www.khodaumo.com

Máy nén pittông là máy chuyển động tích cực sử dụng pít-tông để nén khí và cung cấp nó ở áp suất cao.

Chúng thường là một số trong những hệ thống quan trọng và đắt tiền nhất tại một cơ sở sản xuất, và đáng được chú ý đặc biệt. Đường ống dẫn khí, nhà máy hóa dầu, nhà máy lọc dầu và nhiều ngành công nghiệp khác đều phụ thuộc vào loại thiết bị này.

Do nhiều yếu tố, bao gồm nhưng không giới hạn ở chất lượng của đặc điểm kỹ thuật / thiết kế ban đầu, sự phù hợp của các hoạt động bảo trì và các yếu tố vận hành, các cơ sở công nghiệp có thể mong đợi chi phí vòng đời và độ tin cậy khác nhau từ việc lắp đặt.

Máy nén khác nhau được tìm thấy trong hầu hết các cơ sở công nghiệp. Các loại khí nén bao gồm:

Không khí cho công cụ nén và hệ thống không khí dụng cụ

Hydro, oxy, vv để xử lý hóa học

Phân số hydrocarbon nhẹ trong tinh chế

Khí khác nhau để lưu trữ hoặc truyền

Các ứng dụng khác

Có hai phân loại chính của máy nén công nghiệp: dòng chảy không liên tục (chuyển vị dương), bao gồm các loại xoay và xoay; và dòng chảy liên tục, bao gồm các loại dòng chảy ly tâm và trục.

Máy nén pittông thường được sử dụng trong đó tỷ lệ nén cao (tỷ lệ xả với áp suất hút) được yêu cầu cho mỗi giai đoạn mà không có tốc độ dòng chảy cao, và chất lỏng quá trình tương đối khô.

Máy nén khí ướt có xu hướng là loại ly tâm. Các ứng dụng lưu lượng cao, tỷ lệ nén thấp được phục vụ tốt nhất bởi máy nén lưu lượng dọc trục. Các loại máy quay được chỉ định chủ yếu trong các ứng dụng khí nén, mặc dù các loại máy nén khác cũng được tìm thấy trong dịch vụ hàng không.

Thiết kế cơ bản
Các thành phần chính của hệ thống máy nén pittông điển hình có thể được nhìn thấy trong Hình 1 và 2. Cần lưu ý rằng tác giả chưa bao giờ thấy cài đặt máy nén "điển hình" và thừa nhận sự tồn tại của nhiều trường hợp ngoại lệ.

Các xi lanh nén (Hình 1), còn được gọi là các giai đoạn, trong đó một thiết kế cụ thể có thể có từ một đến sáu hoặc nhiều hơn, cung cấp sự giam cầm cho khí xử lý trong quá trình nén.

Một pít-tông được điều khiển trong một hành động đối ứng để nén khí. Sắp xếp có thể là thiết kế tác động đơn hoặc kép. (Trong thiết kế tác động kép, quá trình nén xảy ra ở cả hai phía của pít-tông trong cả hành trình tiến và rút lui.)

Một số xi lanh tác động kép trong các ứng dụng áp suất cao sẽ có một thanh piston ở cả hai bên của piston để cung cấp diện tích bề mặt bằng nhau và tải trọng cân bằng. Bố trí xi lanh Tandem giúp giảm thiểu tải trọng động bằng cách định vị các xi lanh theo cặp, kết nối với một trục khuỷu chung, để các chuyển động của piston đối nghịch nhau.

Áp suất khí được bịt kín và sự hao mòn của các bộ phận đắt tiền được giảm thiểu thông qua việc sử dụng vòng piston và vòng lái một lần lượt. Chúng được hình thành từ các kim loại tương đối mềm liên quan đến luyện kim piston và xi lanh / lót hoặc vật liệu như polytetrafluoroetylen (PTFE).

Hình 2 A. Khung và thiết bị chạy HSE hai ném

Hình 2 B. Khung và thiết bị chạy HSE hai ném

Hầu hết các thiết kế thiết bị đều kết hợp hệ thống bôi trơn cấp liệu kiểu khối; tuy nhiên khi không có dung sai quy trình cho việc vận chuyển dầu, các thiết kế không được sử dụng được sử dụng.

Các xi lanh cho các ứng dụng lớn hơn (mức cắt thông thường là 300 mã lực) được trang bị các đoạn làm mát cho các hệ thống làm mát bằng chất lỏng nhiệt hoặc tuần hoàn, trong khi một số máy nén khí tại nhà và cửa hàng nhỏ hơn thường làm mát bằng không khí. Các xi lanh ứng dụng lớn thường được trang bị các lớp lót có thể thay thế được gắn vào lỗ khoan và có thể bao gồm một chốt chống phản xạ.

Khí quá trình được hút vào xi lanh, được nén, chứa và sau đó được giải phóng bằng các van cơ học thường hoạt động tự động bằng áp suất vi sai. Tùy thuộc vào thiết kế hệ thống, xi lanh có thể có một hoặc nhiều van hút và xả.

Bộ dỡ và túi giải phóng mặt bằng là các van đặc biệt kiểm soát phần trăm toàn bộ tải do máy nén mang theo ở tốc độ quay nhất định của trình điều khiển. Bộ dỡ tải thao tác hành động của các van hút để cho phép khí tái chế.

Van túi giải phóng mặt bằng thay đổi không gian đầu xi lanh (khối lượng giải phóng mặt bằng). Chúng có thể là cố định hoặc khối lượng thay đổi. Các thiết bị này nằm ngoài phạm vi của bài viết này.

Đoạn khoảng cách (đôi khi được gọi là doghouse) là một thành viên cấu trúc kết nối khung máy nén với xi lanh. Phải tránh xen kẽ các chất lỏng giữa xi lanh và mảnh khoảng cách. Vòng đóng gói chứa áp suất khí trong xi lanh, và chúng giữ dầu không vào xi lanh bằng cách lau dầu từ thanh piston dọc theo hành trình của nó.

Khoảng cách thường được thông hơi theo vật liệu nguy hiểm nhất trong hệ thống, thường là khí nén trong xi lanh. Các vòng đóng gói được thiết kế để chứa khí bên trong xi lanh, nhưng với áp suất cao, có thể một số khí nén sẽ rò rỉ qua các vòng đóng gói.

Thiết bị chạy, được đặt trong khung máy nén (Hình 2), bao gồm thanh trượt và thanh nối kết nối thanh piston với trục khuỷu, chuyển đổi chuyển động quay của nó thành chuyển động tuyến tính ngược.

Trục khuỷu được trang bị các đối trọng để cân bằng các lực động được tạo ra bởi sự chuyển động của các pít-tông nặng. Nó được hỗ trợ trong khung của máy nén bằng vòng bi trơn tại một số tạp chí. Một bánh đà cũng được cung cấp để lưu trữ quán tính quay và cung cấp lợi thế cơ học cho việc quay thủ công của lắp ráp.

Một số máy nén sẽ bôi trơn thiết bị chạy khung của chúng bằng bơm dầu tích hợp, trục, trong khi một số khác được cung cấp hệ thống bôi trơn gắn trượt rộng hơn. Tất cả các hệ thống được thiết kế phù hợp sẽ không chỉ cung cấp lưu thông dầu cho các bề mặt tribo quan trọng của thiết bị, mà còn để kiểm soát nhiệt độ dầu nhờn, lọc và một số biện pháp đo lường và dự phòng.

Khí hút thường được đưa qua bộ lọc và bộ tách hút để loại bỏ các hạt bị nhiễm bẩn, chất lỏng và chất lỏng trong quá trình pha lỏng có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho van máy nén và các bộ phận quan trọng khác, và thậm chí đe dọa tính toàn vẹn của xi lanh với hậu quả tai hại.

Khí cũng có thể được làm nóng trước để dỗ khí xử lý lỏng thành pha hơi. Intercoolers cung cấp một cơ hội để loại bỏ nhiệt từ khí quá trình giữa các giai đoạn nén. (Xem phần sau: Chu trình nhiệt động lực học.) Những bộ trao đổi nhiệt này có thể là một phần của hệ thống làm mát dầu và / hoặc xi lanh của máy nén, hoặc chúng có thể được kết nối với hệ thống nước làm mát của nhà máy.

Về phía xả, các bình chịu áp lực đóng vai trò làm giảm xung, cung cấp điện dung hệ thống để cân bằng lưu lượng và xung áp suất tương ứng với các hành trình nén của piston.

Thông thường, máy nén pittông là thiết bị có tốc độ tương đối thấp và được điều khiển trực tiếp hoặc bằng dây đai bởi động cơ điện, có hoặc không có bộ điều khiển ổ đĩa tốc độ thay đổi.

Thông thường động cơ được sản xuất để tách rời với máy nén, và trục động cơ và trục khuỷu máy nén là một mảnh, loại bỏ sự cần thiết phải ghép. Hộp giảm tốc loại hộp số được sử dụng trong các cài đặt khác nhau.

Đôi khi, mặc dù ít phổ biến hơn, chúng được điều khiển bởi các tuabin hơi hoặc các nguồn năng lượng khác như khí đốt tự nhiên hoặc động cơ diesel. Thiết kế tổng thể của hệ thống và loại trình điều khiển được chọn sẽ ảnh hưởng đến việc bôi trơn các hệ thống ngoại vi này.

Chu trình nhiệt động
Một lời giải thích về một vài nguyên tắc nhiệt động cơ bản là cần thiết để hiểu về khoa học của máy nén pittông. Nén xảy ra trong xi lanh như một chu kỳ bốn phần xảy ra với mỗi lần tiến và rút lui của piston (hai hành trình trên mỗi chu kỳ).

Bốn phần của chu trình là nén, xả, mở rộng và hút. Chúng được hiển thị bằng đồ họa với áp suất so với âm lượng được vẽ trong sơ đồ PV (Hình 3).

Hình 3. Lượng tiêu thụ

Khi kết thúc chu kỳ trước, pít-tông được rút hoàn toàn trong xylanh ở mức V1, thể tích chứa đầy khí xử lý ở điều kiện hút (áp suất, P1 và nhiệt độ, T1), và các van hút và xả đều được đóng lại .

Điều này được thể hiện bằng điểm 1 (không) trong sơ đồ PV. Khi piston tiến, khối lượng trong xi lanh giảm. Điều này làm cho áp suất và nhiệt độ của khí tăng lên cho đến khi áp suất trong xi lanh đạt đến áp suất của tiêu đề xả. Tại thời điểm này, các van xả bắt đầu mở, ghi chú trên sơ đồ bởi điểm 2.

Khi mở van xả, áp suất vẫn cố định ở P2 trong phần còn lại của hành trình tăng tiến khi thể tích tiếp tục giảm cho phần xả của chu kỳ. Pít-tông dừng lại tạm thời ở V2 trước khi đổi hướng.

Lưu ý rằng một số khối lượng tối thiểu vẫn còn, được gọi là khối lượng giải phóng mặt bằng. Đó là không gian còn lại trong xi lanh khi piston ở vị trí tiên tiến nhất trong hành trình của nó. Một số âm lượng giải phóng mặt bằng tối thiểu là cần thiết để ngăn chặn tiếp xúc với piston / đầu và thao tác của âm lượng này là một tham số hiệu suất máy nén chính. Chu kỳ bây giờ là điểm 3.

Sự giãn nở xảy ra tiếp theo khi thể tích khí nhỏ trong túi giải phóng được mở rộng xuống dưới áp suất hút một chút, được tạo điều kiện thuận lợi bằng việc đóng các van xả và rút lui của piston. Đây là điểm 4.

Khi đạt đến mức P1, các van nạp mở cho phép điện tích mới đi vào xi lanh cho đầu vào và giai đoạn cuối của chu kỳ. Một lần nữa, áp suất được giữ không đổi khi âm lượng thay đổi. Điều này đánh dấu sự trở lại điểm 1.

Hiểu được chu trình này là chìa khóa để chẩn đoán các sự cố của máy nén và để hiểu hiệu quả của máy nén, yêu cầu công suất, vận hành van, v.v. Kiến thức này có thể thu được bằng cách theo xu hướng thông tin quy trình và theo dõi ảnh hưởng của các mục này trên chu trình.