Аммиачные двухступенчатые компрессоры

В связи с необходимостью применения низких температур для замораживания рыбы на судах широко используют двухступенчатые поршневые компрессоры ДАУ50, ДАУ80, ДАУУ100, которые предназначены для работы в системах судовых и стационарных холодильных установок с диапазоном температур от -25 до -45° С и температурой конденсации, не превышающей 40° С. При этом отношение давления нагнетания к давлению всасывания в одной ступени компрессора не должно быть больше 9, а разность этих давлений для ступени низкого давления не должна быть больше 1,2 МПа и для ступени высокого давления не больше 1,5 МПа.

Привод компрессоров осуществляется от электродвигателя непосредственно через эластичную муфту. Ниже приводится описание и технические характеристики компрессоров ДАУ80 и ДАУ50.

Аммиачный двухступенчатый компрессор марки ДАУ80 (рис. 1) -прямоточный, имеет четыре цилиндра, три из которых работают как низкая ступень сжатия, один - как высокая. Цилиндры - со вставными рабочими втулками и водяными рубашками, каждая втулка имеет ложную крышку. Коленчатый вал - двухопорный, с двумя коленами под углом 180°, коренные подшипники роликовые, клапаны компрессора ленточные. Коленчатый вал уплотняется пружинным саморегулирующимся сальником с парой трения графит-сталь.

Рис. 1. Компрессор ДАУ80:
1 - блок-картер; 2 - всасывающий клапан; 3 - нагнетательный клапан; 4 - поршень; 5 - сальник; 6 - маховик; 7 - муфта; 8- масляный насос; 9 - коленчатый вал; 10 - шатун.

Для обеспечения бесперебойной смазки при крене и дифференте судна предусмотрен картер углубленного типа, что обеспечивает залив приемной сетки масляного насоса даже при сильной качке. Компрессор на судне устанавливают так, чтобы ось вала была параллельна диаметральной плоскости судна, что также предотвращает перебои в работе масляного насоса, так как угол крена при качке значительно превосходит угол дифферента.

Применение блок-картерной конструкции вместо соединения цилиндров и картера обеспечивает большую герметичность в результате уменьшения числа разъемов, уменьшает массу компрессора. В связи с большей жесткостью этой конструкции сохраняется точная геометрия осей цилиндров как при изготовлении, так и при эксплуатации.

Смазку компрессора осуществляют с помощью шестеренчатого насоса, установленного в нижней части картера.

Поршни компрессора проходные, в верхней части их закреплены всасывающие клапаны. Крышки цилиндров не имеют специального охлаждения, но имеется водяная рубашка для охлаждения верхней части рабочих втулок. При ходе поршня вниз холодильный агент всасывается через фильтр-грязевик и поступает внутрь блока. Сжатые пары через клапаны поступают в нагнетательную полость крышек, объединяющую три цилиндра (низкая ступень). Высокая ступень (один цилиндр) по размерам и конструктивному оформлению не отличается от цилиндров низкой ступени. Соотношение рабочих объемов низкой и высокой ступеней 3:1.

Направление вращения компрессора указано стрелкой на передней крышке блок-картера. Для работы компрессора направление вращения не имеет значения, однако установленный в компрессоре шестеренчатый масляный насос без перепускных клапанов имеет привод от вала и поэтому работает только при заданном направлении вращения ведущей шестерни.

Привод компрессора, как правило, осуществляется соединением вала компрессора с валом двухскоростного электродвигателя с помощью гибкой муфты. Применение двухскоростного электродвигателя позволяет регулировать холодопроизводительность компрессора.

Аммиачный двухступенчатый компрессор ДАУ50 предназначен для работы в холодильных установках стационарного типа, а также в судовых холодильных установках. Компрессор ДАУ50 - судового исполнения, с непосредственным приводом, двухскоростным электродвигателем с частотой вращения 720 - 960 об/мин. Наивысшая температура кипения -30° С.

При изменении частоты вращения пропорционально изменяются холодопроизводительность компрессоров и потребная мощность привода.

Компрессор 1У 8/200-2 показан на рис. 2. Компрессор - аммиачный восьмицилиндровый, непрямоточный, диаметр цилиндров 200 мм, ход поршня 150 мм, работает по схеме двухступенчатого сжатия: шесть цилиндров - низкая ступень, два цилиндра - высокая ступень. Холодопроизводительность компрессора при рабочих условиях (t₀= -42° С, t_K = 34°С и частота вращения n =725 об/мин) 146 кВт. Мощность электродвигателя 104 кВт. В картер первоначально заливается 170 кг масла. Масса компрессора 5235 кг.

Рис. 2. Компрессор 1У8/200-2:

1 - картер; 2 - предохранительный и перепускной (байпасный) вентиль ступени низкого давления; 3 - манометрический пульт; 4 - предохранительный и байпасный вентиль ступени высокого давления; 5 - корпус сальника (передняя крышка); 6 - передний коренной подшипник; 7 - вентиль для регулирования давления масла; 8 - сальник; 9 - приводная муфта; 10 - маховик; 11 - поплавковый регулирующей вентиль обратной подачи масла из нагнетательного пространства ступени высокого давления; 12 - коленчатый вал; 13 - противовес; 14 и 16 - промежуточные опоры вала; 15 - шатун; 17 - охладитель масла; 18 - трубки для подачи масла из нагнетательного пространства низкого давления; 19 - задний коренной подшипник; 20 - щелевой фильтр; 21 - патрубок для выпуска масляных загрязнений; 22- патрубок для спуска масла: 23- патрубок для слива воды; 24 - привод масляного насоса; 25-масляный насос; 26 - задняя крышка картера; 27 - рубашка для охлаждающей воды; 28 - крышка цилиндра; 29 - нагнетательный клапан; 30 - всасывающий клапан; 31 - уплотнительное кольцо; 32 - поршень; 33 - поршневой палец; 34- маслосъемное кольцо; 35-втулка цилиндра; 36 и 37 - указатели уровня масла; 38 - вентиль для отсоса картера.

На судне типа «Атлантик» (постройки ГДР) установлены следующие компрессоры: 1У4/120-1; 1У4/120-2; 1У4/200-1; 1У8/200-2; марка компрессора означает, например, для компрессора 1У8/200-2: 1 - типовой ряд, У-образный, 8-восьмицилиндровый, 200 - диаметр цилиндра (в мм), 2 - двухступенчатого сжатия.

Картер 1 компрессора (см. рис. 2) разделен по высоте на три камеры. В нижней камере находится смазочное масло и передаточный механизм. Над этой камерой расположена всасывающая камера и над последней - нагнетательная. Камеры разделены между собой чугунными перегородками. Камера сжатия имеет крышку 28, которая дает доступ к цилиндру. Во внутренней крышке цилиндра размещаются всасывающие 30 и нагнетательные 29 клапаны. Внутренняя крышка прижата к притертой торцевой поверхности втулки буферной пружиной. Головки цилиндров каждого ряда закрыты алюминиевой рубашкой 27, которая обеспечивает водяное охлаждение цилиндровых крышек компрессора и придает ему хороший внешний вид. Всасываемые пары аммиака омывают втулки 35 цилиндров, обеспечивая их охлаждение.

С двух торцов картера имеются крышки, на приводной стороне - передняя крышка 5 с сальником 8 для уплотнения вала. Задняя крышка 26 картера выпуклая, в ней помещен шестеренчатый масляный насос 25 для смазки компрессора. На боковых сторонах картера размещаются проемы с крышками, через которые можно иметь доступ к корончатым гайкам цилиндровых втулок и к главной камере картера.

Сменные цилиндровые втулки 35 изготовлены из специального чугуна. Зеркало цилиндра имеет тщательно обработанную поверхность (хонингование). Втулка вставляется сверху в свое седло. Упором служит буртик втулки, который имеет сверления для прохода паров аммиака из камеры всасывания к всасывающему клапану. Втулка в верхней части уплотняется в головке цилиндра с помощью алюминиевой прокладки толщиной 2 мм. В нижней части цилиндра, между всасывающей камерой и пространством картера, вкладывается уплотняющее резиновое кольцо, которое прижимается к поверхности фланцевого выступа цилиндра. Цилиндровая втулка снизу, через окно картера, прикрепляется с помощью корончатой гайки. Корончатая гайка навинчивается на кольцевой нарезанный выступ втулки. Гайка завинчивается с помощью специального ключа.

Всасывающий и нагнетательный патрубки низкой ступени компрессора находятся со стороны задней крышки, патрубки высокой ступени - со стороны привода. Картер для регулирования давления в нем соединен со всасывающей стороной низкой ступени компрессора. Особенностью компрессора 1У8/200-2 является возврат масла из камеры нагнетания в картер компрессора. Для этой цели с двух сторон каждого ряда цилиндров камера нагнетания соединяется с помощью трубок 18 с поплавковыми регулирующими вентилями 11 высокого давления. Они размещены внутри картера и осуществляют возврат масла из камер сжатия, не допуская проникновения сжатых паров аммиака.

Компрессор имеет два байпасных вентиля 4 и2 на каждую ступень сжатия, которые служат для уменьшения пусковой нагрузки. Байпасное устройство скомбинировано с предохранительным клапаном и установлено в кожухе клапана. Предохранительные клапаны отрегулированы на открывание при разности давлений 1,3 МПа для ступени высокого давления, а для ступени низкого давления на 0,8 МПа.

Коленчатый вал имеет четыре кривошипные шейки, каждая из которых соединяется с двумя шатунами. Вал опирается на пять подшипников скольжения. Промежуточная опорная шейка, ближайшая к сальнику, снабжена буртиками, благодаря которым предотвращается осевое смещение, остальные шейки имеют осевой зазор (0,5 мм). Вращение вала левое (со стороны привода). Выем коленчатого вала возможен только после снятия противовесов.

Рис. 3. Клапаны компрессора 1У8/200-2:
1 - нагнетательный клапан; 2 - нажимная лружина; 3 - всасывающий клапан.

Поршень компрессора 32 из алюминиевого сплава в верхней части имеет два уплотнительных кольца 31 с неметаллическими вставками и одно маслосъемное кольцо. В нижней части поршня имеется маслосъемное кольцо. Клапаны компрессора 30 и29 - кольцевые пластинчатые (рис. 3).

Вал уплотняется сальником с двумя подвижными кольцами (рис. 4). Пружина 5 сальника входит в нажимные кольца 1 и 3 которые соединены между собой поводковыми винтами 8. Заднее кольцо 3 упирается в профильное кольцо 6 из специальной резины и затем в подвижное стальное кольцо 4, которое опирается на баббитовый буртик коренного подшипника и уплотняет при этом камеру сальника. Эксцентричная поверхность переднего подвижного кольца прижимается к крышке камеры сальника и уплотняет ее, что предотвращает утечку масла и аммиака наружу. Кольцевые резиновые прокладки плотно обтягивают вал и предотвращают утечку аммиака на поверхности вала. В камеру сальника подается масло от насоса. Температура масла контролируется термометром, она не должна превышать 65° С.

Смазка компрессора принудительная при помощи шестеренчатого насоса, который установлен на высоте уровня масла в картере, приводится в действие от коленчатого вала с помощью зубчатой передачи. Насос всасывает масло через фильтр грубой очистки из охладителя 17 (см. рис. 26), после насоса масло проходит через пластинчатый фильтр 20 тонкой очистки и подводится к заднему коренному подшипнику, часть масла отводится в камеру сальника. Из заднего подшипника и камеры сальника масло по сверлениям коленчатого вала поступает к коренным и кривошипным подшипникам. Из кривошипных подшипников масло по сверлениям в шатунах поступает к головным подшипникам, а из них стекает в картер компрессора, смазывая зеркало цилиндровых втулок.

Рис. 3. Сальник компрессора 1У8/200-2:

1 - переднее нажимное кольцо; 2 - пробка для слива масла; 3 - заднее нажимное кольцо; 4 - заднее подвижное кольцо; 5 - пружина; 6 - уплотнительное кольцо: 7- винт; 8 - поводковый винт; 9 - термометр угловой; 10 - вентиль для регулирования давления; 11 - крышка сальника; 12 - прокладка; 13 - пружина кольцевая; 14 - кольцо подвижное; 15 - переднее подвижное кольцо; 16 - канал для слива масла; 17 - уловитель масла.

Часть масла, нагнетаемого насосом в камеру, сальника, перепускается с помощью регулирующего вентиля 7 (см. рис. 2) в картер компрессора. При помощи этого вентиля регулируют давление масла, которое должно быть на 0,1-0,25 МПа выше давления в картере. Для контроля подачи масла компрессор имеет дифференциальное реле контроля смазки. Из картера масло стекает к охладителям.

Некоторая доля масла с парами аммиака уносится в нагнетательную камеру, часть этого масла отводится в картер с помощью поплавковых регулирующих вентилей 11. Заменяют масло (первый раз) после испытания установки на судне. В последующем масло заменяют через 200 ч работы, затем через 1000 ч и впоследствии через каждые 2000 ч, если масло загрязнено. Нормальный эксплуатационный расход (унос в систему) масла составляет 500 г/ч. Заливают масло в картер компрессора от центральной станции.

В компрессоре между рядами цилиндров имеется пульт 3, на котором установлены манометры, показывающие давления всасывания и нагнетания в картере и давление масла после насоса.