Сальниковые компрессоры
Отечественная промышленность выпускает сальниковые компрессоры 2ФВ4/4,5, ФВ — 6, ФУ — 12, ФУУ25 и т.д. Компрессор 2ФВ4/4,5 применяют в холодильных агрегатах ФАК — 0,7, ФАК — 1,1, ФАК — 1,5. Компрессоры, имеющие разную холодопроизводительность, максимально унифицированы. Они отличаются друг от друга только маховиками и пружинами наружного сильфонного сальника. Компрессор 2ФВ4/4,5 — поршневой, вертикальный, двухцилиндровый, непрямоточный, блокцилиндровый, рис. 13.
Рис. 13. Компрессор 2ФВ4/4,5: 1 — шатун; 2 — коленчатый вал; 3 — бронзовые подшипники; 4 — крышка; 5 — картер; 6 — блок цилиндров; 7 — поршень; 8 — противовесы коленвала; 9 — сильфонный сальник
Снаружи на блоке цилиндров отлиты ребра охлаждения и прилив для присоединения всасывающего вентиля. К блоку крепятся клапанная доска и головка компрессора с фланцевым приливом для нагнетательного вентиля.
Кривошипно-шатунная группа компрессора состоит из стального двухопорного коленчатого вала и шатунов из алюминиевого сплава с разъемными нижними головками. Коленчатый вал опирается на бронзовые втулки, запрессованные в картер и крышку. Поршни отлиты из алюминиевого сплава. Каждый поршень имеет три поршневых кольца. В нижней части поршня сделана маслослизывающая канавка.
На конце коленчатого вала насажен маховик, получающий вращение от электродвигателя. Вращающийся вал уплотнен внутренним и внешним сильфонными сальниками, рис. 14. Сильфон представляет собой гофрированную латунную трубку. К одной стороне сильфона припаяно бронзовое кольцо трения, к другой — плоский фланец. Между кольцом трения и фланцем находится пружина, прижимающая кольцо трения к другому, вращающемуся с валом уплотнительному кольцу, которое уплотняется по валу резиновым кольцом. Торцы уплотнительных колец тщательно притерты.
Рис. 14. Сальник компрессора 2 ФВ4/4,5: 1 — подвижное кольцо из каленой стали; 2 — неподвижное кольцо из фосфористой бронзы; 3 — прокладки; 4 — крышка; 5 — фланец; 6 — двухслойный латунный сильфон; 7 — пружина; 8 — резиновое кольцо
При работе они смазываются маслом, попадающим из картера и масляной ванны. Сильфоны плотно прижаты крышкой к картеру и подвижны.
Внешний сильфонный сальник смазывается маслом, поступающим из отдельной ванночки, емкость которой не сообщается с полостью картера. Ванночка закрывается пробкой.
Трущиеся детали компрессора смазываются маслом путем разбрызгивания. Масло заливают в картер через отверстие, закрываемое пробкой. При работе компрессора шатуны разбрызгивают масло, образуя масляный туман, заполняющий весь объем блок-картера. Паромасляная смесь, возвращаясь из испарителя, проходит через фильтр, где частицы масла, как более тяжелые, отделяются и возвращаются в картер. Клапанная группа состоит из клапанной доски, на которой собраны всасывающие и нагнетательные клапаны. Всасывающие клапаны упругие, толщиной 0.25 мм. Раздвоенный конец пластины надет на штифты, другой конец заканчивается язычком, для которого в цилиндровом блоке сделана специальная выемка глубиной 1 мм. Ход язычка по вертикали 0.75 мм. Нагнетательные клапаны пятачковые, толщиной 0,3 мм. Пластины помещены в направлениях и прижаты к седлу цилиндрической пружиной. Ход клапана-2 мм. Буферные пружины делают возможным дальнейший подъем нагнетательного клапана и практически исключают гидравлический удар.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Сальниковый компрессор
Сальниковые компрессоры для фреоновых холодильных машин изготовляют нескольких рядов с различной базой. [1]
Сальниковые компрессоры малых машин выполняют с непосредственным или клиноременным приводом. Число оборотов от 500 до 1440 в минуту, число цилиндров ( с диаметром до 50 мм) обычно не превышает четырех. В двухцилиндровых моделях используют приставные цилиндры и картеры без боковых и нижних крышек. [2]
Тип малых сальниковых компрессоров определяется конструктивными и технологическими соображениями. В компрессорах малых размеров трудно разместить клапаны в поршнях. Кроме того, скорость поршня в малых компрессорах низка и размещение обоих клапанов, обеспечивающих низкие скорости газа, в крышке цилиндра не вызывает затруднений. Поэтому малые компрессоры, как правило, непрямоточные. [3]
В сальниковых компрессорах обычно применяют клиноремен-ный привод; на вал электродвигателя насажен осевой вентилятор. Под конденсатором или рядом с ним установлен ресивер. [5]
Новые модели сальниковых компрессоров ( тип Ф) рассчитаны для работы на фреоне-12 и фреоне-142 с диапазоном холодопро-изводительности от 4000 до 380000 ст. чскал. Расположение цилиндров вертикальное, У-образное и УУ-образное. Охлаждение цилиндров воздушное, вал компрессоров горизонтальный двухопорный с числам оборотов до 1440 в минуту приводится в движение электродвигателем с помощью клиноременной передачи или при непосредственном соединении через муфту. Приводной конец вала уплотняется пружинным сальником с масляным затвором. Смазка преимущественно принудительная от насоса. Однако для компрессоров мощностью до 5 кет применяется барботажная смазка. [6]
Новые модели сальниковых компрессоров ( тип Ф) рассчитаны для работы на фреоне-12 и фреоне-142 с диапазоном холодопро-изводительности от 4000 до 380000 ст. ккал. Расположение цилиндров вертикальное, У-образное и УУ-образное. Охлаждение цилиндров воздушное, вал компрессоров горизонтальный двухопюрный с числом оборотов до 1440 в минуту приводится в движение электродвигателем с помощью клиноременной передачи или при непосредственном соединении через муфту. Приводной конец вала уплотняется пружинным сальником с масляным затвором. Смазка преимущественно принудительная от насоса. Однако для компрессоров мощностью до 5 кет применяется барботажная смазка. [7]
Зарядку фреоном холодильных агрегатов с сальниковыми компрессорами холодопроиз-водительностью до 1 75 кВт, не встроенных в охлаждаемое оборудование, производят заводы-изготовители. Для этого к штуцеру тройника всасывающего вентиля подсоединяют вакуумметр, а к штуцеру тройника нагнетательного вентиля — трубку, свободный конец которой опускают в сосуд для сбора выбрасываемого масла. [8]
В агрегатах открытого типа с сальниковыми компрессорами скорость движения воздуха, обдувающего конденсатор, достигает 4 — 5 м / сек. [10]
Фирма Компрессор изготавливает и продает запасные части к сальниковым компрессорам . [11]
Такие же явления происходят и в агрегатах с сальниковыми компрессорами и непосредственным приводом от электродвигателя. Однако в связи с большим весом компрессоров, двигателей, рамы агрегата и других, находящихся на раме элементов ( например, конденсатора), а также в связи с жестким закреплением рамы агрегата на фундаменте толчки при пуске и остановке не так заметны, как при пружинной подвеске. [12]
Агрегат ИФ-56 ( лист 183), в состав которого входят сальниковый компрессор и воздушный вентиляторный конденсатор, смонтирован на сварной раме. [13]
Статическая балансировка валов выполняется с закрепленными противовесами и установленными заглушками маслопроводов; валы без сальниковых компрессоров балансируют с напрессованными роторами электродвигателей. [14]
Источник
Сальниковые (открытого типа) поршневые компрессора
Компрессор предназначен для работы в составе стационарных компрессорно-конденсаторных агрегатов, транспортных установок и систем кондиционирования воздуха.
4. Шатунно-поршневой группы.
5. Клапанной доски и клапанов (всасывающие — полосовые, самопружинящие; нагнетательные — пятачковые с пружинами).
6. Всасывающего и нагнетательного вентилей
Поскольку картер компрессора находиться под давлением всасывания хладагента, возникает необходимость уплотнения выходящего конца вала, во избежание утечек хладагента или подсасывания воздуха в контур холодильной машины.
Сальник — уплотнительный элемент вращающегося вала относительно картера.
Применяются графитно-стальные пружинные сальники.
Источник
Методы, которые используют для выбора парокомпрессионных машин
Другим видом конструктивного исполнения холодильных компрессоров является компрессорный агрегат. Он характеризуется тем, что вал ротора приводного двигателя имеет жесткое крепление к приводному концу вала компрессора, при этом обмотки статора приводного электродвигателя отделены от ротора тонким экраном из нержавеющей стали. В данном устройстве ротор контактирует с хладагентом, а статор – с воздухом, который находится вокруг агрегата. По этой причине их называют холодильными компрессорами с экранированным статором.
Каждый вариант исполнения наделен своими преимуществами и недостатками. Если рассмотреть сальниковый компрессор, то в роли привода в нем можно применить любой тип двигателя и придаточного механизма (шкив, муфту, редуктор и пр.). Это позволяет использовать данные компрессоры в холодильных установках различного назначения (автомобильных, железнодорожных системах кондиционирования). Сальниковые компрессоры хорошо себя зарекомендовали в холодильных установках, функционирующих на аммиаке, поскольку здесь приводной двигатель не контактирует с хладагентом. Таким образом, если в холодильной установке предусмотрен электродвигатель, то в этом случае обмотки его статора не будут подвержены агрессивному воздействию хладагента. То же касается и компрессоров с экранированным статором. К недостаткам сальниковых компрессоров следует отнести то, что уплотнение на конце приводного вала не является полностью герметичным и допускает небольшие утечки хладагента (в некоторых случаях недопустимые).
В отличие от сальниковых герметичные компрессоры не имеют вышеописанных утечек, но с технической стороны такой двигатель и компрессор высокой производительности (более 40 кВт) собрать в герметичном кожухе будет проблематично и экономически невыгодно, поскольку последующий ремонт подобных компрессоров практически невозможен.
Таким образом, выбор конструктивного решения для компрессора необходимо рассматривать в каждом отдельном случае, учитывая такие показатели как: производительность и назначение холодильной установки, условия ее эксплуатации, тип применяемого хладагента, экономические факторы и пр.
Еще один момент, который следует обязательно учитывать при подборе компрессора, это принцип действия агрегата и тип рабочих органов. По принципу действия компрессоры разделяют на две большие группы: объемные и динамические.
К компрессорам объемного действия относят устройства, в которых рабочий процесс происходит за счет циклического изменения объемов рабочих камер:
- в поршневом компрессоре – цилиндра при движении поршня;
- в винтовом компрессоре – парной полости, которая образуется винтовым зацеплением;
- в спиральном компрессоре – серповидной полостью, расположенной между неподвижной и подвижной спиралями.
В компрессоре динамического действия рабочий процесс происходит за счет непрерывного потока сжигаемого газа. К таким компрессорам относят: осевые, струйные, центробежные агрегаты.
Также встречаются одноступенчатые и многоступенчатые компрессоры. Их принадлежность к той или иной группе определяется количеством ступеней (секций), которые входят в их состав.
При выборе компрессора и его рабочих органов необходимо учитывать назначение холодильной установки, ее производительность, условия эксплуатации, тип используемого хладагента, а также экономические факторы. Из этого следует вывод, что вопрос выбора компрессора является не простой задачей, которая требует комплексного подхода.
Еще давно были проведены исследования, касающиеся применения различных типов компрессоров в зависимости от принципа действия. Их результатом стала разработка номограмм (рис.1). Но на сегодняшний день номограммы предоставляют нам не полную информацию о технологическом процессе, поскольку на то время не использовались холодильные установки, работающие на хладагенте, состоящем из двуокиси углерода. Кроме того, те расчеты были ориентированы только на промышленный холод и не учитывали установки с холодопроизводительностью менее 10 кВт. Тем не менее, номограммы можно использовать как опору при выборе компрессора и подборе его рабочих органов.
После того, как тип конструктивного исполнения компрессора (сальниковый, герметичный, бессальниковый, с экранированным статором) выбран, а также определены его основные рабочие узлы, только после этого можно приступать непосредственно к подбору модели. На данный момент на российском рынке представлен широкий выбор данного оборудования, поэтому при выборе холодильной установки более рационально остановится на функциях, которую будет выполнять холодильный компрессор, находясь в составе холодильной машины.
В парокомпрессионной холодильной машине компрессор является одним из 4-х ведущих элементов, осуществляющих часть основных процессов холодильного цикла.
Рис.1 области применения компрессор различных типов:
- Q – холодопроизводительность установки, МВт;
- t0 – температура, при которой хладагент закипает в испарителе, °С.
На схеме А компрессоры установок работают на аммиаке и углеводородах: 1-одноступенчатые поршневые, 2- одноступенчатые винтовые, 3- центробежные, 4- двухступенчатые, основанные на базе поршневых и винтовых поджимающих, 5- двухступенчатые на базе винтовых, 6 – центробежные.
На схеме Б компрессоры установок работают на галогенсодержащих углеводородах: 1- одноступенчатые поршневые (спиральные), 2- одноступенчатые винтовые, 3 – центробежные, 4- двухступенчатые, основанные на базе поршневых и винтовых поджимающих, 5- двухступенчатые на базе винтовых, 6 – каскадные на базе винтовых.
Также отметим, что компрессор холодильной установки должен обеспечивать стабильную работу испарителя, поэтому подбирать модель компрессора необходимо только после того, как определены параметры испарителя, а также основные температурные характеристики холодильного агрегата.
К ним относятся следующие параметры компрессора:
- температура, при которой происходит закипание хладагента в испарителе То;
- перегрев пара хладагента на входе в компрессор. Отметим, что перегрев пара на входе и выходе из компрессора – это абсолютно разные величины и только в некоторых случаях они могут быть численно равны;
- температура конденсации Тк;
- температура хладагента на выходе из конденсатора Тж (другими словами – переохлаждение хладагента на выходе из конденсатора, которое определяют разностью Тк-Тж).
Цифровые значения последних показателей определяют только после того, как выбран конденсатор. При выборе компрессора их можно задать, учитывая то обстоятельство, что в холодильной установке вначале рассчитывается процесс конденсации, а после, согласно полученным результатам, подбирается конденсатор.
Относительно температуры и перегрева хладагента на входе в компрессор эти параметры рекомендуется подбирать с учетом требований ГОСТ Р 54381-2011 «Компрессоры холодильные…». Аналогом является европейская версия стандарта EN 12900:2006.
Согласно этим стандартам производители должны определять и указывать в технической документации характеристики холодильных компрессоров, а именно: холодопроизводительность и потребляемую мощность на всасывании (перегрев на всасывании 10К для компрессоров, работающих на углеводородах и галогеносодержащих углеродах и их смесях, а для компрессоров работающих на аммиаке — 5 К). Исходя из требований переохлаждение жидкого хладагента на выходе из конденсатора, должно быть равно нулю.
По всей видимости, во время работы компрессора такие температурные режимы по перегреву невозможно реализовать. Переохлаждение жидкого хладагента на выходе из конденсатора будет выше нуля, а перегрев на всасывании меньше значений, указанных в стандартах. Таким образом, при подборе компрессора по производительности, учитывая заданные температурные режимы, получим модель с производительностью выше или ниже, указанной в документации.
При подборе компрессора показатель температуры конденсации определяют в зависимости от того, каким образом организован процесс конденсации в холодильной машине. Для конденсаторов воздушного охлаждения температура конденсации Тk зависит от температуры наружного воздуха, поступающего на вход в конденсатор Та3:
Тk= Та3 + DTмакс,
где DTмакс – температурный напор на входе в конденсатор.
Независимо от назначения установки и марки хладагента для трубчато-ребристых конденсаторов воздушного охлаждения с принудительным обдувом значение DTмакс считают равным 15 К. Таким образом, для стабильной работы установки температура конденсации Тk в трубчато-ребристых конденсаторах будет больше температуры воздуха вокруг конденсатора, но не меньше чем на 12 К и не более чем на 18 К.
Так, при подборе конденсатора воздушного охлаждения с принудительным обдувом расчетное значение температуры наружного воздуха Та3 принимают равным среднему значению дневной июльской температуры наружного воздуха, в том месте, где предполагают эксплуатировать установку. Например, если данный показатель для средней полосы России составит 28 С, то расчетное значение Тk равняется 40-46 С.
Что касается конденсаторов водяного охлаждения, то здесь необходимо контролировать не максимальный температурный напор, а минимальный DTмин= Тk-Те4 – разность между температурой конденсации хладагента в конденсаторе Тk и Те4 – температурой охлаждающей среды на выходе из него. При нормальной работе установки данный показатель должен составлять 4-5 К.
Перепад температур по воде составит:
ΔТек=Те4 – Те3,
где Те4 и Те3 – температура воды на выходе и входе в конденсатор.
Для стабильной работы пластинчатых и кожухотрубных конденсаторов рекомендуют сохранять диапазон 10-15 К. Из этого можно сделать вывод, что если в установке предусмотрен конденсатор водяного охлаждения, то показатель температуры конденсации должен быть таким, при котором температура конденсации Тk будет на 15-20 К больше температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор.
Для других вариантов организации процесса конденсации необходимо определять расчетное значение температуры конденсации.
После определения расчетных (номинальных) значений температур кипения То и конденсации Тk, а также перегрева, необходимо по каталогу производителя выбрать модель, которая будет иметь потребную производительность с коэффициентом запаса.
Компрессор считается правильно подобранным, если коэффициент рабочего времени равен 0,8. Например, если за расчетный период принимать сутки, то компрессор должен иметь суммарную наработку не более 22 часов, но и не менее 18 часов. Если суммарная наработка компрессора больше положенного времени, то значит, что он не справляется с количеством теплоты, для отбора которой предназначена холодильная установка. Если же суммарная наработка времени за сутки менее положенного, то это означает, что для данного количества теплоты выбрана переразмеренная, более дорогостоящая модель.
Согласно требованиям ГОСТА Р 54381-2011 «Компрессоры холодильные…» значения холодопроизводтельности компрессоров в каталогах указывают в виде графиков и таблиц, а также аппроксимационных зависимостей от температур кипения и конденсации. Для компрессоров, работающих на углеродах и углеводородах перегрев на всасывании составляет 10 К, а для установок, работающих на аммиаке 5 К. Переохлаждение жидкого хладагента на выходе из конденсатора должно быть, согласно требованиям, равным нулю.
Также необходимо учитывать тот фактор, что для компрессора холодопроизводительность является условным понятием, поскольку он сам никакого холода не производит. Он используется только для откачки паров хладагента при давлении кипения Ро, сжимая их до давления конденсации Рk. Чтобы холодильная установка работала стабильно, необходимо соблюдать баланс между образующимся в испарителе паром и тем количеством, которое компрессор способен откачать из испарителя.
С этой целью используется понятие удельной холодопроизводительности холодильного цикла q. Это количество теплоты, которое отводится от охлаждаемой среды из расчета на 1 кг хладагента, что прошел через испаритель. Его определяют как разность энтальпий i хладагента. Следует также учесть, что значение энтальпий i хладагента определяют с учетом переохлаждения жидкости на выходе из конденсатора, а также перегрева пара на выходе из испарителя.
Чтобы установить связь между удельной холодопроизводительностью холодильного цикла q и требуемой холодопроизводительностью компрессора Q, применяют соотношение:
где m – массовый расход хладагента через испаритель, кг/с.
Для определения требуемой холодопроизводительности Q холодильной установки, следует подобрать такой компрессор, чтобы при заданных давлениях кипения и конденсации, обеспечивался массовый расход хладагента через испаритель:
Вместе с этим бывает и так, что компрессор обслуживает несколько испарителей с разными показателями температур кипения. В этом случае при подборе компрессора следует просуммировать показатели массовых расходов через все испарители, которые обслуживает компрессор (суммарный массовый расход должен обеспечиваться компрессором при минимальных показателях давления кипения).
Источник