Поршневой воздушный компрессор.

Общие сведения. Компрессор предназначен для пополнения запасов сжатого воздуха, необходимого для пуска и реверсирования судовых дизелей, и других судовых нужд. По конструкции судовые компрессоры бывают поршневые и винтовые, одно-, двух- и многоступенчатые, а по типу привода — электроприводные и навешанные на дизель. Компрессоры пускового воздуха — обычно поршневого типа.
На судах промыслового и морского флотов эксплуатируют двухступенчатые компрессоры марки 20К1, ОКЗ, ЭКП 210/25, трёхступенчатые — марки ЛК2-150 и четырёхступенчатые — 1К.
Схема дифференциального двухступенчатого поршневого компрессора:

1 — корпус; 2 — цилиндровая втулка; 3 — дифференциальный поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — коленчатый вал; 6 — всасывающий клапан цилиндра низкого давления (НД); 7 — нагнетательный клапан ступени НД; 8 — всасывающий клапан цилиндра высокого давления (ВД); 9 — нагнетательный клапан ступени ВД; 10—охладитель воздуха; 11 — сепаратор охладителя; 12 — предохранительный клапан; 13 — клапан для слива воды и масла из сепаратора; 14—манометр.
Техническое обслуживание. Для смазки компрессора рекомендуется применять только специальные компрессорные масла. При продолжительной стоянке компрессора его необходимо запускать не реже одного раза в неделю на 2-3 минуты на холостом ходу.
При отсутствии указаний завода-изготовителя о сроках проведения технического обслуживания (ТО), его следует выполнять ежеквартально, через полгода и ежегодно.
Через три месяца эксплуатации необходимо проверить состояние:
- смазочных устройств и системы охлаждения;
- предохранительных клапанов;
- контрольно-измерительных приборов;
- крепления компрессора к фундаментной раме;
- состояние приводного электродвигателя и его пускового устройства.
Через 6 месяцев эксплуатации выполнить следующие работы:
- вскрытие и осмотр цилиндров;
- проверку зазоров между поршнем и цилиндровой втулкой;
- проверку зазоров в рамовых и шатунных подшипниках скольжения.
Через год эксплуатации:
- провести полную разборку компрессора;
- детали тщательно очистить, промыть и произвести дефектоскопию деталей компрессора;
- выбраковать детали, имеющие предельные износы;
- проверить состояние приводного электродвигателя и его пускового устройства;
- составить ведомость на ремонт;
- записать необходимые сведения в журнал технического состояния.
Если компрессор выводится из эксплуатации на ремонт в зимний период, необходимо спустить воду из блока, насоса и трубопроводов системы охлаждения и продуть их сжатым воздухом во избежание размораживания.
Дефектоскопия и ремонт. Техническое состояние компрессора без его разборки можно проконтролировать по уровню вибрации, ударных импульсов, по величине снижения производительности и по наличию воды в масле. Состояние клапанов можно определить по уровню температуры и давления воздуха за ступенями.
Состояние цилиндро-поршневой группы (зазоры в рамовых, шатунных подшипниках и в верхней головке шатуна (головной подшипник), между поршнем и втулкой, состояние поршневых колец) контролируется по уровню вибрации и снижению производительности компрессора.
Измерение уровня вибрации производится виброметром ВШВ-003, VTM-33, или аналогичными приборами.
Вибрация измеряется в вертикальной плоскости на крышках цилиндров и в горизонтальной плоскости на верхних кромках цилиндрового блока (середина цилиндра).
Уровень виброскорости (мм/с, среднеквадратичное значение), измеренный в горизонтальной плоскости на основной частоте вращения коленчатого вала компрессора Fо = n/60 Гц ( где n — частота вращения, мин-1), характеризует состояние зазоров в рамовых подшипниках; на частотах 2Fо и 4Fo — зазоры между поршнем и цилиндровой втулкой и состояние поршневых колец.
Уровень виброскорости, измеренный в вертикальной плоскости на частотах 2Fo и 4Fo, характеризует зазоры в шатунных подшипниках и верхней головки шатуна.
Относительное снижение производительности определяется по формуле:

где    Vн— номинальная производительность компрессора, м3/ч;

фактическая производительность компрессора, полученная при контроле, м3/ч,
где    V6 — объём воздухохранителя, м3;
Р1, Р2— давление воздуха в воздухохранителе соответственно в начале и конце контроля, МПа;
Тв — температура поверхности воздухохранителя, К;
r — время повышения давления в воздухохранителе от значения Р1 до Р2 , мин.
Относительное снижение производительности может быть определено по изменению времени наполнения воздухохранителя от одного фиксированного значения давления до другого, по сравнению с эталонной величиной при нормальном техническом состоянии компрессора.
Нормы снижения производительности:
1 — хорошее состояние, V меньше 25;
2 — удовлетворительное, 25 меньше или равно V меньше или равно 40;
3 — неудовлетворительное,V больше 40.
Нормы вибрации, соответствующие трём категориям технического состояния цилиндропоршневой группы, приведены на рисунке:

1 — хорошее состояние; 2 — удовлетворительное состояние; 3 — неудовлетворительное состояние.
Состояние всасывающих и нагнетательных клапанов компрессора контролируется по уровню ударных импульсов, температуре поверхности крышки клапана, поверхности воздушных и водяных патрубков, по давлению воздуха после 1-й ступени.
Измерение уровня ударных импульсов производится с помощью прибора ИСП-1. Щуп прибора устанавливается на крышке клапана.
Измерение температуры поверхности крышки клапана и поверхности воздушных патрубков производится с помощью контактных термометров типа ТТЦ-1.
Давление воздуха после 1-й ступени контролируют по штатным манометрам.
Техническое состояние охладителей определяют по величине снижения производительности и разности между температурой поверхности выходного воздушного патрубка цилиндра 1-й ступени и температурой поверхности водяного патрубка на входе в воздухоохладитель.
Состояние смазочного насоса контролируется по величине давления в смазочной системе.
Состояние уплотнительной прокладки головки блока компрессора определяется по наличию воды в масле. Контроль воды в масле производится с помощью прибора ИВМ-индикатор, разработанным ЦНИИМФом, или зарубежных средств типа «Toetik» или «Perotec». Предельное значение содержание воды в масле не должно превышать 0,2%.
В связи с тем, что ремонт поршней, поршневых колец, шатунов, коленчатых валов, подшипников, цилиндров и клапанов поршневых компрессоров ничем не отличаются от ремонта этих же деталей ДВС, то мы ознакомимся только с работами, характерными для компрессоров. К таким работам по ремонту компрессоров относят:
- регулировку высоты камеры сжатия;
- очистку змеевиков охладителей воздуха;
- регулировку предохранительных клапанов;
- гидравлические испытания воздушных баллонов.
Регулировка высоты камеры сжатия заключается в том, чтобы объём камеры сжатия приближался к наименьшей возможной величине, при которой не было бы ударов поршня о крышку цилиндра. Величина высоты камеры сжатия у поршневых компрессоров, в зависимости от их размеров, не превышает 0,2-0,4 мм в ступенях высокого давления и 0,5-1 мм — в ступенях низкого давления.
Регулировку высоты камеры сжатия в поршневых компрессорах производят путём изменения толщины прокладок в пределах 0,05-0,5 мм:
- между крышкой и цилиндровой втулкой;
- между шатуном и шатунным подшипником;
- между картером и цилиндровой втулкой.
Проверку высоты камеры сжатия в цилиндрах компрессоров производят и перед ремонтом.
Очистка змеевиков охладителей воздуха необходима, так как в процессе эксплуатации поршневого компрессора змеевики снаружи покрываются слоем накипи, а внутри змеевиков скапливается много нагара и масла. Поэтому, при капитальном ремонте компрессора каждый змеевик должен быть разобран, отожжён и испытан гидравлическим давлением, равным не менее полуторного и не более двойного рабочего давления в данной ступени компрессора.
Отжиг змеевиков включает следующие операции:
- к одному из концов змеевика подсоединяют воздушный шланг низкого давления (0,3-0,7 МПа) и продувают сжатым воздухом;
- затем змеевик нагревают до температуры 600-700 С в нагревательной печи, на горне или паяльными лампами. Нагретый змеевик быстро опускают в воду;
- после отжига змеевик вновь продувают сжатым воздухом и подвергают гидравлическому испытанию.