Преимущества двухступенчатого компрессора
Компрессоры имеют распространенное применение в промышленности. Их используют для того, чтобы наполнить сжатым воздухом промышленное оборудование.
Производство компании «КРОН» реализует и выпускает компрессоры на базе одного или нескольких цилиндров двухступенчатой компрессорной головки.
Преимуществом двухступенчатых компрессоров является возможность их работы при температурах кипения до -60°C. Детали роторов двухступенчатого винтового компрессора объединены в общую винтовую пару. В этом компрессоре всасывание производится через одну или две клапанные доски, в зависимости от количества цилиндров. Это и является главной особенностью двухступенчатого компрессора.
Конструкция двухступенчатого компрессора не предусматривает установку клапанов предпусковой разгрузки и клапанов-регуляторов производительности. Все виды таких компрессоров оснащены последовательным включением мотора с разделёнными обмотками, обеспечивающие снижение пусковых токов.
На сегодняшний день все больше возрастает эффективность использования двухступенчатых компрессоров в холодильных предприятиях. Это значительно уменьшает эксплуатационные траты при многолетней эксплуатации надёжного низкотемпературного холодильного оборудования.
Преимущества двухступенчатого винтового компрессора
- высокая эффективность
- небольшие эксплуатационные затраты
- способен работать длительный срок в низкотемпературных морозильных установках
- значительная экономия электроэнергии оправдывают цену
Узнать больше информации о производстве компрессорного оборудования, в том числе двухступенчатых, можно на нашем сайте. Сотрудники компании «КРОН» ответят на все интересующие вас вопросы по техническим характеристикам установок и их эксплуатации. Возможно, многие предприятия уже задумываются об эффективности действия компрессорного оборудования, учитывая тот факт, что существенно выросли цены на энергоресурсы. Сегодняшний рынок предлагает широкий ассортимент моделей компрессоров. Чтобы избежать ошибок при выборе компрессора, нужно учесть производительность оборудования, объем ресивера, степень сжатия воздуха, а также сжимаемую среду.
Схема двухступенчатого компрессора 
Источник
Одно-, двух-, и многоступенчатые компрессоры
Published by Admin Under Компрессоры on Август 21, 2016
Компрессор – прибор, который сжимает и подает воздух или любой нужный газ в сети воздухопроводов, газопроводов, моторы и другие конструкции. В нем сжатие происходит за счет охлаждения поступаемого воздуха – это наиболее экономичный и эффективный вариант, базирующийся на изотермических процессах.
На рынке можно найти приборы с разным количеством ступеней в комплектации. Как они влияют на работу компрессора, и сколько вообще их может быть? В этом нужно хорошенько разобраться. Тем более что компрессоры так часто используются в технике и сетях снабжения.
Сколько бывает ступеней?
В компрессорах, по идее, может быть неограниченное число ступеней сжатия. Но только при отсутствии трения и идеальным параметрам работы, воздуха и остальных аспектов. На практике этого добиться невозможно.
Сегодня рынок подобного оборудования предлагает клиентам три вида компрессоров, различающихся количеством ступеней:
самый простые одноступенчатые;
многоступенчатые.
У каждого варианта имеются свои положительные стороны и недостатки. Поэтому сферы распространения всех трех видов редко перекрывают друг друга: для одной цели одноступенчатый и многоступенчатый компрессоры вряд ли подойдут одинаково хорошо.
О каждом виде компрессоров стоит поговорить отдельно.
Одноступенчатые агрегаты – простота в работе и обслуживании
Одноступенчатый компрессор – прародитель остальных двух вариантов. Принцип его работы, если агрегат поршневой, весьма прост: для сжатия газов и воздуха используются возвратно-поступательные движения поршня, который работает на энергии от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя.
Как видно из названия, у такого агрегата всего одна ступень сжатия, однако его применение имеет достаточно широкие границы благодаря многим положительным качествам:
для него достаточно двигателя небольшой мощности;
занимает мало места, поэтому незаменим в небольших маломощных агрегатах;
ремонт и монтаж проходят относительно просто.
Одноступенчатые компрессоры наиболее распространены – их приобретают как крупные компании, так и частные лица. Но и у этих приборов есть свои недостатки, о которых нужно знать перед приобретением или монтажом:
нельзя использовать компрессор с одной ступенью сжатия для устройства сложных сетей или работы больших и мощных агрегатов;
мощность сжатия может достигать всего лишь 12-ти атмосфер;
больше одного или двух часов в день эксплуатировать прибор нежелательно;
при неправильной эксплуатации возможно самовозгорание.
Двухступенчатые компрессоры – баланс производительности и мощности
Агрегаты с двумя ступенями сжатия имеют уже гораздо больший диапазон применения, нежели первый вариант. На сегодняшний день они считаются лучшими, если учитывать мощность приборов, с которыми возможна их совместная работа, и экономичность процесса.
Двухступенчатый компрессор имеет два поршня, что логично, а сжатие происходит по двум ступеням:
- воздух или газ, как и в одноступенчатом агрегате, проходит первую ступень;
- после продукт не выходит, а охлаждается на межступенчатом интервале, расширяя диапазон сжатия еще в несколько раз;
- и уже на второй ступени происходит окончательное сжатие воздуха до максимальной отметки.
Плюсы использования такого компрессора очевидны:
- нагрузка на части агрегата распределяется равномерно;
- КПД увеличивается за счет экономии мощности, потраченной на сжатие;
- срок службы дольше, чем у одноступенчатых приборов.
Правда, двухступенчатые компрессоры больше по размерам, что обусловлено наличием двух поршней вместо одного. Это, вероятно, единственный их недостаток по сравнению с одноступенчатыми агрегатами.
Многоступенчатые агрегаты: нюансы
Многоступенчатые поршневые компрессоры, как известно, могут иметь различное количество поршней. При этом между каждым уровнем сжатия воздух или газ охлаждаются, увеличивая возможность повышения давления. К тому же у таких приборов имеется тепловая рубашка, в которую отводится лишнее тепло.
Многоступенчатый компрессор, по сравнению с двумя предыдущими вариантами, гарантирует еще большую плавность перехода нагрузок на рабочие части агрегата и принимающие трубы. Также у таких приборов имеются и другие плюсы:
они производят газ и воздух большого давления, которое требуется для больших предприятий;
температура на выходе из компрессора относительно низкая, что увеличивает срок службы сопутствующего оборудования;
задействуется небольшая мощность на сжатие самых разных объемов воздуха и газов;
угрозы самовозгорания минимальны.
Из минусов, как и в предыдущем варианте, стоит отметить громоздкость. К тому же такой прибор сложно ремонтировать и содержать.
Какой лучше?
Однозначной рекомендации по выбору компрессора не существует. Главное, на что стоит обращать внимание при покупке – для каких целей приобретается прибор. Совсем нецелесообразно выбирать многоступенчатые варианты, когда можно обойтись всего одной ступенью сжатия. К тому же, уход за прибором – тоже немаловажный аспект для выбора: если одноступенчатые компрессоры ремонтировать и содержать довольно легко, то многоступенчатый лучше доверить профессионалу.
Оборудование должно подходить целям использования, иначе в покупке можно быстро разочароваться. Правда, двухступенчатый вариант компрессора можно с натяжкой назвать универсальным – он подходит и для небольших сетей снабжения, и для достаточно серьезных агрегатов и приборов.
Чтобы компрессор идеально подошел под определенные цели, возможно, придется произвести простейшие или даже сложные расчеты. Без них не всегда возможно точно сказать, как мощность компрессора отразится на других частях сети и правильно ли произойдет сжатие.
Источник
Одно-, двух-, и многоступенчатые компрессоры
Компрессоры служат для сжатия и подачи воздуха или газа в газопроводы, воздухопроводы, двигатели и пр. Эффективная работа таких агрегатов основана на изотермических процессах.
Сегодня на рынке предлагаются модели с разным количеством ступеней сжатия компрессоров. Какое влияние они оказывают на работу этих установок и сколько бывает ступеней? Давайте разбираться.
Сколько бывает ступеней сжатия компрессора?
По идее, количество ступеней сжатия в подобных агрегатах может быть неограниченным. Но лишь при создании идеальных условий работы, отсутствии трения и т.д. Понятно, что на практике этого достичь невозможно. Поэтому сегодня выпускается оборудование трех видов:
- одноступенчатые компрессоры;
- двухступенчатые компрессоры;
- многоступенчатые компрессоры.
Области использования каждого вида почти никогда не перекрывают друг друга. К примеру, там, где лучшим выбором для выполнения какой-либо задачи считается двухступенчатый агрегат, одноступенчатый и многоступенчатый компрессоры вряд ли будут в такой же степени эффективны и наоборот.
Одноступенчатые
Одноступенчатые компрессоры появились раньше, чем все остальные. Принцип их работы прост: сжатие газа происходит вследствие поступательно-возвратных движений поршня, работающего на энергии электродвигателя либо двигателя внутреннего сгорания. И хотя у таких устройств всего она ступень сжатия, применяются они достаточно широко благодаря своим преимуществам:
- компактности;
- простоте в управлении, ремонте и обслуживании;
- возможности комплектации двигателями небольшой мощности.
К недостаткам можно отнести:
- высокую вероятность самовозгорания при неправильном режиме эксплуатации;
- мощность сжатия не более 12 атм.;
- невозможность использования для обслуживания больших и мощных инструментов.
Кроме того, больше 1-2 часов в день таким приборам работать нежелательно.
Одноступенчатые компрессоры (как и двухступенчатые), речь о которых пойдет ниже, приобретают как для бытового, так и для коммерческого и производственного применения.
Источник
Двухступенчатые поршневые компрессоры Битцер
Мы подготовили материал, который предполагается разделить на две информационных статьи, посвящённых этой большой и становящейся в последнее время всё более актуальной теме.
В первой статье мы рассмотрим подробно конструкцию двухступенчатых компрессоров Битцер и модельный ряд поршневых и тандемов такой конструкции.
Модельный ряд двухступенчатых компрессоров Битцер с объёмной производительностью от 19,7 до 202,2 м3/час включает в себя 3 модели четырёхцилиндровых, 4 модели шестицилиндровых, а также 4 модели двухступенчатых тандем-компрессоров. Практически на базе каждой двухступенчатой модели на различных заводах группы компаний Битцер производятся компрессорно-конденсаторные и компрессорно-ресиверные агрегаты.
Конструкция и принцип работы компрессора наглядно показаны на продольном и поперечном разрезах, изображённых на рис. 3 и 4. Рассмотрим последовательность продвижения всасываемого и нагнетаемого газа в корпусе.
Главная особенность конструкции, ужесточающая требование не допускать на всасывание жидкую составляющую хладагента или масло, это то, что всасывание в таком компрессоре производится не через электромотор, а через клапанную доску в случае четырёхцилиндрового или две доски в случае шестицилиндрового. На рисунках 3 и 4 направление всасываемого пара показано синими стрелками, а полости всасывания в головках блоков цилиндров выполняющих первый цикл сжатия обозначены «LP». Полости нагнетания в этих головках, обозначенные «МР», соединены перепускным коллектором с моторным отсеком и картером, в котором находится пар, сжатый до промежуточного давления. То, что в картере находится хладагент под давлением выше атмосферного, следует иметь в виду, например, при необходимости заменить масло в компрессоре.
В двухступенчатых компрессорах стандартной комплектации для охлаждения пара, сжатого до промежуточного давления в первой ступени, непосредственно в перепускной коллектор осуществляется впуск через ТРВ холодных паров хладагента или импульсный впрыск жидкого хладагента R22 через клапан системы «CIC».
Из моторного отсека уже охлаждённый пар подаётся в головку блока цилиндров второй ступени сжатия, полость нагнетания в которой обозначена на рисунках «НР». На крышке этой головки находится запорный вентиль нагнетания.
Суммарный описанный объём всех цилиндров первой ступени примерно в 1,6…2 раза больше суммарного описанного объёма всех цилиндров второй ступени. В четырёхцилиндровых это достигается соответствующим соотношением диаметров цилиндров первой и второй ступени, а в шестицилиндровых это соотношение достигается тем, что для первой ступени сжатия используется четыре цилиндра, а для второй — два.
Конструкция серийных двухступенчатых компрессоров Битцер не предусматривает установку на них ни клапанов предпусковой разгрузки «SU» ни клапанов-регуляторов производительности «CR». Снижение пусковых токов обеспечивается последовательным включением мотора с разделёнными обмотками «PW», которыми оснащаются все двухступенчатые.
У крупных европейских холодильных компаний есть положительный опыт применения частотных инверторов, например, производимых немецкой фирмой «KIMO Kaltetechnik HKL» для регулирования производительности. Частотный инвертор изменяет частоту вращения ротора электродвигателя, регулируя тем самым его производительность. Сегодня такой способ регулирования производительности считается самым передовым. Частотный инвертор обеспечивает плавный пуск и останов компрессора, а также регулирование его производительности в широком диапазоне частот. Такое регулирование предусматривает без существенного уменьшения значений СОР (эффективности) и CosFI как снижение производительности, так и её увеличение до 25% от номинального значения. Возможность увеличения производительности выше его номинального значения практически без ухудшения эффективности делает применение частотного инвертора сегодня всё более и более привлекательным, несмотря на довольно высокую его стоимость.
С учётом того, что применение хладагента R22 в России будет возможно ещё довольно долгие годы, применение двухступенчатых компрессоров в низкотемпературных морозильных установках будет тем более эффективно, чем дороже будет становиться электроэнергия. Преимущества двухступенчатого сжатия в низкотемпературных установках наглядно можно увидеть, изобразив такие циклы разным цветом на p-h-диаграмме (см. рис. 5). На диаграмме хорошо видно, что работа одноступенчатого на очень низких температурах кипения, на R22 в особенности (цикл изображён красной линией), определяет значительный рост температуры нагнетания. Высокая температура нагнетания при неблагоприятных условиях может выйти за рамки допустимого значения даже при нормально функционирующей системе впрыска жидкого хладагента «CIC» для охлаждения головок цилиндров. Кроме того, следует иметь в виду, что функционирование системы «CIC» приводит к небольшому снижению холодильного коэффициента СОР.
Разделение полного цикла сжатия на две ступени с промежуточным охлаждением (циклы изображены синими линиями) существенно уменьшает величину работы сжатия компрессора и не позволяет значениям температуры нагнетания выходить за рамки допустимых пределов нормального функционирования.
На диаграмме хорошо видны изотермы, в которые «упираются» правые верхние углы циклов при одноступенчатом и двухступенчатом сжатии. Также на диаграмме наглядно показана возможность увеличения холодопроизводительности в двухступенчатом цикле сжатия за счёт переохлаждения сконденсированного хладагента, что вместе с сокращением величины работы сжатия повышает общую эффективность цикла, следовательно, определяет более высокий СОР двухступенчатого компрессора.
В качестве переохладителей используются пластинчатые теплообменники, которые вместе с подводящими трубопроводами, электромагнитными клапанами и ТРВ или системой «CIC» впрыска жидкого хладагента R22 размещаются непосредственно на корпусе двухступенчатых компрессоров на заводе-изготовителе.
Сегодня холодильные компании всё больше используют в своих низкотемпературных установках двухступенчатые и тандем-компрессоры вместо более дешёвых одноступенчатых. Возрастающий интерес определяется желанием заказчиков уменьшить эксплуатационные расходы при многолетней эксплуатации надёжного низкотемпературного холодильного оборудования.
Энергетические эффективности работы одноступенчатого и двухступенчатого компрессоров можно сравнить, проведя расчёты по программе подбора оборудования Bitzer Software 4.2.1 и сравнив значения холодильного коэффициента СОР в одной рабочей точке: t o = −45 o C, t c = 35 o C, Δ t oh = 10K двух компрессоров Битцер, работающих на R22:
Одноступенчатый компрессор 6F-40.2-40P с системой «CIC» в данной точке выдаёт Q o = 9,35 kW, P e = 10,89 kW, COP= 0,86.
Двухступенчатый компрессор S6J-16.2-40P с переохладителем в данной точке выдаёт Q o = 10,22 kW, P e = 8,36 kW, COP = 1,22.
Результаты расчёта наглядно демонстрируют значительно более высокую эксплуатационную эффективность двухступенчатого, а, следовательно, значительно более низкие эксплуатационные затраты по сравнению с одноступенчатым. Это, безусловно, делает его, рассчитанное на десятилетия применение в низкотемпературных морозильных установках экономически более оправданным в свете ожидаемого неуклонного роста стоимости электроэнергии в нашей стране. Экономические обозреватели предсказывают значительный рост цен на отечественные энергоресурсы до среднеевропейских цен, который должен начаться сразу после ожидаемого в ближайшем будущем вступления России в ВТО. Следовательно, эксплуатирующим организациям уже сегодня следует подумать об эксплуатационной эффективности холодильного оборудования, закупка и установка которого планируется в ближайшей перспективе.
Применение в установках с двухступенчатыми компрессорами HFC хладагентов R404A, R507A и R410A позволяет также достичь очень низких температур кипения до −70 o C (см. рис. 7). Ограничения по температуре конденсации установок, работающих на таких низких температурах кипения, обеспечиваются применением в них конденсаторов водяного охлаждения. Достижение таких низких температур кипения необходимо в специальных небольших климатических испытательных холодильных установках, которые используются в медицине, в приборостроении, в авиационно-космической промышленности, в ВПК и на других производствах. Холодильный коэффициент СОР такой установки в этой рабочей точке не высокий, но стоимость её значительно ниже более эффективной двухкаскадной низкотемпературной морозильной установки.
Сегодня в Центре исследований и новых разработок компании Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH в Роттенбурге разрабатываются поршневые компрессоры новой конструкции. На смену выпускаемых в настоящее время четырёх и шестицилиндровых поршневых компрессоров классического дизайна «Поколение.2» серий В5 и В6 разрабатываются компрессоры новой конструкции концепции «Octagon» с той же объёмной производительностью. Аналогичные разработки ведутся и для двухступенчатых.
Ранее были опубликованы материалы о холодильной установке, специально разработанной специалистами Битцер, для рефрижераторных контейнеров фирмы «MAERSK». Для этой установки был разработан двухступенчатый компрессор новой конструкции концепции «Octagon», который по холодопроизводительности превосходил серийный одноступенчатый на 25%. Среднее потребление энергии на типичный цикл нагрузки было на 30% меньше того же показателя для одноступенчатого серийного. Работающий на хладагенте R134a компрессор Битцер S4CC-5.2Y оснащается переохладителем и частотным инвертором фирмой «Danfoss» для регулирования производительности. Конструкция его предусматривает при необходимости отключение первой ступени сжатия и перевод его на одноступенчатый режим работы. Корпус S4CC-5.2Y изготавливается не из чугуна, а из лёгкого алюминиево-магниевого сплава со стальными гильзами в цилиндрах. На сегодня такими установками оснащено свыше 1500 рефконтейнеров «MAERSK».
Получить достоверные данные по производительности двухступенчатых компрессоров и агрегатов на их базе можно из официальных проспектов Битцер КР-150-2 и КР-250-2, а также по результатам расчётов по новой версии программы по подбору оборудования Bitzer software 4.2.1. В инструкции по эксплуатации двухступенчатых компрессоров Битцер КВ-150-3 приведены схемы компоновки основных узлов: ТРВ, системы «CIC», теплообменников переохладителей, а также даны указания по настройке ТРВ различных типов и производительностей. Технические специалисты компании Битцер готовы дать инженерам холодильных компаний все необходимые консультации по компоновке, настройке и эксплуатации установок.
Источник