Эти электрокомпрессоры (ЭКП) широко распространены на морских судах: вертикальные, двухступенчатые, двойного действия с приводом от электродвигателя. В таблице 9.7 приведены их технические характеристики.
Технические характеристики компрессоров
На рис. 13.8 показан чертеж компрессора. Позиции означают следующие детали и узлы: 1 - нагнетательный клапан второй ступени, 2 - блок цилиндра, 3 - поршень, 4 — крышка цилиндра, 5 - входной воздушный фильтр, 6 - капельная масленка для смазки цилиндра первой ступени, 7 - всасывающий клапан первой ступени, 8 - нагнетательный клапан первой ступени, 9 - воздухоохладитель, 10 - всасывающий клапан второй ступени, 11 - масляный фильтр, 12 - масляный насос.
На рис. 13.9 показан этот же компрессор (разрез «А-А»).
Рис. 13.9. Компрессор фирмы «Бурмейстер и Вайн» (разрез А-А): 1 - головной подшипник; 2 - шатун; 3 - коленвал.
Принцип действия компрессора аналогичен рассмотренным выше компрессорам. Он кратко заключается в следующем. При ходе поршня 3 вниз воздух поступает через входной фильтр 5 (рис. 13.8) и всасывающий клапан 7 в первую ступень компрессора. Далее при ходе поршня вверх воздух сжимается и подается через нагнетательный клапан 8 первой ступени в холодильник 9. Охлажденный воздух поступает через всасывающий клапан 10 в цилиндр второй ступени. При очередном ходе поршня 3 вниз воздух сжимается до конечного давления и подается через нагнетательный клапан 1 в холодильник второй ступени. При этом же ходе вниз происходит процесс всасывания в первую ступень. Охлажденный воздух из холодильника второй ступени подается в воздушные баллоны.
Конструкция компрессоров отличается простотой и удобством в эксплуатации. Отметим некоторые особенности.
Система циркуляционной смазки выполнена по типу «мокрый картер», т. е. основное количество циркуляционного масла находится в картере. На днище картера и в его крышке выполнена развитая система маслопроводов, в которых аккумулируется большое количество масла под давлением. Это положительно влияет на смазку подшипников при остановке компрессора, но отрицательно сказывается в период его пуска.
Все клапаны - кольцевого типа, одинаковых размеров, только ход пластины клапанов первой ступени составляет 1,5 мм, а второй ступени - 1,0 мм. Существенная особенность конструкции - наличие цилиндрической пружины из проволоки прямоугольного профиля. Это повышает надежность и моторесурс. Унификации деталей клапанов - высокая.
Холодильник первой ступени - трубчатый, Трубные решетки крепятся стяжными болтами. Воздушное пространство холодильника разделено на камеры турбулизирующими и направляющими пластинами, улучшающими теплоотдачу.
Холодильник второй ступени - змеевикового типа, что при больших давлениях воздуха обеспечивает большую надежность уплотнений и интенсивность теплообмена.
На рис. 13.10 показан поршень. Позиции соответствуют следующим деталям: 1 - кольца маслосъемные, 2 - кольца поршневые, 3 - поршневой палец, 4 - втулка, 5 - кольца поршневые, 6 - поршень, 7 - крышка цилиндра, 8 - цилиндр, 9 - винт.
На этом же рисунке приведены обозначения основных соединений: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, И, К, Л, а в таблице 13.8 указаны нормы зазоров и натягов между деталями этих соединений. Здесь обозначено: КР - капитальный ремонт; ТР - текущий ремонт. Такая информация является примерной, но может оказаться очень полезной в процессе эксплуатации.
Нормы зазоров, мм
Компрессоры типа WP-2355D (фирма «Вильгельм Поппе»)
На рис. 13.11 показан продольный разрез компрессора. Позиции обозначают следующие детали и узлы: 1 - пробка для спуска масла, 2 - картер, 3 - крышка картера, 4 - лубрикатор, 5 - коленвал, 6 - шатун, 7 - поршневой палец, 8 - блок цилиндра, 9 - поршень, 10 - комбинированный (всасывающий и нагнетательный) клапан первой ступени, 11 - отжимное устройство всасывающего клапана, 12- воздушный фильтр, 13 - шибер регулирования производительности, 14 - уплотнение вала.
На рис. 13.12 приведен поперечный разрез компрессора. Позиции обозначают: 1 - противовес, 2 - мотылевый подшипник, 3 - нагнетательный клапан второй ступени, 4 - холодильник второй ступени, 5 - предохранительный клапан, 6 - холодильник первой ступени, 7 - всасывающий клапан, 8 - крышка картера, 9 - щуп уровня масла.
Этот компрессор - вертикальный, одноцилиндровый, двухступенчатый с водяным охлаждением. Его характеристики указаны в таблице 13.9.
Принцип действия компрессора кратко заключается в следующем. При ходе поршня вниз воздух поступает через входной фильтр - глушитель 12 (рис. 13.11) и комбинированный (всасывающий + нагнетательный) клапан 10 в первую ступень компрессора. Далее при ходе поршня вверх воздух сжимается до промежуточного давления (0,6 МПа) и подается через тот же комбинированный клапан 10 в охладитель 6 (рис. 13.12) первой ступени. Охлажденный воздух подается через всасывающий клапан 7 в цилиндр второй ступени. При следующем ходе поршня вниз воздух сжимается до конечного давления (3,5 МПа) и подается через нагнетательный клапан 3 второй ступени в охладитель 4 второй ступени, откуда он поступает в воздушные баллоны. При этом же ходе поршня вниз происходит процесс всасывания в первую ступень. Конструктивно полость первой ступени находится над поршнем, а вторая ступень представляет кольцевое пространство между поршнем и цилиндром.
Технические характеристики компрессора WP-2355D
Особенность компрессора данного типа - наличие приспособления 11 для разгрузки (холостой ход) при пуске и прогреве компрессора, которое отжимает пластину всасывающего клапана 10 ступени I. Конструкция этого приспособления проста: рычаг с эксцентриком при установке в вертикальное положение перемещает вниз шток 11, соединенный с нажимным стаканом, и открывает всасывающий клапан ступени I. Установка рычага в горизонтальное положение освобождает шток, который вместе с нажимным стаканом перемещается вверх под действием пружины, размещенной в стакане.
Кроме того, компрессор снабжен приспособлением для регулирования производительности методом дросселирования на всасывании. Для этого глушитель оборудован дроссельной задвижкой 13. Количество всасываемого воздуха, а следовательно, производительность компрессора, можно регулировать поворотом рычага, который имеет указатель, шкалу и фиксатор положения. Приспособление для регулирования производительности существенно упрощает работу обслуживающего персонала в период длительного маневрирования судна, так как позволяет избежать частых пусков компрессора.
Техническое обслуживание компрессоров
В процессе эксплуатации возникают различные неисправности, которые необходимо устранять. Приведем основные неисправности и способы их устранения (табл. 13.10). Заметим, что большинство неисправностей имеет общий характер для разных типов компрессоров, но указанные дефекты относятся к компрессорам фирмы «Бурмейстер и Вайн».
Основные неисправности компрессоров
Опыт эксплуатации поршневых компрессоров
На мировом флоте широкое распространение получили компрессоры разных фирм: B&W (Дания), Reavel (Англия) и другие. Оценим опыт их эксплуатации.
Компрессоры Reavel были установлены на двух из шести судов ЧМП датской постройки, а также устанавливались на всех судах отечественной постройки, поставляемых на экспорт. Имея 12-ти летний опыт их эксплуатации, считаем их более надежными по сравнению с другими компрессорами.
Компрессоры B&W устанавливались на всех судах отечественной постройки. Сначала фирменные на судах типа «Полтава» (Бежица), затем построенные по лицензии.
Компрессоры ЭКП 210/25 обычно устанавливают на судах по 2 и 3 штуки 3-х и 4-х цилиндрового исполнения и один одноцилиндровый, как аварийный. В настоящее время еще много бывших судов ЧМП работают в различных компаниях за рубежом.
Названные компрессоры обладают рядом существенных недостатков. Назовем их.
Смазка цилиндров осуществляется капельными масленками, которые должны регулироваться на подачу 1÷2 капли в минуту. Это сложно выполнять, т. к. компрессоры расположены далеко от поста управления ГД. Вследствие этого они работают фактически «безнадзорно», в основном на маневрах. Подача масла зависит от изменения его температуры в масленках, а также от вибрации. Зачастую маслоподача завышена, поэтому происходит интенсивное нагарообразование на клапанах. Это вызывает неплотность клапанов, перегрев всасывающих трубок 2¬й ступени, перегрев крышек цилиндров, потерю производительности. Возникает даже дым на крышках цилиндров, поэтому приходится компрессор срочно останавливать и заменять комплект клапанов.
Производительность ЭКП зависит от плотности заглушек в бобышках поршневого пальца, а также от плотности посадки самого пальца в этих бобышках. Заглушки часто приотдаются и сжатый воздух из цилиндра 2-й ступени через поршень попадает в картер, что можно определить по выходу паров масла из вестовой трубы. Такой же эффект возникает при выработке или поломке поршневых колец. Нередко были случаи, когда заглушки, приотдаваясь, сначала задирали цилиндр 2-й ступени, а затем полностью отдавались и попадали в цилиндр, вредное пространство которого равно примерно 2 мм. В этом случае на поршне образуется вмятина, а в блоке цилиндров - дыра в зарубашечное пространство. Забортная вода заполняет компрессор. Блок цилиндра подлежит замене, мотылевые болты - требуют дефектоскопии и возможно замены. Такой аварийный случай сопровождается мощным стуком.
Компрессоры охлаждаются забортной водой. При этом часто забивается шламом отверстие перехода охлаждающей воды из цилиндра в крышки. Это можно проверить ощупыванием выходных трубок от крышек цилиндров, они перегреваются. Требуется разборка, очистка, промывка.
-Нажимные болты проставок, прижимающих корпуса клапанов к посадочным местам в крышках цилиндров, могут приотдаваться. Это определяется прощупыванием головок болтов при подносе ветоши к сеткам всасывающих клапанов 1-й ступени. Если ветошь притягивается, это указывает на плотность и целостность пластин клапана и то, что он прижат к гнезду. В противном случае возможно образование трещин в нижнеи половине корпуса клапана 1-и ступени, вследствие чего он разрушается и попадает в цилиндр. При этом раздается сильный стук и разрушение компрессора.
При техническом использовании и обслуживании этих компрессоров следует выполнять следующие основные операции.
После запуска компрессора необходимо:
- Убедиться, что давление масла нормальное, если его нет - остановить компрессор, открыть крышку масляного фильтра и залить маслом.
- Прощупать прижимные болты корпусов клапанов в крышках.
- Проверить работу всасывающих клапанов, приложив к ним чистую ветошь.
- Прощупывать трубки отходящей воды от крышек цилиндров и трубки всасывания клапанов 2-й ступени.
- Всегда иметь не менее одного полного запасного комплекта клапанов (с нормальной высотой подъема пластин).
- При работе компрессоров (на маневрах) изыскивать возможность постоянного наблюдения за ними, что проблематично в связи с сокращенным экипажем и расположением компрессоров далеко от ПУ ГД на другой платформе или на противоположном борту. На автоматизированных судах контролировать работу компрессоров можно только по сигнализаторам.
- Использовать только рекомендованные компрессорные масла.
Приведем некоторые аварийные случаи с поршневыми компрессорами разных фирм.
В 3-х ступенчатом компрессоре с дифференциальным поршнем (2-х стороннего действия) все три трубчатых охладителя воздуха вставлены в общий чугунный корпус. Нагнетательные клапаны 2-й ступени и всасывающий 3-й ступени оказались неплотными. Труба между ними нагрелась до вишневого цвета. Произошел взрыв паров масла, т. к. цилиндры компрессора смазывались лубрикатором. При этом разорвало несколько трубок холодильника и вырвало стенку 1,0 х 1,5 м в общем корпусе холодильника. Разрыв предохранительной резиновой мембраны не предотвратил аварию.
На судне с СОД и ВРШ установлены два одноцилиндровых ЭКП 2-х стороннего действия «Хамворти» (Р = 3,5 МПа). Смазка цилиндров 1-ой и 2-ой ступеней барботажная. Производительность компрессоров 40 м3. Компрессоры работали в автоматическом режиме (судно А2). Производительность одного компрессора часто уменьшалась, поэтому включался второй компрессор. Для предотвращения этого недостатка в течение гарантийного срока (12 месяцев) неоднократно меняли выработанные компрессионные кольца и один раз даже блоки цилиндров. В гарантийном ремонте (во Франции) вновь полностью заменили блоки цилиндров, поршни и кольца новыми. Однако, в рейсе недостатки начали повторяться снова. Было решено, что причиной является недостаточная смазка цилиндров, поэтому стали 2 раза в течение суток снимать один клапан на крышке цилиндра и дополнительно заливать по 100-150 см3 масла. Радикального результата опять не получили. После этого сняли по одному из 2-х маслосъемных колец. ЭКП стали работать значительно лучше.
Во время работы ЭКП 2-х стороннего действия возникли сильные стуки. При вскрытии в картере обнаружили много воды. Сняли крышку, подняли поршень: заглушка в бобышке под поршневой палец отсутствует, произошел задир цилиндра 2-й ступени. На днище цилиндра 2-й ступени образовалась сквозная дыра в зарубашечное пространство, диаметр которой соответствует заглушке. Вынуждены были заменить поршень и блок цилиндра.
Такой случай можно предупредить только регулярным осмотром заглушек при ревизии клапанов 2-ой ступени. Следует иметь в виду, что до выпадения заглушки в цилиндр 2-й ступени возникает задир цилиндра приотдавшейся заглушкой, поэтому происходит прорыв воздуха из цилиндра в картер и из вестовой трубы картера значительно усиливается выход паров масла.
На ЭКП «Сперре» вместо заглушек установлены с двух сторон поршневого пальца кольцевые стопора «Зегера». На ЭКП малой производительности (20 м3/ час - один цилиндр) эти стопора ставят через пролеты клапанов 2-й ступени. Они малого диаметра и специальные щипцы не проходят, поэтому недостаточно квалифицированный персонал иногда устанавливает кольца неправильно, в результате чего они выпадают в цилиндр 2-й ступени, а палец задирает цилиндр. При этом из вестовой трубы картера резко усиливается выброс паров масла.
В ЭКП «Бурмейстер и Вайн» с двухсторонним поршнем пластинчатые клапаны (в сборе после ремонта) устанавливают в пролет корпусом на гнездо. Затем сверху клапана устанавливают прижимную скобу. Пролет закрывают квадратной крышкой и прижимают гайками на 4-х шпильках. По центру крышки заворачивается болт с контргайкой, он зажимает скобу клапана. Если прижимной болт в работе приотдается, то чугунный корпус клапана начинает стучать по гнезду в крышке цилиндра. Затем он раскалывается и крупные осколки падают в цилиндр 1-й ступени. Раздаются сильные стуки. После остановки и осмотра ЭКП обнаружили, что один из 4-х цилиндров стал выше остальных примерно на 80 мм. Лапы блока цилиндра, через которые проходят с двух сторон стяжные связи, оборваны. Шатун оборвался, выбил кусок картера, согнул масляный коллектор, деформировал блок цилиндра и коллекторы, а также повредил водяные и воздушные трубы. Для восстановления ЭКП пришлось заменить: блок цилиндра, поршень, шатун с мотылевым подшипником, а также изготовили и заменили стяжные связи цилиндров, а также крышку цилиндра. Сваркой и Девконом «А» произвели ремонт картера. Произвели рихтовку труб. ЭКП был восстановлен.
Предупредить такую аварию можно периодическим ощупыванием прижимных болтов на крышках клапанов. При появлении ударов ЭКП надо остановить, осмотреть клапаны и при необходимости переустановить их заново.
При работе ЭКП раздавался равномерный металлический стук. Остановили компрессор и осмотрели клапаны на крышке, замерили вредные пространства, произвели осмотр деталей движения - неисправностей не обнаружили. При проворачивании ЭКП рычагом - заеданий не было. Причиной оказалось ослабление посадки маховика на шпонке вала. После замены шпонки ЭКП стал работать нормально.
