Системы смазки поршневых компрессоров

Смазка механизма движения может осуществляться двумя способами:

             разбрызгиванием - применяется в небольших компрессорах периодического действия, масло заливается в картер компрессора до определенного уровня; при вращении коленчатого вала над уровнем масла образуется масляный туман из распыленных капель, которые попадают на трущиеся поверхности кривошипно-шатунного механизма; такой способ смазки не обеспечивает достаточного отвода тепла, требует строго контроля за уровнем масла в картере; масло в процессе работы загрязняется, не фильтруется, что влечет быстрый износ трущихся деталей компрессора;

             принудительная (циркуляционная) – применяется на всех компрессорах технологических установок завода; смазка осуществляется по замкнутому кольцу;

схема смазки включает в себя: маслосборник  → насос → фильтр → холодильник → перепускной клапан → места смазки → маслосборник, соединяющие трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой и контрольно- измерительные приборы;в качестве маслосборника может использоваться картер компрессора; для подачи масла применяют шестеренные или винтовые насосы ( последние при больших производительностях); привод насоса целесообразнее осуществлять от  отдельного электродвигателя, но применяется и привод от вала компрессора через зубчатую передачу; вариант привода маслонасоса от отдельного электродвигателя позволяет прокачивать масло перед пуском компрессора и поднимать его давление до нормального без применения дополнительного насоса; избыточное давление масла за насосом 0,3 – 0,6 МПа поддерживается перепускным клапаном; чтобы исключить пуск и работу компрессора при давлении масла ниже допустимого, привод компрессора блокируется по давлению масла; для охлаждения масла применяют холодильники различных типов: кожухотрубчатые, пластинчатые; температура масла после холодильника должна быть не более 45 ^о С, в подшипниках определяется паспортными данными завода-изготовителя, общепринятое значение при применении индустриальных масел не более 60 ^о С; для смазки кривошипно-шатунных механизмов отечественных оппозитных компрессоров применяются индустриальные масла  И40А, И50А по ГОСТ 20799, допускается применение других масел, конкретно указывается в паспорте завода-изготовителя на компрессор.

             Смазка цилиндров и сальниковуменьшает износ трущихся поверхностей цилиндра, поршня, штока и уплотнительных элементов сальника. Она необходима, если материалы трущихся пар не могут работать без смазки. Заполняя зазоры между трущимися поверхностями, смазка способствует их уплотнению, кроме того, она улучшает теплоотвод. Подача смазки в цилиндры и сальники осуществляется под давлением многоплунжерными насосами-лубрикаторами непосредственно к трущимся поверхностям или в поток всасываемого газа. Работа поршневых компрессоров со смазкой цилиндров и сальников вызывает загрязнения газа, что сказывается на проведение технологического процесса, особенно когда эти загрязнения нежелательны. На заводе ООО «ЛУКОЙЛ - Нижегороднефтеоргсинтез» на технологических установках поршневые компрессоры работают без смазки цилиндров и сальников, при этом исключается загрязнение газа маслом. Возможно попадание некоторого количества масла в газовую полость цилиндра от смазки механизма движения при длительной эксплуатации компрессора и неэффективной работе маслосъемных сальниковых колец по линии цилиндрической поверхности штока. Работа поршневых компрессоров без смазки цилиндров и сальников возможна при условии, что поршневые уплотнительные и направляющие кольца поршня, уплотнительные элементы сальника изготавливаются из композиционных материалов на основе фторопласта 4Б и 40П. Такие материалы обладают хорошими антифрикционными свойствами. При сухом трении в газовых средах самой высокой износостойкостью обладает материал Ф- 4К-20

                                    Системы охлаждения поршневых компрессоров

         Процесс сжатия газа в цилиндре поршневого компрессора происходит с выделением тепла, тепло необходимо отводить. Для этого применяют системы охлаждения.  

Охлаждение цилиндровосуществляют путем подвода воды в рубашки охлаждения газовой полости, сальниковой коробки, крышки цилиндра под давлением 0,3 – 0,6 МПа. Слив воды выполняют открытым (без давления) способом в сливную воронку, это позволяет визуально контролировать наличие потока воды и осуществлять регулировку распределения воды по отдельным линиям. Возможен вариант выполнения водопровода с закрытым сливом под давлением и без давления. Закрытый слив требует установки специальных приборов для контроля за наличием потока воды (датчики расхода). Температура проточной воды на сливе не должна превышать 40 ^о С. Расход воды на охлаждение газа в газоохладителях определяется тепловым расчетом. Для охлаждения цилиндров принимают количество воды, необходимое для отвода тепла, эквивалентное части индикаторной работы, составляющей для ступеней низкого давления18 – 25%, среднего 15 – 20%, высокого 5 – 10% от работы, затрачиваемой в цилиндре. Большое значение для срока межремонтного пробега компрессора имеет качество охлаждающей воды. Очистка воды от механических примесей производится в сетчатых фильтрах. При жесткой воде с большим содержанием накипеобразующих солей необходимо проведение специальной обработки воды в том числе химическим способом.

Аппаратура для охлаждения газа ( газоохладители ) делится на промежуточную и концевую. Промежуточные газоохладители применяются в многоступенчатых компрессорах, охлаждение газа производится между ступенями. Применение концевых газоохладителей обуславливается либо условиями эксплуатации, когда требуется получить холодный газ, либо требованиями техники безопасности. В качестве охлаждающего агента применяется вода, в отдельных случаях воздух или иная среда. Выбор той или иной охлаждающей среды зависит от условий эксплуатации компрессорной установки.

Винтовые компрессоры

           Винтовые компрессоры относятся к объемным машинам с внутренним сжатием, однако рабочие органы машины совершают не возвратно-поступательное движение, а вращательное. Поэтому они имеют по сравнению с поршневыми компрессорами  преимущества, одно из основных это практически непрерывная подача газа и как следствие отсутствие пульсаций газа. Винтовые компрессоры могут быть двух типов: сухого сжатия и маслозаполненные. В машинах сухого сжатия охлаждение газа осуществляется с помощью рубашек в корпусе компрессора, а также в промежуточных и концевых холодильниках. В маслозаполненных компрессорах охлаждение газа осуществляется впрыскиванием масла в рабочие полости винтов. Принципиальное устройство компрессора см. рисунок.

Рабочими органами компрессора являются винты поз.4 – ведущий ротор, поз.5 – ведомый ротор. В маслозаполненных компрессорах винты могут взаимно соприкасаться. ). Винты представляют собой цилиндрические косозубые крупномодульные шестерни с зубьями специального профиля, изготовленные из стали. Ведущий винт имеет выпуклые, широкие зубья, ведомый винт имеет вогнутые и тонкие зубья. Крутящий момент от двигателя передается через мультипликатор или редуктор непосредственно ведущему винту. Между винтами, а также между винтами и корпусом имеются малые, но безопасные для вращения винтов зазоры. Величина этих зазоров является одним из основных факторов, определяющих экономичность винтовых машин. В качестве опорных поз.7 и опорно-упорных подшипников поз.6 применяют подшипники качения или скольжения. Корпус компрессора сухого сжатия имеет полости для циркуляции воды или ребра для охлаждения внешним потоком воздуха. Корпус компрессора изготавливают литым из серого чугуна или стальным. При вращении винтов зубья выходят из зацепления. Начиная от торца всасывания, освобождаются впадины между зубьями (полостями). В эти полости, благодаря создаваемому в них разряжению, поступает газ. Объем газа, заполнивший впадины роторов, отсекается от всасывающего окна и подвергается сжатию. Процесс сжатия газа продолжается до тех пор, пока уменьшающийся изолированный объем полости со сжатым газом не подойдет к крышке окна нагнетания. При дальнейшем вращении винтов происходит процесс выталкивания газа. Система смазки – циркуляционная , под давлением. На предприятие ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» винтовые компрессоры применяют на установках производства смазочных масел: 40/3, 39/2 в схемах холодильного отделения.

Конфигурации компрессорных установок, вспомогательная аппаратура икоммуникации

Схема компрессорной установки включает в себя: компрессор с приводом, систему смазки, вспомогательную аппаратуру ( холодильники, масловлагоотделители, отделители жидкости, буферные емкости, ресиверы) и коммуникации (см. рисунок).

Холодильникипо назначению различают промежуточные и концевые. Промежуточные осуществляют охлаждения газа между ступенями, концевые охлаждают газ на выходе из компрессора. Конструкции холодильников выбираются в зависимости от производительности компрессора, давления охлаждаемого газа и охлаждающей среды. В качестве холодильников применяют : кожухотрубные аппараты типов ТН, ТП, ТУ; теплообменники типа труба в трубе, аппараты воздушного охлаждения.

Масловлагоотделители применяют для удаления масла и влаги из газа. Масловлагоотделители устанавливаются после последней ступени сжатия, могут быть установлены на промежуточных ступенях. Действие таких аппаратов основано на инерционном сепарировании водяных и масляных капель, обладающих плотностью, значительно большей, чем газ. Инерционное отделение влаги и масла может осуществляться тремя способами: петлеобразным поворотом потока газа; отражением потока газа от стенки; центробежным действием. Применяют фильтрующие отделители, в которых при прохождении газа через фильтрующую пористую насадку происходит укрупнение капель жидкости. В качестве фильтрующих насадок применяют тканые материалы, активированный уголь, алюмо- и селикогели, пористую керамику и металлокерамику.  

Буферные емкости ( гасители пульсаций ) применяют в схемах компрессорных установок для выравнивания пульсирующего потока газа и ослабления газовых ударов, которые включают в газопровод непосредственно у всасывающего и нагнетательного патрубков цилиндров. Устройство буферных емкостей не нужно только в том случае, если холодильник и влагомаслоотделитель заключают в себе достаточный буферный объем, и при условии, что они примыкают вплотную к цилиндру.

Ресиверыв компрессорных установках служат аккумуляторами сжатого газа, могут выполнять функции рабочих и дренажных. Ресиверы представляют собой цилиндрические емкости горизонтальные или вертикальные.

Центробежные компрессоры

           Принцип действия центробежного компрессора основан на том, что давление газа создается за счет центробежных сил , возникающих во вращающемся газовом потоке. Кинетическая энергия, сообщаемая газу рабочим колесом, превращается в энергию давления. Центробежные компрессоры получили значительное распространение на современных технологических установках нефтеперерабатывающих заводов. Они имеютряд преимуществ по сравнению с поршневыми: газ не загрязняется маслом, так как оно подается только в подшипники; благодаря большой частоте вращения достигается высокая производительность; плавный ход и отсутствие вибрации позволяет сооружать более легкие фундаменты; в связи с равномерной подачей газа отпадает необходимость в ресиверах; более легкие условия эксплуатации. К недостаткам центробежныхкомпрессоров можно отнести ухудшение технико-экономических показателей при увеличении степени сжатия.

             На предприятие ООО «ЛУКОЙЛ- Нижегороднефтеоргсинтез» центробежные компрессоры применяют на технологических установках производства моторных топлив: ЛЧ – 35/11- 600, ЛФ 35/21 – 1000, ЛЧ – 24/2000.

             Центробежные компрессорные машины соединяются с быстроходным двигателям – паровой турбиной или электродвигателем, непосредственно с помощью муфты. Если число оборотов двигателя недостаточно для непосредственного привода ЦКМ (центробежной компрессорной машины), то между двигателем и компрессором ставят мультипликатор (редуктор), повышающий число оборотов. Установочную схему ЦКМ см. рисунок. ЦКМ имеет циркуляционную систему смазки под давлением поз.4 – агрегат системы смазки мультипликатора, поз.5 – агрегат системы смазки турбокомпрессора. Турбокомпрессор – это высоконапорный центробежный компрессор, в котором проточная часть состоит из входного патрубка, центробежных ступеней и выходного патрубка. Центробежная ступень состоит из рабочего колеса и неподвижных элементов – безлопаточного и лопаточного диффузоров, обратного направляющего аппарата.

Узлы и детали ЦКМ

Рабочие колесазакрытого типа применяют в стационарных компрессорах. Рабочее колесо состоит из двух покрывных  дисков, между которыми находятся лопатки. Рабочее колесо устанавливается на валу на одной или двух шпонках.

Всасывающая камераслужит для подвода потока газа к рабочему колесу. Обычно ее проектируют так, что скорость по пути газа постепенно возрастает. В камере должен быть обеспечен по возможности подвод газа к колесу осевой или осесимметричный. В одноступенчатых машинах выполняется в форме осевого конического патрубка, а в многоступенчатых – в виде двух симметричных полуспиралей.

Диффузоры служат для уменьшения скорости газа, благодаря чему часть кинетической энергии газа преобразуется в потенциальную энергию давления. В центробежных компрессорах применяют два типа диффузоров безлопаточные и лопаточные. Безлопаточный диффузор представляет собой кольцевое пространство, при течении в котором скорость газа понижается вследствие увеличения проходной площади из-за увеличения радиуса. Безлопаточный диффузор образован неподвижными стенками двух вставленных кольцевых дисков или отлитый в корпусе компрессора. В лопаточном диффузоре происходит более быстрое замедление скорости, он представляет собой круговую решетку, образованными прямыми или чаще изогнутыми по дуге окружности лопатками. Лопаточные диффузоры бывают с подвижными и неподвижными лопатками. Диффузоры с подвижными лопатками применяют для регулирования производительности.   

Обратный направляющий аппарат (о. н. а.) предназначен для подвода газа к следующей ступени. Изменение скорости в нем обычно невелико. Лопатки о. н. а. выполняют профилированными, со средней линией, очерченной по дуге окружности.

Лабиринтные уплотнения ставят между ступенями и в местах выхода вала из корпуса машины. Назначение их не допускать перетока газа из ступени в ступень и утечку его наружу. В зависимости от давления применяют прямоточные или ступенчатые уплотнения.

Торцовые уплотненияприменяют для предотвращения утечек газа в атмосферу

Опорные и опорно-упорные подшипники. Опорные подшипники воспринимают нагрузку от веса ротора, по конструкции подшипники скольжения или качения; опорно-упорные подшипники воспринимают нагрузки от веса ротора и осевые, по конструкции подшипники скольжения или качения.

Корпус ЦКМ выполнен литым из чугуна или стали с горизонтальным разъемом по оси или с торцовым разъемом.