Загальні відомості

Суднові повітряні компресори необхідні для забезпечення споживачів СЕУ і в цілому судна стисненим повітрям різного тиску і витрати.

Назвемо такі основні споживачі:

- Пускове повітря для головних двигунів (ГД) і дизель - генераторів (2,5-3,0 МПа), аварійного дизель - генератора (7,0 МПа);

ДАУ головного двигуна;

- Система автоматичного управління та контролю;

- Пневмомуфти підключення СОД до редуктора;

- ВРШ (управління завданням);

- Масляні фільтри ГД (продування без розбирання на ходу судна);

- Продування кінгстонів;

- Відключення ТНВД ДД на ходу (будь-якого циліндра);

- Випускні клапани ГД;

- Зарядка аквалангів (15,0-20,0 МПа);

- Пускові балони піногенераторів протипожежної системи;

- Госппотреби (пневмоінструмент та інше).

Суднові компресори можна класифікувати за наступними ознаками:

А. Конструктивні особливості та характеристики:

- Поршневі, відцентрові, гвинтові, осьові;

-Приводи від електродвигуна, дизельних двигунів, від головного двигуна. З'єднання з приводом муфтове або текстропами;

-По тиску: 0,8-1,2 МПа, до 3,5 МПа, до 6,5 -7,5 МПа і вище;

-По оборотам приводного двигуна: від 585 до 1750 хв1;

-По ступеням стиснення: 1-но ступінчасті, 2-х ступінчасті і 3-х ступінчасті. У свою чергу 2-х ступінчасті поршневі ЕКП бувають односторонньої і двосторонньої дії;

-За кількістю циліндрів на ступінь: один циліндр з одним поршнем і одним повітроохолоджувачем;

-Один циліндр з поршнем 2-х і 3-х діаметрів, а також з двома і трьома повітроохолоджувачами;

-Два циліндра окремо, один першого ступеня і один другого ступеня;

-За видом охолодження циліндрів, кришок і повітроохолоджувачів: водою забортної, прісної від загальної системи охолодження СЕУ, повітрям від вентилятора, що приводиться від валу компресора;

-По продуктивності (м3/час) одного циліндра (або однієї пари циліндрів, якщо 1-а і 2-а ступінь в двох циліндрах) залежно від оборотів привідного двигуна, розмірів циліндра і кінцевого тиску: до 0,8 МПа - 20-н480 (м3), до 3,0 МПа -440 (м3), до 6,0 МПа - 130 (м3) вільного повітря; продуктивність 3-х ступеневої компресора головного двигуна з компресорним розпилом - близько 250 (м3/час) на 1000 л.с. потужності при кінцевому тиску 6,5... 7,0 МПа.

За призначенням компресори поділяються:

- Відцентрові компресори з приводом від турбіни вихлопних газів ГД для продувки і наддуву ГД;

- Осьові компресори для управління антікреновимі системами на суднах з рампою (апареллю), судах Ро-Ро, багатоцільових судах і суднах з важковаговою стрілою вантажопідйомністю 150, 280 і більше тонн. При такому управлінні антикреновою системою в будь-яких умовах крен практично не помітний на відміну від систем з управлінням вихровими реверсивними насосами великої потужності (до 14160 л / хв);

- ЕКП пускового повітря на суднах з ВФШ. Вони, як правило, бувають поршневі 2-х ступінчасті до 3,5 МПа (від 3-х до 7-ми циліндрів), з циліндровою подачею 75 м3/год і більше. Зазвичай встановлюють 2 воздухохранітеля по 10000 літрів кожен;

- ЕКП для роботи системи автоматики. Бувають 2-х і 3-х циліндрові компресори з вихідним тиском 1,2 МПа і більше;

- ЕКП аварійний, звичайно 1-циліндровий. Його електропривід живиться від АДГ. На деяких судах АДГ запускається не тільки від акумуляторів, але додатково від вибухового заряду або від спеціального невеликого балона пускового повітря з тиском 7,0 МПа. Для зарядки такого балона є спеціальний компресор.

- 4-х ступінчастий V-подібний компресор високого тиску для заправки аквалангів (через керамічний фільтр) тиском до 40,0 МПа

Основні деталі компресорів виготовляються з наступних матеріалів:

- Циліндри, кришки: чавун (втулки циліндрів запресовються на гумових ущільнювачих кільцях або виконуються заодно з блоком циліндра);

- Поршні: чавун, алюміній;

- Колінчастий вал, шатуни: модифікований ковкий чавун, сталь;

- Підшипники: голчасті або сталеві вкладиші, залиті білим металом; головний підшипник з свінцовістої бронзи. Упорні шайби включені в корінні підшипники;

- Поршневі і маслоз'ємні кільця: високоякісний чавун. Твердість по Бріннелю на 10 одиниць більше, ніж у циліндра.

На суднах світового флоту застосовуються повітряні компресори різних фірм. Вони бувають двох і триступінчасті.

Необхідність застосування багатоступеневих компресорів викликана тим, що ступінь стиснення повітря в одній ступені не повинна перевищувати 8 (тобто повітря в першій, наприклад, ступені можна стискати до тиску 0,8 МПа). Це пояснюється тим, що температура спалаху компресорних мастил становить 250-280 ° С, а при стисненні повітря до 0,8 МПа його температура досягає 170-220 ° С. При подальшому підвищенні тиску пари масла можуть самозапалитись, що призведе до вибуху і руйнування компресора. Тому в першому ступені двухступеневого компресора повітря зазвичай стискується до 0,5-0,8 МПа, в другій - до кінцевого тиску 2,5-3,0 МПа. При цьому повітря обов'язково охолоджується в спеціальному повітроохолоджувачі після першого ступеня компресора приблизно до попередньої температури (для запобігання надмірного підвищення температури повітря після стиснення після другого ступеня та зменшення витрат потужності на привід компресора). Після другого ступеня компресора, перед подачею в воздухохранітелі (балони), повітря також охолоджується (за Правилами Регістру температура повітря, що надходить в балони, не повинна перевищувати 40 ° С). Для очищення повітря від масла і вологи встановлюються вологомасловідділювачі.

Розглянемо типові схеми двоступеневих компресорів:

На рис. 1.1 показана схема двоступінчастого компресора. Поршень для обох ступенів виконаний загальний: нижня його частина 2 має більший діаметр і є поршнем першого ступеня, а частина 6 - поршнем другого ступеня. Робочі порожнини ступенів - це відповідно кільцева порожнина першого ступеня і торцева порожнина другого ступеня.

При ході поршня вниз повітря всмоктується з атмосфери через клапан 5 в першу ступінь компресора. При ході вверх поршень стискає повітря і через клапан 4 нагнітає його до всмоктуючого клапану 9 другого ступеня через повітроохолоджувач 19 і вологомасловідділювач 18 з клапаном продування 17. Однак у цей же час відбувається стиснення повітря у другого ступеня. Повітря з неї подається через нагнітальний клапан 8, повітроохолоджувач 16, вологомаслоотделітель 15 з клапаном продування 14 і зворотним клапаном 13 в балони пускового повітря.

Для запобігання надмірного підвищення тиску повітря після кожного ступеня компресора встановлені запобіжні клапани 10 і 11. Тиск повітря після кожного ступеня контролюють за манометрами 12.

Рис. 1.2. Схема двухступенчатого компрессора двухстороннего действия. 1 - входной воздушный фильтр; 2 - всасывающий клапан первой ступени; 3 - запорный вентиль; 4 - вход охлаждающей воды; 5 - охладитель второй ступени; 6 - выход охлаждаю­щей воды; 7 - нагнетательный клапан второй ступени; 8 -поршень; 9 - втулка; 10 - головной подшипник; 11 - всасыва­ющий клапан второй ступени; 12 - вход охлаждающей воды; 13 - охладитель воздухапервой ступени; 14 - выход охлажда­ющей воды; 15 - нагнетательный клапан первой ступени.

Рис. 1.1. Схема двоступеневого компресора односторонньої дії. 1 - компресор (картер); 2 - поршень 1-го ступеня, 3 - кільцева порожнина - мертвий простір 1-го ступеня, 4 - нагнітальний клапан 1-го ступеня, 5 - всмоктуючий клапан 1-го ступеня; 6 - поршень другого ступеня; 7 - торцева порожнину - мертвий простір 2-го ступеня, 8 - нагнітаючий клапан 2-го ступеня; 9 - всмоктуючий клапан 2-го ступеня; 10,11 - запобіжні клапани; 12-манометр; 13 - зворотний клапан; 14, 17 - клапани продувки; 15, 18 - масловіддільники; 16,19 - повітроохолоджувачі (другої і першої ступенів).

Таким чином, стиснення в компресорі відбувається одночасно в першій і другій ступенях при ході поршня вгору, а всмоктування відбувається також одночасно в обох ступенях при ході поршня вниз. Такий компресор є односторонньої дії.

На рис. 1.2 показана схема двоступінчастого компресора двосторонньої дії. Його основна відмінність від розглянутого вище компресора полягає в тому, що поршень має більший діаметр у верхній частині (перша ступінь) і менший діаметр в нижній частині (другий ступінь). Принцип дії компресора полягає в наступному.

При ході поршня 8 вниз відбувається всмоктування повітря з атмосфери в першу ступінь через фільтр 1 і всмоктуючий клапан 2. Потім при ході поршня вгору відбувається стиснення повітря і його нагнітання через клапан 15 в охолоджувач 13 першого ступеня і далі в другу ступінь через її всмоктуючий клапан 11. При черговому ході поршня вниз здійснюється знову всмоктування в першу ступінь і водночас стиснення у другому ступені. При цьому повітря нагнітається через клапан 7 в охолоджувач 5 другого ступеня і далі через запорний вентиль 3 в повітряні балони. Охолоджуюча вода подається в охолоджувачі по вказаним стрілкам протитечією для підвищення еффектівності процесу охолодження стисненого повітря. Порівнюючи двоступінчасті компресори, виконані за наведеними вище схемами, можна відзначити наступні експлуатаційні особливості.

Компресор односторонньої дії вище і важче. Підшипники шатуна навантажені більше, тому що на них діє сумарне зусилля від обох ступенів при стисненні повітря,

З іншого боку в цих компресорах відсутні суттєві експлуатаційні недоліки, властиві для компресорів двосторонньої дії. Вони полягають в наступному:

Нерідко буває так, що заглушка, яка стопорить поршневий палець, випадає в циліндр 2-го ступеня і поршень, рухаючись вниз, вибиває цієї заглушкою наскрізну дірку в блоці циліндра. Компресор виходить з ладу. Для його відновлення необхідно замінювати поршень з шатуном і блок циліндра. Іншим недоліком являється незручність монтажу поршня з новими компресійними і маслоз'ємними кільцями. Їх складно направляти в циліндр 2-го ступеня через невеликі отвори для клапанів (ЕКП «Бурмейстер і Вайн»).

Ще приклад. На двоступеневих поршнях (ЕКП фірм «Хамворті» і «Спеері») поршневий палець стопориться з двох сторін кільцями «Зегера». Їх дуже незручно заводити в бобишки через малі отвори для клапанів, тому бувають помилки в їх постановці. В результаті цього плаваючий палець випадає і задирає циліндр 2-го ступеня при своєму русі вниз. Потрібен ремонт циліндра

Питання для самоперевірки

1. Вимоги регістру до суднових компресорів.

2. Як класифікуються повітряні компресори?

3. З яких матеріалів виготовляють основні деталі компресора та чим обумовлюється вибір їх застосування?