5. Судовые компрессоры.

Компрессоры являются нагнетателями, обеспечивающими различные судовые нужды сжатым воздухом или газом. Они осуществляют аккумулирование энергии в форме сжатого воздуха или газа.

По принципу действия компрессоры можно разделить на три типа: центробежные, поршневые и осевые. Механизмы центробежного и осевого типа используются в тех случаях, когда необходимо создать большую подачу при небольших давлениях. Механизмы поршневых насосов позволяют осуществить сжатие газов до больших давлений, они и получили на судах наибольшее распространение.

По конструкции механической части поршневые компрессоры бывают:

- с вертикальным или горизонтальным расположением вала;

- простого и двойного действия,

- одно- , двух- и многоступенчатые, когда газ последовательно поступает из первой ступени во вторую и т.д., что используется для поднятия давления.

Принцип работы компрессора.

Процесс сжатия воздуха или газа в цилиндре компрессора изображается индикаторной диаграммой, которая показывает как изменяется давление в цилиндре в зависимости от движения поршня.

Различают теоретические и действительные диаграммы. Теоретически при движении поршня от верхней мертвой точки газ поступает в цилиндр при давлении р₁, что характеризуется прямой р₁-2. При движении в обратном направлении закрывается приемный клапан и начинается сжатие: без отвода тепла – адиабатический процесс (кривая III); с интенсивным охлаждением, теоретически при постоянной температуре,– изотермический процесс (кривая I); при частичном охлаждении – политропический процесс (кривая II).

При достижении давления р₂ открывается нагнетательный клапан и воздух переходит в ресивер, служащий аккумулятором воздуха (прямая 3-р₂).

Площадь диаграммы представляет собой теоретическую работу сжатия воздуха в течение цикла:

Действительная диаграмма значительно отличается от теоретической. При нахождении поршня в верхней мертвой точке остается вредное пространство объемом V₀ с давлением воздуха р₂. Поэтому на участке 4-1 при перемещении поршня происходит расширение воздуха до давления р_1. В точке 1' открывается всасывающий клапан и до точки 2 происходит всасывание при давлении несколько меньшем р₁ из-за сопротивления клапана. При сжатии давление изменяется по кривой II. Выталкивание сжатого воздуха происходит при давлении, несколько большем р₂ , что обусловлено сопротивлением движению воздуха через нагнетательный клапан. Площадь действительной индикаторной диаграммы (заштрихована) будет меньше теоретической. Она характеризует работу Аи, совершаемую компрессором за цикл.

Среднее давление за цикл может быть определено по выражению:

где V_P=V₂-V₁ – объем воздуха, всасываемого за цикл при давлении р₁.

Средняя подача компрессора определяется аналогично поршневым насосам по выражению:

Средняя за цикл мощность одноступенчатого компрессора определится выражением:

Для m-ступенчатого компрессора индикаторная диаграмма оказывается составленной из m частей, соответствующих всем ступеням. Мощность компрессора в этом случае определяется по тому же выражению, однако значения р_и и А_и берутся по результирующей индикаторной диаграмме.

Для отвода тепла работающего компрессора необходимо большое количество охлаждающей жидкости, которая поступает от магистрального или собственного насоса.

Для привода компрессоров используются ДПТ со смешанным возбуждением или асинхронные двигатели с повышенным моментом, что обуславливается тяжелыми условиями пуска благодаря наличию противодавления в системе и маховика на валу, используемого для уменьшения колебания тока, возникающего от пульсирующей нагрузки.