Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Поршневой компрессор — это объёмная машина, в которой сжатие газа происходит за счёт возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре. Благодаря простоте конструкции, широкому диапазону рабочих давлений и надёжности в условиях промышленной эксплуатации поршневые компрессоры остаются одним из наиболее распространённых типов компрессорного оборудования. В статье подробно рассмотрены устройство, принцип работы и правила технического обслуживания таких машин.
Поршневой компрессор относится к классу объёмных компрессоров с возвратно-поступательным движением рабочего органа. Базовая конструкция включает несколько ключевых узлов, каждый из которых выполняет строго определённую функцию. Согласно ГОСТ 28567-90 («Компрессоры. Термины и определения», статус: действует), поршневым компрессором называется компрессор объёмного действия, в котором изменение объёма рабочих камер осуществляется возвратно-поступательным движением поршня.
Рабочий цикл поршневого компрессора разделяется на три последовательных фазы. Именно этот цикл лежит в основе работы любого компрессора данного класса — от малогабаритного гаражного агрегата до стационарной промышленной установки.
При движении поршня от верхней мёртвой точки (ВМТ) к нижней (НМТ) объём рабочей полости увеличивается. Давление в цилиндре падает ниже давления всасывания — всасывающий клапан открывается, и воздух или газ поступает в цилиндр. Нагнетательный клапан в этот момент прижат давлением со стороны ресивера и закрыт.
После прохождения НМТ поршень движется к ВМТ. Оба клапана закрыты: газ сжимается в уменьшающемся объёме. При политропном сжатии воздуха температура нагнетания в одноступенчатых машинах достигает 140–180 °C при конечном давлении 0,7–1,0 МПа (по данным учебника П.И. Пластинина «Поршневые компрессоры», М.: КолосС, 2006).
Когда давление в цилиндре превышает давление в нагнетательном трубопроводе, нагнетательный клапан открывается и сжатый газ вытесняется в ресивер или магистраль. После прохождения ВМТ цикл повторяется.
Вредное (мёртвое) пространство — объём между поршнем в ВМТ и клапанной крышкой — снижает объёмный КПД машины. Остаточный сжатый газ расширяется в начале следующего всасывания, задерживая открытие всасывающего клапана. В промышленных поршневых компрессорах вредное пространство составляет 3–8% рабочего объёма цилиндра (Пластинин П.И., т. 1, с. 47).
Поршневые компрессоры различаются по числу ступеней сжатия, наличию смазки рабочих полостей и конструктивной схеме. Правильный выбор типа машины определяется требуемым давлением, чистотой сжатого воздуха и режимом работы.
В двухступенчатом компрессоре между цилиндрами первой и второй ступени установлен промежуточный охладитель (интеркулер). Он снижает температуру газа до 40–60 °C перед доподжатием, что уменьшает работу сжатия и тепловую нагрузку на детали второй ступени. Компрессоры, испытываемые по ГОСТ 20073-81 («Компрессоры воздушные поршневые стационарные общего назначения. Правила приёмки и методы испытаний», статус: действует), проходят проверку производительности, давления нагнетания и удельного расхода энергии.
По расположению цилиндров различают вертикальные, горизонтальные и угловые (V- и W-образные) компрессоры. Угловые схемы позволяют разместить несколько цилиндров на одном коленчатом валу, улучшая уравновешенность и снижая вибрацию. Горизонтальные и оппозитные машины большой мощности применяются в стационарных компрессорных установках газовой и нефтехимической промышленности и проектируются согласно требованиям API 618 (Reciprocating Compressors for Petroleum, Chemical, and Gas Industry Services).
Клапаны — наиболее нагруженный элемент конструкции и наиболее частая причина внепланового останова. При частоте вращения вала 750–1500 об/мин каждый клапан совершает от 4 до 16 миллионов рабочих циклов в сутки. Срок службы клапанов определяется качеством материала пластин, точностью изготовления седла и режимом эксплуатации.
Современные клапаны высокопроизводительных компрессоров изготавливаются также из технических полимеров — полиэфирэфиркетона (PEEK) и стеклонаполненного нейлона, что позволяет снизить инерционные нагрузки и увеличить ресурс при высоких скоростях движения газа. Периодичность ревизии клапанного узла устанавливается заводом-изготовителем в регламенте технического обслуживания; ориентировочно для промышленных машин она составляет 4000–8000 моточасов.
Поршневые компрессоры востребованы в отраслях, требующих высокого давления или особой чистоты сжатого газа. Их объёмный принцип действия обеспечивает стабильную производительность в широком диапазоне давлений нагнетания.
Регламентное обслуживание напрямую определяет ресурс машины. По данным справочника Atlas Copco «Compressed Air Manual» (9-е изд.), преждевременный износ цилиндропоршневой группы в большинстве случаев обусловлен нарушением регламента замены масла или несвоевременной заменой фильтрующих элементов.
Для масляных поршневых компрессоров применяются масла с температурой вспышки не ниже 220 °C (для машин с давлением нагнетания выше 1,0 МПа — не ниже 240–260 °C), низкой склонностью к нагарообразованию и высокой термоокислительной стабильностью. Использование моторного масла недопустимо: оно образует нагар на клапанах и в нагнетательных каналах, что существенно сокращает ресурс клапанного узла. Конкретную марку масла и периодичность его замены устанавливает завод-изготовитель в паспорте оборудования.
Расчётный ресурс качественного промышленного поршневого компрессора до капитального ремонта составляет 15 000–25 000 моточасов при соблюдении регламента ТО (по данным Б.С. Фотина и др., «Поршневые компрессоры», Л.: Машиностроение, 1987). Ресурс бытовых и полупрофессиональных моделей значительно ниже и составляет от 500 до 3000 ч суммарной наработки.
Поршневой компрессор — надёжная и хорошо изученная машина с понятным принципом работы и доступным техническим обслуживанием. Выбор между одно- и двухступенчатой схемой определяется требуемым давлением нагнетания; выбор между масляным и безмасляным исполнением — требованиями к чистоте сжатого воздуха по ISO 8573-1. Соблюдение регламента замены масла, применение компрессорного масла правильного класса вязкости, своевременная ревизия клапанного узла и поддержание надлежащих условий эксплуатации позволяют обеспечить проектный ресурс машины и исключить внеплановые простои оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.