Влияние компоновки системы газораспределения на герметичность тихоходных длинноходовых поршневых компрессорных ступеней низкого, среднего и высокого давления

Рассмотрены рабочие процессы и интегральные характеристики воздушных тихоходных длинноходовых поршневых компрессорных ступеней при атмосферном давлении всасывания, а также при низких, средних и высоких давлениях нагнетания. Объектами сравнения являлись ступень с самодействующими клапанами типовой компоновки и ступень с клапаном всасывания, размещенным на стенке цилиндра на значительном удалении от его крышки. В качестве интегральных показателей выступали индикаторный изотермический коэффициент полезного действия, коэффициент подачи и температура нагнетания. Рассмотрены такие независимые параметры, как состояние газа на всасывании, давление нагнетания, основные размеры и параметры ступени, расстояние от клапана всасывания до верхней мертвой точки, диаметры седла клапанов всасывания и нагнетания. Выполнен сравнительный анализ эффективности рабочего процесса воздушной тихоходной длинноходовой поршневой компрессорной ступени при различном расположении клапанов всасывания в рабочей камере. Уточнена методика расчета рабочего процесса такой ступени в части определения утечек рабочего тела через клапан всасывания с учетом особенностей ее конструктивного исполнения. Исследована взаимосвязь интенсивности массового потока газа через неплотности рабочей камеры ступени с конструктивными особенностями системы газораспределения в части компоновки клапанов всасывания в рабочей камере, диаметра их седла и применяемых конструкционных материалов. Результаты теоретического анализа отражают характер зависимости интегральных характеристик ступени от схемы размещения клапанов всасывания в рабочей камере при низких, средних и высоких давлениях нагнетания.
EDN: KWIWNV, https://elibrary/kwiwnv

Литература

[1] Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Ленинград, Машиностроение, 1969. 743 с.

[2] Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Т. 1. Теория и расчет. Москва, КолосС, 2006. 456 с.

[3] Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Т. 2. Основы проектирования. Конструкции. Москва, КолосС, 2008. 720 с.

[4] Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины. Москва, Энергоатомиздат, 1989. 286 с.

[5] Прилуцкий И.К., Прилуцкий А.И. Расчет и проектирование поршневых компрессоров и детандеров. Санкт-Петербург, СПбГАХПТ, 1995. 193 с.

[6] Юша В.Л., Бусаров С.С., Недовенчаный А.В. и др. Теоретическая оценка возможности замены многоступенчатых малорасходных поршневых компрессоров на одноступенчатые. Омский научный вестник, 2015, № 3(143), с. 66–69.

[7] Бусаров С.С., Юша В.Л. Перспективы создания малорасходных компрессорных агрегатов среднего и высокого давления на базе унифицированных тихоходных длинноходовых ступеней. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2018, т. 24, № 4, с. 80–89, doi: https://doi.org/10.18721/JEST.24408

[8] Юша В.Л., Бусаров С.С., Недовенчаный А.В. и др. Анализ влияния закона регулирования линейного гидропривода на энергетические и динамические характеристики одноступенчатого компрессорного агрегата. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 11, с. 26–35, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2019-11-26-35

[9] Busarov S.S., Nedovenchanyi A.V., Yusha V.L. et al. Analysis of thermal state of intensely cooled long-stroke low-speed piston compressor stage. Chem. Petrol. Eng., 2017, vol. 52, no. 9–10, pp. 597–601, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-017-0239-4

[10] Busarov S.S., Nedovenchanyi A.V., Yusha V.L. Experimental evaluation of the efficiency of long-stroke, low-speed reciprocating compressor stages in compression of different gases. Chem. Petrol. Eng., 2018, vol. 54, no. 4, pp. 593–597, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-017-0239-4

[11] Busarov S.S., Yusha V.L. Implementation features of multistage compression in air compressor units based on low-speed long-stroke stages. Chem. Petrol. Eng., 2021, vol. 57, no. 3, pp. 576–582, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-021-00978-x

[12] Громов А.Ю. Разработка поршневых ступеней с линейным приводом для малорасходных компрессорных агрегатов и исследование их рабочих процессов. Дисс. … канд. тех. наук. Омск, ОмГТУ, 2017. 213 с.

[13] Недовенчаный А.В. Повышение энергетической и динамической эффективности малорасходного одноступенчатого компрессорного агрегата с линейным гидроприводом. Дисс. … кан. тех. наук. Омск, ОмГТУ, 2020. 232 с.

[14] Бусаров С.С. Создание и совершенствование несмазываемых поршневых компрессоров среднего и высокого давления на базе малорасходных тихоходных длинноходовых ступеней. Дисс. … док. тех. наук. Омск, ОмГТУ, 2023. 32 с.

[15] Busarov S.S., Vasiliev V.K., Busarov I.S. et al. Theoretical evaluation of the efficiency of gas single-stage reciprocating compressor medium pressure units. AIP Conf. Proc., 2017, vol. 1876 no. 1, art. 020037, doi: https://doi.org/10.1063/1.4998857

[16] Busarov S.S., Yusha V.L., Filkin N.Yu. et al. Implementing the principles of operating processes schematization and of performance loss distribution when designing long-stroke reciprocating compressor stages. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1180, art. 012016, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1180/1/012016

[17] Юша В.Л. Научно-технологические предпосылки совершенствования и промышленного освоения малорасходных компрессорных агрегатов на базе длинноходовых поршневых ступеней. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2022, т. 6, № 3, с. 24–39, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39

[18] Бусаров С.С., Кобыльский Р.Э., Синицын Н.Г. Теоретическая оценка возможности уменьшения массовых утечек рабочей среды из камеры поршневого компрессора. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2022, № 2, с. 101–111, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2022-2-101-111

[19] Бусаров С.С., Юша В.Л., Кобыльский Р.Э. Экспериментальная оценка эффективности манжетного уплотнения цилиндропоршневой группы длинноходовой компрессорной ступени. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2020, т. 4, № 3, с. 20–27, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2020-4-3-20-27

[20] Бусаров И.С., Бусаров С.С., Юша В.Л. Влияние деформации проточной части эластомерных элементов самодействующих клапанов на характеристики тихоходных длинноходовых компрессорных ступеней. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2021, т. 5, № 4, с. 33–38, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2021-5-4-33-38

[21] Busarov S.S., Yusha V.L., Kobilsskiy R. et al. Comparative evaluation of methods for calculating the dynamics of self-acting valves in reciprocating compressor units. Chem. Petrol. Eng., 2020, vol. 56, no. 7–8, pp. 664–672, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-020-00824-6

[22] Бусаров С.С., Юша В.Л., Бусаров И.С. и др. Оценка негерметичности самодействующих клапанов с эластомерными конструктивными элементами и ее влияния на рабочий процесс тихоходных поршневых компрессорных ступеней. Компрессорная техника и пневматика, 2018, № 3, с. 9–13.

[23] Бусаров С.С., Бусаров И.С., Титов Д.С. Исследования влияния неплотностей рабочей камеры на рабочий процесс сверхтихоходных длинноходовых поршневых компрессорных и насосных агрегатов. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2019, № 6, с. 25–27.

[24] Бусаров С.С. Повышение эффективности компрессорного оборудования дорожно-строительных машин. Дисс. … канд. тех. наук. Омск, ОмГТУ, 2008. 123 с.