4 Электрооборудование компрессоров и вентиляторов.

4.1 Назначение и устройство компрессоров и вентиляторов.

Компрессоры и вентиляторы относятся к группе механизмов, получивших широкое распространение на промышленных предприятиях и в сельском хозяйстве. Компрессоры применяют для получения сжатого воздуха или другого газа давлением свыше 4 · 10⁵ Па (4 кгс/см²) с целью использования его энергии в приводах пневматических молотов и прессов, в пневматическом инструменте, в устройствах пневмоавтоматики и т. д. Вентиляторы предназначены для вентиляции производственных и бытовых помещений, отсасывания газов (дымососы на ТЭЦ), подачи воздуха или газа в камеры электропечей, в котельных и других установках. Вентиляторы создают перепад давления (0,01 – 0,1) Па. По принципу действия компрессоры делятся на центробежные и поршневые. Центробежные компрессоры по конструкции подразделяются на турбинные и ротационные. Турбокомпрессоры применяются в установках большой производительности. В турбинном компрессоре (рис.4.1, а) ротор 1 с лопастями при вращении захватывает газ из впускного трубопровода 2 и выбрасывает его в выпускной трубопровод 3. Увеличение давления происходит за счёт повышения скорости движения частиц газа и его сжатия между лопастями и корпусом компрессора. Воздух с большой скоростью выбрасывается в каналы направляющего аппарата. В последних за счёт постепенного увеличения их сечения скорость воздуха уменьшается, что приводит к дальнейшему увеличению давления. В турбокомпрессорах применяют многоступенчатое сжатие, когда воздух с одного колеса передаётся на другое колесо через соответствующие направляющие аппараты. Турбокомпрессоры по сравнению с поршневыми компрессорами имеют следующие преимущества: меньший вес и габариты; отсутствие кривошипно-шатунного механизма, что обеспечивает равномерную подачу воздуха, не загрязнённого смазочными маслами; возможность непосредственного соединения с приводным двигателем; большую производительность.

Р ис. 4.1 Схемы компрессоров: центробежного (турбинного), (а), ротационного(б) и поршневого (в) типов. Графики зависимости мощности на валу механизмов центробежного типа от скорости (г) и поршневого типа от угла поворота кривошипа (д).

Учитывая, что турбокомпрессоры изготавливаются большой производительности, переход от поршневых компрессоров на турбокомпрессоры рекомендуется при общей производительности компрессорной не ниже 200

В ротационном компрессоре (рис 4.1, б) увеличение давления осуществляется путём сжатия газа в камерах, образуемых с помощью пластин 1, которые перемещаются под действием центробежных сил в направляющих ротора 2 при его вращении и прижимаются к стенкам камеры. Ротор установлен эксцентрично в цилиндрическом корпусе так, что между поверхностями цилиндра и ротора образуется серповидное рабочее пространство. Засасываемый из атмосферы воздух поочерёдно попадает в указанные камеры, сжимаясь в них при перемещении камер из положения 2 в положение 3, и нагнетается в трубопровод. Впускной вентиль 6 и выпускной вентиль 3 во время работы компрессора открыты. Для обеспечения работы компрессора при отсутствии потребления сжатого газа служит обходной трубопровод (байпас) 4 с вентилем 5.

Ротационные компрессоры могут соединяться непосредственно с электродвигателем и поэтому по сравнению с поршневыми компрессорами занимают меньшую площадь, а также обеспечивают более равномерную нагрузку электродвигателя и равномерную подачу воздуха потребителям из-за отсутствия кривошипно-шатунного механизма.

Ротационные компрессоры по сравнению с поршневыми обладают существенными недостатками, а именно сложностью изготовления, более низким к.п.д. повышенным расходом смазочных материалов. Учитывая это, ротационные компрессоры применяются в промышленности сравнительно редко.

Статическая мощность Р₂ на валу центробежных компрессоров и вентиляторов изменяется пропорционально третьей степени угловой скорости ω (рис.4.1, г), если отсутствует противодавление. Такие компрессоры применяются для получения давлений до 6 - 10⁵ Па (турбинные) и до 15 · 10⁵ Па (ротационные).

Вентиляторы по конструкции делятся на центробежные и осевые. Они выпускаются в нескольких исполнениях в зависимости от направления выхода воздуха, (вверх, вниз, горизонтально и т. д.) и направления вращения. Рабочее колесо 1 центробежного вентилятора (рис.4.1, а) вращается в кожухе 2. Воздух засасывается через боковое отверстие 4 кожуха и выбрасывается через выходной раструб 3. Осевой вентилятор (рис.4.1, б) имеет рабочее колесо с несколькими лопатками 1 или лопастями сходными по форме с лопатками воздушного или гребного винта.

Колесо вращается электродвигателем 2, укреплённым внутри корпуса 3, и создаётся тяга (поток) воздуха через раструб вентилятора. Наибольшее распространение в промышленности получили центробежные вентиляторы. Они имеют одинаковую с центробежными компрессорами зависимость статической мощности на валу от скорости , называемую вентиляторной характеристикой.

Р ис. 4.2. Схемы вентиляторов. а -центробежного типа, б- осевого типа.