При использовании коренных подшипников скольжения к ним обычно подводится все масло, подаваемое насосом, которое затем по масляным каналам коленчатого вала поступает к подшипникам шатунов и к сальнику. Если вал опирается на подшипники качения, то масло подводится к сальнику, из которого по сверлениям вала оно поступает к другим деталям компрессора. Зеркало цилиндров в бескрейцкопфных компрессорах смазывается маслом, стекающим из кривошипных и головных подшипников методом разбрызгивания. В мелких компрессорах смазка, как правило, производится разбрызгиванием.
В судовых компрессорах часто применяют водяное охлаждение масла. Охлаждающее устройство в виде змеевика монтируют непосредственно в масляной ванне картера компрессора или выносят в виде специального теплообменника.
Схема смазки V-образного четырехцилиндрового компрессора: 1 — насос масляный; 2 — фильтр грубой очистки; 3 — фильтр тонкой очистки; 4 — предохранительный клапан; 5 — перепускной вентиль; 6 — манометр для контроля давления масла; 7 — сальник компрессора; 8 — манометр, показывающий давление в картере компрессора.
На рис. 7 приведена схема смазки V-образного четырехцилиндрового аммиачного компрессора с коренными подшипниками качения. Масло от насоса 1 через фильтр тонкой очистки 3 подводится к сальнику 7, по сверлениям в коленчатом валу подается к кривошипным и головным подшипникам шатунов. Давление масла после фильтра перед подачей к местам смазки контролируют по манометру 6. На компрессоре имеется манометр 8, показывающий давление в картере. По разности давлений масла (в картере и после фильтра) судят о работе масляного насоса. Масляный насос приводится во вращение от коленчатого вала через систему шестерен, масло всасывается из картера через фильтр грубой очистки 2. Для регулирования давления масла предусмотрен ручной перепускной вентиль 5, через который можно сбросить часть масла после насоса в картер компрессора.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АППАРАТА
Компрессор воздушного охлаждения 2ВУ-5/4М предназначен для сжатия атмосферного воздуха.
Компрессор оснащен системой концевого охлаждения и влагомаслоотделения, обеспечивающий подачи качественного воздуха с температурой не более 333 К (60 ℃).
Технические характеристики.
Основные технические данные должны соответствовать приведенным в таблице.
Табл. 1
| Наименование показателя | Норма |
| Производительность по условиям всасывания, м3/с (м3/мин) | 0,083(5,0)±0,0041 (0,25) |
| Давление всасывания | атмосферное |
| Давление нагнетания, Мпа (кгс/см2) | |
| а) при кратковременном режиме работы (до 20 мин) | 0,392(4,0) ±0,019 (0,2) |
| б) при длительном режиме работы | 0,294(3,0) ±0,015 (0,15) |
| Температура окружающей среды, К (℃) | 293 (20) |
| Температура нагнетания, К (℃) | 453 (180) |
| Охлаждение сжимаемого воздуха | воздушное |
| Число ступеней сжатия | 1 |
| Число цилиндров | 2 |
| Диаметр цилиндров, мм | 200 |
| Ход поршня, мм | 75 |
| Частота вращения коленчатого вала, с-1(об/мин) | 24,4 (1460) ±0,24 (14,6) |
| Направление вращения (со стороны привода) | Правое |
| Мощность потребляемая компрессором, кВт | |
| а) при кратковременном режиме работы (0,392 МПа) | 21,6 |
| б) при номинальном режиме работы (0,294 Мпа), не более | 19,6 |
| Смазка | |
| шатунной шейки коленчатого вала и тонкостенных вкладышей нижней головки шатуна | циркуляционная под давлением |
| цилиндров, поршневых пальцев и поршневых подшипников | разбрызгиванием |
| Марка масла | К3-10 ТУ38.401330-81, допускается замена на масло М-8В2 или М- -10В2 ГОСТ 8581-78, ИГП-91 ТУ38.101413- -78 |
| Расход масла, кг/ч, не более | 0,045 |
| Количество масла одной заправки, кг | 10 |
| Количества масла одной заправки в масленую полость воздушного фильтра, кг | 0,5 |
| Температура масла в картере, К (℃) не более | 353 (85) |
| Охлаждение компрессора | воздушное |
| Тип холодильника | пластинчато-ребристый |
| Вентилятор: | |
| тип | осевой |
| производительность | 1,8 |
| привод вентилятора | двигатель 4ААМ63В2У3 ТУ16-510-770-81. Исп. 1М1081, 0,55 кВт, 380/220 В, 2780 об/мин |
| Тип системы автоматики | электрический |
| Габаритные размеры (без системы автоматики, мм, не более) | |
| длина | 1235 |
| широта | 990 |
| высота | 1025 |
| Масса компрессора в объеме поставки, кг, не более | см. таб. 1 |
| Габаритные размеры системы автоматики, мм | |
| длина | 400 |
| ширина | 600 |
| высота | 1400 |
| Масса системы автоматики, кг | 120 |
Примечание: в течении 200 ч. Приработки компрессора допускается увеличение удельной потребляемой мощности на 5%, снижение производительности на 10% и увеличение расхода на унос на 50%.
Устройство и принцип работы.
Принцип работы компрессора 2ВУ-5/4М. Коленчатый вал компрессора, приведенный в движение электродвигателем через упругую муфту, сообщает обратно-поступательное движение поршням. При этом поршни перемещаются в цилиндрах вверх и вниз из одного крайнего положения в другое. При движение поршня вниз в цилиндре образуется разряжение, в последствии чего открывается всасывающий клапан и атмосферный воздух через фильтр, всасывающую полость головки и клапан поступает в цилиндр. При движении поршня вверх воздух в цилиндре сжимается до давления 0,294 Мпа (3,0 кгс/см2) и затем через нагнетательный клапан и нагнетательную полость крышки поступает на охлаждение в пластинчато-оребренный холодильник.
Холодильник является конечным и после него охлажденный воздух поступает в концевой влагомаслоотделитель, а их него в нагнетательный трубопровод. На трубопроводе установлены запорный муфтовый вентиль и обратный клапан.
Система автоматики обеспечивает автоматическое регулирование производительности путем перевода работы компрессора на холостой ход.
Смазка цилиндров, поршневых пальцев и подшипников – разбрызгиванием. Шатунной шейки коленчатого вала и тонкостенных вкладышей нижней головки шатуна – циркуляционная под давлением. Циркуляционный подвод масла осуществляется системой смазки работающей следующим образом:
масло из картера компрессора засасывается через сетчатый фильтр шестеренчатым насосом и нагнетается в фильтр тонкой очистки. Вращение ведущей шестерни насоса осуществляется непосредственно от коленчатого вала компрессора через зубчатую полумуфту. Из фильтра тонкой очистки, представляющего собой блок из двух металлокерамических фильтроэлементов, очищенное масло поступает по маслопроводу в полость коленчатого вала,оттуда через отверстие – на шатунную шейку. К торцу коленчатого вала поджимается пружиной подвижная бронзовая втулка, образующее бронзовое уплотнение и обеспечивающая герметичность масленого насоса на линии нагнетания шестеренного насоса.
Фильтр тонкой очистки Ф1 имеет редукционный клапан, который служит для регулирования рабочего давления масла в системе смазки. Для выполнения этой регулировки необходимо снять колпачковую гайку, ослабить контргайк регулировочного винта и вращением его установить рабочее давление масла в пределах 0,10-0,35 МПа, после чего затянуть контргайку и навинтить колпачковой гайку.
Фильтрующие элементы необходимо подвергать очистке от отложений на его поверхности. Несвоевременная очистка фильтрующих элементов может привести к повышенному износу тонкостенных вкладышей шатуна.
Устройство компрессора.
Компрессор 2ВУ-5/4М выполнен моноблочным, то есть картер жестко соединен с электродвигателем через соединительный корпус, в результате чего отпадает необходимость центровки валов электродвигателя и компрессора при монтаже. Компрессор 2ВУ-5/4М1, М2 устанавливается на трех виброопорах (фундамент не требуется).
Компрессор 2ВУ-5/4М1 состоит из следующих частей (рис.8):
1.Трубопровод всасывающий 2 ступени; 2. Патрубок нагнетательный 2 ступени; 3.Компрессор; 4. Сетка; 5. Корпус соединительный; 6. Холодильник 1 ступени; 7. Электромагнитный вентиль; 8.Опора холодильника; 9. Двигатель; 10. Двигатель вентилятора; 11. Амортизатор; 12. Блок холодильников.
13. Коллектор всасывающий; 14. Клапан обратный; 15. Электромагнитный вентиль; 16 Влагомаслоотделитель; 17. Клапан предохранительный 2 ступени; 18. Фильтр с патрубком; 19. Патрубок нагнетательный 1 ступени; 20. Клапан предохранительный 1 ступени; 21. Воздухосборник; 22. Система автоматического управления; 23. Вентиль запорный.
Компрессор модификации М2 входит дополнительно воздухосборник.
Разрез компрессора показан на рис. 9.
1.Сапун; 2. Картер; 3.Вал коленчатый; 4. Система смазки; 5. Манжета;
6. Корпус соединительный
7. Головка первой ступени; 8. Палец поршневой; 9. Прокладка; 10. Клапан первой ступени; 11. Кольцо уплотнительное; 12. Кольцо маслосъемное 1 ступени; 13. Цилиндр 1 ступени; 14. Поршень 1 ступени. 15. Маслоуказатель; 16. Вкладыш нижней головки шатуна; 17. Головка 2 ступени; 18. Прокладка; 19. Клапан 2 ступени; 20. Кольцо уплотнительное 2 ступени; 21. Кольцо маслосъемное 2 ступени; 22. Цилиндр 2 сступени; 23. Поршень 2 ступени; 24. Шатун.
Картер – литой, чугунный, туннельного типа. Доступ в картер осуществляется через крышки, расположенные на боковой поверхности. В одной из них расположен маслоуказатель.
На картере распложен сапун с отбойной насадкой. Патрубок, на котором установлен сапун, служит для заливки масла в картер.
Вал коленчатый – литой, из высокопрочного чугуна. Опорами являются два радиально-сферических подшипника. На шатунных шайбах вала монтируются шатуны с тонкостенными вкладышами от дизеля Д37-Е.
Для подвода масла к шатунам вал имеет внутренние каналы и отверстия в шатунной шейке.
В хвостовике вала и его противовесах выполнено отверстие, соединяющее внутреннюю полость картера с атмосферой. Это отверстие выполняет роль дополнительного сапуна.
Поршни литые, из алюминиевого сплава.
Цилиндры литые чугунные.
Уплотнениями между поршнями и цилиндрами служат по два уплотнительных и два маслосъемных кольца установленные на каждом поршне.
Клапаны всасывающие и нагнетательные ленточные с упругим ограничением, самодействующие. Пластины всасывающих клапанов утоплены в гнездах нижней доски, пластины в нагнетательных – в гнездах верхней доски. Материал клапанных досок- чугун.
Пластины и пружины изготовлены из стальной ленты.
Фильтр служит для очистки всасывающего воздуха от механических примесей и пыли.
Конструкция фильтра позволяет производить периодическую чистоту фильтрующих элементов и их замену.
Соединительный корпус служит для жесткого соединения компрессора с приводом и обеспечивает соосность их валов. Одновременно корпус является опорой системы охлаждения компрессора.
Система охлаждения предназначена для охлаждения сжатого воздуха компрессора и состоит из блока холодильников и вентилятора с двигателем. Холодильник – пластинчато-ребристый из алюминиевого сплава.
Холодильники просасываются окружающим воздухом осевым вентилятором, имеющим свой привод.
Полумуфты – чугунные литые. Левая полумуфта одновременно выполняет роль маховика.
Кольца выполнены резиновыми.
Система автоматики предназначена для управления компрессором 2ВУ1-5/4М, повышение его безопасности и надежности, а так же максимального ограничения участия в работе обслуживающего персонала.
Система автоматики обеспечивает следующие режимы работы компрессора:
а) ручной;
б) автоматический.
ВИДЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ
Поршневой компрессор устроен достаточно сложно, имеет много поверхностей трения деталей, или деталей испытывающих удары, растяжения, скручивание и т. п. Поэтому в процессе работы компрессора, как у любого другого механизма, могут возникать неисправности в процессе их эксплуатации, связанные с теми или иными причинами. Но и при нормальной эксплуатации естественный износ деталей приводит к различным нарушениям в работе, которые необходимо своевременно обнаруживать. Машинист должен уметь выявлять неисправности в работе, принимать меры по их устранению, а в аварийных ситуациях останавливать компрессор. Инженерно-технические работники ремонтной службы тщательно анализируют причины возникновения неполадок и находят наиболее целесообразные способы их устранения.
Заключения исследований причин аварий компрессоров следующие:
- 20% компрессоров, представленные неисправными, находятся в хорошем состоянии и работают правильно.
- Электрические проблемы в целом составляют 20% от всех видов дефектов.
- Неисправность компрессоров при недостатке масла (т.е. уровень масла составляет 50% ниже стандартного) составляют 6% от всех неисправностей.
- Заклинивание компрессора (механический дефект) составляет около 20% от всех дефектов.
- Внутренняя утечка (клапанный элемент или прокладка повреждены, нагнетательный трубопровод, и т.д.) составляет около 8% от всех дефектов.
- Компрессоры, представленные с воздушным всасыванием (т.е. утечка на линии всасывания) составляют около 5% от всех неисправностей.
Для того чтобы понять типичные неисправности, необходимо их классифицировать.
Они бывают:
- Механические.
- Эксплуатационные.
- Электрические.
К первому типу относятся:
— Загрязнение всасывающего воздушного фильтра
Характер неисправности: поверхностное и внутреннее загрязнение фильтрующего элемента
Причина: нарушение требований к помещению, месту установки компрессора. Присутствие в воздухе пыли, краски и т.д.
Следствия: снижение производительности компрессора, перегрев, преждевременный износ, цилиндра — поршневой группы.
— Механическое повреждение всасывающего воздушного фильтра
Характер неисправности: отсутствие фильтра в сборе, отсутствие фильтрующего элемента, нарушение целостности фильтра или фильтрующего элемента (обламывание, трещины, пробой)
Причина: Небрежная эксплуатация, хранение, транспортировка.
Следствия: Попадание частиц пыли, аэрозолей краски в клапанный узел и в цилиндры компрессора. Износ и загрязнение клапанов, каналов клапанной группы, износ цилиндров, поршней, закоксовывание и последующая потеря подвижности колец (залегание), загрязнение масла (окисление и старение масла). Загрязнение сжатого воздуха.
— Нарушение режима смазывания.
Характер неисправности: Перегрев, снижение компрессии, катастрофический износ цилиндропоршневой группы.
Следствия: механические поломки цилиндропоршневой группы. Задиры на поверхностях цилиндров, износ подшипников скольжения (вкладышей) перегрев, поломка колец, заклинивание поршней, шатунов, обрыв шатунов. Повышенные нагрузки на подшипники электродвигателя.
Основные неисправности в циркуляционной смазочной системе внезапное или постепенное падение давления масла и повышение его температуры. Внезапное падение давления масла в системе может произойти в результате разрыва напорного маслопровода, падения уровня масла в картере или маслобаке, поломки шестеренного насоса или перепускного клапана маслопровода. В этих случаях немедленно останавливают компрессор, определяют причину падения давления и устраняют ее.
Постепенное падение давления масла в циркуляционной смазочной системе происходит из-за неплотности в соединениях масляных трубопроводов. Надо подтянуть болты на фланцах, пропускающих масло. Если течь не устраняется, следует остановить компрессор, выпустить масло и заменить прокладки на фланцах. При засорении приемной сетки масляного насоса ее нужно прочистить. Если засорен один масляный фильтр, нужно переключиться на другой.
Повышение температуры масла в смазочной системе возможно в результате загрязнения холодильника или уменьшения потока охлаждающей воды. Необходимо остановить компрессор, очистить маслохолодильник или, не останавливая компрессор, усилить охлаждение маслохолодильника.
Техническое состояние клапанов и поршневых колец можно определить по снятой индикаторной диаграмме, сравнивая ее с эталонной.
По диаграмме можно увидеть, что в цилиндре увеличено вредное пространство. Политропа расширения идет более полого, чем на эталонной диаграмме. Производительность компрессора снижается.
Негерметичность или несвоевременное закрытие нагнетательного клапана так же выявляется на диаграмме. Газ перетекает из нагнетательного трубопровода снова в цилиндр, экономичность и производительность компрессора снижаются.
Всасывающий клапан пропускает газ во время сжатия, при этом производительность компрессора снижается.
При тугой пружине нагнетательного клапана или большом сопротивлении нагнетательного трубопровода, давление в цилиндре увеличено, расширяющейся газ не позволяет взять в цилиндр полную порцию газа.
В результате защемления всасывающего клапана газ при сжатии возвращается во всасывающий трубопровод, производительность компрессора падает.
Негерметичность поршневых колец и сальников приводит к перетеканию газа из одной полости цилиндра в другую. Показатели работы компрессора при этом ухудшаются.
Здесь следует обратить внимание на особенности смазывания поршневых компрессоров:
а) масло должно быть обязательно компрессорным – в этом масле на порядок (в 10 раз) меньше зольность по сравнению с моторными маслами;
б) заливать рекомендованное производителем компрессоров масло;
в) следить за рекомендованным уровнем масла;
г) менять масло, в точности, как написано в техническом руководстве компрессора.
Второй тип неисправностей составляет небрежная эксплуатация (несоблюдение режима работы компрессора):
Режим работы компрессора — повторно-кратковременный, с продолжительностью включения до 60%, при продолжительности одного цикла от 6 до 10 мин. Допускается непрерывная работа компрессора не более 15 мин, но не чаще одного раза в течение 2-х ч. Из этого следует, что общее время наработки компрессора не должно превышать 36 мин. Это относится к промышленным поршневым компрессорам с воздушным охлаждением. Для бытовых компрессоров продолжительность включения менее 60%. И полезное время работы не превышает 30 мин. в час.
Характерные неисправности:
Внешнее загрязнение всех узлов компрессора, обычное дело – где красим там и храним компрессор. Поломка трубопроводной арматуры, пластиковых защитных корпусов компрессора, прессостатов (реле давления), защитных кожухов вентилятора и самих крыльчаток вентилятора, забываем сливать конденсат из ресивера, механическая поломка регуляторов давления, манометров, самостоятельный ремонт и перенастройка сложных узлов компрессора и т.д.
Электрические неисправности подразделяются на два основных типа: механические и собственно электрические.
Механические аварии – это деформация или поломка вала ротора, ослабление крепления сердечника статора к станине, ослабление опрессовки сердечника ротора, выплавление баббита в подшипниках скольжения, разрушение сепаратора, кольца или шарика в подшипниках качения, поломка крыльчатки, отложение пыли и грязи в подвижных элементах, прочее.
Причиной большинства механических аварий являются радиальные вибрации из-за асимметрии питающей сети (т. н. перекос фаз), механические перегрузки на валу электродвигателя, брак комплектующих элементов или допущенный при сборке. До 10% всех аварий АД имеют механическое происхождение. При этом 8% приходится на долю аварий, связанных с асимметрией фаз и только 2% на аварии, связанные с механическим перегрузом. Доля аварий, связанных с браком, мала, и поэтому ее можно не принимать во внимание в настоящем рассмотрении.
Электрические аварии, в свою очередь, делятся на три типа:
— сетевые аварии (аварии по напряжению), связанные с авариями в питающей электросети;
— токовые аварии, связанные с обрывом проводников в обмотках статора, ротора или кабеля, межвитковым и междуфазным замыканием обмоток, нарушением контактов и разрушением соединений, выполненных пайкой или сваркой; аварии, приводящие к пробою изоляции в результате нагрева, вызванного протеканием токов перегруза или короткого замыкания;
— аварии, связанные со снижением сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения.
Ниже мы рассмотрим ещё некоторые возможные неисправности, сразу указывая наиболее вероятные причины их возникновения и необходимые меры устранения.
Неравномерное распределение давления по ступеням сжатия, определяемое по показаниям манометров, происходит вследствие неисправности всасывающего или нагнетательного клапана какой-либо ступени сжатия.
При неисправном всасывающем клапане газ свободно возвращается в межступенчатое пространство, из-за чего в нем повышаются давление и температура. Повреждение нагнетательных клапанов высших ступеней также приводит к повышению давления и температуры в предыдущей ступени. Сжатый газ через неисправный нагнетательный клапан частично снова поступает в цилиндр высокой ступени, поэтому этот цилиндр будет забирать меньше газа из предыдущей ступени, чем в нее поступает, и давление будет повышаться.
В работе клапана могут быть следующие неисправности: клапанные пластины не обеспечивают достаточной плотности; поломка деталей клапана (пластин, пружины, седла, направляющей шпильки); ослабление пружины или потери упругости; несвоевременное закрытие клапанов. В каждом отдельном случае, прежде всего, определяют причины ненормальной работы клапанов, а затем устраняют обнаруженные дефекты.
Неплотную посадку клапанных пластин на седло устраняют очисткой их от нагара и грязи или пришлифовкой и притиркой. Детали клапана с трещинами или поломками заменяют. Пружину, потерявшую упругость, также заменяют.
Несвоевременное закрытие клапанов происходит из-за потери упругости пружин, которые следует заменить. На уплотнительных поверхностях пластин и седел в результате газовой коррозии появляются раковины и риски. Их выводят шлифовкой и притиркой.
Появление в компрессоре резких и глубоких стуков происходит по многим причинам. Резкий стук может быть вызван попаданием твердых металлических частей (кусок пружины, обломок клапанной пластины и пр.) в цилиндр компрессора. Нужно остановить компрессор, извлечь их и устранить дефекты на зеркале цилиндра. Удары поршня о крышку цилиндра при недостаточном вредном пространстве дают резкий стук. Надо либо увеличить толщину прокладки между цилиндрами или цилиндром и его крышкой, либо уменьшить толщину прокладок на штоке возле дистанционной гайки. Резкий стук бывает при излишнем смазывании цилиндров или попадании влаги и масла из масловлагоотделителей. Следует уменьшить подачу масла в цилиндры, тщательно продуть все масловлагоотделители.
Резкие стуки в компрессоре могут появиться и по другим причинам, например при большой выработке ползунов или параллелей, износе крейцкопфного пальца и др. В этих случаях компрессор останавливают и проводят соответствующие ремонтные работы.
Обычно для определения места стука используют металлический пруток или трубку, один конец которой прикладывают к месту, где слышен стук, а другой к уху.
Глухой стук слышен при ослаблении крепления шатунных и коренных подшипников, выработке их или шеек вала, изнашивании деталей крейцкопфа и конических поверхностей пальцев. Поэтому нужно остановить компрессор, подтянуть крепление подшипников, болты крышек подшипников. Если при этом крепление в подшипниках не достаточно, то надо перезалить подшипники.
При работе компрессора в сальниках встречаются две основные неисправности: пропуск газа и нагрев. Выработка и неправильная укладка колец в сальниках с мягкой набивкой служат главными причинами пропуска газов. Следует подтянуть нажимную буксу и, если пропуск газа не уменьшается, заменить сальниковую набивку.
Пропуск газа в сальниках с металлической набивкой происходит по следующим причинам: выработка уплотняющих колец и увеличение вследствие этого зазора между штоком и внутренним диаметром кольца. Необходимо поставить уплотняющие кольца с допустимыми зазорами. При поломке или соскакивании пружин, прижимающих камеры сальников одну к другой, нужно проверить и установить на место пружины, поломанные заменить. Выработку штока или риски, царапины и другие повреждения на его поверхности устраняют восстановлением поверхности штока.
Сальники и штоки нагреваются главным образом из-за перекоса нажимной буксы.