Компрессоры


Категория Судовые дизели

Схема компрессорной установки. На теплоходах расходуется большое количество сжатого воздуха. Он необходим для пуска и реверса двигателей, создания давления воды в санитарной системе, подачи звуковых сигналов тифонами, для продувки кингстонов и т. п.

Наиболее высокое давление сжатого воздуха требуется для пуска двигателя: 2,5—3 МПа (25—30 кгс/см2), а иногда и до 15 МПа (150 кгс/см2). При подборе компрессоров руководствуются именно этим давлением.

Компрессор изготовляют, как правило, двухступенчат ы м, т. е. сжимающим воздух в два приема: сначала до 0,5—0,8 МПа (5—8 кгс/см2) в цилиндре низкого давления (ц. н. д.), затем окончательно в цилиндре высокого давления (ц. в. д.). Поршень у компрессора выполняется общим, дифференциального типа: его участок, имеющий больший диаметр, является поршнем ц. н. д., а участок — поршнем ц. в. д. Рабочим пространством ц. н. д. служит кольцевая полость, а ц. в. д. — торцовая полость.

Воздух из атмосферы всасывается в полость ц. н. д. через клапан при ходе поршня вниз. При ходе вверх поршень сжимает воздух и через клапан нагнетает его к всасывающему клапану ц. в. д. через холодильник и сепаратор. В холодильнике воздух, температура которого в результате сжатия вц. н. д. повысилась, охлаждается водой примерно до первоначальной температуры. Охлаждение его уменьшает затрату работы на последующее сжатие в ц. в. д. Кроме того, без промежуточного охлаждения конечная температура воздуха после сжатия в ц. в. д. станет столь высокой, что возникнет опасность самовоспламенения масла.

Сепаратор задерживает частички воды и масла, находящиеся в воздухе. Однако такие вещества содержатся в воздухе и в парообразном состоянии. Поэтому сепаратор целесообразно включать после холодильника, в: котором они конденсируются. Скапливающийся в сепараторе конденсат продувается через кран.

Воздух, нагнетаемый из ц. в. д. через клапан, также целесообразно направить в холодильник и сепаратор — это позволит заполнять баллоны уже охлажденным воздухом и предотвратить занос в них воды и масла. Затем он поступает в воздухохранители, выполненные в виде стальных цилиндрических баллонов.

Рис. 1. Схема компрессорной установки

Один из пусковых баллонов часто является основным. Поступление сжатого воздуха от компрессора предусматривается только в этот баллон, и только из него по трубе воздух поступает на двигатель для пуска и реверса. С баллоном соединяется запасный баллон, которых может быть несколько. Если при маневрах судна воздух из основного баллона будет израсходован, в него перепускается сжатый воздух из запасных. Иногда баллоны сообщаются общей наполнительной трубой и присоединяются к расходной трубе. В данном случае двигатель можно пускать воздухом из любого баллона.

Давление воздуха, необходимое для тифонов, составляет 1—1,6 МПа (10—16 кгс/см2). Для них устанавливается специальный, всегда открытый баллон. Сжатый воздух направляется из него к тифонам по трубе. Баллон может заполняться воздухом от компрессора или пускового баллона через трубу. Перед баллоном ставится редукционный клапан, снижающий давление воздуха. В целях уменьшения объема баллона воздух для тифонов иногда хранится под тем же давлением, что и в пусковых баллонах. В этом случае вместо клапана устанавливается редукционный клапан за баллоном.

Еще более низкое давление нужно для гидрофоров санитарной системы. Специального баллона для гидрофорного воздуха не требуется. Он может поступать в гидрофоры через редукционный клапан из баллона. Из трубы отбирается воздух и для прочих нужд.

Компрессорная установка оборудуется предохранительными клапанами и манометрами. Предохранительные клапаны должны быть после каждой ступени компрессора и у баллонов. Манометры ставят после ц. н. д. (манометр) и у баллонов. Если баллон является основным, то манометр может соединяться только с ним. Если баллоны одинаковы, то с манометром должен быть соединен каждый из них. Баллон имеет свой манометр.

Труба используется для заполнения баллонов от запасного компрессора. Невозвратный клапан служит для того, чтобы при работе компрессора трубопровод запасного компрессора не находился под давлением, а клапан — чтобы не было давления в трубопроводе от компрессора при работе запасного.

У каждого из главных двигателей обычно свои пусковые баллоны. Могут быть также баллоны для вспомогательных двигателей. Пусковые баллоны всех двигателей сообщаются между собой трубой 13, позволяющей перепускать сжатый воздух из баллонов одного двигателя в баллоны любого другого. По этой же трубе баллоны других двигателей заполняются воздухом от компрессоров.

Правила Речного Регистра РСФСР требуют, чтобы воздух, подаваемый в баллон, имел температуру не выше 60 °С.

Устройство компрессоров. Многие главные двигатели имеют компрессоры, приводимые в движение от коленчатого вала. Такие компрессоры называются навесными. Если у двигателя нет навесного компрессора, то воздух вырабатывается компрессором с независимым приводом: от электродвигателя или от вспомогательного дизеля. Согласно Правилам Речного Регистра РСФСР в машинном отделении должно быть не менее двух компрессоров, причем по крайней мере один из них с независимым приводом.

На рис. 2 изображен навесной компрессор второго исполнения двигателей типа НФД48. Остов компрессора состоит из трех частей: ц. н. д., ц. в. д., являющегося одновременно крышкой ц. н. д., и крышки 9 ц. в. д. Поршень уплотнен со стороны ц. н. д. двумя, со стороны ц. в. д. шестью кольцами. Кроме того, со стороны ц. н. д. выше и ниже поршневого пальца установлено по одному маслосъемному кольцу. Поршень приводится в движение шатуном от приставного кривошипа коленчатого вала. Поршневой подшипник смазывается так же, как и у рабочего цилиндра: маслом, подводимым по трубке, прикрепленной к шатуну. Стенки ц. в. д. обеспечиваются смазкой от лубрикатора, для чего предусмотрен канал. Цилиндр низкого давления в принудительной смазке не нуждается.

Всасывающий и нагнетательный клапаны ц. н. д. размещены в корпусе ц. в. д., всасывающий и нагнетательный клапаны ц. в. д. — в его крышке. Все клапаны — кольцевого типа. К всасывающему клапану ц. н. д. воздух поступает из атмосферы через патрубок и сетку. От нагнетательного клапана ц. н. д. он направляется в холодильник, затем в сепаратор (на рисунке не показан) и далее — к всасывающему клапану ц. в. д. Нагнетаемый ц. в. д. воздух движется по трубе в холодильник, затем через сепаратор и обратный клапан в трубопровод, присоединенный к штуцеру.

Рис. 2. Компрессор с параллельной работой полостей

Все три составные части остова компрессора охлаждаются водой, причем эта же вода омывает змеевики холодильников 3 и 25, поскольку они расположены внутри зарубашечного пространства. Так как компрессор охлаждается забортной водой, для предотвращения коррозии установлены цинковые протекторы 23 и 24.

Недостатком компрессора рассмотренного типа является параллельная работа полостей низкого и высокого давления: либо в обеих всасывание, либо — сжатие и нагнетание. В связи с этим воздух, нагнетаемый ц. н. д., не может поступить сразу в ц. в. д., где в данный момент тоже происходит сжатие. Следовательно, между ц. н. д. и ц. в. д. должен существовать промежуточный объем, в котором до начала хода всасывания будет находиться воздух, вытесняемый из ц. н. д. В рассмотренном компрессоре этот объем слагается из емкости змеевика холодильника и сепаратора низкого давления.

Другим недостатком компрессора с параллельной работой полостей является повышенная нагрузка на детали. Если бы ходы сжатия в ц. н. д. и в ц. в. д. не совпадали, то напряжения в деталях и узлах трения были бы ниже.

Рис. 3. Компрессор двигателей типа Л275 второго исполнения

От указанных недостатков свободен компрессор с последовательной работой полостей. Его дифференциальный поршень выполнен иначе, чем у предыдущего: больший диаметр имеет верхняя часть, меньший — нижняя. Полость ц. н. д. находится над поршнем, полостью ц. в. д. является кольцевое пространство под дифференциальным пояском поршня.

При ходе поршня вниз воздух засасывается в ц. н. д. через не показанный на рисунке воздушный фильтр, трубу и всасывающий клапан. При ходе поршня вверх воздух нагнетается через клапан и проходит по спиральному каналу между ребрами крышки б и по каналу цилиндра к всасывающему клапану ц. в. д. Поскольку в это время объем полости увеличивается, воздух, нагнетаемый из ц. н. д., сразу поступает в ц. в. д. Когда поршень пойдет вниз, воздух будет нагнетаться из ц. в. д. через клапан в трубопровод, идущий к баллону.

Спиральный канал между ребрами является холодильником низкого давления: воздух, проходящий по каналу, охлаждается водой, протекающей через крышку и головку, как это показано стрелками.

Холодильник высокого давления у компрессора установлен отдельно. Встречаются компрессоры, не имеющие холодильника высокого давления.

Регулирование работы компрессоров. По окончании заполнения баллонов воздухом компрессоры с независимым приводом останавливаются. Навесные компрессоры некоторых двигателей имеют муфты для отключения. Однако у большинства двигателей компрессоры не отключаются, а после наполнения, баллонов переводятся на холостой режим путем перекрытия всасывания или путем отжатия всасывающих клапанов.

Простейшее устройство для дросселирования и перекрытия всасывания компрессора типа ОК показано на рис. 184. Всасывающий клапан ц. н. д. пластинчатого типа. К седлу он прижат легкой пружиной. Седло и направляющая клапана закреплены в гнезде нажимной втулкой и винтом, ввернутым во фланец. Над всасывающими каналами фланца помещен навернутый на винт регулировочный колпачок, поворачивая который, можно изменять сечение для прохода воздуха. Этим регулируется количество засасываемого воздуха, т. е. подача его компрессором. Если колпачок завернуть до упора во фланец, то всасывающие каналы будут перекрыты и подача воздуха компрессором прекратится. Колпачок фиксируется контргайкой.

При перекрытии всасывания в ц. н. д. создается значительное разрежение, в связи с чем возможно попадание масла в рабочую полость из картерного пространства. Поэтому в современных компрессорах применяется перевод их на холостой режим, чаще всего путем Отжатия всасывающих клапанов. Так, у компрессора, изображенного на рис. 182, над всасывающим клапаном ц. н. д. имеется вилка, на толкатель которой может воздействовать эксцентрик. Для выключения компрессора необходимо рукояткой повернуть эксцентрик на 180°. Тогда вилка опустится, отожмет всасывающий клапан от седла и засасываемый в ц. н. д. воздух при ходе нагнетания будет выталкиваться обратно в атмосферу. Следовательно, подача воздуха компрессором прекратится, он будет переведен на холостой режим. Обычно отжимным устройством оборудуется лишь всасывающий клапан ц. н. д. Встречаются, однако, компрессоры, в которых отжимаются одновременно оба клапана: и ц. н. д. и ц. в. д.

Рис. 4. Выключающее устройство компрессора типа ОК

Рис. 5. Схема автомата выключения компрессора двигателя 6Л275ПН

На многих теплоходах включение и выключение навесных компрессоров автоматизированы. У компрессора двигателя 6Л275ПН для этой цели отжимная вилка всасывающего клапана ц. н. д. насажена на шток поршня, находящегося в цилиндре выключателя. Поршень передвигается маслом, поступающим по трубкам или от автомата.

К золотнику, управляющему включением компрессора, через канал подводится масло из циркуляционной системы двигателя. Каналы и соединены соответственно с трубками, т. е. с полостями цилиндра, справа и слева от поршня. При нижнем положении золотника масло проходит из канала в канал. Значит, в полости слева от поршня появится давление, а из правой полости откроется выход маслу на слив через каналы в пространство внутри корпуса, а из него — в поддон фундаментной рамы. Поршень, а с ним и вилка будут находиться в правом положении, всасывающий клапан может садиться в свое седло, т. е. компрессор включен.

Если золотник окажется передвинутым вверх, то масло из канала пройдет в канал и из него — в полость справа от поршня. Левая полость через каналы соединится со сливом. Поршень и вилка сдвинутся влево, вилка отожмет всасывающий клапан, и компрессор выключится.

При работе на автоматическом режиме золотник поднимается и опускается под давлением масла, подводимого от золотника к поршню, выполненному заодно с золотником. Движением золотника управляет рычаг, на который действуют пружина и толкатель мембранной камеры, сообщенной с нагнетательной магистралью ц. в. д. компрессора. Если давление в магистрали ниже нормального, то под действием пружины рычаг и золотник 20 находятся в верхнем положении. Масло, подведенное от циркуляционной системы, проходит из канала в каналы и далее в полость над поршнем. Полость под поршнем каналом соединится со сливом. Следовательно, поршень и золотник сдвинуты вниз: компрессор включен.

Когда давление воздуха в магистрали, а значит и в мембранной камере достигнет нормального значения, под этим давлением толкатель опустится и повернет рычаг, растянув пружину. Золотник окажется в нижнем положении. Масло из канала пройдет в полость под поршнем, а из полости над ним сможет через канал выйти на слив.

Под давлением масла поршень и золотник поднимутся, т. е. компрессор выключится. Давление воздуха, при котором это произойдет, зависит от натяжения пружины, регулируемого винтом.

Золотник можно поднимать и опускать вручную за головку. Перед переходом на ручное управление кран должен быть повернут на 180°. Этим перекрывается доступ маслу под давлением к золотнику, а канал сообщается со сливом.

На ряде теплоходов, построенных в ЧССР, прекращение подачи воздуха навесным компрессором производится стравливанием воздуха, подаваемого ц. в. д., в атмосферу. Если давление воздуха в баллоне ниже нормального, то под действием пружины двусторонний клапан находится в левом положении и воздух от компрессора проходит в баллон. Воздух от баллона подведен под управляющий клапан, нагруженный пружиной. Когда давление воздуха в баллоне, а значит и под клапаном станет нормальным, оно поднимет клапан и откроется путь сжатому воздуху к поршню. Последний переставит клапан в правое положение, в связи с чем путь воздуху от компрессора в баллон будет перекрыт и откроется выход подаваемого компрессором воздуха в атмосферу. Давление, при котором это произойдет, можно регулировать изменением натяжения пружины.

Перед включением компрессора нужно открывать клапаны продувания, чтобы удалить конденсат из сепараторов. Поэтому желательна полная автоматизация компрессоров, включающая в себя как автоматическое включение, так и автоматическое продувание. Однако пока полностью автоматизированы лишь компрессоры с электроприводом.


Читать далее:

Категория Судовые дизели