2.2 Динамические компрессоры

2.2.1. Общие сведения

Динамические компрессоры (называемые также «турбокомпрессоры») бывают осевой и радиальной конструкций. Компрессоры радиальной конструкции называют центробежными. Динамический компрессор работает с постоянным давлением в противоположность объемным компрессорам, работающим с постоянной производительностью. Производительность динамического компрессора подвержена внешним условиям, например, небольшое изменение давления на входе приводит к большому изменению производительности.

2.2.2. Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры характеризуются радиальным выходным потоком. Воздух подводится в центр вращающегося рабочего колеса-импеллера с радиальными лопатками и выбрасывается к периферии центробежными силами. Перед поступлением в центр следующего импеллера воздух проходит диффузор и спиральную камеру, где кинетическая энергия превращается в давление. Степень повышения давления на каждой ступени зависит от увеличения скорости воздуха после импеллера. Промежуточное охлаждение воздуха необходимо вследствии того, что его темпе- ратура на выходе из каждой ступени накладывает ограничение на эффекивность сжатия. Центробежный компрессор с числом ступеней вплоть до шести и давлением до 25 бар — не редкость. Импеллер может иметь либо открытую, либо закрытую конструкцию. Открытая конструкция характерна для воздушных компрессоров. Импеллер обычно изготовляется из специальной нержавеющей стали или из алюминия. Скорость вращения значительно выше, чем у других типов компрессоров, и обычно составляет 15 000 – 100 000 об/мин. Это значит, что вал компрессора вращается на подшипниках скольжения, а не качения. Подшипники качения используются в одноступенчатых компрессорах с низкой степенью повышения давления. Зачастую в многоступенчатых компрессорах для уравновешивания осевых нагрузок, вызванных разностями давлений, на каждый конец одного и того же вала устанавливается по импеллеру. В основном минимальная объемная производительность центробежного компрессора определяется потоком, протекающим через последнюю ступень. Практический предел в 160 л/с на выходе разделенной по горизонтали машины определен эмпирическим способом. Каждый центробежный компрессор должен иметь выполненное подходящим способом уплотнение для уменьшения утечки вдоль вала в тех местах, где он проходит через корпус компрессора. В наши дни используются многие виды уплотнений, самые совершенные из которых можно обнаружить в компрессорах с высокой скоростью вращения, предназначенных для высоких давлений. Наиболее распространены уплотнения четырех типов: лабиринтные, кольцевые (обычно графитные, которые работают без смазки, но используются также уплотняющие жидкости), механические и гидростатические.

2.2.3. Осевые компрессоры

В осевых компрессорах осевой поток воздуха или газа проходит вдоль вала компрессора через ряд вращающихся рабочих и неподвижных импеллеров. При этом скорость движения воздуха постепенно возрастает, в то время как неподвижные направляющие лопатки преобразуют кинетическую энергию в давление. Минимальная объемная производительность такого компрессора составляет примерно 15 м3 /с. В компрессоре обычно устанавливается балансирный барабан для уравновешивания осевой нагрузки. Осевые компрессоры вообще меньше, чем эквивалентные центробежные компрессоры, и обычно работают со скоростью большей на 25%. Они используются для получения большой объемной производительности при относительно небольшом давлении. За исключением газотурбинных установок, степень повышения давления редко превышает 6. Обычная производительность таких компрессоров составляет 65 м3 /с, а эффективное давление может достигать 14 бар (изб).