Тема 5.1. «Електроустаткування компресорних і вентиляційних

установок.

1.Призначення, класифікація і будова компресорів і вентиляторів.

Загальні відомості. До числа механізмів, найбільш розповсюджених на промислових підприємствах, електричних станціях, шахтах, гідротехнічних спорудах, у комунальному господарстві міст, належать компресори, помпи і вентилятори, котрі споживають близько 20 % вироблюваної електроенергії.

Особливе місце вони займають в зв'язку з будівництвом і експлуатацією газо- і нафтопроводів, з експлуатацією зрошувальних систем, оскільки перекачування великої кількості нафти, газу і води вимагає застосування компресорів і помп великої подачі, а отже, і великої встановленої потужності приводних електродвигунів - від одиниць до десятків тисяч кіловат, наприклад, для турбокомпресорів - до 18 000 кВт, помп - до 73 000 кВт і вентиляторів - до 5 000 кВт. Тиск в таких механізмах і їхня подача знаходяться в широких межах: наприклад, для гідропресування використовуються компресори, котрі створюють тиск до 1 600 МПа.

Енергія стиснутого повітря використовується для приводу різного облад –нання і інструменту, в пристроях пневмоавтоматики. Компресори також використовують для відділення газів з повітря на газодобувних станціях.

Класифікація компресорів.

Н≤1000·10⁵Па

ω =30÷75рад/с

Н≤6·10⁵Па Н≤15·10⁵Па

ω≤1200рад/с ω≈300рад/с

За принципом роботи розглянуті механізми бувають поршневі, відцентрові і ротаційні (останні через їхню складність і малу надійність застосовуються рідко). Поршневі механізми у більшості випадків працюють на малих швидкостях, а відцентрові і ротаційні - на середніх і високих.

Компресори. За принципом дії компресори поділяються на відцентрові і поршневі. Відцентрові компресори за конструкцією підрозділяють на турбінні і ротаційні. У турбінному компресорі (рис. 5.2,а) ротор 1 своїми лопатями під час обертання захоплює газ із впускного трубопроводу 2 і викидає його у випускний трубопровід 3. Збільшення тиску відбувається за рахунок підвищення швидкості руху частинок газу і його стискування між лопатями і корпусом компресора внаслідок ексцентричного розташування ротора.

У ротаційному компресорі (рис. 5.2,б) збільшення тиску здійснюється стискуванням газу в камерах, утворених за допомогою пластин /, котрі переміщаються під дією відцентрових сил у напрямних ротора 2 під час його обертання і притискаються до стінок корпуса. Впускний вентиль 6 і випускний вентиль З під час роботи компресора відкриті. Для забезпечення роботи компресора за відсутності споживання стиснутого газу слугує обхідний трубопровід 4 з вентилем 5.

Такі компресори застосовуються для одержання тисків до 6·10⁵ Па (турбінні) і до 15·10⁵ Па (ротаційні). Для їхніх механізмів характерна простота конструкції, надійність в експлуатації і висока продуктивність.

Продуктивність Q, статичне навантаження М і Р на валу відцентрових компресорів, за відсутності протитиску і втрат неробочого ходу зв'язана з частотою обертання ω залежністями (рис. 6.2.а,б,в) -(механізми з вентилятор- ною характеристикою). Однак у реальних установках показник степеня Р може коливатися в межах 2,5 ÷ 6.

У поршневому компресорі (рис. 5.2,в) під час обертання кривошипного вала і переміщення поршня 2 вниз газ засмоктується через відкритий впускний клапан 3. Під час руху поршня вверх клапан З закривається, відбувається стискування газу, який через випускний клапан 4 направляється до споживачів.

Поршневі компресори відрізняються нерівномірністю подачі газу. Вони бувають одно- і багатоступеневі. У компресорі одинарної дії подача газу здійснюється тільки під час ходу поршня вверх. У компресорі подвійної дії подача газу здійснюється під час ходу поршня в обидва боки.

Миттєва потужність р, на валу таких механізмів змінюється за синусоїдним законом в залежності від кута повороту φ кривошипа (рис. 5.3,г). З метою згладжування графіка навантаження на валу приводного двигуна встановлюють маховик. Для зменшення коливань тиску у споживача між ним і компресором ставлять ресивер (проміжний герметичний резервуар - повітрозбірник). Поршневі компресори мають більш складну конструкцію, ніж відцентрові, і застосовуються для одержання тисків до 1000-105 Па з відносно невеликою продуктивністю.

Високі тиски газу можна отримати тільки в багатоступеневих компресорах, у яких газ стискується послідовно в декількох циліндрах або камерах. Під час стискування газу в компресорах виділяється велика кількість тепла, яке звичайно відводиться за допомогою проточної води, що проходить через кожух компресора. Завдяки охолодженню зберігається незмінною температура стисненого газу і знижується потужність приводного двигуна. Кутова швидкість робочого вала у компресорів складає: в поршневих -30-75 рад/с, у ротаційних - 300 рад/с, у турбінних - до 1200 рад/с.

Рис.5.2. Конструкція компресорів.

а)- відцентрового, б)- ротаційного,

в)- поршневого.

Q = C_Q·ω M = C_М·ω² Р= С_Р·ω³

а) б) в) г)

Рис.5.3. Характеристики відцентрового (а,б,в) і поршневого (г) компресорів.

Вентилятори призначені для вентиляції виробничих приміщень, відсмок -тування газів, подачі повітря або газу в камери електропечей, до котелень і інших установок. Вентилятори створюють перепад тиску (0.01÷ 0,1)·10⁵ Па.

За конструкцією вентилятори поділяються на відцентрові й осьові. Вони випускаються в декількох виконаннях у залежності від напрямку виходу повітря (вверх, вниз, горизонтально і т. д.) і напрямку обертання.

Робоче колесо 1 відцентрового вентилятора (рис. 5.4,а) обертається в кожусі 2. Повітря засмоктується через бічний отвір 4 і викидається через вихідний розтруб 3.

Осьовий вентилятор (рис. 5.4,б) має робоче колесо з декількома лопатями, подібними за формою до лопаті повітряного чи гребного гвинта. Колесо обертається електродвигуном 2, укріпленим усередині корпуса З, і таким чином створюється тяга (потік) повітря через розтруб вентилятора.

Найбільше поширення на промислових підприємствах одержали відцентрові вентилятори. Вони мають таку ж, як і відцентрові компресори, залежність статичної потужності на валу від швидкості, тобто вентиляторну характеристику. Момент на валу вентилятора змінюється пропорційно до квадрату швидкості, а продуктивність вентилятора пропорційна до кутової швидкості в першому степені. (С_Q, С_М, С_Р – конструктивні коефіцієнти механізмів відцентрового типу).

Рис.5.4. Конструкція вентиляторів: а) – відцентрового, б) – осьового.