Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Транспортная энергетика (хладотранспорт) Минимаркер Аммиачные компрессоры

Аммиачные компрессоры

Страница 2 из 10

Схема работы прямоточного аммиачного компрессора

В холодильных установках рефрижераторного подвижного состава применяют поршневые компрессоры прямоточного и непрямоточного типа – в зависимости от характера перемещения паров в полости цилиндра.

Прямоточные аммиачные компрессоры применяют в холодильных установках 12-вагонных секций и 21-вагонных поездов.

На рис. 30 показан вертикальный прямоточный компрессор, в котором за один оборот коленчатого вала (1) в каждом цилиндре совершается полный цикл работы компрессора. Всасываемые пары хладагента (аммиака) сначала поступают в нижнюю полость (9) цилиндра. При движении поршня (8) сверху вниз пары попадают в верхнюю полость (6) через щели всасывающих клапанов (7), размещенных в верхней части поршня. Далее под действием давления со стороны поршня открываются нагнетательные клапаны (4), размещенные в ложной крышке (5), и пары проходят через полость в нагнетательный трубопровод.

Таким образом, в полости цилиндра пары хладагента перемещаются прямоточно. Благодаря этому уменьшается теплообмен между стенками цилиндра и парами хладагента, увеличивается коэффициент подачи компрессора.

Схема прямоточного компрессора

Рис. 30 – Схема прямоточного компрессора

Между основной (2) и ложной (5) крышками находятся буферные пружины (3), прижимающие ложную крышку к рабочей части цилиндра. Если в цилиндр попадает жидкий хладагент, то давление на ложную крышку увеличивается, и она приподнимается, сжимая пружины. Таким образом, в компрессоре исключаются аварии.

Устройство аммиачного компрессора

Аммиачный вертикальный компрессор VN-85 (рис. 31) применяется в 12-вагонной секции в качестве компрессора низкой ступени давления. Его картер (10), отлитый из качественного чугуна, служит основанием для цилиндров и кривошипно-шатунного механизма. Полость картера, в которой размещается кривошипно-шатунный механизм, отделена горизонтальной перегородкой от всасывающего коллектора (19). Нагнетательный коллектор (20) расположен параллельно всасывающему. Картер собранного компрессора должен быть герметичным.

Коленчатый вал (11) – стальной кованый, неразъемный, имеет четыре колена, взаимно расположенных под углом 180°. По всей его длине проходит канал для подачи масла к подшипникам и сальнику. Для снижения инерционных нагрузок на коренные шейки к щекам колен прикреплены противовесы (13). Коленчатый вал уложен на коренные подшипники скольжения (12), каждый из которых состоит из двух половин. Первый коренной подшипник со стороны сальника является опорно-упорным, второй промежуточным, третий – около масляного насоса – опорным. Стальные корпуса подшипников залиты антифрикционным сплавом – баббитом марки Б83.

Шейки вала для повышения износоустойчивости подвергнуты поверхностной закалке токами высокой частоты с последующей шлифовкой. Место выхода коленчатого вала из картера уплотнено сальником (7).

Аммиачный компрессор VN-85 12-вагонной секции

Рис. 31 – Аммиачный компрессор VN-85 12-вагонной секции: 1 – всасывающий клапан, 2 – крышка, 3 – пружины, 4 – ложная крышка, 5 – цилиндровая гильза, 6 – задняя крышка, 7 – сальник, 8 – шкив, 9 – выносной подшипник, 10 – картер, 11 – коленчатый вал, 12 – средний коренной подшипник, 13 – противовес, 14 – шатунный подшипник, 15 – обратный клапан, 16 – передняя крышка, 17 – масляный насос, 18 – шатун, 19 – всасывающий коллектор, 20 – нагнетательный коллектор, 21 – поршень

Стальные кованые шатуны (18) с двумя головками предназначены для соединения коленчатого вала с поршнями. В штанге каждого шатуна есть канал, по которому подается масло к поршневому пальцу, скрепляющему поршень с шатуном. Верхняя головка шатуна неразъемная, в нее запрессована втулка из свинцовистой бронзы. Нижняя головка разъемная, в ней помещается шатунный подшипник (14), состоящий из двух половин. Крышка нижней головки крепится шатунными болтами.

Поршень (21) отлит из серого чугуна и выполнен полым. Над бобышками имеется перегородка, разделяющая полость поршня на две части – верхнюю и нижнюю. В верхней части расположены два боковых окна, через которые происходит всасывание паров при движении поршня вниз. В днище поршня установлен всасывающий пластинчатый клапан (1).

Для создания плотности между поршнем и втулкой (5) цилиндра и регулирования смазки трущихся поверхностей на поршне предусмотрены компрессионные кольца и одно маслосъемное кольцо.

Втулки цилиндров, отлитые из качественного мелкозернистого чугуна, запрессованы в головки цилиндров. В верхней части головки имеется водяная рубашка для охлаждения. В нижней части втулки сделаны два окна, сообщающихся со всасывающим коллектором компрессора. Окна во втулке цилиндра при работе компрессора периодически совмещаются с окнами в поршне.

На торце втулки цилиндра установлена ложная крышка (4) с нагнетательным пластинчатым клапаном, которая прижимается буферными пружинами (3). Поверхности соприкосновения крышки и торца втулки должны быть притерты.

Для уплотнения картера в месте выхода коленчатого вала помещается сальник, который состоит из крышки (3) (рис. 32) с баббитовым буртом (2) и втулки (5). Внутри втулки три резиновые кольца (6) и стальное кольцо (7), прижимаемое пружиной (8). Между крышками сальника и коренного подшипника клингеритовая прокладка (4).

Сальник аммиачного компрессора

Рис. 32 – Сальник аммиачного компрессора

Во время работы компрессора втулка (5), резиновые кольца (6) и нажимное стальное кольцо (9) вращаются вместе с коленчатым валом (10), имеющим масляный канал (11). Герметичность обеспечивается резиновыми кольцами и притертыми поверхностями соприкасания втулки и баббитового бурта крышки сальника, а также масляным затвором в сальнике. В полость сальника масло подается по каналу (11), а отводится по каналу (1).

Система смазки и охлаждения аммиачных компрессоров

В аммиачных вертикальных компрессорах применяется комбинированный способ смазки трущихся частей: часть деталей смазывается под давлением, часть – при разбрызгивании масла.

Шестеренный масляный насос (3) (рис. 33) приводится в действие непосредственно от коленчатого вала. Масло засасывается из картера через обратный клапан (1) и фильтр, расположенный в корпусе насоса, и нагнетается в полость, сообщающуюся с каналом (9) в коленчатом валу. По этому каналу и радиальным отверстиям в шейках вала масло подается к коренным (4) и шатунным (5) подшипникам и сальнику (10). К поршневым пальцам масло поступает по каналам (8) в шатунах. Стенки цилиндров смазываются при разбрызгивании масла, клапаны компрессора – частицами масла, увлекаемыми вместе с парами аммиака. Через зазоры в шатунных и коренных подшипниках и поршневых пальцах масло стекает обратно в картер.

Система смазки аммиачного компрессора

Рис. 33 – Система смазки аммиачного компрессора

Контроль уровня масла в картере осуществляется по масломерному стеклу (2). От самой удаленной точки масляной системы – сальника – идет трубка к манометру (7), который показывает давление в системе смазки. Картер компрессора (12) герметичный, и давление паров аммиака в нем меняется в зависимости от давления на стороне всасывания. Для контроля действительного давления в системе смазки установлен дополнительный манометр (6), показывающий давление паров аммиака в картере.

Регулирование давления масла происходит благодаря установленному на задней крышке под сальником редукционному клапану (11), перепускающему избыток масла в картер. Во избежание чрезмерного повышения давления масла (например, при засорении магистрали или при работе с непрогревшимся маслом) в корпусе шестеренного насоса предусмотрен предохранительный регулируемый клапан. Выносной роликовый подшипник, на который опирается свободный конец коленчатого вала, заполняется консистентной смазкой.

Система охлаждения в аммиачных компрессорах замкнутая с принудительной циркуляцией воды, осуществляемой центробежным насосом с электроприводом.

На рис. 34 показана схема охлаждения компрессоров ступеней высокого и низкого давления 12-вагонной секции. Насос (8) засасывает охлажденную в радиаторе (5) воду и нагнетает ее в нижнюю часть водяных рубашек цилиндров компрессоров (10) и (11). Из верхней части рубашек нагревшаяся вода по отводящей трубе вновь поступает в радиатор (5), обдуваемый потоком воздуха от вентилятора (4). Пополнение системы водой производится через вентиль (7) при работающем насосе и закрытом вентиле (3) до тех пор, пока вода не польется из контрольной трубки (6).

Система охлаждения аммиачного компрессора

Рис. 34 – Система охлаждения аммиачного компрессора

Вода из системы спускается через открытый вентиль (9). Систему охлаждения компрессора ступени высокого давления можно отключить, перекрыв запорные вентили (1) и (2).

Пусковым устройством служит байпасный вентиль, который выполнен в одном корпусе с предохранительным клапаном. Во время пуска компрессора вентиль открывают вручную вращением маховика, в результате полости на сторонах нагнетания и всасывания соединяются и таким образом обеспечивается пуск компрессора в разгруженном состоянии. Как только коленчатый вал начнет вращаться с номинальной частотой, байпасный вентиль закрывают.

На рис. 35 показан байпасный вентиль, установленный на компрессорах 21-вагонных поездов. Предохранительный клапан (7) укреплен на шпинделе (5) и прижимается к седлу (1) пружиной (8), усилие которой регулируется винтом (2). Для предотвращения утечки паров аммиака через вентиль предусмотрен сальник (3) с нажимной втулкой (4) и накидной гайкой (6). Предохранительный клапан отрегулирован на разность давлений между сторонами всасывания и нагнетания для компрессора ступени низкого давления на 8·105 Па и для компрессора ступени высокого давления на 14·105 Па.

Байпасный вентиль с предохранительным устройством

Рис. 35 – Байпасный вентиль с предохранительным устройством

Типы аммиачных компрессоров

В 12-вагонных секциях и 21-вагонных поездах смонтированы двухступенчатые холодильные установки с аммиачными компрессорами. Несложные переключения позволяют переводить их на работу в одноступенчатом режиме. Компрессоры ступеней низкого и высокого давления однотипны, но различаются по количеству цилиндров и частоте вращения коленчатого вала. Основные узлы и большинство деталей компрессоров унифицированы, что облегчает их эксплуатацию и ремонт.

Техническая характеристика аммиачных компрессоров рефрижераторного подвижного состава приведена в табл. 4.

Техническая характеристика аммиачных компрессоров рефрижераторного подвижного состава

Аммиачные компрессоры двухступенчатого сжатия

Двухступенчатое сжатие может быть осуществлено двумя компрессорами или одним компрессором с дифференциальным (ступенчатым) поршнем.

На железнодорожном транспорте в основном используют компрессоры бескрейцкопфные с одинаковыми или разными диаметрами цилиндров низкого и высокого давления.

Увеличение диаметров цилиндров низкого давления по сравнению с диаметрами цилиндров высокого давления позволяет уменьшить число цилиндров, металлоемкость, габариты машин и обеспечить лучшее выравнивание нагрузок на кривошипно-шатунный механизм в обеих ступенях. Однако вследствие различной массы поршней и кривошипно-шатунной группы в ступенях низкого и высокого давления уравновешенность компрессоров ухудшается.

В двухступенчатых аммиачных компрессорах с одинаковыми диаметрами цилиндров низкого и высокого давления достигается полная унификация с механизмом движения одноступенчатых компрессоров, что упрощает их производство и эксплуатацию. В этих компрессорах лучше уравновешены силы инерции, можно осуществлять переключение на одно- и двухступенчатое сжатие, нет перегрузки ступени низкого давления при пусковом режиме.

Способ осуществления цикла двухступенчатого сжатия путем использования двух одноступенчатых компрессоров получил широкое распространение.

Отечественные заводы изготавливают двухступенчатые аммиачные компрессоры следующих типов:

  • ДА – двухступенчатый бескрейцкопфный V-образный (ДАУ) и веерообразный (ДАУУ);
  • ДАО – двухступенчатый крейцкопфный горизонтальный со встречным движением поршней (оппозитный);
  • ДАОН – двухступенчатый крейцкопфный оппозитный низкотемпературный.

В оппозитных компрессорах типов ДАО и ДАОН двухступенчатое сжатие осуществляется четырьмя цилиндрами (два цилиндра первой ступени и два второй). Все четыре цилиндра работают от общего коленчатого вала, на конце которого установлен ротор синхронного электродвигателя.

Двухступенчатый блок-картерный компрессор ДАУ80 (рис. 36) холодопроизводительностью 93000 Вт (80000 ккал/ч) работает на аммиаке и фреоне-22. В компрессоре имеются три цилиндра низкого давления и один высокого давления. У всех четырех цилиндров диаметр 200 мм, ход поршня 150 мм.

Двухступенчатый бескрейцкопфный прямоточный V-образный компрессор ДАУ80

Рис. 36 – Двухступенчатый бескрейцкопфный прямоточный V-образный компрессор ДАУ80: 1 – пусковой байпасный вентиль; 2 и 7 – нагнетательный и всасывающий вентили высокого давления; 3 – втулка цилиндра; 4 – всасывающий клапан; 5 – ложная крышка с нагнетательным клапаном; 6 – поршневой палец; 8 – коленчатый вал; 9 – масляный насос; 10 – шатун; 11 – блок-картер; 12 – трубопровод для охлаждающей воды; 13 – поршень; 14 – нагнетательный вентиль низкого давления; 15 – всасывающий коллектор низкого давления

В 12-вагонных рефрижераторных секциях и 21-вагонных поездах применяют однотипные компрессоры низкого и высокого давления. Различие между ними заключается в том, что компрессор низкого давления четырехцилиндровый, а высокого – двухцилиндровый. Оба компрессора вертикальные, поршневые, прямоточные, простого действия. Конструктивно отдельные узлы и детали двухступенчатого аммиачного компрессора низкого давления 12-вагонной секции имеют много общего с соответствующими узлами и деталями одноступенчатого компрессора 23-вагонного поезда.

Компрессоры 21-вагонного поезда такие же, как 12-вагонной секции. Различие заключается в том, что картер компрессора 21-вагонного поезда разделен перегородкой на нижнюю и верхнюю камеру всасывания. Обе камеры соединены между собой шариковым обратным клапаном, нагруженным пружиной. Этот клапан не допускает превышения давления в камере всасывания больше чем на 0,5 бар.

В сальниках компрессоров обеих ступеней сжатия уплотнение обеспечивается резиновыми кольцами, прижатыми пружиной к втулке, которая вращается вместе с коленчатым валом. Герметичность сальника достигается за счет притертых соприкасающихся поверхностей втулки и баббитового бурта крышки. Давление масла в полости сальника регулируется редукционным клапаном, через который излишки сливаются в картер.

Для облегчения пуска компрессора имеются специальные устройства – пусковые байпасные и соленоидные вентили.

При ручном пуске компрессора открывают вентиль и соединяют всасывающую сторону с нагнетательной, а при автоматическом управлении эту операцию выполняет соленоидный вентиль. Когда вал компрессора достигнет номинальной частоты вращения, вентиль закрывается вручную или автоматически и разъединяет линии всасывания и нагнетания.

Двухступенчатые аммиачные компрессоры с дифференциальным поршнем – компактные машины, но они имеют некоторые недостатки: большая масса поршня, утечка паров хладагента из цилиндра высокого давления в цилиндр низкого давления и другие. Двухступенчатое сжатие в компрессоре с дифференциальным поршнем (рис. 37) осуществляется в одном цилиндре, который как бы разделен на две зоны. Два поршня разных диаметров насажены на один шток. Часть цилиндра с поршнем большего диаметра соответствует ступени низкого давления (4), с поршнем меньшего диаметра – ступени высокого давления (5).

Схема двухступенчатого аммиачного компрессора с дифференциальным поршнем

Рис. 37 – Схема двухступенчатого аммиачного компрессора с дифференциальным поршнем

При ходе поршня влево (по рисунку) пары хладагента всасываются через клапан (5) в ступень низкого давления. При обратном ходе поршня они сжимаются и выталкиваются через клапан (6) в промежуточный охладитель (7) и далее через клапан (1) всасываются в ступень высокого давления (3). При повторном ходе влево в ступень низкого давления поступает новая порция паров хладагента, а в ступени высокого давления пары сжимаются и выталкиваются через клапан (2) в конденсатор, где охлаждаются и переходят в жидкость. Таким образом, за один ход поршня в ступени низкого давления происходит всасывание, а в ступени высокого давления – сжатие и нагнетание паров в конденсатор.

Двухступенчатые аммиачные компрессоры бывают крейцкопфные с горизонтальным и угловым расположением цилиндров и бескрейцкопфные. Кроме двухступенчатых аммиачных компрессоров выпускаются двухступенчатые станции АДС-25 и АДС-50.

В трехступенчатых машинах используют в ступени низкого давления поршневые или ротационные компрессоры, а в ступенях высокого и среднего давления – поршневые. Кроме того, для низких температур все чаще применяют турбогенераторы или каскадные машины.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика