Промышленные компрессоры

Машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов, называются компрессорами. Они являются основным технологическим оборудованием и непосредственно участвуют в изготовлении продукта в химической, нефтехимической, газовой промышленности и т.д. Компрессоры используются в производстве минеральных удобрений, пластмасс при добыче, транспортировке и переработке природного газа, нефти, искусственных жидких топлив и в других производствах (включаются в цепь агрегатов и машин, выполняющих технологический процесс, а также устанавливаются в отдельных помещениях, называемых цехами компрессии).

В машиностроении, горнодобывающей, угольной, пищевой и других отраслях промышленности используются компрессоры для сжатия воздуха, который служит энергоносителем для привода всевозможных машин и инструментов, облегчающих труд человека, т.е. для механизации трудоемких процессов. В этом случае компрессоры также устанавливают в отдельных помещениях, называемых компрессорными станциями, и централизованно подают сжатый воздух в цехи предприятия. В современном машиностроительном предприятии до 30 % всей расходуемой мощности идет на выработку сжатого воздуха.

В металлургической, коксогазовой и других производствах для интенсификации процессов горения подают сжатый воздух в металлургические печи, коксогазовые батареи и другие агрегаты. Здесь компрессоры также устанавливаются в отдельных помещениях, называемых воздуходувными станциями. При выполнении строительных работ, геологоразведке, бурении нефтяных и газовых скважин, в угольных шахтах и рудниках используются передвижные компрессорные установки, смонтированные на автомобилях или отдельных тележках. Такие установки принято называть передвижными компрессорными станциями. В настоящее время в стране эксплуатируются свыше 500 тыс промышленных компрессоров, которые потребляют более 15 % энергии, вырабатываемой электростанциями страны. Изготовлением, ремонтом и обслуживанием компрессоров занято около одного миллиона работающих.

Производством компрессоров в нашей стране занято около 15 министерств н ведомств, предприятия которых выпускают свыше 500 типоразмеров компрессоров производительностью от 2,8-6 до 200 м/с, давлением до 250 Па и мощностью от нескольких ватт до 40 тыс. кВт. В компрессорах происходит преобразование энергии, подводимой двигателем к валу, в энергию проходящих через них газов. Способ передачи энергии является основой классификации компрессоров по принципу действия. По принципу действия все многообразие компрессорных машин можно подразделить на объемные, динамические и струйные. В объемных компрессорах передача энергии от двигателя к газу происходит в рабочей камере, периодически изменяющей объем из-за перемещения двигателем привода одной или нескольких ее стенок. В процессе изменения объема камера поочередно соединяется с полостью низкого и высокого давления газа, а некоторое время отсоединена от обеих полостей. За полный период изменения объема камеры газ, находящийся в ней, переместится из полости низкого в полость высокого давления. При этом двигателем производится работа для перемещения стенок камеры. К объемным компрессорам относятся все виды поршневых, винтовых и роторных машин.

В динамических или турбокомпрессорных машинах передача энергии к газу происходит непрерывно во вращающемся рабочем колесе, снабженном лопатками. При обтекании потоком газа решетки из профилей лопаток вращающегося колеса возникает подъемная сила, вызывающая ускорение потока, увеличение его скорости и давления. В дальнейшем в неподвижных элементах происходит добавочное увеличение давления за счет преобразования кинетической энергии газа. К динамическим компрессорам относятся центробежные, диагональные, осевые и вихревые машины.

В струйных компрессорах повышение давления основано на увлечении сжимаемого газа струей пара, жидкости или газа. Рассмотрим более подробно рабочий цикл поршневого компрессора, в котором изменение объема рабочей камеры (цилиндра) происходит при возвратно-поступательном движении поршня. Процессы всасывания, сжатия» нагнетания и расширения образуют вместе цикл компрессора. В компрессорах с дисковым поршнем и крейцкопфом рабочие камеры образуются по обе стороны поршня н рабочие циклы в них смещены относительно друг друга на половину оборота коленчатого вала. В различных типах поршневых компрессоров — бескривошипных, осепоршневых, свободнопоршневых дизель-компрессорах и в большинстве ротационных и винтовых машин процессы в рабочих камерах практически аналогичны и отличаются кинематикой движения поршня и органами газораспределения.