Вопрос 3.12. Регулирование производительности поршневых компрессоров

Расход сжатого газа часто изменяется в широких пределах в зави­симости от нужд потребителя, особенностей режима работы аппара­тов и машин, к которым подается газ. Кроме того, номинальная пода­ча выпускаемых компрессоров не всегда соответствует требованиям потребителя. Возникает необходимость регулировать подачу комп­рессора. Регулирование возможно следующими способами:

1. Изменением частоты ходов поршней.

2. Изменением мертвого пространства в цилиндре.

3. Перепуском газа с выкида во всасывающую линию.

4. Дросселированием потока на приеме у компрессора.

5. Воздействием на клапаны компрессора.

6. Остановками компрессора.

Для изменения частоты ходов поршней необходимо изменить ча­стоту вращения коленчатого вала. При этом регулировании подачи не возникает перераспределение отношения давления между ступе­нями, конструкция компрессора не усложняется. Обычные приводы компрессора (электродвигатель переменного тока и двигатель внут­реннего сгорания) не допускают изменения частоты вращения вала в необходимых пределах и с достаточной экономичностью.

Влияние мертвого пространства на объем, всасываемый в цилиндр, было рассмотрено выше. При многоступенчатом сжатии дополнительное пространство, увеличивающее мертвую зону, должно быть у первой сту­пени, так как именно ее характеристика влияет в этом случае на подачу.

Перепуск газа с выкида на всасывание естественно ведет к значи­тельному увеличению удельной работы. Выгодно осуществлять пе­репуск после 1 ступени компрессора, что существенно сокращает по­тери энергии. Устройство для перепуска устанавливается после меж­ступенчатого холодильника для уменьшения объема газа, проходя­щего через перепускной вентиль.

Дросселирование потока на приеме компрессора также приводит к увеличению расхода удельной работы и росту степени сжатия и тем­пературы у последней ступени.

На нагнетательный (или всасывающий) клапан компрессора мож­но воздействовать, удерживая его в открытом состоянии после пере­хода цилиндра к периоду всасывания (или нагнетания при воздей­ствии на всасывающий клапан). Этим достигается обратный переток газа из нагнетательного патрубка в цилиндр или из цилиндра во вса­сывающий патрубок. От длительности удержания клапана в откры­том состоянии зависят эффективность наполнения цилиндра новой порцией газа и подача компрессора.

В компрессорной станции с большим числом компрессоров ра­ционально изменять подачу газа, останавливая необходимое число машин. Такой способ экономичен и удобен при необходимости пере­хода на новую подачу на длительный период.

В практике использования компрессоров чаще применяют регулировку подачи отключением компрессоров на компрессорной стан­ции и изменением мертвого пространства подсоединением к цилин­дру дополнительных полостей.

Газомотокомпрессор

Стационарные газомотокомпрессоры 8ГК и 10ГК имеют V - об­разный газовый двигатель внутреннего сгорания, шатуны которого соединены с коленчатым валом компрессора (см. рис.). Топли­вом для двигателя служит перекачиваемый газ. Мощность компрес­соров 8ГКМ достигает 220 кВт, а 10ГКМ - до 1100 кBт. Давление на выкиде ссостовляет - 5 МПа и 12,5 МПа, соответственно, а подачи у основных типоразмеров этих компрессоров от 0,28 до 8,33 и от 0,58 до 10 М^З/С.

Эти газомотокомпрессоры имеют шифры типа 8ГКМ 1/38 - 55.

Цифры в этом шифре обозначают: первая - число цилиндров двига­теля, вторая - число ступеней сжатия, третья и четвертая - давление газа на приеме и нагнетании компрессора.

Каждый из этих компрессоров имеет около 20 типоразмеров на различные подачи и давления. База компрессора 8ГКМ (как и 10ГКМ) одна под все типоразмеры.

Основными деталями газомотокомпрессора (см. рис.) явля­ются: рама-картер 1, на которой базируются узлы компрессора; фо­нарная часть 13 для подсоединения цилиндра компрессора к стани­не; цилиндр компрессора 11 с находящимся в нем поршнем 12, .што­ком, сальником и клапанами.

В торце цилиндра компрессора располагаются детали системы регулирования 10. Шток поршня соединен с крейцкопфом, шатуном компрессора 5 и коленчатым валом, через который осуществляется связь с приводящим двигателем.

В газомотокомпрессоре на шейке коленчатого вала 4 размещает­ся шатун компрессора, соединенный пальцами 3 с шатунами 2 двига­теля. Через патрубок 6 и всасывающий клапан продувочного цилинд­ра 7 воздух попадает в продувочный насос, который имеет поршень 9, соединенный с крейцкопфом. Продувочный насос по каналам 16по­дает воздух в цилиндры двигателя 17 для вытеснения продуктов сгорания через выхлопной патрубок 22 и наполнения цилиндров возду­хом перед подачей в них топлива через инжекторный клапан 19. Смесь топлива с воздухом в конце сжатия воспламеняется с помощью тока высокого напряжения, подаваемого на свечу зажигания 20.

Газомотокомпрессоры запускаются энергией сжатого воздуха и имеют несколько периодов, когда надо включать и отключать неко­торые устройства. Для ручного управления пуск и остановка газомо­токомпрессора сложны. Поэтому часть периода пуска автоматизиро­вана. Перед пуском компрессора необходимо вручную подать масло насосом к движущимся и трущимся узлам. После этого нажи­мается кнопка «Пуск», и автоматический пуск производится в следу­ющем порядке:

1. Из пусковых баллонов в пусковое устройство (им оснащается часть цилиндров двигателя компрессора) подается воздух, раскручи­вающий двигатель

2. По мере повышения давления масла включается зажигание (дав­ление масла 0,02 МПа), подается топливный газ (0,04 МПа), включа­ется защита (0,15 МПа).

3. При достижении давления топливного газа 0,05 ... 0,07 МПа, пре­кращается подача сжатого воздуха.

4. При нагреве масла до 25 ^оС давление топливного газа поднима­ется до 0,3 МПа и подается воздух на систему регулировки частоты вращения вала.

5. При нагреве масла до 40 ... 45 ^оС и нагреве конденсата на выходе из двигателя до 57 ... 60 ^оС (машина прогрелась) устанавливают рабо­чий режим компрессора; закрывается перепуск и повышается давле­ние сжатия газа. Эта операция выполняется кранами с пневматичес­ким приводом.

Рис. Газомоторный компрессор 10 ГК:

1 - станина; 2 - шатун; 3 - палец; 4 - шейка коленчатого вала; 5 - главный шатун;

6 - воздушный патрубок; 7 - всасывающий клапан продувочного насоса;

8 - поршневые кольца продувочного насоса; 9 - поршень продувочного насоса; 10 - регулятор мертвого, пространства компрессора;

11 - цилиндр компрессора; 12 - поршень; 13 - фонарная часть; 14 -продувочный насос; 15 - крышка средника; 16 -- полости для продувания воздухом; 17 – силовой цилиндр; 18 - поршень силового цилиндра; 19 – инжекторный клапан; 20 - свеча зажигания; 21 - масляная полость поршня силового цилиндра; 22 - выпускной патрубок

Основные требования по техническому обслуживанию следую­щие:

1.Содержать компрессор в чистоте.

2.Ежедневно проверять уровень масла щупом и при необходи­мости доливать. Масло заменять через 300 ч работы, а у нового и отремонтированного компрессора - через 60 ч работы дважды. Применяемое компрессорное масло должно иметь сертификаты. Масло надо сливать сразу после остановки компрессора, пока оно не остыло.

3.Продувать водомаслоотделитель через 3 .. .4 ч работы.

4.Ежедневно проверять натяжение ремня вентилятора. Нормаль­ный прогиб ремня между шкивами должен быть равен 10 ... 15 мм при нажатии на него с усилием 30 .. .40 Н.

5. Следить за промежуточным и конечным давлением воздуха.

В случае повышения промежуточного давления более чем на 0,23 МПа или понижения до 0,2 МПа необходимо остановить компрессор и сде­лать ревизию клапанов, сменить поломанные пластины. В случае по­вышения конечного давления в воздухосборнике более чем на 0,85 МПа следует остановить компрессор, сбросить давление в воз­духосборнике, сделать ревизию предохранительного клапана и отре­гулировать на давление сброса 0,82-0,85 МПа.

6.Периодически проверять затяжку всех болтовых соединений.

Ремонт газомотокомпрессора рассмотрим исходя из следующих неполадок.

-ненормальное повышение давления в какой-либо ступени вызывается неисправностью клапанов на следующей ступени.

- ненормальное повышение температуры сжимаемого газа может быть следствием неправильного распределения давления по ступе­ням или неисправностью системы охлаждения.

- неисправность системы охлаждения заключается в образовании накипи в водяных рубашках компрессора и в трубах холодильника.

- внезапное падение давления масла в циркуляционной системе смазки может бытъ вызвано: поломкой шестеренного насоса с внут­ренним зацеплением; разрывом маслопровода; поломкой пружины предохранительного клапана.

- постепенное падение давления в циркуляционной системе может быть обусловлено: засорением масляного фильтра или приемной сет­ки насоса; неплотностью предохранительного клапана; большой вы­работкой вкладышей подшипников скольжения; разжижением смаз­ки вследствие перегрева.

- повышение температуры масла вызывается загрязнением масляного холодильника или повышением температуры движущихся ча­стей компрессора вследствие их износа.

- резкий стук в цилиндре компрессора может быть следствием ряда неполадок: попадания куска пружины, обломка клапана между пор­шнем и крышкой; непосредственных ударов поршня о крышку; ос­лабления соединения поршня со штоком; ослабления поршневых колец в канавках поршня; ослабления соединения штока с крейцкоп­фом; попадания в цилиндр жидкости или чрезмерной смазки его; большого износа продувочного цилиндра или крейцкопфа и увели­ченного зазора между ними; износа пальца крейцкопфа или разра­ботки бронзовых втулок его; слабой посадки клапанов в гнездах цилиндра.

- снижение подачи компрессора является следствием негерметичности клапанов, износа поршневых колец, цилиндров или сальников.

- газомотокомпрессор не запускается или запускается с трудом.

В этом случае необходимо проверить давление пускового воздуха; продуть линию пускового воздуха от конденсата, загрязняющего све­чи; продуть газовую линию от воздуха; проверить, правильно ли ус­тановлено начало открытия клапанов воздухораспределителя; про­верить, не заедают ли пусковые клапана воздухораспределителя и не пропускает ли пусковой трубопровод; отрегулировать систему зажигания. Свечи зажигания должны быть сухими и иметь правильный зазор. Контакты магнето не должны быть обгоревшими, щетки изно­шенными.

- цилиндры двигателя перегреваются, если пропускают поршне­вые кольца продувочного насоса; установлено позднее зажигание; засорен воздушный фильтр или загрязнены выхлопной коллектор и глушитель; недостаточно давление охлаждающей воды или на стен­ках рубашек охлаждения имеется накипь. Перегрев цилиндров обна­руживают по температуре выхлопных газов.

- повышенная дымность двигателя наблюдается в следующих слу­чаях: велика подача масла лубрикатором в цилиндры двигателя и к газорегулирующему клапану; неисправен маслосбрасывающий кла­пан продувочного насоса; в ресивере и выхлопном тракте скопил ось значительное количество несгоревшего масла.

- двигатель не принимает нагрузку, т. е. под нагрузкой уменьша­ются обороты вала и ручной регулировкой натяжения пружины цен­тробежного регулятора не удается довести частоту вращения до нор­мальной. В этом случае необходимо проверить давление топливного газа, систему зажигания, работу топливных клапанов, клапаны про­дувочных цилиндров, воздушные фильтры, состояние поршней и цилиндров двигателя.