Файл: Хушпулян, М. М. Технико-экономические показатели современных компрессоров и установок.pdf

В результате этого вес первой ступени снизился до 12 т, а поршневая сила — до 40 тс.

Теоретические основы, позволяющие увеличивать частоту вращения поршневого компрессора в связи с применением оппозитного расположения компрессорных цилиндров и, как след­ ствие этого, обеспечивающие столь существенное уменьшение веса и габаритов компрессора, заключаются в том, что при ука­ занном расположении цилиндров достигается взаимное уравно­ вешивание поршневых и инерционных сил, чем создается усло­ вие для повышения частоты вращения. В соответствии с этим стремление к оппозптному расположению компрессорных ци­ линдров стало главным направлением современного компрессоростроения. Как видно из приведенных формул (10) и (11),. оппозитные компрессоры являются короткоходовыми и с относительно уменьшенными диаметрами компрессорных ци­ линдров. В соответствии с этим представляется возможным повторение одних и тех же ступеней в двух рядах. Это обстоя­ тельство имеет исключительно важное техническое и экономи­ ческое значение для первых ступеней, в особенности компрес­ соров средней п большой производительности.

Дело в том, что увеличенные размеры первой ступени обус­ ловливают повышенный объем вредного пространства, относи­ тельно большие скорости компримируемого газа в проходных сечениях клапанов приводят к относительно большим потерям давления при установившемся потоке через полностью откры­ тый клапан. Средняя скорость газа в щели клапана описыва­ ется формулой

где F — площадь поршня в м2; г — число клапанов; /щ — пло­ щадь щели при полном открытии клапана в м2.

Кроме того, при увеличении размеров цилиндра количество, газа в нем возрастает пропорционально кубу диаметра, тогда как охлаждаемая поверхность — пропорциональна квадрату диаметра. Поэтому количество тепла, отводимое или подводи­ мое к каждому килограмму газа, за время сжатия уменьшается пропорционально линейным размерам цилиндра. В соответствии с этим показатель политропы возрастает, приближаясь к пока­ зателю адиабаты. Влияние вышеперечисленных факторов при­ водит, в свою очередь, и к уменьшению объемного коэффициен­ та первой ступени:

18'

гнетания ступени в кгс/см2; рв— давление всасывания ступени

вкгс/см2.

Витоге вышеперечисленные факторы приводят к непроизво­ дительному увеличению размеров первой ступени, повышенному расходу мощности и увеличению поршневых и инерционных сил. Поэтому возможность дифференцирования цилиндра первой ступени большего диаметра на цилиндры меньших диаметров, их повторение в двух рядах при оппозитном расположении ком­ прессорных цилиндров является важным техническим достиже­ нием современного поршневого компрессоростроения, обеспечи­ вающим увеличение экономических показателей первых ступе­ ней и поршневого компрессора в целом. При относительно

коротком ходе поршня оппозитных баз сохранение клапанов и каналов к ним, принятых в старых машинах с большим ходом поршня, привело бы к увеличению вредных пространств обрат­ но пропорционально уменьшению хода поршня и оказалось бы недопустимо большим.

Вместе с тем, учитывая необходимость повышения эконо­ мичности компрессоров, в оппозитных компрессорах предусмат­ риваются меры, направленные на уменьшение потерь: примене­ ние клапанов увеличенного проходного сечения, круглых разборных прямоточных клапанов, установка перед всасываю­ щими и нагнетательными клапанами дополнительных емкостей.

Благодаря таким конструктивным решениям потери энергии в клапанах сократились до 10—18%, что важно с точки зрения как повышения экономичности поршневых компрессоров, так и эффективного использования высокой частоты вращения в свя­ зи с переходом на оппозитиые базы.

Ввиду значительной эффективности использования оппозит­ ных баз в настоящее время почти все зарубежные фирмы перешли на выпуск поршневых компрессорных машин на оппо­ зитных базах, причем применение оппозитных баз распростра­ няется на компрессоры не только с относительно большой про­ изводительностью, но также и средней и малой.

Силовая часть газомотокомпрессора, агрегированная с оппозитной компрессорной частью общим валом и рамой, с увеличе­ нием частоты вращения вала компрессора позволила повысить и частоту вращения вала двигателя. Таким образом, с ростом частоты вращения вала газомотокомпрессора в целом дости­ гается существенное уменьшение его веса и габаритов по сравнению с газомотокомпрессорами, не имеющими оппозитного расположения цилиндров.

Кроме того, применение наддува к силовым цилиндрам газомотокомпрессоров дало дополнительное уменьшение их веса и габаритов.

Внедрение этих усовершенствований в конструкцию газомотокомпрессоров обеспечило благоприятные технические условия для создания высокоэффективных передвижных и полупере-

движных компрессорных установок на базе газомотокомпрессорных агрегатов с относительно малой металлоемкостью, не­ большими габаритами и высокой транспортабельностью.

3.ХАРАКТЕРИСТИКИ ОППОЗИТНЫХ КОМПРЕССОРОВ

ИГАЗОМОТОКОМПРЕССОРОВ

ВЕвропе оппозитные компрессоры выпускают фирмы «Демаг», «Маннесманн-Меер», «Борзиг», «Хильберг», «Эсслинген», «Зюрт» (ФРГ), «Нуове-Пиньонэ», «Термомеканика» (Италия), «Аллей» (Англия) и др.

Среди фирм США, производящих оппозитные компрессоры и газомотокомпрессоры, наиболее известны фирмы «Кларк», «Ингерсолл-Рэнд», «Уортингтон», «Купер-Бессемер» и «Дэой».

Фирмой «Кларк» оппозитные компрессорные машины выпу­ скаются с приводом как от газового двигателя, так и от элек­ трического. Привод от газового двигателя может быть в виде обособленного агрегата, соединенного с валом оппознтного ком­ прессора напрямую через соответствующую соединительную муфту, а также в виде газомотокомпрессорной машины, где га­ зовый двигатель агрегирован с общим коленчатым валом и об­ щей рамой оппознтного компрессора.

На рис. 3 представлен разрез газомотокомпрессора модели TCV фирмы «Кларк». Он выпускается трех типов: TCV-10, TCV-12 и TCV-16, основные технические данные которых пред­ ставлены в табл. 2. В этих моделях, отличающихся между со­ бой величиной агрегатной мощности, весом, габаритами и чис­ лом компрессорных цилиндров, рамы имеют корытообразную форму. С двух противоположных сторон к соответствующим от­ строганным приливам на вертикальных плоскостях рамы кре­ пятся компрессорные цилиндры. Приливы выполнены так, что к ним могут присоединяться компрессорные цилиндры с раз­ личными диаметрами в зависимости от параметров производи­ тельности и давления нагнетания. Блок газомотокомпрессора — цельнолитой конструкции с V-образным расположением расто­ чек под охлаждаемые цилиндровые втулки, которые вследствие монолитности всего цилиндрового блока — вставные, и в про­ цессе их выработки могут быть заменены новыми. Поршни од­ ного ряда цилиндров двигателя при помощи главных шатунов связаны с кривошипными шейками коленчатого вала, поршни второго ряда — с кривошипом коленчатого вала через прицеп­ ные шатуны. Шатуны оппозитно расположенных компрессорных цилиндров соединяются с кривошипной шейкой коленчатого ва­ ла рядом с подшипником шатунов (рис. А, а, б).

М а с л о с и с т е м а к о м п р е с с о р о в TCV. Компрессо­ ры марок TCV-10 и TCV-12 оснащены масляным насосом с при­ водом от коленчатого вала. Газомотокомпрессор марки TCV-16 имеет два масляных насоса, соединенных вместе. Охлаждающее

20

ливку из мелкозернистого сталистого чугуна. Для обеспечения точной центровки подшипников и соблюдения соосности ее мас­ сивные поперечные элементы, на которые опираются коренные подшипники, усилены ребрами. С этой целью опоры коренных подшипников прецезионно сверлятся за один раз. В коренных подшипниках предусматривается достаточный зазор, обеспечи­ вающий валу нормальную работу при его нагреве. Маховик имеет дополнительный коренной подшипник. Большие крышки с маслонепроницаемым уплотнением коренных подшипников для обеспечения максимальной безопасности снабжены предохраиительными клапана ми.

Коленчатый вал изготовлен из цельнокованой стальной бол­ ванки с высоким пределом прочности на растяжение и макси­ мальным сопротивлением на скручивание. Расчет коленчатого вала осуществляется фирмой с помощью электронно-вычисли­ тельной машины. В процессе изготовления вал подвергается прецезионной механической обработке с соблюдением расчет­ ных допусков, обеспечивающих точную посадку и взаимозаме­ няемость подшипников.

Блок силовых цилиндров усилен ребрами жесткости, кото­ рые обеспечивают максимальную жесткость и постоянную со­ осность цилиндров. Отлитый из мелкозернистого сталистого чугуна блок оснащен съемными гильзами силовых цилиндров. При прогреве двигателя до рабочей температуры гильзы могут свободно расширяться без образования термических напря­ жений.

Рабочие поршни отлиты из мелкозернистого сталистого чу­ гуна. Цапфа шатуна закрепляется в подвеске, прикрепленной к телу силового поршня, болтами. Поршневой палец подверга­ ется индукционной закалке и суперфинишированию. Втулка пальца выполнена из твердой бронзы и покрыта слоем бабби­ та; на образующей внутренней поверхности ее имеются спи­ ральные канавки, обеспечивающие как эффективную смазку, так и охлаждение. В верхней части внутренней полости днища поршня (по бокам) расположены ребра, сообщающие днищу дополнительную прочность и увеличивающие поверхность теп­ лоотдачи охлаждающему маслу.

Поршни сначала подвергаются прецезионной шлифовке, за­ тем — электроплеиочной обработке для обеспечения быстрой и тщательной приработки к цилиндру. На каждый поршень при­ ходится по пять компрессионных и по три маслосъемных порш­ невых кольца.

Головки силовых цилиндров отлиты из стали и охлаждают­ ся водой. Проходя через каналы, она полностью опоясывает газовпускной клапан, клапан пускового воздуха и свечи зажи­ гания.

Выхлопные каналы и каналы для продувочного воздуха имеют обтекаемую поверхность и проходят в теле литого блока,

23