seminarski rad-mehatronika

48
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

Upload: mlava-rajac

Post on 13-Jan-2016

1.037 views

Category:

Documents


39 download

DESCRIPTION

kompresori i kompresorska postrojenja

TRANSCRIPT

Page 1: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 2: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 3: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 4: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 5: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 6: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 7: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 8: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 9: Seminarski Rad-Mehatronika

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):

Page 10: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 11: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 12: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 13: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 14: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 15: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 16: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 17: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 18: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 19: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 20: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 21: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 22: Seminarski Rad-Mehatronika

Nikola Živaljević, 72/09-3 22

Slika 13. Klipni kompresori sa više stepena kompresije

5.1.2. Membranski kompresori

Slika 14. Membranski kompresor

Page 23: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 24: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 25: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 26: Seminarski Rad-Mehatronika

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:

Page 27: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 28: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 29: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 30: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 31: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 32: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 33: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 34: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 35: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 36: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 37: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 38: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 39: Seminarski Rad-Mehatronika

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

Page 40: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 41: Seminarski Rad-Mehatronika

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;

Page 42: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 43: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 44: Seminarski Rad-Mehatronika

Nikola Živaljević, 72/09-3 44

Kompresorska stanica za veliki industrijski pogon.

Kompresorska stanica za mali pogon.

Page 45: Seminarski Rad-Mehatronika

Nikola Živaljević, 72/09-3 45

3D prikaz agregata vijčanog kompresora marke GEA Grassa tip SP1

Page 46: Seminarski Rad-Mehatronika

Nikola Živaljević, 72/09-3 46

Šematski prikaz agregata Grassa SP1 sa detaljima

Page 47: Seminarski Rad-Mehatronika

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.

Page 48: Seminarski Rad-Mehatronika

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!!!