Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Транспортная энергетика (хладотранспорт) Минимаркер Сравнительная характеристика и пути усовершенствования поршневых компрессоров

Сравнительная характеристика и пути усовершенствования поршневых компрессоров

Страница 6 из 10

Основные направления усовершенствования поршневых компрессоров – унификация, герметизация, автоматизация, быстроходность и надежность. Унификация состоит в том, что для основных хладагентов (фреонов) должны изготовляться единые компрессоры, а не различные, как было раньше. Герметизация связана с повышением надежности. Герметичность систем в небольших транспортных установках (кондиционеры, холодильно-отопительные агрегаты автономных рефрижераторных вагонов) имеет особое значение, поскольку они работают в условиях сотрясений и вибрации. В настоящее время компрессоры средней и большой холодопроизводительности выпускаются сальниковыми в открытом исполнении. В дальнейшем все компрессоры с электрическим приводом будут выполняться герметичными.

В связи с необходимостью полной автоматизации работы систем охлаждения становятся неперспективными горизонтальные поршневые компрессоры, которые невозможно автоматизировать.

Горизонтальные крейцкопфные компрессоры двойного действия предназначены для холодильных установок большой холодопроизводительности. Достоинством их является доступность всех узлов для осмотра и обслуживания. В энергетическом отношении эти компрессоры уступают вертикальным и V-образным компрессорам. Это объясняется более низкими значениями рабочих коэффициентов λ и ηэ вследствие повышенного внутреннего теплообмена и большой затраты работы на преодоление сил трения, так как движущиеся части (шатун, крейцкопф, шток, поршень) имеют большой вес. Кроме того, горизонтальные поршневые компрессоры весьма металлоемкие, крупногабаритные и недостаточно быстроходные.

Более прогрессивными считаются вертикальные компрессоры V-образные и веерные. Преимущество вертикального компрессора по сравнению с горизонтальным заключается в уменьшении массы и габаритных размеров, а также в увеличении быстроходности.

Наиболее компактны быстроходные многоцилиндровые компрессоры с вертикальным, угловым или веерным расположением цилиндров. При изготовлении их требуется меньше металла на единицу холодопроизводительности. В таких компрессорах большой и средней холодопроизводительности пары хладагента прямотоком поступают через поршень и цилиндр из всасывающего трубопровода, что устраняет вихревые движения паров и обеспечивает лучшее заполнение цилиндра при всасывании. Для горизонтальных компрессоров характерны вихревые движения паров в цилиндре, что снижает их коэффициент полезного действия.

Самоуравновешивание многоцилиндровой быстроходной машины дает возможность намного снизить массу маховика (шкива). Устройство ложной крышки в вертикальном компрессоре почти устраняет опасность гидравлического удара.

К недостаткам вертикальных и угловых компрессоров относятся неудобство обслуживания подшипников, герметично закрытых в картере, трудность наблюдения за температурой кривошипно-шатунного механизма, а также необходимость установки в одной машине нескольких цилиндров для получения холодопроизводительности, соответствующей горизонтальному одноцилиндровому компрессору.

Практика эксплуатации вертикальных и V-образных компрессоров показала, что срок их годности значительно меньше, чем горизонтальных. Но благодаря экономии металла для изготовления и площадей для размещения машин вертикальные и угловые компрессоры получили преимущественное распространение на железнодорожном транспорте. В основном применяются двух- и многоцилиндровые бескрейцкопфные паровые компрессоры. Двухцилиндровые компрессоры крупной холодопроизводительности получаются громоздкими и уступают по весовым характеристикам многоцилиндровым блок-картерным компрессорам с угловым или веерным расположением цилиндров.

Современные бескрейцкопфные много цилиндровые блок-картерные компрессоры имеют двухопорные коленчатые валы с двумя коленами, расположенными под углом 90°. Это позволяет сократить длину вала и расстояния между его опорами, повысить частоту вращения вала, облегчить маховик или применить непосредственный привод путем насадки ротора электродвигателя на коленчатый вал.

Стоимость изготовления компрессора примерно пропорциональна числу цилиндров. С увеличением объема цилиндров стоимость изготовления компрессора возрастает меньше, чем при увеличении их количества. Механический коэффициент полезного действия у крупных машин с небольшим числом цилиндров выше, чем у многоцилиндровых машин с малым объемом цилиндров.

Крупные компрессоры оборудуют устройствами электромагнитного управления всасывающими клапанами, что позволяет использовать наиболее эффективные системы автоматического регулирования холодопроизводительности: ступенчатое (шаговое), плавное импульсное, плавное с отсечкой на части хода сжатия, комбинированное. Благодаря малой инерционности электромагнитного поля система обеспечивает точное поддержание заданных параметров (температуры и давления).

Многоцилиндровые компрессоры обычно работают при высокой частоте вращения коленчатого вала и обладают тем преимуществом, что их можно непосредственно соединять с быстроходными двигателями. Это обеспечивает лучшее уравновешивание инерционных сил и более равномерный вращающий момент на валу. Кроме того, у многоцилиндровых компрессоров меньше пульсация давления паров хладагента в нагнетательном трубопроводе, шире диапазон регулирования производительности отжимом всасывающих клапанов, что позволяет последовательно отключать различное количество цилиндров. Унификация одноименных деталей компрессоров разных типов и уменьшение типоразмеров поршней дают возможность серийно изготовлять одинаковые детали, удешевить производство и ремонт и иметь меньшее количество запасных частей.

Пуск многоцилиндровых холодильных машин проходит спокойнее вследствие меньшей массы движущихся частей. Поэтому для привода требуется электродвигатель с меньшим пусковым моментом, конструктивно более простой и лучше приспособленный для автоматического регулирования в эксплуатации.

В настоящее время наиболее распространены холодильные компрессоры с возвратно-поступательным движением поршней, воздушным охлаждением и ступенчатым регулированием холодопроизводительности. Блок-картеры, поршни, цилиндры изготовляют из легких материалов и сплавов. Схему расположения цилиндров выбирают так, чтобы силы инерции от поступательно движущихся масс полностью уравновешивались.

Стремление к повышению быстроходности и автоматическому регулированию холодопроизводительности привело к замене прямоточных компрессоров непрямоточными с облегченными поршнями, несмотря на их несколько меньшую энергетическую эффективность. Однако эта замена не устранила проблем отвода тепла и обеспечения надежности работы компрессора.

Дальнейший рост быстроходности при сохранении требуемой надежности возможен при условии применения винтовых, ротационных и центробежных компрессоров. Винтовые компрессоры обладают небольшой металлоемкостью и высокой надежностью. Их целесообразно применять взамен поршневых компрессоров для транспортных установок средней холодопроизводительности, несмотря на меньшую энергетическую эффективность и повышенный уровень шума. Наряду с винтовыми компрессорами найдут применение и центробежные компрессоры небольшой холодопроизводительности, работающие на специальном хладагенте.


© 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