дешевле по сравнению с многоступенчатыми альтернативами.

Недостатки

Одноступенчатые компрессоры имеют более низкую степень повышения давления и низкий объемный КПД. Отсутствие промежуточного охлаждения приведет к более высоким температурам, что может сократить срок службы оборудования.

Двухступенчатые компрессоры

В случае двухступенчатого или двухступенчатого поршневого компрессора в двух последовательно соединенных цилиндрах будет происходить два цикла сжатия. Газ сжимается в одном цилиндре (первая ступень), а выбрасываемый газ дополнительно сжимается во втором цилиндре (вторая ступень) до более высокого давления.

Диаметр цилиндра второй ступени меньше диаметра цилиндра первой ступени. Между ступенями будет установлен интеркулер для охлаждения газа.

Сравнение одноступенчатых и двухступенчатых компрессоров

Как одноступенчатые, так и двухступенчатые компрессоры могут иметь несколько цилиндров. Основное различие между одноступенчатым компрессором и двухступенчатым или многоступенчатым компрессором заключается в том, сколько раз сжимается воздух. Это означает, что в многоступенчатом устройстве воздух, сжатый с первой ступени, направляется в следующий цилиндр для дальнейшего сжатия.

Другим отличием является наличие промежуточного охлаждения между двумя ступенями сжатия. Многоступенчатый поршневой компрессор с хорошей системой смазки может достигать 250 фунтов на квадратный дюйм и более.

В компрессоре может быть более двух ступеней.

Многоступенчатые компрессоры

Многоступенчатые (более двухступенчатые) поршневые компрессоры имеют более одного цилиндра и сжимают газ в несколько ступеней.

Однако все многоцилиндровые поршневые компрессоры не могут быть многоступенчатыми компрессорами, поскольку существуют одноступенчатые поршневые компрессоры с более чем одним цилиндром.

Вы можете отличить многоступенчатый компрессор от многоцилиндрового одноступенчатого компрессора по размеру цилиндра. В многоцилиндровом одноступенчатом поршневом компрессоре все цилиндры имеют одинаковый размер. Однако в многоступенчатом поршневом компрессоре цилиндр второй ступени будет меньшего диаметра.

Ресивер

Не путайте количество цилиндров с количеством накопительных баков. Цилиндр с движущимся поршнем внутри - это то место, где происходит сжатие, и он относительно меньше по размеру. В ресивере хранится сжатый воздух, который готов к подаче на ваши пневматические инструменты.

Заводы и крупные коммерческие предприятия часто имеют более одного резервуара для хранения, поскольку таким образом легко сбалансировать сжатый воздух. Это не имеет ничего общего с количеством ступеней сжатия.

Различные типы поршневых компрессоров

Энергетическое оборудование, ООО | 4 марта 2022 г.

Поршневые компрессоры представляют собой объемные машины, которые сжимают и подают газы под высоким давлением с помощью поршня или плунжера. Нефтеперерабатывающие заводы, газопроводы и многие другие предприятия используют поршневые компрессоры для перекачки водорода, кислорода и других газов. Этот тип компрессора часто используется, когда технологическая среда относительно сухая и когда требуется высокая степень сжатия на ступень без высоких скоростей потока.

В этом посте мы рассмотрим различные типы поршневых компрессоров и некоторые из надежных вариантов, доступных от Energy Machinery, Inc.

Сравнение безмасляных поршневых компрессоров со смазкой

Нажмите, чтобы развернуть

Приложения могут использовать как смазываемые, так и безмасляные поршневые компрессоры в зависимости от их уникальных требований.

Поршневые компрессоры со смазкой
Поршневые компрессоры со смазкой используют смазочное масло для обеспечения плавного хода поршня без повреждения механизма. Смазка также служит для поддержания эффективности сжатия воздуха и рассеивания тепла. Этот тип поршневого компрессора требует более частых проверок обслуживания, а также периодической замены масла. Кроме того, они требуют дополнительной фильтрации воздуха, в том числе коалесцирующих фильтров и сепараторов, которые предотвращают загрязнение маслом технологических процессов и негативное воздействие на последующее оборудование.

Безмасляные поршневые компрессоры
В безмасляных поршневых компрессорах элемент сжатия покрыт материалом для предварительной смазки, что устраняет необходимость в масляной или синтетической смазке. Этот тип компрессора требует меньшего объема текущего обслуживания, но требует более капитального ремонта. У них также гораздо более короткий срок службы, и они значительно громче во время работы.

Из-за этих различий поршневые компрессоры со смазкой часто лучше подходят для применений, где компрессоры будут подвергаться интенсивному использованию. Тем не менее, предприятия пищевой, фармацевтической и других отраслей промышленности могут захотеть использовать безмасляный компрессор, если им требуется воздух высокой чистоты.

Типы поршневых компрессоров

Независимо от того, требуются ли вам безмасляные или смазываемые поршневые компрессоры для вашего применения, компания Energy Machinery, Inc. предлагает множество моделей для удовлетворения ваших потребностей. Наша линейка компрессоров включает:

• Безмасляный компрессор PureAir. Компрессоры серии Gardner Denver PureAir приводятся в действие электродвигателем и разработаны в соответствии со строгими требованиями к чистоте воздуха как для институциональных, так и для промышленных применений.
• Безмасляный компрессор PureAir II. Этот компрессор Gardner Denver способен работать 24 часа в сутки, что устраняет необходимость в резервных блоках и увеличенных размерах для оптимальной экономической эффективности.
• Reward Series™ — поршневые воздушные компрессоры. Компрессоры Gardner Denver серии Reward отличаются долговечной конструкцией, которая делает их идеальными для любого применения. Каждый компрессор также включает до шести стандартных предустановленных аксессуаров.
• Компрессор серии R со смазкой разбрызгиванием. 9Компрессоры серии 0043 R имеют ряд уникальных особенностей, таких как куполообразные поршни автомобильного типа, которые позволяют использовать клапаны большого диаметра с малым подъемом и обеспечивают максимальную подачу воздуха.
• Компрессор со смазкой под давлением серии PL. Компрессоры серии PL , как и серия R, оснащены куполообразными поршнями автомобильного типа и другими характеристиками, обеспечивающими максимальную производительность. Эта модель специально разработана для использования в экстремальных условиях и служит альтернативой моделям серии R.
• Paradigm – Поршневые воздушные компрессоры с низким уровнем шума. Эти компрессоры идеально подходят для приложений, требующих бесшумной работы.
• Поршневые компрессоры, вакуумные насосы и бустеры серии A для воздуха и природного газа. Компрессоры серии A обеспечивают непревзойденную доступность, надежность и качество каждого компонента.
• Поршневые компрессоры с воздушным охлаждением для климат-контроля. Компрессоры Gardner Denver для климат-контроля могут удовлетворить потребности практически любого применения со сложными системами климат-контроля.
• Смазанные воздушные компрессоры и насосы серии R и PL. Компрессоры и насосы Gardner Denver серий R и PL отличаются превосходным качеством, долговечностью и эффективностью.