PODUZEĆE  ZA  PROIZVODNJU  I  SERVISIRANJE       

 TEČAJ ZA KOMPRESORISTE (1):

U V O D:

Štovane kolege, prijatelji podmorja,

      Započet ćemo sa serijom priloga o kompresorima. Cilj serije je, proširiti znanje o kompresorima, pravilnom i sigurnom rukovanju kompresorima, održavanju kompresora, te sigurnom punjenju ronilačkih boca, dakle punjenje boca zrakom koji odgovara standardima kvalitete zraka za disanje, prema Europskim normama. EN – 12021.
      Na početku se moramo zahvaliti redakciji časopisa www.gorgonija.com  na ustupljenom prostoru u časopisu, kao i našem principalu, renomiranoj firmi BAUER KOMPRESSOREN GmbH/München koja nam je stavila na raspolaganje sve slike i fotografije koje ćemo koristiti u ovome serijalu. 
      Svima nama je od početka ronilačke prakse jasno, da bez visokotlačnog kompresora za punjenje ronilačkih boca ne bi bilo autonomnog ronjenja, poznato je i da je visokotlačni kompresor najskuplji i najsloženiji dio ronilačke opreme i da zahtijeva stručno rukovanje i održavanje. 

       Ipak u praksi nije uvijek tako. Naša iskustva iz prakse servisiranja različitih tipova visokotlačnih kompresora pokazala su da su kompresori loše održavani, što u konačnici rezultira nekvalitetnim zrakom za disanje, opasnim kompresorima i uništenim ronilačkim bocama. To je razlog za pokretanje ovog serijala.
Promijenimo svoj odnos prema kompresorima kojima započinjemo svako autonomno ronjenje i imat ćemo još dugo ispravan kompresor i odgovarajući zrak za disanje.

Autor: Zvonimir Čop, HRS: 028 / I 4 HR, ronex@sb.htnet.hr  ; www.iridis.com/ronex/ 

      1.  KOMPRESORI 

         Kompresor je stroj koji neki plin ili paru stlačivanjem – komprimiranjem - sabijanjem prevodi iz jednog energetskog stanja u drugo, energetski vrjednije stanje, pri čemu se ne mijenja agregatno stanje, sastav plina ili pare, osim što se plin ili para “zaprljaju” česticama ulja koje služi za podmazivanje kompresora.

       Dakle kompresor je volumetrički stroj koji troši energiju na sabijanje plinova ili para pri čemu je porast temperature neželjena popratna pojava.

     Prema konstrukciji kompresore dijelimo na:

-         Klipne jednostupanjske kompresore radnog tlaka 10 do 15 bar,

-         Klipne višestupanjske kompresore radnog tlaka 200 do 500 bar,

-         Vijčane kompresore radnog tlaka 10 do 15 bar,

-         Membranske kompresore  radnog tlaka do 10 bar,

-         Rotacijska puhala, radnog tlaka do 2 bar,

-         Ventilatorie radnog  tlaka do 1 bar,

Konstrukcije kompresora mogu biti i kombinirane, kao npr. membransko – klipni  ili  vijčano – klipni itd, što nije naročito interesantno za ronilačku praksu, budući da se radi o velikim stabilnim postrojenjima.

      Prema vrsti pogona,  kompresori mogu biti pogonjeni parnim strojevima, diesel motorima, benzinskim motorima ili elektromotorima. U našoj praksi najčešće susrećemo kompresore pogonjenje elektromotorima, benzinskim ili diesel motorima.

     Prema namjeni kompresore možemo podijeliti na stacionarne ili prijenosne:

      Stacionarni kompresori zbog svoje mase, volumena i ovisnosti o izvoru pogonske energije moraju biti stacionirani  na jednom mjestu, a karakteristika im je da  imaju velike radne kapacitete 200 do 800 i više  l/min, te mogu napuniti u kratkom vremenu veliki broj ronilačkih boca.

      Prijenosni kompresori, se zbog svoje male mase, volumena i kapaciteta, mogu se lako prenositi, služe za punjenje ronilačkih boca na terenu, a nisu zavisni o izvoru energije, jer su najčešće pogonjeni  benzinskim, dizel motorima  ili malim elektromotorima.           

      Za našu ronilačku praksu, po izvedbi, najznačajniji su klipni kompresori, te ćemo u buduće razmatrati samo ovu vrstu kompresora,  jer su kompresori ovakve izvedbe najrašireniji u ronilačkoj praksi.

       Karakteristika rada klipnih kompresora je pulzirajući rad, budući da se u stublini kompresora neprekidno izmjenjuju faze rada,  usis  i  kompresija.

     Ručna  pumpa – kompresor  za  snabdijevanje ronilaca zrakom sagrađena 1861. god od gosp. Wilhelma Bauera.

     Služila  je  za  vađenje  potonulog  broda „LUDWIG“ sa  25  m dubine.

     Za  teški rad na dnu  trebalo  je šest radnika da bi sa sa 45 ciklusa u minuti zadovoljili potrebe ronilaca za zrakom.

      Kada govorimo o klipnim kompresorima, moramo razlikovati jednostupanjske  i  višestupanjske  kompresore. Razlike u funkcioniranju u biti nema.

       Kod jednostupanjskog kompresora faza usisa i  kompresije  obavlja se u jednoj stublini, nakon faze kompresije je komprimiranje završeno, a zrak istisnut iz stubline, uvećanog tlaka i temperature odlazi dalje u trošilo ili u rezervoar za sakupljanje  zraka.

        Konstrukcija  jednostupanjskog  visokotlačnog  kompresora naprosto je zbog  enormnog mehaničkog opterećenja i  visoke temperature stlačenog plina – nemoguća.  Sigurnosni propisi dopuštaju povećanje temperature plina max do 160° C,  a  kompresijski omjer ne smije prelaziti odnos  1 : 3  do  1 : 9.

       Za komprimiranje plinova na visoke tlakove pribjegava se gradnji višestupanjskih kompresora sa tri, odnosno četiri stupnja kompresije. Kod ovakvih kompresora mehanička sila se rasporedi na tri do četiri stupnja kompresije, te se stupanj ( odnos ) kompresije smanji na 1 : 3  do 1 : 4.  Ugradnjom međuhladnjaka između stupnjeva kompresije zrak se djelomice ohladi i na taj način se smanji termičko opterećenje stroja.

      Najčešće su izvedbe višestupanjske kompresije s tri ili četiri stupnja. Kompresijski omjer svakog stupnja određuje se po izrazu:

gdje je:

x – stupanj kompresije, i - broj stupnjeva, P₁ - početni tlak, P₂ - konačni tlak

      1.1 Princip rada trostupanjskog visokotlačnog kompresora:

1. Usis  zraka  iz  atmosfere  omogućen  je  kroz  predfilter  koji  zadržava  nečistoće  i  krute  čestice.
2. Prečišćeni zrak se kroz fleksibilnu cijev dovoljnog presijeka dovodi do usisa kompresora. Kod dovoljno čiste sredine ova cijev nije neophodna, osim ako su u pitanju pogonski motori sa unutarnjim izgaranjem.
3. Fini filter sa papirnatim uloškom štiti od najsitnijih krutih čestica, a smješten je na samom usisu prvog stupnja.  Dopušta se rotiranje papirnatog uloška  za  90°, nakon što smo utvrdili da je uložak na jednom mjestu zaprljan. Rotiranje uloška dopušteno je samo četiri puta, nakon čega je isti potrebno zamijeniti.

U pustinjskim područjima papirnati uložak se mora zamjeniti svakih četiri tjedna uporabe.

      4.   Prvi stupanj sa usisnim i tlačnim ventilima  za vrijeme faze kompresije propušta određenu količinu    usisanog zraka  ( 5 – 10 % ), pored klipnih prstenova u kućište kompresora  ( Blow by ). Ovaj zrak, pomiješan sa uljnim parama u kućištu kompresora, biva ponovno usisan kroz odušak kompresora koji je spojen sa usisnom cijevi,  te pomaže kvalitetnom podmazivanju ventilnih pločica i stubline prvog stupnja kompresije. Tlak sabijanja prvog stupnja iznosi cca 6 bar.

5.  Cijevni spoj između prvog i drugog stupnja  izveden je u obliku hladnjaka. Zrak koji dolazi iz prvog  stupnja zagrijan na temperaturu od cca 120°C, hladi se u hladnjaku na temperaturu cca 10°C višu od temperature okoline.

6.   Prekotlačni ( sigurnosni ) ventil  prvog stupnja konstrukcijski je smješten na usisnu cijev drugog stupnja. Otvaranje prekotlačnog ventila uslijediti će u slučaju ako u spojnoj cijevi ( hladnjaku ) naglo poraste tlak ( primjerice ako je usisni ventil drugog stupnja  neispravan ).

7.  Drugi stupanj kompresije sa usisnim i tlačnim ventilima, sabija usisani zrak iz prvog stupnja na tlak od cca 45 bar.

8.  Na tlačnoj strani drugog stupnja dobivamo zrak temperature od cca 120°C, u hladnjaku se hladi na temperaturu od cca  10 do 15°C višu od temperature okoline.

9.  Prekotlačni ( sigurnosni ) ventil  drugog stupnja konstrukcijski je smješten na usisnu cijev trećeg stupnja. Otvaranje prekotlačnog ventila uslijediti će u slučaju ako u spojnoj cijevi ( hladnjaku ) naglo poraste tlak ( primjerice ako je usisni ventil trećeg stupnja  neispravan ).

 10.  Odvajač kondenzata nastalog iz uljnih čestica i kondenzirane atmosferske vlage, fizički odvaja čestice  preko filtera iz siner-metala i ( ili ) pomoću centrifugalnog odvajača  kondenzata.

 11.  Treći stupanj kompresije sa usisnim i tlačnim ventilima, sabija usisani zrak iz drugog stupnja na konačni radni tlak od  220  odnosno 330 bar.

 12.  Na tlačnoj strani trećeg stupnja kompresije zagrijani zrak se u hladnjaku hladi na temperaturu cca 20°C  višu od temperature okoline.

 13.  Sigurnosni ventil trećeg stupnja ograničava izlazni tlak na vrijednost od  200 bar. Kako se naznačeni radni tlak na boci odnosi na temperaturu od 15°C, zbog zagrijanosti izlaznog zraka sigurnosni ventil je podešen na 225 bar, jer nakon hlađenja zraka, padne tlak u boci na vrijednost od 200 bar.

 14.  Odvajač kondenzata nastalog iz uljnih čestica i kondenzirane atmosferske vlage, fizički odvaja čestice  preko filtera iz siner-metala i ( ili ) pomoću centrifugalnog odvajača  kondenzata.

 15.  Nakon visokotlačnog odvajača kondenzata komprimirani zrak struji dalje kroz fini prečistač iz aktivnog ugljena i molekularnog sita koji imaju funkciju odstranjivanja uljnih isparenja, mirisa uljnih para i preostalog kondenzata koji bi mogao uzrokovati zamrzavanje regulatora, kod zarona u vodama temperaure ispod 10°C  ili skupljanje  vode u ronilačkim bocama.

 16. Pridržni-nepovratni ventil ima funkciju da zadržava izlaz zraka iz visokotlačnog separatora kondenzata sve dok tlak u sustavu ne dosegne vrijednost od cca 150 bar, radi boljeg odvajanja kondenzata, odnosno da onemogući povratak zraka iz boce,  natrag u kompresor.

 17.   Na kraju  sustava se nalazi priključak za punjenje boce sa troputnim ventilom i manometrom.