Исследование макетного образца компрессора с линейным приводом LV 3305

За последние годы в развитых зарубежных странах появилась тенденция к внедрению, так называемых перспективных технологий в компрессоростроение. Данные технологии основаны на использовании поршневых длинноходовых несмазываемых агрегатов с линейным приводом поршней.

Немецкая фирма J. P. Sauer & Sohn Machinenbau Gmbh [1], в настоящее время занимается разработкой компрессора на базе поршневых безмасляных компрессоров с линейным приводом поршней [2].

Макетный образец компрессора представляет собой трехступенчатую длинноходовую тихоходную машину, представленную на рис. 1.

Рис. 1. Макетный образец компрессора LV 3305

Основные характеристики компрессора типа LV 3305 представлены в сводной табл. 1.

Таблица 1

Основные характеристики компрессора LV 3305

Каждая ступень компрессора уплотнена в области поршня поршневыми кольцами, а в области штока — сальниковым уплотнением.

В крышке цилиндра установлены уплотненные всасывающий и нагнетательный клапаны. Все уплотнения выполнены из полимерного несмазываемого материала.

Каждый поршень приводиться индивидуальным приводом линейного перемещения.

Каждый привод, в свою очередь, управляется индивидуальным контроллером с блока управления.

Команды на блоке управления задаются через сенсорный дисплей, представленный на рис. 2.

Первый блок меню содержит данные, описывающие текущее положение поршня до момента запуска компрессора и скорость поршня для каждой из ступеней.

Первая и третья ступени работают синхронно, а вторая в противофазе. Кроме того, здесь осуществляется регулировка хода поршня, скорости и цикличности его работы.

Рис. 2. Блок управления компрессором и сенсорный дисплей блока управления

Второй блок меню показывает изменение текущей координаты положения поршня в процессе работы, а также исправность и готовность к работе каждой ступени в отдельности.

Третий блок меню — блок ручной настройки начального положения поршней перед запуском компрессора. Этот блок используется в случае сбоя в программе.

Проведенный анализ конструкции компрессора LV3305 и особенностей его работы позволил сформулировать следующие основные принципы построения перспективных на сегодняшний день технологий в компрессоростроении:

-          использование конструкции с раздельным размещением цилиндро-поршневых блоков, каждый из которых снабжен индивидуальным линейным приводом;

-          использование длинноходовых и тихоходных ступеней сжатия;

-          использование безмасляных полостей сжатия и механизма привода не требующего смазки под давлением;

Применение ступеней с индивидуальным приводом, дает возможность установить для каждой ступени необходимую скорость движения поршня и его ход, что позволяет варьировать размеры ступеней, а, следовательно, упрощает схему уравновешивания компрессора.

В связи с тем, что линейный привод обеспечивает низкую тактовую частоту (максимальное значение 40 мин^-1) движения поршней при сравнительно большом ходе (около 200 мм), создаются предпосылки обеспечения эффективного теплоотвода от газа через стенки цилиндра.

При этом появляется возможность достижения большей степени сжатия в цилиндре по сравнению с существующим цилиндропоршневым блоком с кривошипно-шатунным механизмом перемещения поршней, что возможно позволит сократить число ступеней компрессора.

Конструктивное решение привода позволяет применять безмасляные полости сжатия в компрессоре, что избавляет от необходимости организации сложной системы отделения картера от цилиндров, а также применения маслобаков большой емкости.

Кроме того, отсутствие необходимости организации смазки механизма привода под давлением позволяет отказаться от таких сложных, «шумных» и дефектонесущих узлов, как маслонасос и лубрикатор.

При работе компрессора данного исполнения, отсутствуют следующие вредные факторы с точки зрения вибрации и шумов:

-          действие боковых сил на поршень;

-          неуравновешенные вращающиеся массы.

При оценке результатов испытаний компрессора LV 3305 было принято во внимание, что для исследований был предоставлен макетный образец. Результаты проверки работоспособности макетного образца компрессора в нормальных климатических условиях представлены в табл. 2.

Таблица 2

Результатыпроверки работоспособности макетного образца компрессора в нормальных климатических

=14,5; =102,4 кПа; =77 %; = 0,28 (с = 40); =137,5 мм; = 180 мм/c (с = 40); = 0,3 (с = 20); =137,5 мм; = 90 мм/c (с = 20).

где , ,  — минимальные избыточные давления на 1-й, 2-й и 3-й ступенях;

, ,  — максимальные избыточные давления на 1-й, 2-й и 3-й ступенях;

 — изотермический КПД

 — избыточное давление нагнетания;

 — мощность, потребляемая компрессором и блоком управления;

 — температура воздуха на всасывании компрессора;

, ,  — температура крышки цилиндра 1,2 и 3 ступени соответственно;

 — температура электропривода;

- наработка;

 — производительность компрессора;

 — температура окружающей среды;

 — давление окружающей среды;

 — относительная влажность воздуха;

 — максимальный ход поршня;

 — скорость поршня;

Несмотря на это, были выявлены предпосылки к улучшению тактико-технических характеристик компрессоров данного исполнения и доведения их до современных требований. В РФ разработки компрессоров на базе поршневых длинноходовых несмазываемых агрегатов с линейным приводом поршней не проводились, вследствие чего есть перспективы внедрения данных технологий в компрессоростроение отечественных предприятий.

Литература:

1.           http://www.coloradotr.ru/sauer.html

2.           http://www.rt-spb.ru/catgood74.html