seminarski rad-mehatronika
DESCRIPTION
kompresori i kompresorska postrojenjaTRANSCRIPT
Nikola Živaljević, 72/09-3 1
Visoka Tehnička škola
strukovnih studija
u Zrenjaninu
-seminarski rad-
Predmet: Mehatronika
Tema: Kompresori
Student: Profesor:
Nikola Živaljević prof. dr. Milorad Rančić
Br. Indeksa: 72/09-3
Nikola Živaljević, 72/09-3 2
Sadržaj:
1. Uvod (Istorijski pregled).........................................................3
2. Definicija pneumatike, sabijeni vazduh i njegova primena....5
3. Vrste i podela kompresora...................................................13
4. Primena i princip rada kompresora......................................14
5. Klasifikacija kompresora prema principu rada.....................15
5.1. Kompresori periodičnog dejstva...............................17
5.1.1. Klipni kompresori......................................17
5.1.2. Membranski kompresori...........................22
5.1.3. Kompresori sa slobodnim klipom..............23
5.1.4. Kompresori sa vodenim prstenom............24
5.1.5. Kompresori sa krilcima.............................25
5.1.6. Kompresori sa okretnim klipom................27
5.1.7. Vijčani kompresori....................................28
5.1.7.1. Princip rada......................................28
5.1.7.2. Konstrukcija......................................31
5.1.7.3. Šema cirkulacije ulja.........................34
5.1.7.4. Pneumatska šema............................35
5.1.8. Rutsov (Roots) kompresor (duvaljka).......36
5.2. Kompresori kontinualnog dejstva-strujni(dinamički).37
5.2.1. Aksijalni turbokompresori.........................37
5.2.2. Radijalni turbokompresori (centrifugalni)..38
6. Oprema kompresora............................................................40
7. Regulacija kompresora........................................................41
8. Prilozi...................................................................................42
9. Literatura............................................................................. 47
Nikola Živaljević, 72/09-3 3
1. Uvod
Čovek od prvih trenutaka nakon rođenja koristi vazduh za disanje,
pa se može reći da su pluća prvi i najstariji, prirodni kompresori. Ljudi su
koristili vazduh pod pritiskom još mnogo pre nego što su upoznali
njegovu prirodu, možda pre nego što su postali svesni njegovog
postojanja. Početak razvoja metalurgije zahtevao je postizanje
temperature preko 1000 [0C]. Naši preci su primetili da vatra bolje gori
kada se duva u nju, ali su brzo shvatili da su njihova pluća premalog
kapaciteta za potrebe topljenja metala. Tako su nastali prvi mehovi,
sredinom trećeg milenijuma p.n.e. Oko 1500. godina p.n.e. počelo je
korišćenje snažnijih, nogom pokretnih mehova, kao što je prikazano na
slici 1. To vreme bi se moglo smatrati početkom komprimovanog
vazduha.
Slika 1. Mehovi za vazduh
Nikola Živaljević, 72/09-3 4
Od bitnijih otkrića u istoriji treba pomenuti sledeće:
Ktesibios iz Aleksandrije (285-222 p.n.e), koji je za potrebe rata
konstruisao pneumatski cilindar za povećanje dometa katapulta.
Ktesibios je ostao upamćen po pronalascima sa područja
hidraulike i pneumatike.
Slika 2. Katapult sa
pneumatskim
cilindrom
Heron Aleksandrijski (oko 150. godine p.n.e.), je patentirao kapiju na
hramu koja se sama otvarala. Tajna je bila u tome što je u oltaru hrama
gorela vatra, koja je grejala vazduh, a zatim se ekspanzijom tog vazduha
istiskivala voda iz jedne posude, koja je sistemom konopca i koturače
bila izbalansirana sa kontrategom. Istiskivanjem vode pod dejstvom
toplog vazduha ravnoteža bi se poremetila, i pod težinom kontratega
vrata su se otvarala. Dakle on je otkrio da se promenom stanja gasa,
može dobiti koristan rad.
Denis Papen (1647-1712), ima zasluge za ideju o pneumatskom
transportu objekata kroz cevovode korišćenjem razlike pritiska
ispred i iza paketa. Tu ideju je izumeo 1667. godine, a 1863. je
Latimer Klark zajedno sa inženjerom Ramelom, izgradio u Londonu
pneumatski poštanski razvodni sistem.
Može se reći da je danas komprimovani vazduh bitna dopuna
električnoj energiji, i da se industrija bez njega ne bi mogla ni zamisliti.
Nikola Živaljević, 72/09-3 5
2. Definicija pneumatike, vazduh i njegova primena
Pneumatika je naučna i stručna oblast koja izučava metode i tehnička
sredstva kojima se sabijeni vazduh koristi za pretvaranje energije u
mehanički rad, za prenos energije i realizaciju upravljačkih funkcija kod
različitih mašina ili procesa.
Pritisak je sila na površinu p = F/A (Nm2=Pa).
106Pa=1MPa=10bar
Slika 3. Prikaz delovanja pritiska klipa na vazduh
Atmosferski pritisak – pritisak na površini zemlje izazvan težinom
vazduha u atmosferi. Varira od mesta do mesta, ali se u pneumatici
smatra da je on konstantan i da iznosi 1 bar.
Nikola Živaljević, 72/09-3 6
Slika 4. Numerički prikaz
Vazduh je gas koji predstavlja fizičku mešavinu više gasova od
kojih su najvažniji : Azot – 78%; Kiseonik – 21%; Argon – 0.93%;
Ugljendioksid – 0.03%; Neum – 0.0018 %; Helium – 0.0005%, metan,
kripton, ugljenmonoksid, ozon, voda itd.
Stišljivost je osobina vazduha da menja gustinu pod dejstvom
pritiska i temperature.
Jednačina stanja za realni gas (vazduh) je: ,
gde je: (p – pritisak, V – zapremina, z – korekcioni faktor koji zavisi od
temperature na kojoj se pritisak nalazi, R – gasna konstanta,
T – temperatura).
Gustina i specifična zapremina:
] – gustina
– specifična zapremina.
Nikola Živaljević, 72/09-3 7
Tabela 1. Prikaz gustine i spec. zapremine na najčešćim temperaturama
vazduha
Temperatura Gustina Spec. zapremina
Vlažnost: na t = 20 0C – 1m3 – 17,2 gr vode – apsolutna vlaćnost.
Količina vode u 1m3 vauduha za određene uslove (t=200C).
Maksimalna vlažnost je maksimalna količina vode do trenutka pojave
prvih kapljica, odnosno tačke rose.
Relativna vlažnost:
Kvalitet vazduha definišu tri podatka, a to su: sadržaji čvrstih sastojaka u
vazduhu, ugljovodonika (ulja) i vode.
Čvrsti sastojci imaju klasu od 1 do 4:
1→0,1µm, 4→50µm.
Za težinu: 1→0,1µm (0,1 mg/m3), 4→50µm (15 mg/ m3).
Ugljovodonik ima klasu od 1 do 6:
1→0 ugljovodonika,
6→25 (mg/m3).
Voda ima klasu od 1 do 3:
1→200C,
2→20C,
3→100C.
Nikola Živaljević, 72/09-3 8
Kompresovani ili sabijeni vazduh ima sledeće prednosti:
1. Vazduh je uvek na raspolaganju, besplatan je
2. Relativno jednostavno se transportuje kroz cevi
3. Može se skladištiti i transportovati u rezervoarima
4. Gotovo je neosetljiv na promene temperature i ekstremne uslove
5. Neosetljiv je na radijaciju, magnetska i električna polja
6. Sigurnost jer nije eksplozivan i zapaljiv
7. Prilikom ispuštanja ne zagađuje okolinu
8. Nema povratnih vodova (ispuštanje u atmosferu)
9. Neosetljivost elemenata na preopterećenje (sve do zaustavljanja)
10. Trajnost i pouzdanost robusnih elemenata
11. Neosetljivost elementata na vibracije
12. Jednostavna uređenost elemenata
13. Jednostavno održavanje uređaja
14. Lako postiže željenu i/ili visoku brzinu kretanja elemenata
15. Brzine i hod menjaju se i podešavaju kontinualno
16. Promenom pritiska lako se postiže željena sila
17. Visok odnos snage i mase elemenata.
Kompresovani vazduh ima sledeće nedostatke:
1. Ostvarive su relativno male sile
2. Energija sabijenog vazduha ima višu cenu nego kod električne energije ili
ulja
3. Buka prilikom ekspanzije
4. Teško ostvarljive jednolične male brzine elemenata zbog pritiska
5. Pneumatski signali prenose se samo na male udaljenosti zbog otpora.
Zbog ovih nedostataka pneumatski delovi se često kombinuju sa
hidrauličkim (za velike sile) i/ili električnim (za prenos i obradu signala).
Karakteristike pneumatskih uređaja:
- Pritisak elemenata za napajanje: 1 – 15 bara (uobičajeno 7 bara)
- Pogonske temperature vazduha: -10 – 60 0C (maksimalno oko 200 0C)
- Optimalna brzina strujanja vazduha 40 m/s
- Gibanje elemenata pravolinijsko i rotacijsko
- Brzina cilindara 1-2 m/s (maksimalno oko 10 m/s)
- Maksimalna ostvariva sila oko 40 kN
- Maksimalna snaga oko 30 kW.
Nikola Živaljević, 72/09-3 9
U pneumatskim postrojenjima se kod temperatura sabijenog vazduha
manjim od -10 0C pojavljuju problemi sa zaleđivanjem, dok se kod temperatura
većim od 60 0C pojavljuje problem zaustavljanja.
Simboli i šeme: Pneumatski sklopovi i delovi grafički se prikazuju pomoću
pneumatskih šema. Način crtanja šema i simboli kojima se prikazuju pojedini
pneumatski elementi propisani su normom DIN/ISO 1219.
Tabela 2. Uporedno označavanje priključaka
Osnovni detalji simbola:
Detalji vezani uz simbol razvodnika
(npr. razvodnik 3/2 – poput prekidača u
elektrotehnici):
Nikola Živaljević, 72/09-3 10
- priključci i razvod:
Priključci se ucrtavaju na kvadrat koji prikazue normalni (neaktivni)
položaj razvodnika (u ovom slučaju poloćaj pod delovanjem opruge). Ostali
kvadrati prikazuju aktivirane položaje razvodnika (u ovom slučaju položaj s
pritisnutim tasterom).
-oznake priključaka:
Priključci se označavaju s brojevima skladno normi DIN/ISO
599. Ranija norma predviđala je označavanje slovima. Tablica
donosi značenje oba ova načina označavanja.
- razvodnik se mogu aktivirati:
Dobijanje i priprema vazduha:
Slika 5. Šematski prikaz kompresorske stanice
Nikola Živaljević, 72/09-3 11
Na slici 5. se
vidi šema za
proizvodnju
sabijenog vazduha.
Grupa za pripremu
vazduha sadrži
filter, regulacioni
ventil i eventualno
mlaznicu. Glavni
vod postavlja se s
padom od 1 – 2 %
u smeru strujanja
vazduha, kako bi
se osiguralo
oticanje
kondenzovane
vode. Glavni vod treba osigurati.
Slika 6. Raspodela sabijenog vazduha
Nikola Živaljević, 72/09-3 12
Potrošnja vazduha, Q – merodavna za dimenzionisanje vazduha:
Qi – potrošnja vazduha i – tog pneumatskog elementa u njegovom
trajnom radu,
ki – koeficijent, zavisi od vrste pneumatskog uređaja, komponenata, itd,
Qg - gubici usled propustljivosti (15 – 30 %).
Slika 7. Na slici je dat šematski prikaz ciklusa dobijanja sabijenog
vazduha u kompresorskom postrojenju
Nikola Živaljević, 72/09-3 13
3. Vrste i podela kompresora
Konstrukcija kompresora zavisi od namene u praksi, vrste gasa,
količine gasa koji se sabija, pritiska koji se ostvaruje, vrste pogona,
vrste hlađenja, itd.
Prema broju stepena postizanja pritiska dele se na:
- jednostepene kompresore,
- višestepene kompresore.
Prema vrsti pogona dele se na:
- kompresore sa SUS motorom,
- kompresore sa elektromotorom,
- kompresore sa turbinom.
Prema načinu hlađenja dele se na:
- kompresore hlađene vodom,
- kompresore hlađene vazduhom,
- kompresore sa kombinovanim hlađenjem.
Prema ostvarenom pritisku dele se na:
- kompresore niskog pritiska 3 – 12 bara,
- kompresore srednjeg pritiska 10 – 150 bara,
- kompresore visokog pritiska ˃ 150 bara.
Prema protoku dele se na:
- male kompresore do 10 m3/min,
- srednje kompresore 10 – 100 m3/min,
- velike kompresore ˃ 100 m3/min.
Prema pokretljivosti dele se na:
- stabilne kompresore (kompresorske stanice),
- pokretne kompresore.
Prema principu rada dele se na:
- kompresore periodičnog dejstva,
- kompresore kontinualnog dejstva.
Nikola Živaljević, 72/09-3 14
4. Primena i princip rada kompresora
Kompresori rade sa tvz. intermintencijom. Kompresori su radne
mašine ili uređaji koji imaju zadatak da vazduh pod atmosferskim
pritiskom sabiju na potreban radni pritisak.
Kompresovani vazduh ima široku primenu u industriji i u životu
uopšte, a neki od primera su sledeći: za pogon pneumatskih čekića,
bušilica i ostalih alata, pneumatski transport rastresitih materijala,
pneumatski transport tečnosti i drugih gasova, mešanje i raspršivanje
tečnosti, mešanje i dovođenje kiseonika biološkim suspenzijama,
filtriranje pod pritiskom ili vakuumom, pogon visoke peći za
proizvodnju sirovog gvožđa, pogon metalruških peći u proizvodnji
čelika i obojenih metala, punjenje kesona i podizanje potonulih
brodova, ventilaciju rudničkih uređaja i prostora, pogon gasnih turbina
i avionskih mlaznih motora, ubrizgavanje vazduha po Joule-Tomson-
ovom prigušnom efektu. Pored vazduha i drugi gasovi i pare veoma
su važni u modernoj procesnoj i procesno-hemijskoj industriji.
Povišeni pritisak povećava sposobnost tečnosti da apsorbuje gasove.
Povišeni pritisak i temperatura gasova omogućavaju i ubrzavaju
odvajanje njihovih međusobnih hemijskih reakcija. U tehnici hlađenja
kompresovanje para radnih materija rashladnim kompresorima
omogućava sprovođenje levih kružnih procesa i ostvarivanje hlađenja
ispod spoljašnje temperature, sve do ekstremno niskih temperatura.
Levi kružni procesi u području temperatura iznad spoljašnje-grejnih
procesa omogućuju da se raspoloživa toplotna energija iz okoline
kompresovanjem pare radnog procesa diže na viši energetski nivo, na
višu temperaturu, i tako služi za grejanje uz razmerno vrlo mali
utrošak energije. U procesnoj tehnici kompresovanje raznih gasova i
para koristi se kod punjenja i transporta kompresovanih gasova u
čeličnim bocama i skladištima, kompresovanja gasova pri transportu
gasnim dalekovodima, mešanja i razdvajanja gasnih smesa, sinteze
metanola (CO+2H2→CH3OH) pod pritiskom od 850 [bara], uz primenu
katalizatora, sinteza amonijaka (N2+6H2→2NH3) pod pritiskom oko
1000 [bara] uz primenu katalizatora, proizvodnja etilena, hlora i vinil-
hlorida u proizvodnji modernih plastičnih masa, katalitičko hidriranje
ugljene prašine i masti pri pritiscima 200-700 [bara] i temperaturama
400-450 [0C], pri proizvodnji sintetičkog benzina, kompresovanje
Nikola Živaljević, 72/09-3 15
ugljovodonika u naftnoj industriji, kompresovanje u sastavima rashladnih
uređaja, kompresovanje CO2 u prehrambenij industriji, u pivarama i
proizvodnji gaziranih sokova, proizvodnji krutog CO2 (suvog leda)...
Kada se vazduh u kompresoru sabije, on se posredstvom cevovoda
odvodi u pneumatske cilindre ili motore u kojima se pritisna energija
vazduha pretvara u mehaničku energiju obrtanja pneumatskog motora ili
silu na klipu pneumatskog cilindra. Zatim se iskorišćeni vazduh ispušta u
atmosferu, što je dobro jer povratni vodovi onda nisu potrebni. Kada
pritisak u instalaciji opadne ispod minimalnog, kompresor se uključuje i
sabija vazduh do maksimalnog pritiska, gde se pomoću prekidača za
isključivanje isključuje. Kod manjih kompresora se ovo izvodi
uključivanjem i isključivanjem elektromotora, dok se kod kompresora
velike snage vrši umesto isključivanja tvz. odspajanje (kratko spajanje
usisnog i potisnog voda), dok elektromotor i dalje ostaje u pogonu. Na taj
način se izbegavaju strujni udari pri uključivanju motora velike snage i
štedi se instalacija. Za povećavanje pritiska vazduha u jednom
rezervoaru mora se smanjivati zapremina ili povećavati temperatura. U
procesu sabijanja vazduha proizvodi se i velika količina toplote, koja je
neželjena posledica procesa sabijanja. Ta toplota nepotrebno zagreva
sve elemente instalacije i glavni je krivac za drastično smanjenje stepena
korisnog dejstva. Jedino što može da se uradi protiv te fizičke pojave je
da se smanji efekat zagrevanja odvođenjem toplote. Načini odvođenja
toplote mogu biti: vazdušnim hlađenjem (do kapaciteta 30 m3/min), i
vodenim hlađenjem (kod kompresora velike snage). Radni pritisci
vazduha su najčešće oko 6-10 [bara], maksimalno do 15 [bara] zbog
zagrevanja vazduha pri sabijanju u kompresoru.
5. Klasifikacija kompresora prema principu rada
Prema principu rada kompresori se mogu podeliti na kompresore
periodičnog i kontinualnog dejstva.
Kompresori periodičnog dejstva (zapreminski), translatorni ili
rotacioni, imaju jasno izražene faze cilkusa – usisavanje, kompresija,
potiskivanje (istiskivanje). Zahvaćena količina vazduha se potpuno
odvaja od okoline, prostor komore se smanjuje što ima za posledicu
smanjenje zapremine uz porast pritiska i temperature vazduha. Sabijanje
Nikola Živaljević, 72/09-3 16
može biti unutrašnje ili ne. Ako je unutrašnje, stepen sabijanja
može biti stabilan ili promenljiv.
Kompresori kontinuiranog dejstva (dinamički, turbokompresori)
pomoću radnog kola sa lopaticama ubrizgavaju vazduh povećavajući mu
kinetičku energiju, da bi se nakon toga prolaskom vazduha kroz difuzor
kinetička energija pretvorila u potencijalnu energiju pritiska. Proces je
kontinuiran, faze ciklusa se ne mogu jasno razdvojiti, nema posebnih
kompresionih komora.
Proces komprimovanja se u svakom slučaju obavlja po politropskoj
promeni stanja, sa koeficijentom politrope 1˂n˂k. Utrošena snaga za
komprimovanje vazduha manja je ukoliko je koeficijent n bliži jedinici
(izotermska promena).
Klasifikacija kompresora je predmet domaćeg standarda SRPS
M.F3.120:1984. i prikazana je na slici 8.
Slika 8. Klasifikacija kompresora prema SRPS M.F3.120:1984.
Nikola Živaljević, 72/09-3 17
5.1. Kompresori periodičnog dejstva
Za kompresore periodičnog dejstva je karakteristično da oni
zahtevaju izvesnu količinu gasa ili vazduha, a zatim mu povećavaju
pritisak time što smanjuju zapreminu zahvaćene količine.
Kod translatornih kompresora za usisavanje, sabijanje i
potiskivanje gasa ostvaruje se pravolinijskim oscilatornim kretanjem
jednog pokretnog elementa u prostoru koji predstavlja kompresionu
komoru. Pogon moće biti mehanički, hidraulički, elektromagnetni.
Rotacioni zapreminski kompresori imaju jedan ili više radnih
elemenata koji se obrću u kućištu. Rotori mogu biti izvedeni sa
lopaticama, kao profilisani ili sa ekscentričnim kretanjem samog rotora.
5.1.1. Klipni kompresori
Klipni kompresori su najstariji i najčešći tip kompresora. Izrađuju se
kao kompresori jednostrukog ili dvostrukog dejstva, podmazivani uljem, a
postoje i bezuljne varijante. Postoje varijante sa jednim ili više cilindara,
u različitim izvedbama (linijski, V, W, L). Rade se kao jednostepeni ili
višestepeni. Kompresori podmazivani uljem mogu imati sistem
podmazivanja bućkanjem ili pumpom, pod pritiskom.
Bezuljni klipni kompresori imaju klipne karike od teflona (PTFE) ili
od ugljenika, ili klip i cilindarski zid mogu biti nazubljeni kao kod
kompresora sa lavirintskim zaptivanjem. Veći kompresori se obično
izvode sa ukrsnom glavom sa zaptivačima na čiviji ukrsne glave i
ventiliranom međukomandom radi sprečavanja prenosa ulja iz kućišta
kompresora u cilindar. Kod manjih kompresora kolenasto vratilo se često
fiksira u kućište preko zaptivenih ležajeva koje nije potrebno podmazivati
tokom čitavog životnog ciklusa kompresora.
Nikola Živaljević, 72/09-3 18
Slika 9. Jednostepeni klipni kompresor
Klipni kompresori se u osnovi sastoje od kućišta u kome je
smešteno kolenasto vratilo, koje je preko radilice povezano sa
klipom, kao na slici 10. Klip se pod uticajem obrtnog kretanja
kolenastog vratila kreće translatorno kroz cilindar, na cijem se
drugom kraju nalaze usisni i potisni ventil, koji se naizmenično
otvaraju i zatvaraju u skladu sa kretanjem klipa. Usisni ventil se
otvara usled potpritiska u cilindru stvorenog kretanjem klipa od
gornje mrtve tacke (GMT) ka donjoj mrtvoj tački (DMT). Kretanjem
klipa u suprotnom pravcu kada se postigne željeni pritisak, pritisak
sabijenog vazduha nadjačava silu opruge, otvara se potisni ventil i
komprimovani vazduh se potiskuje u potisni cevovod.
Tokom kompresije vazduha dolazi do njegovog zagrevanja i
što je stepen kompresije viši, to je temperatura izlaznog vazduha
viša.
Nikola Živaljević, 72/09-3 19
Slika 10.
Klipni jednostepeni kompresor
Najviša dozvoljena temperatura komprimovanog vazduha kod
jednostepenih kompresora čije se kompresione komore podmazuju
uljem, ne sme preći 220 0C. Pri tome snaga motora ne sme preći 20 kW,
a pritisak ne sme preći 10 bara. Za više pritiske i snage motora
maksimalna dozvoljena temperatura se snižava na 200 0C, dok se kod
višestepenih kompresora dozvoljena temperatura snižava na 160 0C.
Zbog toga se posle svakog stepena kompresije ugrađuju međuhladnjaci i
naknadni hladnjaci vazduha. Kod kompresora hlađenih uljem ugrađuju
se i odgovarajući hladnjaci ulja. Pojava viših temperatura može izazvati
zaribavanje klipa i eksploziju uljnih para u cevovodu. Temperatura
komprimovanog vazduha iza poslednjeg stepena kompresije i
naknadnog hlađenja mora da bude između 60 i 80 0C. Time se smanjuje
količina vlage u vazduhu, što smanjuje opasnost od korozije cevovoda i
ne zahteva preveliku instalaciju za prečišćavanje vazduha i obradu
kondenzata iza kompresora. Hlađenje klipnih kompresora je najčešće
vazduhom. Radi poboljšanja hlađenja cilindri kompresora se orebravaju i
postavljaju u struju ventilatorskog vazduha. Naknadni hladnjaci vazduha
koji se postavljaju neposredno iza kompresora takođe se hlade
vazduhom. Vlaga koja se u njima kondezuje biva odvučena strujom
vazduha dalje ka rezervoaru komprimovanog vazduha gde se preko
Nikola Živaljević, 72/09-3 20
odvajača kondenzata izbacuje iz sistema. Prednost vazdušnog
hlađenja je u praktično neograničenoj količini raspoloživog
rashladnog medijuma.
Klipni kompresori se najčešće uključuju i isključuju preko
pritisnih prekidača. Prekidač isključuje kompresor nakon postizanja
maksimalnog pritiska, a ponovo ga uključuje kada pritisak opadne
za 20 % ispod maksimalnog. Ukoliko su uključenja – isključenja
kompresora česta, može se umesto isključenja kompresor prebaciti
u sistem rada na praznom hodu. U tom slučaju se kompresor i
dalje kreće, ali je usisni ventil stalno otvoren, pa nema kompresije,
a potrošnja pogonske energije je minimalna.
Prednosti klipnih kompresora su:
- Mogućnost primene za komprimovanje skoro svih tehničkih gasova
- Vrlo ekonomični za područje pritiska do 40 [bara]
- Pogodni su kao kompresori za vršno opterećenje
- Jednostavna regulacija
- Jednostavna kreni – stani operacija u praznom hodu.
Neke varijante izvođenja klipnih kompresora date su na slici 11.
Ovi kompresori takođe dobijaju pogon preko kolenastog vratila, ali
klipnjača ne pokreće klip, nego membranu, što izaziva kompresiju
vazduha u komori. Ventilski sistem je kao kod klipnih kompresora. Ovi
kompresori se koriste za male protoke i niske pritiske, a mogu se
koristiti i kao vakuum pumpe. Postoji i varijanta gde se za pokretanje
membrane koristi hidraulika i ti se kompresori koriste za više pritiske.
Karakteristike membranskih kompresora su:
- Veliki prečnik cilindra
- Mali hod
Nikola Živaljević, 72/09-3 21
- Ekonomični za male izlazne količine, niske pritiske i kao vakuum
pumpe.
Slika 11. Različite izvedbe klipnih kompresora
Slika 12. Dvostepeni kompresor
sa međuhladnjakom
Nikola Živaljević, 72/09-3 22
Slika 13. Klipni kompresori sa više stepena kompresije
5.1.2. Membranski kompresori
Slika 14. Membranski kompresor
Nikola Živaljević, 72/09-3 23
5.1.3. Kompresori sa slobodnim klipom
Slika 15. Kompresor sa slobodnim klipovima: a – izlaz
komprimovanog vazduha; b – ulazni otvor; c – dizna za
ubrizgavanje goriva; d – izlaz dimnih gasova
Kompresor sa slobodnim klipovima spada u translatorne
kompresore bez klipnog mehanizma. To je kompresor sa integrisanim
dvotaktnim dizel motorom: Komprimovani vazduh deluje na razmaknute
klipove i potiskuje ih jednog prema drugom, pokrećući na taj način radni
ciklus kompresora. Na taj način dolazi do sabijanja vazduha između
malih klipova (klipova motora). U odgovarajućem trenutku se u taj
prostor ubrizga dizel gorivo koje se pali, ekspandira i razmiče klipove
međusobno, pri čemu se vazduh koji se nalazi sa spoljne strane klipova
komprimuje i preko ostalih ventila dovodi u potisni cevovod i dalje u
rezervoar komprimovanog vazduha. Karakteristike ovih kompresora su:
- velika efikasnost
- miran rad
- jednostavan, često korišćen princip rada
U praksi kretanje klipova treba sinhronizovati i priključiti dodatnu
regulacionu opremu.
Nikola Živaljević, 72/09-3 24
5.1.4. Kompresori sa vodenim prstenom
Ovi kompresori spadaju u kompresore periodičnog dejstva sa
jednim rotorom. Rotor ima fiksne lopatice i ekscentrično je
postavljen u kućištu koje je delimično ispunjeno vodom. Obrtanjem
rotora stvara se uz zidove kućišta vodeni prsten, a usled
ekscentričnog položaja rotora između lopatica rotora i vodenog
prstena će se formirati niz komora čije zapremine ciklično variraju,
postepeno se povećavaju, pa smanjuju. Vazduh ulazi u komore u
delu velike zapremine, komprimuje se kako se zapremina smanjuje
i istiskuje se u potisnom delu kompresora. Zbog direktrnog
kontakta vazduha i zaptivne vode, zagrevanje vazduha je
minimalno. Otpor kretanja rotora je usled viskoznosti vode veliki, pa
je ukupan stepen iskorišćenja ovih kompresora skroman. Vazduhu
se osim toga povećava vlažnost, do tačke zasićenja.
Osim vode može se u procesu koristiti i druga tečnost, kada
treba na primer absorbovati neki specifični sastojak vazduha ili da
bi se zaštitio kompresor od korozije u slučaju komprimovanja nekih
agresivnih goriva. Osim kao kompresor ova konstrukcija se često
koristi i kao vakuum pumpa uz jednostavnu zamenu usisnog i
potisnog voda. Karakteristike ovih kompresora su:
- vazduh bez ulja
- mala osetljivost na nečistoće i hemikalije
- mogućnost promene namene (od kompresora vakuum
pumpu) bez bez velikih zahvata na mašini.
Slika 16.
Kompresor sa
vodenim
prstenom: a –
točak sa
lopaticama, b –
kućište, c –
ulazni otvor, d-
izlazni otvor, e –
tečnost
Nikola Živaljević, 72/09-3 25
5.1.5. Kompresori sa krilcima
Spadaju u rotacione kompresore sa jednim rotorom periodičnog
dejstva. Sastoje se od cilindričnog kućišta u kome se nalazi ekscentrično
postavljen rotor. U rotoru su čitavom dužinom urezani radijalni žljebovi u
kojima su postavljena krilca (lamele, klizači) koji se prilikom okretanja
rotora, pod uticajem centrifugalne sile priljubljuju uz kućište formirajući
tako veći broj komora čija zapremina ciklično varira. Vazduh ulazi u
kompresor na delu gde su komore najveće, a potiskuje se na delu gde
su komore najmanje. Lamele se izrađuju od plastike impregnirane
fenolnim smolama ili od čelika otpornog na habanje. Da bi se smanjilo
trenje i habanje kućišta, unutar kućišta su postavljeni prstenovi nešto
manjeg prečnika nego što je kućište, pa lamele klize po tim prstenovima,
koji se povremeno zamenjuju. Ovi kompresori se izgrađuju u dve verzije:
sa uljnim podmazivanjem i sa ubrizgavanjem ulja. U obe varijante ulje ne
služi samo za podmazivanje nego i za zaptivanje zazora između lamela i
unutrašnjosti kućišta.
Slika 17. Kompresor sa krilcima
Nikola Živaljević, 72/09-3 26
Kod kompresora sa ubrizgavanjem ulja, u kompresione komore se
unosi značajna količina ulja, koji osim podmazivanja i zaptivanja ima i
ulogu rashladnog sredstva, tako da je temperatura vazduha na izlazu iz
kompresora svega 800 - 900C. Ulje koje povuče vazdušna struja mora se
nakon izlaza iz kompresora izdvojiti u separatoru i vratiti u rezervoar ulja.
Sa druge strane, uljem podmazivani kompresori dostižu vrlo visoke
temperature vazduha na izlazu iz kompresora, zavisno od izlaznog
pritiska. To može da izazove kidanje molekula ulja (krekovanja) u tolikoj
meri da dovede do znatnog skraćenja veka filterskih elemenata
ugrađenih u daljem toku instalacije.
Slika 18. Konstrukcijski pogled na kompresor sa krilcima
Ovi kompresorii se ističu sa ugrađenim naknadnim hlađenjem,
separatorom i svim potrebnim sigurnosnim uređajima. Ovi kompresori
nemaju ventile, ali imaju mogućnost regulacije izlaznog pritiska.
Regulacija se obavlja prigušivanjem protoka na ulaznoj grani
kompresora. Pošto se kompresor priključuje na mrežu preko
nepovratnog ventila, u sličaju kada je usisna grana potpuno prigušena
dobija se režim rada na praznom hodu. Ovi kompresori u pogodni za
srednje protoke i pritiske do 10 [bara]. Karakteristike ovih kompresora su:
Nikola Živaljević, 72/09-3 27
- veoma tih rad
- ravnomeran i ujednačen protok vazduha
- kompaktni su – ne zahtevaju mnogo prostora i jednostavni su za
održavanje
- mala efikasnost
- visoki troškovi održavanja zbog česte zamene lopatica usled
habanja
5.1.6 Kompresori sa okretnim klipom
Slika 19. Šematski prikaz kompresora sa okrenutim klipom: 1 – kućište,
2-rotacioni klip, 3 – ploča, 4 – opruga, 5 – usisni otvor, 6 – potisni ventil
Kompresor se satsoji iz kućišta cilindričnog oblika (1) i klipa –
rotora (2), koji se obrće na ekscentričnom rukavcu vratila. Pri obrtanju
vratila klip se kreće po unutrašnjoj površini cilindra. Sa gornje strane,
pomoću opruge na rotoru pritisnuta ploča (3), koja klizi po rotoru i odvaja
usisnu stranu cilindra od potisne. U gornjem delu cilindra postavljen je
potisni ventil.
Na usisnom otvoru (5) nema usisnog ventila. Proces usisavanja u
kompresoru se završava kada rotor prekrije usisni otvor i u cilindru tada
nastaje sabijanje, pošto se pri obrtanju rotora prema potisnoj strani
smanjuje zapremina. Kada pritisak u kompresionom prostoru postane
viši od pritiska u potisnom cevovodu, potisni ventil se otvara i nastaje
potiskivanje gasa. Istovremeno sa procesom sabijanja počinje i proces
Nikola Živaljević, 72/09-3 28
usisavanja, a puni radni ciklus (usisavanje, sabijanje i potiskivanje) se
odvija u jedan obrt vratila.
Ovi kompresori su bolje uravnoteženi u odnosu na klipne, isporuka
je ravnomernija, ali ne u potpunosti (kao kod kompresora sa krilcima ili
vijčanim), dosta su bučni, potreban je visok stepen obrade, povećano
trenje zahteva veću potrošnju energije u odnosu na klipne. Koriste se
uglavnom u rashladnoj tehnici za manje jedinice.
5.1.7 Vijčani kompresori
5.1.7.1 Princip rada vijčanih kompresora
Nikola Živaljević, 72/09-3 29
Slika 20. Presek vijčanog kompresora
Vijčani kompresori spadaju u grupu rotacionih kompresora
periodičnog dejstva sa profilisanim rotorima. Princip rada vijčanih
Nikola Živaljević, 72/09-3 30
kompresora poznat je više od sto godina (prvi patent dobio je Heinrich
Krigar 1878 god), ali zbog nivoa tehnološkog razvoja ovaj tip kompresora
nije mogao biti realizovan sve do 1943. godine. To je bio bezuljni
kompresor, sa rotorima joji su se sinhrono okretali u suprotnim
smerovima i nisu se međusobno dodirivali.
Velike zasluge za današnju konstrukciju vijčanih kompresora ima
švedska firma SRM (Svenska Rotor Maskiner AB), čijim su
konstrukcionim rešenjima vijčani kompresori postali dominantni,
potiskujući sa tržišta klipne i druge kompresore.
Razvoj konstrukcije sa ubrizgavanjem ulja omogućilo je izbacivanje
sinhronih pogona između rotora, a ubrizgano ulje ima i funkciju hlađenja i
obezbeđivanja bezkontaktnog rada rotora.
Savremena konstrukcija vijčanih kompresora sastoji se iz kućišta u
kome se nalaze sva spregnuta rotora. Po pravilu glavni rotor ima četiri, a
pomoćni šest žljebova. Vazduh se komprimuje prolaskom kroz komore
koje se formiraju između rotora i zida kućišta. Usled rotacije rotora
zapremina komora se postepeno smanjuje, usled čega pritisak vazduha
raste. Kada je dostignut krajnji pritisak vazduh se istiskuje u potisni vod.
Toplotu oslobođenu tokom preuzimanja ubrizgano ulje i odvodi je u
hladnjak ulja. Druga funkcija je da stvori unutar kućišta tanak sloj i time
spreči unutrašnja međukomorska strujanja.
Nikola Živaljević, 72/09-3 31
Slika 21. Faze rada vijčanog kompresora
5.1.7.2. Konstrukcija
Kao jednostepeni, vijčani kompresori sa ubrizgavanjem ulja koriste
se za kompresiju do 13 [bara]. Isporučuju se kao kompaktne jedinice sa
kompletnim uljnim cirkulacioni sistemom. Izdvajanje ulja kod ovih
kompresora je dugo bio problem zbog značajne količine ubrizganog ulja.
Odlučujući napredak na tom planu ostvaren je postupkom grube
separacije kroz dovoljno velike taložne komore i naknadnog finog
prečišćavanja kroz filtere sa ulošcima od staklenih vlakana.
Nikola Živaljević, 72/09-3 32
Kompresor usisava vazduh kroz usisni filter (1), iza kojeg sledi
indikator zaprljanosti (2). Nakon prolaska kroz regulator ulaznog protoka
(3), vazduh ulazi u kućište kompresora (4), gde se komprimuje. Ulje
temperature 550C se neprekidno ubrizgava u kućište radi hlađenja,
zaptivanja i podmazivanja, dostižući temperaturu od oko 850C.
U rezervoaru zauljenog vazduha – separatoru (5), ulje i vazduh se
mehanički odvajaju sa efikasnošću od preko 95%. U finom odvajaču ulja
(6) proces izdvajanja ulja se dovršava. Na taj način preostali sadržaj ulja
u komprimovanom vazduhu se svodi na 3 – 15 mg/m3.
Slika 22. Šema vazdušnog i uljnog tokavijčanog kompresora
Komprimovani vazduh dalje prolazi kroz nepovratni ventil
minimalnog pritiska (7) i ulazi u naknadni hladnjak (8), gde se hladi do
temperature od 100 – 150C iznad temperature okoline, pa se nakon toga
uvodi u sistem komprimovanog vazduha preko zapornog ventila (9). Ulje
izdvojeno u odvajaču ulja hladi se sa 850C na 550C u hladnjaku ulja (10) i
vraća se u cirkulaciju. Pritom prolazi kroz termostatski regulacioni ventil
(11) i filter ulja (12), da bi se kompresorski stepen zaštitio od zaostalih
nečistoća.
Vijčani kompresori sa ubrizgavanjem ulja su danas
najrasprostranjenija grupa kompresora, bez kojih je nemoguće zamisliti
moderne industrijske pogone. Zbog malog broja pokretnih delova, koji
osim toga samo rotiraju, ovi kompresori su veoma pouzdani u radu.
Osim toga, jednostavnom promenom smera strujanja vazduha, ovi
kompresori postaju vrlo efikasni vazdušni motori. Izrađuju se u opsegu
malih i srednjih opsega protoka, prekrivajući područije koje je do skoro
Nikola Živaljević, 72/09-3 33
bilo rezervisano isključivo za turbokompresore. Izrađuju se sa vazdušnim
ili vodenim (veće jedinice) hlađenjem.
Dijagram na slici 20. prikazuje
zavisnost između snage na vratilu
kompresora, radnog pritiska i
kapaciteta kompresora. Dijagram se
daje kao ilustracija i ne odnosi se na
određenu konstrukciiju vijčanog
kompresora.
Slika 23. Tipski dijagram snage i
protoka vijčanog kompresora.
Karakteristike vijčanog kompresora su :
- kompaktna konstrukcija
- kontinualna isporuka vazduha
- niska temperatura komprimovanog vazduha (kod kompresora sa
ubrizgavanjem ulja)
- pogodne su kao bazne mašine u kompresorskoj stanici
- idealni su za regulaciju frekfentnim regulatorom.
Slika 24. Šema cirkulacije vazduha kod vijčanih kompresora
Nikola Živaljević, 72/09-3 34
5.1.7.3. Šema cirkulacije ulja kod vijčanih kompresora
Slika 25. Šema cirkulacije ulja kod vijčanih kompresora
1. Rezervoar zauljenog vazduha (separator)
Komprimovani vazduh iz kompresora sa velikim sadržajem ulja
ulazi u rezervoar gde se usled smanjenja brzine i promene pravca
strujanja vazduha ulje izdvaja i skuplja na dnu pod pritiskom vazduha
nastavlja dalje kretanje kroz cevovod.
2. Termički bypass ventil
Usmerava ulje u uljni hladnjak ili u obilazni vod (na primer u
početnoj fazi rada), tako da ulje uvek ulazi u kompresor sa optimalnom
temperaturom.
3. Hladnjak ulja (vazdušni ili vodeni)
Snižava temperaturu ulja na optimalnu pre ubrizgavanja u
kompresor.
4. Uljni filter
Uloga filtera je da zadrži nečistoće iz ulja i spreči kontaminaciju
sistema za cirkulaciju ulja
5. Kućište kompresora
Ulje ubrizgano u kompresor meša se sa vazduhom i sa njim ulazi u
rezervoar zauljenog vazduha.
Nikola Živaljević, 72/09-3 35
6. Prelivni vod
Višak ulja iz kućišta kompresora se sakuplja u separatoru i kroz prelivni
vod se vraća u cirkulaciju.
5.1.7.4. Pneumatska šema
Slika 26. Šema toka vazduha kod
vijčanog kompresora
1. Ulazni filter
Funkcija mu je prečišćavanje
ulaznog vazduha u kompresor
2: Regulator ulaza
Ima ulou da dozvoli ili spreči
ulaz vazduha u kompresor zavisno od
trenutnog radnog režima kompresora
(radni režim ili prazan hod). Prilikom
pokretanja kompresora ulaz vazduha
je zatvoren.
3. Kućište kompresora
4. Rezervoar zauljenog vazduha (separator)
Služi za izdvajanje ulja iz vazduha usled ciklonskog efekta.
5. Fini odvajač ulja (filter)
Izdvaja ulje zaostalo u komprimovanom vazduhu.
6. Ventil minimalnog pritiska
Ovaj ventil se otvara tek kada je pritisak u sistemu dostigne 3.5
[bara], što obezbeđuje brzo podizanje pritiska u sistemu i dobro
podmazivanje u tokom puštanja kompresora u rad, kao i u normalnom
radu. Kada se kompresor isključi, ventil minimalnog pritiska sprečava
isticanje komprimovanog vazduha iz kompresora.
7. Naknadni hladnjak komprimovanog vazduha
Komprimovani vazdu se hladi u naknadnom hladnjaku. Tokom
hlađenja se izdvaja velika količina vode u vidu kondenzata.
Nikola Živaljević, 72/09-3 36
8. Zaparni ventil
Služi za odvajanje kompresora od mreže u sličaju potrebe.
5.1.8. Rutsov (Roots) kompresor (duvaljka)
Slika 27. Rutsov kompresor
Rutsov kompresor ili duvaljka spada u kompresore periodičnog
dejstva sa profilisanim rotorima.
Simietrično oblikovani rotori obrću se u suprotnim pravcima unutar
cilindričnog kućišta. Povezani su sinhronom transmisijom i rade bez
međusobnog kontakta. Zbog toga se i ne podmazuju i isporučuju vazduh
bez ulja. Rotori zahvataju vazduh sa ulazne strane kompresora i
potiskuju ga bez komprimovanja uz zid kućišta. Kada se usled rotacije
rotora transportna komora spoji sa izlaznim otvorom, vazduh iz izlazne
grane pokulja u transoptnu komoru. Daljim okretanjem klipa dolazi do
sabijanja gasa uz pun kontrapritisak iz potisne grane kompresora, što
ima za posledicu mali stepen korisnosti i bučan rad. Zbog toga su
ograničeni na male kapacitete i niske pritiske, mada postoje i dvo i
trostepene konstrukcije duvaljki. Dosta se primenjuju u sistemima
pneumatskog transporta.
Glavne karakteristike :
- nema habanja delova zahvaljujući bezkontaktnom radu, pa je
podmazivanje nepotrebno.
- kvalitetan vazduh bez ulja
- osetljivost na prašinu i pesak
Nikola Živaljević, 72/09-3 37
5.2. Kompresori kontinualnog dejstva – strujni (dinamički)
Strujni kompresori su oni kod kojih se povišenje pritiska postiže
kontinualnim ubrzavanjem fluida u radnom prostoru i postupnom
transformacijom njegove kinetičke energije.
Dele se na dve grupe: turbokompresore i ejektore.
Turbokompresori se izrađuju u dve varijante kao aksijalni i kao radijalni,
poznati kao i „centrifugalni“. Karakteristično je za ovu vrstu kompresora
da rade sa kostantnim pritiskom, za razliku od, na primer, klipnih koji
rade sa konstantnom zapreminom. Centrifugalni kompresori su osetljivi
na spoljašnje uslove, mala promena ulaznog pritiska može da izazove
velike promene u kapacitetu kompresora.
Ejektori su strujni kompresori i kojima se usisavanje , sabijanje i
potiskivanje ostvaruje transformacijom kinetičke energije nekog drugog
(pogonskog) gasa.
5.2.1. Aksijalni turbokompresori
Slika 28. Aksijalni turbokompresor
Nikola Živaljević, 72/09-3 38
To su turbokompresori kod kojih je strujni tok u osnovi aksijalan
(paralelan sa kompresorskim vratilom).
Gas prolazi kroz niz obrtnih – radnih (čvrsto vezanih za
kompresorsko vratilo) i fiksnih – sprovodnih (vezanih za kućište
kompresora) kola. Strujanjem gasa kroz kanale koje formiraju lopatice
radnih i sprovodnih kola kinetička enerija gasa se povećava, da bi se
kasnije ta kinetička energija pretvorila u potencijalnu energiju pritiska.
Radi smanjenja aksijalni sila na ležajevima u kompresor se ugrađuje
cilindar za uravnotežavanje.
Brzina strujanja vazduha kroz aksijalni kompresor je tada reda
veličine 15 m/s. Po dimenzijama su manjii od odgovarajućih
centrifugalnih kompresora i rade sa oko 25 % većim brzinama strujanja.
Koriste se za velike protoke sa malim oscilacijama i za srednje pritiske.
Normalan protok ovih kompresora je reda veličine 65 m3/s,a pritisak do
14 bara.
Karakteristike ovih kompresora su:
- ravnomeran tok gasa
- nema ulja u komprimovanom gasu
- osetljivost na promene opterećenja i pritisaka
- nemogućnost rada ispod tehničkog minimuma
5.2.2. Radijalni turbokompresori
Centrifugalni turbokompresori su kompresori kod kojih je strujni tok
u osnovi radijalan. Za razliku od aksijalnih, kod radijalnih kompresora gas
se uvodi u središnji deo kućišta i zatim struji u radijalnom pravcu između
lopatica radnog kola koje ga potiskuje prema periferiji kućišta. Radno
kolo može biti otvorene ili zatvorene konstrukcije, mada je kod vazdušnih
primena uobičajenija otvorena konstrukcija kola. Radno kolo se obično
izrađuje od hemiskih postojanog (nerđajućeg) čelika. Pre uvođenja u
sledeći stepen, vazduh prolazi kroz difuzor gde mu se kinetička energija
pretvara u pritisak, a zatim i kroz međuhladnjak. Odnos izlaznog i
ulaznog pritiska za svaki stepen određen je krajnjim pritiskom
kompresora. Konstrukcije sa do 6 stepeni kompresije i 25 [bara] izlaznog
pritiska nisu neuobičajene. Broj obrtaja ovih kompresora je znatno veći
Nikola Živaljević, 72/09-3 39
nego kod drugih tipova kompresora i kreće se od 15. 000 do 100. 000
[o/min]. Zbog toga se na kompresorskim vratilima koriste klizni ležajevi.
Često konstruktivno rešenje kod višestepeni kompresora
predstavlja postavljanje dva radna kola na suprotnim krajevima istog
vratila, kako bi se aksijalne sile međusobne delimično uravnotežile.
Minimalni protok na izlazu centrifugalnog kompresora ne bi trebalo da
bude manji od 160 [L/s].
Kod centrifugalnih kompresora je bitno dobro zaptivanje mesta
ulaska kompresorskog vratila u kućište, da bi se sprečilo isticanje,
naročito kod kompresora sa velikim brojevima obrtaja. Uobičajeno se
primenjuju lavirintski zaptivači, zativači sa zaptivnim prstenom (najčešće
se koristi suvi grafički zaptivač, mada se mogu koristiti i zaptivne
tečnosti), zatim mehanički i na kraju hidraulički zaptivači.
Karakteristike ovih kompresora su :
- ravnomeran tok gasa
- nema ulja u komprimovanom vazduhu
- osetljivost na promenu opterećenja i pritiska
- nemogućnost rada ispod tehničkog minimuma
Slika 29. Trostepeni radijalni turbokompresor
Nikola Živaljević, 72/09-3 40
6. Oprema kompresora
Svaki kompresor je opremljen usisnim filterom radi sprečavanja
ulaska čestica zagađivača u usisnu granu kompresora. Zavisno od tipa
kompresora i predviđene primene komprimovanog vazduha, postoji više
različitih tipova filtera, a najčešći su :
- ciklonski filter koji izdvaja čestice dejstvom centrifugalne sile
- vlažni filter koji hvataju čestice pomoču mlaza tečnosti
- suvi filter koji mehanički zaustavljaju čestice prašine
Efikasnost filtera karakteriše sestepenom uklanjanja prašine, koji
pokazuje koji procenat prašine sadržane u vazduhu je stvarno zadržan i
to u odnosu na standardni AFI ispitivani satsav prašine.
Zbog neželjenih ekspanzija i ulja u vazduhu, u kompresorske
agregate iza poslednjeg stepena ugrađuje se hladnjak vazduha. Ukoliko
se vazduh ne bi ohladio posle kompresije došlo bi do prirodnoh hlađenja
u cevovodu, i stvaranje prljave agresiven mešavine kondenzata, ulja i
čvrstih čestica prašine i rđe što bi imalo za posledicu koroziju, smetnje u
funkcionisanju opreme i zastoje u proizvodnji.
Hladnjaci se smatraju prvim stepenom prečišćavanja vazduha, jer
se na taj način iz vazduha izdvaja oko dve trećine ulja, vode i drugih
isparenja. Prema konstrukciji hladnjaci mogu biti hlađeni vodom ili
vazduhom. Njihov zadatak je da snize temperaturu vazduha na
250 – 400C. Za njhovo ispravno funkcionisanje bitno je da budu
konstruisani za stvarne radne uslove, odnosno za realne ambijente na
lokaciji gde će se nalaziti kompresorska stanica.
Za pogon kompresora najčešće se koriste elektromotori, mada se
mogu koristiti i gasne turbine, naročito za turbokompresore ili SUS
motori, za pokretne kompresore.
Elektromotor se sa kompresorom spreže ili direktno, vratilo na
vratilo preko zupčastog prenosnika (reduktora), ili preko kaišnog
prenosnika, što je najčešći slučaj kod klipnog kompresora.
Nikola Živaljević, 72/09-3 41
Ventil sigurnosti ugrađen u potisnoj grani kompresora mora imati
dovoljan kapacitet da ispusti pun kapacitet vazduha pri pritisku višem od
10% od normalnog u rezervoaru komprimovanog vazduha.
Kompresorska ulja su standardizovana po DIN 51596. Mineralna i
sintetička ulja su dopuštena. Mineralna ulja imaju radni vek trajanja od
2 – 3000h, dok sintetička imaju duži vek trajanja zbog veće oksidacione
stabilnosti. Stvaranje neželjenih naslaga unutar cevovoda je smanjeno.
Sintetička ulja imaju manju isparljivost od mineralnih što znači i manje
ulja u komprimovanom vazduhu, naročito pri visokim temperaturama, i
povoljni odnos viskoziteta i temperature , što obezbeđuje kvalitetno i
stabilno podmazivanje u širem temperaturnom opsegu. Kod klipnih
kompresora se sintetička ulja menjaju na 8000 a kod vijčanih na 9000h.
Nivo ulja u uljnom rezervoaru se mora redovno kontrolisati. Rad
kompresora sa uljem ispod minimalnog nivoa se nipošto ne sme
dozvoliti. Prva zamena ulja se vrši nakon perioda razrađivanja. Prilikom
svake zamene ulja treba zameniti i filtere za ulje.
7. Regulacija kompresora
Svrha regulacije je smanjenje potrošnje energije i habanja na
minimum i obezbeđivanje maksimalne rapoloživosti kompresora.
Regulisanje se ostvaruje u zavisnosti od tipa kompresora, veličine i
područija primene, delovanjem na različite parametre kao što su :
- krajnji pritisak (pritisak u mreži)
- ulazni pritisak
- kapacitet kompresora (protok)
- snaga pogonskog motora
- sadržaj vlage u vazduhu nakon komprimovanja.
Regulacija krajnjeg pritiska kompresora ima najveći značaj među
svim sistemima regulisanja. Kod kompresorskih postrojenja postoje
sledeći pritisci:
- pritisak mreže pN - to je pritisak na izlazu kompresora iza potisnog
ventila, odnosno pritisak u cevnoj mreži;
Nikola Živaljević, 72/09-3 42
- ciljni (željeni) pritisak mreže pN, - to je minimalni pritisak koji mora
biti postignut u mreži;
- pritisak sistema ps - to je pritisak unutar vijčanog kompresora
ispred nepovratnog ventila minimalnog pritiska;
- pritisak uključenja pmin - je pritisak ispod kojeg se kompresor
uključuje i on treba da bude najmanje 0,5 bar iznad ciljnog pritiska
mreže;
- pritisak isključenja pmax - je pritisak iznad kojeg se kompresor
isključuje i on treba da je oko 20% viši od pritiska uključenja.
Radni status je trenutno radno stanje kompresora (režim rada).
Radni status je osnova regulisanja kompresora. Najčešći radni statusi
su:
- isključen (L0) – kompresor je isključen ali spreman za rad, ako se
ukaže potreba za komprimovanim vazduhom automatski se uključuje;
- prazan hod (L1) – kompresor je u pogonu bez opterećenja i ne
komprimuje vazduh, po potrebi se uključuje bez kašnjenja, rad u
praznom hodu smanjuje broj uključenja motora i habanje kompresora;
- parcijalno opterećenje – izlaz kompresora se podešava stvarno
potrebnoj količini komprimovanog vazduha, pa se potrošnja energije
postepeno smanjuje ukoliko izlaz opada, a mrežni pritisak ostaje
konstantan;
- puno opterećenje (L2) – kompresor postiže maksimalni učinak i
troši maksimalnu energiju.
Nikola Živaljević, 72/09-3 43
8. Prilozi
Na slici je prikazano kompresorsko postrojenje, gde je za kompresiju
korišćen višestepeni klipni kompresor i za pogon SUS motor.
Nikola Živaljević, 72/09-3 44
Kompresorska stanica za veliki industrijski pogon.
Kompresorska stanica za mali pogon.
Nikola Živaljević, 72/09-3 45
3D prikaz agregata vijčanog kompresora marke GEA Grassa tip SP1
Nikola Živaljević, 72/09-3 46
Šematski prikaz agregata Grassa SP1 sa detaljima
Nikola Živaljević, 72/09-3 47
9. Literatura:
1. Prof. dr. Milorad Rančić, Izvodi sa predavanja, VTŠSS u
Zrenjaninu, Zrenanjin, 2012;
2. Prof. dr. M. Bogner, dipl. inž. maš., O. Popović, dipl. maš. Inž.,
Kompresorska postrojenja, ETA Beograd, 2008;
3. Prof. dr. Miroslav Lambić, doc. dr. Milorad Marjanović, Klipne i
turbo mašine, VTŠ u Zrenjanjinu, Zrenjanin, 1998;
4. Prof. dr. Živoslav Adamović, mr. Marina Kutin, Hidraulika i
pneumatika, Institut GOŠA, Beograd, 2009;
5. Prof. dr. Dragiša M. Tolmač, Mašine i aparati, Univerzitet u Novom
Sadu, Tehnički fakultet Mihajlo Pupin, Zrenjanin, 2009;
6. Prof. dr. Vojin Gojković, Toplotne turbomašine 2, Univerzitet u
Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 2009;
7. Prof. dr. Sc. Dubravka Siminiati, Skripta Hidraulika i pneumatika I,
Tehnički fakultet u Rijeci, Rijeka, 2010;
8. Mr. Sc. Radoslav Korbar, Pneumatika i hidraulika, Veleučilište u
Karlovcu, Karlovac, 2007;
9. Dipl. Inž. Neven Maleš, Hidraulika i pneumatika, VTŠ u Bjelovaru,
Bjelovar, 2011.
Nikola Živaljević, 72/09-3 48
Napomena: Materijal koji je korišćen za izradu ovog seminarskog
rada dat je u elektronskom formatu, narezan na CD – u, koji se
nalazi na poleđini seminarskog rada. HVALA!!!