С каждым годом возрастает ценность чистых технологических процессов во всех сферах деятельности. Мембранный компрессор обеспечивает герметичность и высокий уровень сжатия газообразной рабочей среды. Устройство повышает безопасность производства, уменьшает расходы и себестоимость продукции.
За 14 лет работы организация “НПО “ГКМП” накопила огромный опыт проектирования и изготовления промышленного оборудования. Выполнено 1300 проектов. В штате 750 специалистов, производственные цеха занимают 73000 м2. Узнайте от профессионалов все о применении, устройстве и работе мембранных компрессоров.
Компрессор мембранный (КМ) — промышленное оборудование для эффективного сжатия газообразной среды и обеспечения чистоты процесса. Слово «мембранный» (М) указывает на основную часть механизма — мембрану (второе название изделия — диафрагма). Компрессор (К) — оборудование для компрессии (сжатия).
Гибкая деталь физически отделяет рабочую камеру от подвижных частей механизма: привода, коленвала, штока. В режиме сжатия диафрагма изгибается и повышает давление газа. После наполнения камеры газ открывает выпускной клапан. Давление в рабочем пространстве падает. Цикл сжатия и разрежения повторяется с частотой 250-720 об./мин.
Мембранные компрессоры уникальны. Среди остальных видов нагнетательного оборудования КМ отличаются высокой эффективностью, герметичностью и чистотой процесса. У некоторых моделей давление на впускном клапане — 1 атм., выпускном устройстве — 60,000 psig (1 psi = 0,06805 атм).
Эффективность работы прибора легко оценить при сравнении оборудования. Одинаковый результат достигается с помощью традиционного 3-5 ступенчатого устройства и одно- или двухступенчатого мембранного компрессора. Выгода владельца КМ состоит в ускорении рабочего цикла и снижении себестоимости продукции. Устройство работает эффективнее при низких и средних скоростях газового потока.
Конструкция агрегата обеспечивает полностью герметичную компрессию. К стальной диафрагме примыкают уплотнители, препятствующие проникновению в рабочую камеру различных загрязнений: пыли, смазки цилиндров, гидравлического масла поршневых колец.
Применение компрессора мембранного
КМ — технологическое оборудование универсального назначения. Устройство используют во всех сферах деятельности, где требуется эффективность сжатия и чистота газовой среды. Устройства работают с разными газами (аргоном, этиленом, гелием), которые поступают под постоянным и переменным давлением.
Потребители устройств — предприятия нефтегазодобычи, фармацевтики, электроники, атомной энергетики, химической промышленности. Агрегаты используют в производственных и лабораторных условиях.
В медицинской отрасли мембранными компрессорами комплектуют дыхательные аппараты. Технические устройства участвуют в реакции выделения определенного вещества из соединения (десорбции). На предприятиях медико-фармацевтической отрасли извлекают из природных газообразных соединений гелий, криптон, ксенон и другие медицинские газы.
Агрегаты встраивают в автоматизированные технологические линии упаковки продуктов питания. Вакуумирование решает проблемы:
-
Сохранения вкуса и привлекательного внешнего вида.
-
Обеспечения безопасности для потребителя: под оболочку не проникает воздух и технические масла КМ.
-
Продления срока годности товара.
-
Уменьшения процента естественной убыли продуктов.
Производственные и торговые компании сокращают трудозатраты на проверку состояния продуктов, хранение и сортировку запасов.
Технологию мембранной компрессии широко используют в полупроводниковой промышленности. Агрегаты устанавливают в чистых комнатах и помещениях, где изготавливают микросхемы и другие компоненты для микроэлектроники. В работе используют газы высокого уровня очистки: воздух, водород, кислород и азот.
Безопасность работы МК
Преимущества мембранного компрессора ценят компании, которые добывают и перерабатывают полезные ископаемые: нефть, природный газ. КМ работают с безвредной газовой средой, летучими газами (например, водородом) и опасными (токсичными) соединениями.
Мембранное оборудование высокой чистоты востребовано предприятиями нефтехимии. С помощью КМ перекачивают технические газы из одной стационарной емкости в другую. По заявке потребителей газовые компании, АГНКС и АЗС заполняют баллоны высокого давления гелием, водородом, азотом и аргоном.
В последнее время ускоренными темпами развивается водородная энергетика. С помощью мембранных компрессорных установок наполняют емкости для хранения, перекачки и транспортировки водорода. Оборудование заказывают владельцы АГНКС и АЗС. На заправочных станциях агрегаты работают под давлением 700 бар.
Мембранные компрессоры покупают химические и другие опасные производства. В некоторых сферах деятельности иных технических решений не существует. КМ повсеместно применяют на АЭС европейских стран.
Еще один пример использования: тестирование и калибровка компонентов противоракетных систем. Для этого (и аналогичных процессов) гидравлические и винтовые компрессорные установки не подходят.
Замена традиционных устройств на КМ сокращает утечки, например, дорогостоящих газов и соединений. Предприятия химической и медико-фармацевтической отрасли быстро окупают инвестиции в оборудование за счет увеличения объема рентабельной продукции. Дорогостоящие газы соответствуют критериям качества: внутрь рабочей камеры мембранного компрессора просачивается ничтожно мало посторонних веществ. Допустимый объем утечек составляет 10-4 мбар/с.
Преимущества внедрения мембранного компрессора
Современные устройства для сжатия газообразной среды выгодно отличаются от типовых конструкций такими качествами, как надежность, долговечность, отсутствие вибрации. В рабочей камере нет движущихся механических частей, — значит, что не требуется смазывать поршневые головки и другие конструктивные элементы.
Для КМ мелкие поломки и ремонт — редкие явления. Покупатель снижает себестоимость продукции и сокращает эксплуатационные расходы: экономит на покупке быстроизнашиваемых запчастей (их нет) и зарплате слесарей-ремонтников.
В отличие от других компрессоров, мембранные устройства работают без шума и вибрации. Преимущества КМ определяют применение оборудования в лечебных учреждениях, производственных лабораториях и научно-исследовательских институтах.
Технологический процесс экологичен. В рабочую среду не попадает смазка, отсутствуют выбросы в атмосферу, утечки ядовитых и горючих газов. Покупатели КМ усиливают систему безопасности. Устройства предотвращают аварии: отравление людей газом, уничтожение и повреждение средств производства компании.
Недостатки КМ: громоздкость и большие инвестиции на старте, которые впоследствии окупаются выгодами.
Конструкция мембранного компрессора
КМ относят к нагнетающему оборудованию объемного действия. Металлический диск лишен возможности вращаться и скользить. Полезная работа — впуск и сжатие газа — происходит при изгибании диафрагмы. В зависимости от направления, изменяется объем рабочего пространства. Цикл неоднократно повторяется — мембрана пульсирует.
Компрессоры КМ классифицируют по признакам: количеству ступеней сжатия (3-5), конструктивному исполнению (V-образное, вертикальное или горизонтальное), способу соединения диафрагмы с КШМ.
Основные элементы конструкции:
-
картер (корпус);
-
кривошипно-шатунный механизм, шток, приводной вал;
-
мембраны, установленные в мембранных головках;
-
клапаны: однонаправленные устройства на входе и выходе.
Работу компрессорного устройства обеспечивает система охлаждения. Дополнения: электродвигатель, манометры, входной влагоотделитель, аварийный (перепускной) клапан, который регулирует давление.
Картер — металлическая оболочка, изготовленная из стали или чугуна, прошедшего токарно-фрезерную обработку. Внутри корпуса размещен кривошипно-шатунный механизм, соединенный с валом. Шток совершает возвратно-поступательное движение.
Наиболее эффективно работает гидравлический привод. В этом случае шток распределяет усилие по всей поверхности диска, а не воздействует только на центральную часть. Чаще в качестве гидравлической жидкости используют масло.
«Связка» из гидравлического привода и мембранного компрессора обеспечивает высокий и сверхвысокий уровень давления. Этот способ передачи движения увеличивает надежность и долговечность устройства.
Устройство и принцип действия диафрагмы
Мембрана представляет собой сэндвич-конструкцию, изготовленную из металла или полимера. Для работы с агрессивной средой используют материалы с повышенной стойкостью: нержавеющую сталь, инконель или политетрафторэтилен.
В стандартном исполнении внешняя диафрагма состоит из двух сплошных пластин, которые контактируют с поршнем. Внутренняя мембрана имеет просечки и находится в рабочей камере.
Производители выпускают разные конструкции диафрагм. Плоские диски обеспечивают высокий уровень сжатия. Мембрана соединяется со штоком с помощью специального отверстия. Конструкция полностью не исключает разгерметизацию и попадание масла в рабочую полость.
Формованный диск соединен со штоком с помощью винта, запрессованного в диск. В отличие от плоской детали, полностью исключается проникновение загрязнений в газовую камеру. Недостаток формованной диафрагмы — более низкое, чем в первом варианте, усилие сжатия.
Структурированные мембраны — современные конструкции, которые обеспечивают оптимальный баланс производительности устройства и герметичности процесса.
Принцип действия. При возвратном движении штока одноступенчатого КМ создается зона разрежения, открывается всасывающий клапан, газ наполняет рабочее пространство, мембрана прогибается. Когда шток достигает крайнего нижнего положения, направление движения изменяется.
При выдвижении вперед стержень давит на внешнюю часть диафрагмы. Диск прогибается в обратную сторону и сжимает газ. Когда давление в камере достигает максимума, открывается выпускной клапан.
Один цикл сжатия и разрежения завершен. Действие повторяется с частотой 250-720 об./мин.
Разница давлений на входе и выходе
Разница между одно- и многоступенчатыми устройствами понятна из названия. Принципиальное отличие КМ заключается в степени сжатия (R) — отношении абсолютного давления при нагнетании и всасывании газа. Безразмерная величина R =16, если на входе 1 атм, а на выходе 16 атм.
Расчетное значение R для конструкций: одноступенчатых — 1-3 (в некоторых исполнениях — 3-5), двухступенчатых — 5-7, трехступенчатых — 15 и более.
При значении R = 150 количество ступеней может быть 6 или 7. Мощные устройства заказывают крупные предприятия, чтобы обеспечить сверхвысокое сжатие газовой среды.
При сжатии газ нагревается, температура зависит от мощности КМ и свойств рабочей среды. Эффективность сжатия многоступенчатых компрессоров объясняется промежуточным охлаждением. Трубопроводы располагаются между внешними мембранными дисками.
В агрегатах до 45 кВт применяют метод «обратного» потока. В более мощных установках — «параллельного» потока. Во втором способе потоки охлаждающей жидкости одновременно проходят через все мембранные головки, собираются в коллекторе. Воду отводят за пределы КМ.
Правила выбора
Основные характеристики оборудования: состав сжимаемого газа, уровень давления на входе (кг/см2), объемная производительность (Нм³/ч), температура окружающей среды. Имеют значение выходные параметры: температура рабочей среды и требуемое давление на выпускном клапане (кг/см2). Для монтажа важно знать габаритные размеры и тип охлаждения (воздух, вода).
Мощность установки варьируется в пределах от 3 до 18,5 кВт, производительность — 5–240 Нм3/ч. Для большинства технологических процессов достаточно давления на выходе 1000-3000 бар.
Для небольших производств и лабораторий покупают КМ мощностью 1-8 л. с., которые обеспечивают компрессию 50 PSI. Крупные предприятия инвестируют средства в мощные установки, способные сжимать газ до 6000 PSI.
Обязательное условие работы мембранного компрессора — отсутствие твердых частиц в рабочей среде. Абразивы ускоряют износ металлической мембраны, поэтому состав газообразного вещества необходимо контролировать.
Постепенно современные решения, которые предлагают лучшее соотношение качественных показателей и стоимости, вытеснят устаревшие технологии и оборудование. Чтобы обогнать конкурентов, обращайтесь в организации с хорошей репутацией.
ООО “НПО “ГКМП” принимает заявки на проектирование и изготовление промышленных мембранных компрессоров по техническому заданию заказчиков. Мы работаем с государственными и коммерческими организациями. На сайте представлены наши лицензии. Коллектив научно-производственного объединения гарантирует высокое качество и конкурентоспособную цену.
Позвоните по телефону: +7 (495) 150-14-50!
Загрузка...
