КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ОППОЗИТНЫЙ ТРЕХСТУПЕНЧАТЫЙ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой оппозитный трехступенчатый с регулированием производительности предназначен для получения сжатого газа, преимущественно воздуха, используемого в качестве энергоносителя в различных отраслях промышленности.
Предшествующий уровень техники.
Среди поршневых трехступенчатых компрессоров с оппозитным расположением цилиндров, известен, например, компрессор 2ВМ2,5-8/24, содержащий двигатель, базу, цилиндровую группу и поршневую группу, причем цилиндр первой ступени сжатия размещен в первом ряду, а цилиндр второй ступени сжатия и цилиндр третьей ступени сжатия размещены во втором ряду. При этом у двигателя постоянная мощность, которая составляет 75 кВт (Б.С.Фотин, И.Б.Пирумов, И.К.Прилуцкий, П.И.Пластинин «Поршневые компрессоры», Издательство «Машиностроение», 1987 г., стр.138-139, рис.6.5, в, табл.6.3, [1]).
Первым недостатком вышеуказанного аналога [1] является то, что при отсутствии в компрессоре межступенчатого охлаждения, снижается ресурс работы компрессора, так как работа сжатия и перемещения газа увеличивается. При этом с ростом температуры газа возникает перегрев и концентрация напряжения в рабочих деталях и узлах, появляется опасность взрыва из-за воспламенения масляных паров. Вторым недостатком является то, что при отсутствии концевого охлаждения, у газа на выходе из компрессора высокие значения температуры и точки росы. Это приводит к конденсации влаги в трубопроводах сети, уменьшает их пропускную способность и вызывает в ряде случаев гидравлические удары. Третьим недостатком аналога [1] является постоянный расход сжатого газа, обусловленный постоянной мощностью и частотой вращения вала двигателя. Это приводит к тому, что производительность компрессора может быть выше или ниже расхода сжатого газа потребителем, например ресивером. При таком исполнении электродвигателя регулирование производительности компрессора может осуществляться только периодическими остановками двигателя или периодическим отключением компрессора от работающего двигателя. В первом случае параметры тока в сети резко изменяются, при этом повторение процедур пуска и остановки компрессора снижает ресурс его работы. Во втором случае в результате холостого хода двигателя возрастают потери энергии и снижается ресурс работы самого двигателя. Также возможна регулировка расхода газа потребителем. При этом выход сжатого газа компрессора отключают от входа потребителя, и компрессор работает на холостом ходу. Это приводит к снижению ресурса работы компрессора.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является увеличение ресурса работы и снижение температуры газа на выходе у оппозитного компрессора с регулированием производительности.
Сущность полезной модели состоит в том, что в компрессор поршневой оппозитный трехступенчатый с регулированием производительности содержит силовой привод, базу, цилиндровую группу и поршневую группу. При этом компрессор выполнен двухрядным, причем цилиндр первой ступени размещен в первом ряду, а цилиндр второй ступени и цилиндр третьей ступени размещены во втором ряду. При этом:
- компрессор содержит межступенчатые холодильники и концевой холодильник;
- силовой привод выполнен в виде двухскоростного электродвигателя.
Цилиндр первой ступени предпочтительно выполнен двойного действия, а цилиндр второй ступени и цилиндр третьей ступени сжатия выполнены одностороннего действия.
Компрессор преимущественно содержит рабочие клапаны.
Компрессор преимущественно содержит систему смазки цилиндров и сальников и систему смазки механизма движения.
Отношение скоростей двигателя предпочтительно составляет 2:1.
Краткое описание чертежей.
На чертеже показана схема компрессора поршневого трехступенчатого оппозитного с регулированием производительности.
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой трехступенчатый оппозитный с регулированием производительности содержит силовой привод (1), базу, цилиндровую группу, поршневую группу, рабочие клапаны, межступенчатый холодильник первой ступени (11), межступенчатый холодильник второй ступени (12), концевой холодильник (13), систему смазки цилиндров и сальников, и систему смазки механизма движения.
Силовой привод (1) предназначен для привода компрессора и выполнен в виде двухскоростного двигателя, обеспечивающего ступенчатое регулирование производительности компрессора. Отношение скоростей двигателя предпочтительно составляет 2:1.
База компрессора содержит станину (не показано), коленчатый вал (2), шатуны (3) и крейцкопфы (4).
Цилиндровая группа содержит цилиндр первой ступени (5), цилиндр второй ступени (6) и цилиндр третьей ступени (7). Цилиндр первой ступени (5) размещен в первом ряду и выполнен двойного действия. Цилиндр второй ступени (6) и цилиндр третьей ступени (7) размещены во втором ряду и выполнены одностороннего действия.
Поршневая группа содержит поршень первой ступени (8), поршень второй ступени (9) и поршень третьей ступени (10). Поршень второй ступени (9) и поршень третьей ступени (10) объединены в дифференциальный поршень.
Рабочие клапаны предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочие полости цилиндров (5, 6, 7) в одном направлении в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального рабочего цикла.
Межступенчатый холодильник первой ступени (11) предназначен для охлаждения газа между первой и второй ступенями сжатия компрессора. Вход межступенчатого холодильника первой ступени (11) соединен с выходом газа первой ступени сжатия, а выход вышеупомянутого холодильника (11) соединен со входом газа второй ступени сжатия.
Межступенчатый холодильник второй ступени (12) предназначен для охлаждения газа между второй и третьей ступенями сжатия компрессора. Вход межступенчатого холодильника второй ступени (12) соединен с выходом газа второй ступени сжатия, а выход вышеупомянутого холодильника (12) соединен со входом газа третьей ступени сжатия.
Концевой холодильник (13) предназначен для охлаждения горячего, сжатого в третьей ступени компрессора газа, и выделения из него влаги, которая в противном случае конденсируется в трубопроводах газовых коммуникаций.
Конденсация влаги в трубопроводах происходит за счет того, что вблизи холодных стенок труб образуется тонкий слой газа с температурой стенки. Именно в этом слое происходит выпадение росы.
Смазка компрессора осуществляется двумя независимыми системами:
циркуляционной системой смазки механизмов движения и системой смазки цилиндров и сальников.
Система смазки цилиндров и сальников выполнена принудительной, дозированной от станции смазочной многоотводной.
Система смазки механизма движения предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (2), шатунов (3) и крейцкопфов (4). Вышеупомянутая система смазки выполнена циркуляционной, от шестеренного насоса.
Примеры конкретного выполнения.
3
Пример 1. С целью обеспечения производительности компрессора равной установленным значениям 14,25÷15,75 м/мин при его работе с начальным атмосферным давлением, основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл.1).
Таблица 1
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Диаметр цилиндра первой ступени (5), мм
360
Диаметр цилиндра второй ступени (6), мм
250
Диаметр цилиндра третьей ступени (7), мм
140
Ход поршня, мм
150
Частота вращения коленчатого вала (2), об/мин
500
Давление нагнетания первой ступени, кгс/см<sup>2</sup>
2,8÷3,3
Давление нагнетания второй ступени составляет, кгс/см<sup>2</sup>
9,8÷11,0
Давление нагнетания третьей ступени составляет, кгс/см<sup>2</sup>
24,0
Температура нагнетания первой ступени, не более, °С
180
Температура нагнетания второй ступени, не более, °С
150
Температура нагнетания третьей ступени, не более, °С
120
Температура нагнетания после концевого холодильника (13), не более, °С
60
Габариты компрессора, м- длина- ширина
31,7
- высота
2,25
Масса компрессора, кг
4400÷5000
Марка электродвигателя (1)
А2К85/24-8/16 УХЛ4
Мощность, кВт
160/75
Частота, об/сек
12,5/6,25
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Газ, преимущественно воздух, поступает в первую ступень трехступенчатого поршневого компрессора. Из первой ступени компрессора газ с более высоким давлением и температурой поступает в межступенчатый холодильник первой ступени (11), где происходит охлаждение газа. С выхода межступенчатого холодильника (11) охлажденный газ поступает во вторую и третью ступени сжатия, охлаждаясь после второй ступени в межступенчатом холодильнике второй ступени (12). В третьей ступени сжатия газ сжимается до конечного давления и поступает через концевой холодильник (13) к потребителю. Потребителем газа может являться, например, ресивер.
При этом, в зависимости от потребности в сжатом газе у потребителя, производительность компрессора изменяется от большего установленного предельного значения до меньшего установленного предельного значения.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом оппозитном трехступенчатом с регулированием производительности заявляемый технический результат «увеличение ресурса работы и снижение температуры газа на выходе у оппозитного компрессора с регулированием производительности»: достигается за счет того, что компрессор поршневой оппозитный трехступенчатый с регулированием производительности содержит силовой привод, базу, цилиндровую группу и поршневую группу. При этом компрессор выполнен двухрядным, причем цилиндр первой ступени размещен в первом ряду, а цилиндр второй ступени и цилиндр третьей ступени размещены во втором ряду. При этом:
- компрессор содержит межступенчатые холодильники и концевой холодильник;
- силовой привод выполнен в виде двухскоростного электродвигателя. Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого оппозитного трехступенчатого с регулированием производительности, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемая полезная модель реализована с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлена на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в химической, угольной и горнодобывающей промышленности, областях добычи, переработки, транспортировки и сбыта нефтяных и газовых продуктов.